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農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術的分析

文檔作者：艾平，張衍林，李善軍，晏水平文檔來源：華中農(nóng)業(yè)大學工程技術學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月16日
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Agro-Environment &amp;amp; Development
農(nóng)業(yè)廢棄物是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活中必然產(chǎn)
生的副產(chǎn)品，數(shù)量巨大，分布廣泛，既是寶貴的可再生
資源，又是農(nóng)村主要的環(huán)境污染源[1] 。農(nóng)業(yè)廢棄物按
來源，主要劃分為種植業(yè)廢棄物、養(yǎng)殖業(yè)廢棄物、農(nóng)業(yè)
生產(chǎn)生活固體垃圾與農(nóng)村污水4 種類型[2]。我國是世
界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國家，每年大約產(chǎn)出40
多億t，其中農(nóng)作物秸稈7.0 億t，畜禽糞便排放量26.1
億t, 廢棄農(nóng)膜等塑料2.5 萬t，蔬菜廢棄物1 億耀1.5
億t，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人糞便2.5 億t，肉類加工廠廢棄
物0.5 億耀0.65 億t，餅粕類0.25 億t，林業(yè)廢棄物每
年約3 700 萬m3[3]。
廢棄物也稱“放錯了地方的資源”，是受技術與人
類認識水平的限制，尚未能加以利用的物質(zhì)和能量。
我國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，有著優(yōu)良的農(nóng)業(yè)廢棄物利用的傳
統(tǒng)，但是隨著農(nóng)村經(jīng)濟的巨大發(fā)展，農(nóng)民開始逐步改
變了傳統(tǒng)的生活用能和生產(chǎn)用肥方式，使得農(nóng)業(yè)廢棄
物過剩問題日益突出，成為生態(tài)環(huán)境的重要污染源。
農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用是節(jié)能減排和實現(xiàn)可持續(xù)
發(fā)展的重要途徑。
1 我國農(nóng)業(yè)廢棄物利用方式
我國農(nóng)業(yè)廢棄物處理主要有能源化、肥料化、飼
料化、材料化、基質(zhì)化和生態(tài)化等方式[4]。
1.1 能源化利用
包括秸稈的氣化、制碳、發(fā)電；畜禽糞便、秸稈的
厭氧發(fā)酵制取沼氣；生物質(zhì)液化、生物柴油、燃料乙
醇；有機垃圾混合燃燒發(fā)電等。沼氣、秸稈氣化等技術
是我國農(nóng)村能源中的主推技術，我國戶用沼氣技術十
分成熟，大型沼氣工程發(fā)展迅速；戶用氣化爐、大型秸
稈氣化站數(shù)量增長較快。能源化利用可緩解農(nóng)村能源
供應壓力，改善生態(tài)環(huán)境，但是其規(guī)?；眠€存在
眾多技術難點需要加以攻關，對運營模式需要加以思
考。
1.2 肥料化利用
秸稈直接還田；采用微貯、氨化等方法過腹還田；
畜禽糞便、秸稈通過微生物好氧、兼氧或厭氧發(fā)酵腐
熟后還田等。隨著對健康養(yǎng)殖的日益關注，有機肥市
場的逐步擴展，該技術近年來迅速向機械化、規(guī)?；?
和專業(yè)化方向發(fā)展，廣泛采用了塔式、槽式發(fā)酵設備
的工業(yè)化有機肥生產(chǎn)線。今后發(fā)展中應進一步引進、
消化國外的先進技術，如美國采用的高溫堆肥系統(tǒng)，
可通過微生物發(fā)酵在72 h內(nèi)處理1 300 t 畜禽垃圾成
為有機肥料[2]，但國內(nèi)引進應用時應解決能耗高、菌劑
成本高等問題。
1.3 飼料化利用
秸稈等植物性纖維廢棄物通過技術處理加以飼
料化利用；此外，動物性廢棄物，如畜禽糞便和加工下
腳料等也可經(jīng)過無害化處理后用于飼料或飼料添加
劑。但是由于存在太多的安全隱患，動物性廢棄物的
農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術的分析
艾平，張衍林，李善軍，晏水平
（華中農(nóng)業(yè)大學工程技術學院，湖北武漢430070）
摘要：農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用是節(jié)能減排和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。本文首先分析了農(nóng)業(yè)廢棄物處理現(xiàn)狀與
存在問題，介紹了目前的能源化、肥料化、飼料化、材料化、基質(zhì)化和生態(tài)化等利用方式；其次，分別介紹了秸稈、
畜禽糞便、農(nóng)村垃圾、農(nóng)村污水4 種主要農(nóng)業(yè)廢棄物的常用處理技術，同時對各項技術的應用特點、發(fā)展難點和
發(fā)展前景進行了分析；最后，提出了農(nóng)業(yè)廢棄物處理的分類利用模式，提出了加快發(fā)展農(nóng)業(yè)廢棄物處理的政策
建議。
關鍵詞：農(nóng)業(yè)廢棄物；秸稈；畜禽糞便；資源化利用
文章編號：1005-4944（2010）01-0059-05
環(huán)境整治·ENVIR. CONTROL
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萬方數(shù)據(jù)
農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展2010 年第1 期
飼料化技術目前不是發(fā)展方向。
1.4 材料化利用
主要是秸稈用于工業(yè)原料，秸稈是造紙的主要原
料；另外還可用于生產(chǎn)植物纖維發(fā)泡材料、建材、草編
等。加快工業(yè)材料應用技術研究，對提高農(nóng)業(yè)廢棄物
消納量具有重要意義。
1.5 基質(zhì)化利用
以秸稈、沼渣為基質(zhì)進行食用菌栽培，以畜禽糞
便為基質(zhì)人工培養(yǎng)蠅蟲等昆蟲類以轉(zhuǎn)化生產(chǎn)高蛋白
生物飼料添加劑，例如以畜禽糞便為基質(zhì)工廠化培養(yǎng)
水虻，目前我國還在研發(fā)階段，在美國等發(fā)達國家應
用成熟[5]。
1.6 生態(tài)化利用
按照生態(tài)學原理和系統(tǒng)工程優(yōu)化原理，以農(nóng)業(yè)廢
棄物處理為紐帶，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)聯(lián)系起
來，實現(xiàn)物質(zhì)多重轉(zhuǎn)化利用的目的。如我國推廣的以
沼氣為紐帶的“豬-沼-果”，“豬-沼-菜”等生態(tài)模式。
循環(huán)型生態(tài)農(nóng)業(yè)已成為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的主流。
2 農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術分析
以下按照農(nóng)業(yè)廢棄物來源，分別對秸稈、畜禽糞
便、農(nóng)村垃圾、農(nóng)村污水處理技術進行分析。
2.1 秸稈處理技術分析
2.1.1 秸稈直接還田
近代出現(xiàn)的處理方法，但僅適宜北方一茬和南方
第二茬水稻種植模式，其他地區(qū)需要將秸稈收集起來
加以綜合利用，因此需要對現(xiàn)有的收割機進行改進，
使之不僅僅只具備收割果實功能，而且可以將秸稈殘
茬切割收集起來，以便后續(xù)綜合利用。
2.1.2 過腹還田
采用微貯、氨化等方法利用秸稈的有效途徑，但
受其市場和畜禽品種以及秸稈類型等的影響，限制了
應用規(guī)模的擴大。
2.1.3 堆漚還田
我國耕地作業(yè)采取分田到戶，每家每戶耕種的土
地較少，不可能都建有堆漚設施，若專人投資建一個
較大規(guī)模的堆肥廠又牽涉到投資回報和運行機制問
題。因此，在一個較長的時期，大面積推廣受到了限
制。
2.1.4 秸稈氣化
可以分為分散氣化技術和集中氣化技術，分散氣
化主要供分散農(nóng)戶用于生活用能，集中氣化主要適用
于棉稈較集中地區(qū)，為集中居民提供生活用能。但目
前市場上的分散氣化裝備存在諸多問題，比如一次加
料未能用完時，難以實現(xiàn)即時開關；氣體燃燒不夠，會
造成小空間氣體污染嚴重，甚至可能引起煤氣中毒；
焦油會堵塞管道，也會造成二次污染等；集中氣化難
點為解決焦油問題。此項技術具有良好的應用推廣前
景，但尚需要加強相關技術攻關。
2.1.5 秸稈沼氣
一種多層次利用秸稈廢棄物的途徑，既產(chǎn)生沼氣
優(yōu)質(zhì)能源，又獲得沼渣和沼液高效有機肥料。主要應
用方式有2 種，一種是戶用秸稈，另一種是大中型秸
稈沼氣工程。沼氣技術相當成熟，但在戶用秸稈沼氣
方面，秸稈預處理技術還需進一步研究，目前有采用
秸稈鍘撕機，把秸稈鍘短的基礎上，將其撕裂，不僅有
利于出料，也可以破壞秸稈表面蠟質(zhì)層，從而提高產(chǎn)
氣率；還有前期堆漚、C/N 調(diào)節(jié)等方法。在集中大中型
秸稈沼氣工程方面，批量利用秸稈進行沼氣干發(fā)酵，
是國內(nèi)正在研究的新技術，但要實現(xiàn)規(guī)?；?、工廠化
應用，尚有諸多技術需要攻關解決。
2.1.6 生物質(zhì)成型
將薪柴、稻殼、秸稈、柴草、木屑等通過粉碎、濕度
調(diào)節(jié)、添加黏合劑、擠壓等方式制成成型塊，增加了秸
稈的密度，有利于秸稈的收集與運輸，成型塊可直接
用于鍋爐燃燒，也可與秸稈熱解裂化結(jié)合起來，產(chǎn)氣
或生產(chǎn)機制木炭。該技術主要問題在于擠壓過程中，
擠壓頭易損易耗。
秸稈作為工業(yè)原料和食用菌基料也很有發(fā)展前
景，但目前技術尚不成熟，未能出現(xiàn)大面積的技術推
廣和應用，這也是今后需要著力研究的技術。
2.2 畜禽糞便處理技術分析
畜禽糞便常用的處理技術主要有厭氧發(fā)酵、傳統(tǒng)
好氧堆肥、微生物堆肥、干燥與除臭等。
2.2.1 厭氧發(fā)酵
利用厭氧或兼性厭氧微生物來進行沼氣發(fā)酵，對
于集約化畜禽養(yǎng)殖場，與好氧處理相比，厭氧消化技
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術具有許多優(yōu)勢：可將能源、環(huán)保與生態(tài)良性循環(huán)有
機結(jié)合起來，綜合社會效益顯著；消化過程中無需供
氧，且產(chǎn)生的污泥量較少，可以節(jié)省大量的動力消耗
和處置費用，且可轉(zhuǎn)化去除低濃度有毒物質(zhì)。在我國
沼氣技術存在的主要缺點是：戶用沼氣方面，隨著戶
用養(yǎng)殖戶的減少，社會化服務體系有待建立，沼氣凈
化器、灶具、進出料設備等急需提高產(chǎn)品質(zhì)量和科技
含量，相關設備需要研發(fā)；沼氣工程方面，投資較大，
關鍵技術設備還未實現(xiàn)標準化和商業(yè)化，干法發(fā)酵技
術有待研究推廣，沼液、沼渣的綜合開發(fā)利用及后處
理還有待完善。
2.2.2 傳統(tǒng)好氧堆肥
好氧處理法是在有氧條件下，利用自然微生物將
有機物腐熟成有機肥。它的優(yōu)點在于池容僅為厭氧池
的五分之一，缺點是需要通氣、增氧與翻堆，難以避免
產(chǎn)生惡臭氣體。此外，處理過程中養(yǎng)分損失較為嚴重，
影響到處理產(chǎn)物的肥效。同時該法要求發(fā)酵原料濃度
高，為55%~65%，所以對養(yǎng)殖場的沖洗水和尿不能加
以處理。
2.2.3 微生物堆肥法
傳統(tǒng)的堆肥常需要2~6 個月，歷時長、處理效率
低，還會產(chǎn)生難聞的惡臭，污染環(huán)境。微生物堆肥法是
在堆肥中摻入高效發(fā)酵微生物，控制發(fā)酵條件，可減
少氨氣的揮發(fā)，縮短堆肥時間，控制惡臭產(chǎn)生。值得一
提的是新引入技術“生物發(fā)酵床”，也是一種通過墊料
中微生物進行分解轉(zhuǎn)化的方法，但引入我國后還需要
加以改進吸收。采用該法處理畜禽糞便的好處在于處
理的最終產(chǎn)物臭氣較少，且容易包裝、撒施；缺點是處
理過程中有氮的損失，堆肥需要的場地大。
2.2.4 干燥與除臭處理
畜禽糞便的干燥處理技術主要有日光自然干燥、
高溫快速干燥、烘干膨化干燥及機械脫水干燥等；除
臭技術有物理除臭、化學除臭和生物除臭等方法。自
然干燥法投資小、易操作，但易受天氣影響，氨揮發(fā)嚴
重；高溫快速干燥生產(chǎn)量大，干燥快，但投資大，能耗
大，肥效差；烘干膨化干燥既除臭又能徹底殺滅病菌
蟲卵，但耗能大；機械脫水干燥采用壓榨機械或離心
機械進行脫水，僅能脫水而不能除臭。
2.3 農(nóng)村垃圾處理技術分析
隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)村垃圾構(gòu)成已由傳
統(tǒng)的有機垃圾發(fā)展為由建筑垃圾、生活垃圾、生產(chǎn)垃
圾、工業(yè)垃圾等組成的混合體[1]。按來源可將農(nóng)村垃圾
分為農(nóng)村生活垃圾、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)垃圾和鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)固體垃
圾廢棄物，處理方法主要是在分類收集后衛(wèi)生填埋、
好氧堆肥或焚燒[6]。
2.3.1 分類收集
垃圾分類收集是從源頭開始分類收集，按照有機
垃圾（菜葉、瓜皮等）、有毒有害垃圾（電池、電子元器
件等）、可回收垃圾（玻璃、農(nóng)業(yè)殘膜、塑料等）及不可
回收垃圾（煤灰、建筑垃圾等）分別放置。常采用的收
集設施有：垃圾袋、垃圾桶等手提容器；垃圾收集箱
房；自卸式或人力垃圾收集車。不僅垃圾收集與清運
的配套設備、設施需要發(fā)展，而且在轉(zhuǎn)變農(nóng)民垃圾處
理習慣和收集系統(tǒng)運行機制上都還有很多值得探索
的地方。
2.3.2 衛(wèi)生填埋
衛(wèi)生填埋是采取防滲、鋪平、壓實、覆蓋等措施對
垃圾進行處理的方法，通常分為厭氧、好氧和兼氧等
類型，需要合理選址、對填埋場做基礎處理，還要注意
對填埋氣和滲濾液的收集處理。填埋是一種簡單廉價
的方式，但也存在占地大、產(chǎn)生滲濾液和填埋氣等污
染物、后期運行費用高等弊端。
2.3.3 好氧堆肥
垃圾分類后的有機垃圾可用好氧堆肥，與畜禽糞
便的好氧堆肥原理一致，都是采用微生物技術將有機
固體廢棄物進行處理轉(zhuǎn)化。但是農(nóng)村垃圾由于成分復
雜，因此破碎、篩選、混合等前處理工序較多。
垃圾焚燒鑒于處理費用高、投資規(guī)模大、焚燒尾
氣難以處理產(chǎn)生二次污染等原因，推廣受限制。
農(nóng)業(yè)垃圾中農(nóng)用地膜會破壞耕作層土壤結(jié)構(gòu)，是
一種嚴重的“白色污染”。防治農(nóng)膜污染的策略和主要
措施有：（1）實現(xiàn)農(nóng)膜多次利用。如“一膜兩用”、“一膜
多用”、早揭膜、舊膜重復利用等；（2）開發(fā)可降解農(nóng)
膜，目前有光降解、光/生物降解和水溶性降解幾大
類[7]，其中光轅生物降解塑料技術是國內(nèi)主要開發(fā)方向；
（3）農(nóng)膜回收處理。主要有人工收膜和機械化收膜，傳
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農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展2010 年第1 期
統(tǒng)的人工收膜方式，勞動強度大，且殘膜的回收率僅
約60%。目前的機械收膜作業(yè)是在收獲后，先撿拾地
膜，然后整地作業(yè)，拖拉機要進地2 次以上，作業(yè)效率
低、能源消耗多，限制了機械收膜的推廣與應用，因
此，急需研究能夠?qū)崿F(xiàn)多功能復式作業(yè)的機具，替代
現(xiàn)在的多次作業(yè)。
2.4 農(nóng)村污水處理技術分析
農(nóng)村生活污水是指居民生活過程中糞便及其沖
洗水、洗浴污水和廚房污水等。農(nóng)村生活污水的特點
為N、P 含量高，含重金屬等有毒有害物較少，適合生
物法和土地法處理；此外每戶排放量相對較少，水質(zhì)
波動較大，排放點分散，收集較困難[8]。在地處偏遠、人
口密度低的農(nóng)村地區(qū)，集中式處理系統(tǒng)難以推行，應
考慮分散處理方式，普遍應用的分散式處理技術為土
地處理技術和沼氣技術。
2.4.1 土地處理
土地處理技術是一項造價低、運行費低、低能耗
或無能耗、易維護的污水處理技術，研究和應用比較
多的污水土地處理工藝有快速滲濾處理系統(tǒng)、人工濕
地處理系統(tǒng)和地下滲濾處理系統(tǒng)[9-10]。其中，人工濕地
處理系統(tǒng)兼具了生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和美學效益，近
年來研究與應用逐步升溫,但其占地面積大，且基質(zhì)再
處理及再利用技術不成熟，因此在土地資源缺乏地區(qū)
的應用受到限制。
2.4.2 沼氣技術
包括戶用沼氣、聯(lián)戶沼氣和生活污水凈化池。自
20 世紀80 年代，生活污水凈化沼氣池由農(nóng)村能源部
門向城鎮(zhèn)住宅樓、醫(yī)院、學校等衛(wèi)生配套建設中大力
推廣，近30 年來生活污水凈化沼氣池一直采用二級
厭氧消化加多級兼氧過濾的處理模式，目前，考慮到
生活污水脫氮除磷的需求，工藝上采用二級厭氧和三
級好氧相間結(jié)合以增強氮磷脫除效果。
2.4.3 小型污水處理一體化裝置
小型污水處理一體化裝置在歐美、日本等國早有
應用，多采取厭氧、曝氣、消毒工藝相結(jié)合，各部分工
藝都在隔板隔開的隔室內(nèi)進行，而整個設備又是一個
整體。根據(jù)各自特點選用工藝，開發(fā)不同形式的設備，
目前生物膜在一體化裝置中應用迅速增多。生物膜法
所需的設備簡單，能源消耗低，成本和維護費用低，而
處理效率高,是頗具前景的發(fā)展方向。
3 農(nóng)業(yè)廢棄物分類利用模式
秸稈的種類很多，總體上可分為：水稻小麥油菜、
玉米高粱和棉花甘蔗三大類。第一類水稻小麥油菜稈
性質(zhì)類似，質(zhì)地較軟，主要采用直接還田和收集利用2
種有效方式予以利用；第二類玉米高粱稈，青稈糖分
較高，適宜作為青貯飼料，枯稈可以作為氣化燃料使
用；第三類棉稈和甘蔗渣，木質(zhì)素含量很高，適宜用于
成型炭化和氣化。
根據(jù)養(yǎng)殖規(guī)模，畜禽糞便處理可以分為分散處理
方式和集中處理方式2 種。分散處理指以農(nóng)戶為單元
的分散養(yǎng)殖，一般采用直接還田和戶用沼氣2 種方式
利用。集中處理指規(guī)?；B(yǎng)殖場，目前多采用濕式沼
氣發(fā)酵，已有政府補貼集中養(yǎng)殖場建設沼氣工程，采
用的模式主要有2 種：（1）能源環(huán)保型模式.采用固液
分離技術，厭氧與好氧技術相結(jié)合使出水達到農(nóng)田灌
溉標準或污染物排放標準；（2 ）能源生態(tài)型模式。種養(yǎng)
業(yè)與沼氣工程配套，使沼液、沼渣全部作為有機肥得
到消納和利用。目前沼氣工程弊端在于沼液后處理和
綜合利用不完善，造成二次污染，采用干式發(fā)酵技術
可解決以上問題。
農(nóng)村垃圾處理必須根據(jù)分類特點，采用組合式處
理模式[6]。有機垃圾通過篩分后，不可降解的部分用于
衛(wèi)生填埋，可降解部分用于堆肥、厭氧發(fā)酵等；無機垃
圾采用衛(wèi)生填埋；可回收垃圾送入廢品回收站處理；
有害垃圾進行安全填埋。
農(nóng)村生活污水處理參照自然條件，對于具有土地
資源優(yōu)勢的地區(qū)，可以采用土地處理法；農(nóng)村集鎮(zhèn)等
居住相對集中地區(qū)宜建生活污水凈化池或聯(lián)戶沼氣
池；地處偏遠的風景區(qū)、賓館、度假村、療養(yǎng)院等分散
的人群聚居地適合安裝小型污水處理一體化裝置；養(yǎng)
殖農(nóng)戶可建設沼氣池，不養(yǎng)殖農(nóng)戶可安裝微型污水處
理一體化裝置。
4 政策建議
應該著重從政策與投入兩方面來促進我國農(nóng)業(yè)
廢棄物資源化處理的發(fā)展。一方面，針對農(nóng)業(yè)廢棄物
的處理缺乏相關政策性引導的問題，按照“誰污染、誰
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萬方數(shù)據(jù)
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州：浙江大學出版社，2000：18-86.
作者簡介：陸宏（1961—），女，浙江慈溪人，高級農(nóng)藝師，主要從事土
肥、生態(tài)農(nóng)業(yè)技術推廣及農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測等工作。
基金項目：寧波市科技局資助項目（01N40100-72）
收稿日期：2009-11-25
治理”的原則制定相關法規(guī)，明確發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和生
態(tài)農(nóng)業(yè)的處理方向，扶持相關方向的科技支撐體系建
設；另一方面不僅加大政府資金、管理和人才等的投
入，同時吸納社會資金，鼓勵企業(yè)參與，推動市場化的
形成。
參考文獻：
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作者簡介：艾平（1977—），女，土家族，湖北松滋人，講師，博士，研究
方向：生物質(zhì)能與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程。
基金項目：科技部公益性基金項目（編號：05DIB3J030）
收稿日期：2009-12-02
通訊作者：張衍林，男，教授，博導，E-mail：zhangyl@mail.hzau.edu.cn
環(huán)境整治·ENVIR. CONTROL
（上接第45 頁）

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