农业废弃物的生物处理技术课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《农业废弃物的生物处理技术课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 农业 废弃物 生物 处理 技术 课件
- 资源描述:
-
1、农业废弃物的生物处理技术1.1 1.1 什么是农业废弃物?什么是农业废弃物? 农业废弃物农业废弃物(agricultural residue)(agricultural residue),是指在整个农业生,是指在整个农业生产过程中被丢弃的产过程中被丢弃的有机类物质有机类物质,主要包括:农林业生产过程,主要包括:农林业生产过程中产生的植物残余类废弃物,畜牧渔业生产过程中产生的动中产生的植物残余类废弃物,畜牧渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物,农业加工过程中产生的加工类残余废弃物物类残余废弃物,农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。通常我们所说的和农村城镇生活垃圾等。通常我们
2、所说的“农业废物农业废物”主要主要指指农作物秸秆和畜禽粪便农作物秸秆和畜禽粪便。 4j秸秆秸秆1.2 1.2 农业废弃物的分类农业废弃物的分类51.3 1.3 农业废弃物的特点农业废弃物的特点1.1.元素的组成元素的组成 除除C C、O O、H H三元素的含量高达三元素的含量高达65%90%65%90%外,外,还含有丰富的还含有丰富的N N、P P、K K、CaCa、MgMg、S S等。等。2.2.化学组成化学组成 一是一是天然高分子聚合物及其混合物,如纤维天然高分子聚合物及其混合物,如纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质等;素、半纤维素、淀粉、蛋白质等;二是二是天然小分天然小分子化合物,如氨基酸、
3、生物碱、单糖、激素、抗子化合物,如氨基酸、生物碱、单糖、激素、抗生素、脂肪酸等。生素、脂肪酸等。3.3.物理性质物理性质 表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击表面密度小、韧性大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强等。能力强等。62. 2. 我国农业废弃物的现状及资源化潜力我国农业废弃物的现状及资源化潜力2.1 我国农业废弃物的现状我国农业废弃物的现状2.2 我国农业废弃物的资源化潜力我国农业废弃物的资源化潜力72.1 2.1 我国农业废弃物的现状我国农业废弃物的现状种植业向省工、高效的方向转变种植业向省工、高效的方向转变 农业废弃物堆积农业废弃物堆积 大量化肥代替原用农家肥大量化肥代替原用农家肥 农业
4、废弃物利用率低农业废弃物利用率低养殖业向集约化、城郊化靠拢养殖业向集约化、城郊化靠拢 环境污染问题环境污染问题人工饲料代替农业废弃物饲料人工饲料代替农业废弃物饲料 资源浪费问题资源浪费问题变化变化现状现状8焚烧的秸秆焚烧的秸秆遗弃的秸秆遗弃的秸秆2.2 2.2 我国农业废弃物的资源化潜力我国农业废弃物的资源化潜力1.1.农作物秸秆农作物秸秆 我国是农业大国,秸秆资源非常丰富。据统计,我国是农业大国,秸秆资源非常丰富。据统计,2009 2009 年全国农作年全国农作物秸秆理论资源量为物秸秆理论资源量为8.208.20亿亿t t(风干,含水量为(风干,含水量为15%15%),其中稻草、麦),其中稻
5、草、麦秸和玉米秸三大农作物秸秆分别为秸和玉米秸三大农作物秸秆分别为2.052.05亿亿t t、1.51.5亿亿t t、2.652.65亿亿t t,约占,约占资源总量的资源总量的75.6%75.6%,农作物秸秆折,农作物秸秆折标煤总量为标煤总量为4.044.04亿亿t t(表(表1 1)。)。102.2 2.2 我国农业废弃物的资源化潜力我国农业废弃物的资源化潜力2.畜禽粪便畜禽粪便 近年来,随着我国经济的快速发展和人们生活质量的不断提高,对畜近年来,随着我国经济的快速发展和人们生活质量的不断提高,对畜禽产品的需求量也在不断增加,这使得畜禽养殖模式不断从散养向规模禽产品的需求量也在不断增加,这使
6、得畜禽养殖模式不断从散养向规模化、集约化养殖转变,促使集约化、规模化养殖业迅猛发展。但与此同化、集约化养殖转变,促使集约化、规模化养殖业迅猛发展。但与此同时,畜禽粪便的产生量也在逐年增加,据统计,时,畜禽粪便的产生量也在逐年增加,据统计,2012 年我国畜禽粪便年我国畜禽粪便年年产量约产量约12.69108t,折算为标煤年产能,折算为标煤年产能总量达总量达9430万万t(表(表2)。)。2.2 2.2 我国农业废弃物的资源化潜力我国农业废弃物的资源化潜力3.小结小结 由上可知,我国农业废弃物具有巨大的资源化潜力,将这些废弃物通由上可知,我国农业废弃物具有巨大的资源化潜力,将这些废弃物通过合理的
7、资源化利用技术转化为资源,为人类所利用,有利于解决因农过合理的资源化利用技术转化为资源,为人类所利用,有利于解决因农业、畜牧业快速发展带来的业、畜牧业快速发展带来的环境污染环境污染和和资源浪费资源浪费等问题,这对于实现农等问题,这对于实现农业循环经济的发展,促进业循环经济的发展,促进“三农三农”问题的解决,推进社会主义新农村建问题的解决,推进社会主义新农村建设等都具有重要的现实意义。设等都具有重要的现实意义。123. 3. 农业废弃物资源化利用的途径农业废弃物资源化利用的途径利用利用途径途径3.1能源化能源化3.3饲料化饲料化3.4材料化材料化3.2基质化基质化133.1 3.1 能源化利用能
8、源化利用利用途径143.2 3.2 基质化利用基质化利用 基质化利用基质化利用是指农业废弃物经过适当处理后用作农业是指农业废弃物经过适当处理后用作农业栽培的原料。农业废弃物可用作不同基质的制作原料。基质栽培的原料。农业废弃物可用作不同基质的制作原料。基质为植物根系提供水、气、肥等营养,并对植物起到支持和固为植物根系提供水、气、肥等营养,并对植物起到支持和固定作用。定作用。农业废弃物基质化工艺农业废弃物基质化工艺农业废弃物基质农业废弃物基质种植食用菌种植食用菌3.3 3.3 饲料化利用饲料化利用 目前,目前,农业废弃物的饲料化农业废弃物的饲料化主要分为主要分为植物纤维性废弃物的饲料化植物纤维性废
9、弃物的饲料化和和动动物性废弃物的饲料化物性废弃物的饲料化,因为农业废弃物中含有大量的,因为农业废弃物中含有大量的蛋白质蛋白质和和纤维类物质纤维类物质, ,经过适当的技术处理便可作为畜禽饲料应用。经过适当的技术处理便可作为畜禽饲料应用。1.1.植物纤维性废弃物植物纤维性废弃物 植物纤维性废弃物主要指秸秆。当前我国秸秆的饲用量约为植物纤维性废弃物主要指秸秆。当前我国秸秆的饲用量约为1.61.6亿亿t t。1.61.6亿亿t t 秸秆秸秆3.673.67亿亿haha天然天然草地产草量草地产草量养殖量约为养殖量约为4.64.6亿只羊亿只羊大多可以大多可以直接饲喂直接饲喂也可经过一定加也可经过一定加工处
10、理后饲喂工处理后饲喂优点:可以提高其营养利用率优点:可以提高其营养利用率和经济效益。和经济效益。加工处理方法:粉碎等物理方法、酸加工处理方法:粉碎等物理方法、酸碱处理等化学方法和微生物发酵等。碱处理等化学方法和微生物发酵等。163.3 3.3 饲料化利用饲料化利用 2. 2. 动物性废弃物饲料化动物性废弃物饲料化 动物性废弃物主要指畜禽粪便和加工下脚料。如鸡粪的动物性废弃物主要指畜禽粪便和加工下脚料。如鸡粪的有效能值为有效能值为7 7 524524 kJ/kg,kJ/kg,含含粗蛋白粗蛋白27%27%左右,无氮浸出物左右,无氮浸出物20%20%以上,还含有以上,还含有丰富的钙、磷和微量元素丰富
11、的钙、磷和微量元素,通过特定的物理、,通过特定的物理、化学和微生物方法处理后可作为畜禽饲料。但是,动物性废化学和微生物方法处理后可作为畜禽饲料。但是,动物性废弃物的饲料化利用存在弃物的饲料化利用存在一定的安全隐患一定的安全隐患,目前人们对动物性,目前人们对动物性废弃物的饲料化利用观点不一致,存在争议。废弃物的饲料化利用观点不一致,存在争议。173.4 3.4 材料化利用材料化利用 材料化利用材料化利用是利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产是利用农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产多种生物质材料,比如:多种生物质材料,比如:高纤维性高纤维性植物废弃植物废弃物物生产纸板、人造纤维板
12、、轻质建材板;生产纸板、人造纤维板、轻质建材板;通过固化、炭化技术制成通过固化、炭化技术制成活性炭活性炭;稻壳作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料;稻壳作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料;实实例例秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行业金属液面的新型保温材秸秆、稻壳经炭化后生产钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料料;生产可降解餐具材料和纤维素薄膜。生产可降解餐具材料和纤维素薄膜。利用棉秆皮、棉铃壳等含有的酚式羟基化学成分可制成利用棉秆皮、棉铃壳等含有的酚式羟基化学成分可制成聚聚合阳离子交换树脂吸收重金属合阳离子交换树脂吸收重金属等。等。184. 4. 农业废弃物的生物处理农业废弃物的
13、生物处理4.1 堆肥技术堆肥技术4.2 干发酵技术干发酵技术4.3 生物转化制燃料乙醇技术生物转化制燃料乙醇技术194.1 4.1 堆肥技术堆肥技术概念概念 堆肥技术堆肥技术是利用微生物的作用,将不稳定的有机质转化为较稳定的有是利用微生物的作用,将不稳定的有机质转化为较稳定的有机质,使废弃物中挥发性物质含量降低,臭味减小,物理性状明显改善机质,使废弃物中挥发性物质含量降低,臭味减小,物理性状明显改善。高温堆肥高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽,堆肥产品作为土还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽,堆肥产品作为土壤改良剂和植物营养源。壤改良剂和植物营养源。堆肥过程中的影响因素堆肥过程中的
14、影响因素 堆肥过程受许多环境因子的影响,如堆肥过程受许多环境因子的影响,如C/NC/N比、水分、氧气浓度、粒度比、水分、氧气浓度、粒度、pHpH值、温度等。表值、温度等。表3 3列出了一些堆肥参数的合理范围和优先范围,这些列出了一些堆肥参数的合理范围和优先范围,这些数值可能根据堆肥原材料的不同而有所变化。数值可能根据堆肥原材料的不同而有所变化。204.1 4.1 堆肥技术堆肥技术综合堆肥技术综合堆肥技术 随着我国经济的快速发展,农业固体废弃物的随着我国经济的快速发展,农业固体废弃物的排放量不断增加,成分排放量不断增加,成分日趋复杂日趋复杂,为提高固体废弃物的处理效率,人们不再局限于单一的、传,
15、为提高固体废弃物的处理效率,人们不再局限于单一的、传统的堆肥处理技术,而是将不同的技术有机结合逐步向统的堆肥处理技术,而是将不同的技术有机结合逐步向多元化多元化发展。发展。综合堆肥技术应用实例综合堆肥技术应用实例1.蚯蚓堆肥技术蚯蚓堆肥技术底底物物蚯蚓消化系统蚯蚓消化系统微生物微生物产产物物蚯蚓体:优质动物蛋白,可用蚯蚓体:优质动物蛋白,可用于养殖。于养殖。代谢产物:富含植物必须的代谢产物:富含植物必须的N、P、K等养分,可作肥料。等养分,可作肥料。农作物秸秆农作物秸秆及废渣及废渣禽类粪便禽类粪便城市生活垃圾城市生活垃圾有机污泥等有机污泥等4.1 4.1 堆肥技术堆肥技术综合堆肥技术应用实例综
16、合堆肥技术应用实例2.高温快速堆肥技术与蚯蚓堆肥技术结合高温快速堆肥技术与蚯蚓堆肥技术结合 优点:高温快速堆肥技术与蚯蚓堆肥技术相结合可有效地解决高温快优点:高温快速堆肥技术与蚯蚓堆肥技术相结合可有效地解决高温快速堆肥过程中因处理时间短,腐熟度达不到,产品需进一步处理等问题速堆肥过程中因处理时间短,腐熟度达不到,产品需进一步处理等问题。3.普通堆肥与蚯蚓堆肥技术结合普通堆肥与蚯蚓堆肥技术结合 优点:普通堆肥与蚯蚓堆肥技术相结合具有优点:普通堆肥与蚯蚓堆肥技术相结合具有缩短反应时间缩短反应时间、提高堆肥提高堆肥质量质量、对环境危害小对环境危害小、很好的控制病原菌很好的控制病原菌等优点。等优点。小
17、结:小结:实践证明,综合堆肥技术不仅能加快堆肥的腐熟过程,更能有效实践证明,综合堆肥技术不仅能加快堆肥的腐熟过程,更能有效解决堆肥处理过程中的处理率和堆肥应用间的矛盾,从而实现废物的解决堆肥处理过程中的处理率和堆肥应用间的矛盾,从而实现废物的减减量化、无害化及资源化量化、无害化及资源化,是处理农业固体废弃物切实可行的途径。,是处理农业固体废弃物切实可行的途径。224.2 4.2 沼气干发酵技术沼气干发酵技术概念:概念: 沼气干发酵又称固体厌氧发酵,是以畜禽粪便、秸秆等有机固体废弃沼气干发酵又称固体厌氧发酵,是以畜禽粪便、秸秆等有机固体废弃物为原料,在物为原料,在干物质浓度为干物质浓度为20%以
18、上的条件下以上的条件下,利用厌氧菌将废弃物分,利用厌氧菌将废弃物分解为解为CH4、CO2等气体的发酵技术,它是处理有机废弃物资源化的有效途等气体的发酵技术,它是处理有机废弃物资源化的有效途径。径。图图2 沼气发酵基本流程沼气发酵基本流程234.2 4.2 沼气干发酵技术沼气干发酵技术沼气干发酵影响因素沼气干发酵影响因素1.C/N比比 在干发酵过程中,在干发酵过程中,CH4不断生成,导致原料的不断生成,导致原料的C/N比不断下降,因此比不断下降,因此进料时的进料时的C/N比可适当调高些,研究表明,比可适当调高些,研究表明,C/N比在比在20:130:1最适于最适于沼沼气干发酵。气干发酵。2.预处
19、理预处理 农业固体废弃物化学组成含有纤维素、半纤维素、木质素,这些成分农业固体废弃物化学组成含有纤维素、半纤维素、木质素,这些成分在自然条件下很难分解,采取适当的预处理,可有效提高产气率以及原在自然条件下很难分解,采取适当的预处理,可有效提高产气率以及原料的利用率,常见的预处理方法有料的利用率,常见的预处理方法有破碎、热处理、酸碱处理破碎、热处理、酸碱处理等。等。4.2 4.2 沼气干发酵技术沼气干发酵技术沼气干发酵影响因素沼气干发酵影响因素3.发酵原料干物质浓度发酵原料干物质浓度 对于不同的发酵原料干物质浓度会有所不同,一般根据温度、对于不同的发酵原料干物质浓度会有所不同,一般根据温度、pH
20、值等值等发酵条件通过试验确定干物质浓度。发酵条件通过试验确定干物质浓度。冷成保冷成保等研究暗河式生活垃圾干发等研究暗河式生活垃圾干发酵处理指出较理想的干物质浓度是酵处理指出较理想的干物质浓度是25%30%;石利军石利军等以牛粪秸秆为等以牛粪秸秆为原料,在原料,在C/N 比比=2530,T=36条件下研究干物质浓度对厌氧发酵产条件下研究干物质浓度对厌氧发酵产沼气影响,结果表明沼气影响,结果表明10%的干物质浓度产沼气效果最好。的干物质浓度产沼气效果最好。4.温度温度 厌氧干发酵温度一般在厌氧干发酵温度一般在中温(中温(3045)条件下产气较好。条件下产气较好。5.pH值值 pH对生物体内各种酶的
21、活性有一定影响,在对生物体内各种酶的活性有一定影响,在中性条件中性条件下更适合菌的生下更适合菌的生长,促进沼气的产生。长,促进沼气的产生。254.2 4.2 沼气干发酵技术沼气干发酵技术沼气干发酵影响因素沼气干发酵影响因素6.6.搅拌搅拌 通过搅拌可实现微生物和底物的有效接触,促进传质、传热效率,通过搅拌可实现微生物和底物的有效接触,促进传质、传热效率,从而提高沼气消化效率。国外许多国家在沼气发酵过程中设置混合搅拌从而提高沼气消化效率。国外许多国家在沼气发酵过程中设置混合搅拌装置,搅拌方式有装置,搅拌方式有气体搅拌气体搅拌、水利搅拌水利搅拌、机械搅拌机械搅拌,搅拌模式分为,搅拌模式分为连续连续
22、搅拌搅拌和和间歇式搅拌间歇式搅拌。264.2 4.2 沼气干发酵技术沼气干发酵技术沼气干发酵装置沼气干发酵装置1.国外沼气干发酵装置国外沼气干发酵装置 德国于德国于20世纪世纪90年代年代就进行间歇式沼气干发酵技术装备研发。目前欧就进行间歇式沼气干发酵技术装备研发。目前欧洲主要采用洲主要采用4中沼气干发酵工艺,即中沼气干发酵工艺,即Dmnco竖式推流发酵竖式推流发酵、Valorga竖式竖式气搅拌气搅拌、Kompogas卧式推流发酵卧式推流发酵和和Lingle-KCA卧式推流发酵卧式推流发酵,这,这4种种工艺已工艺已实现商业化运作实现商业化运作。2.国内沼气干发酵装置国内沼气干发酵装置 我国起步
23、较晚,在我国起步较晚,在21世纪初世纪初才开始干厌氧发酵反应器的研究。韩捷等才开始干厌氧发酵反应器的研究。韩捷等研制出新型沼气干发酵反应器研制出新型沼气干发酵反应器-覆膜槽生物反应器覆膜槽生物反应器(Membrane Covered Trough bioreactor,简称简称MCT),并开发出规模化的沼气干发酵技术和),并开发出规模化的沼气干发酵技术和成套装置。该项技术在工程上解决了沼气干发酵进料难得问题,便于管成套装置。该项技术在工程上解决了沼气干发酵进料难得问题,便于管理、节约用地,提高了实用性和经济性。理、节约用地,提高了实用性和经济性。274.3 4.3 农业废弃物生物转化制燃料乙醇
24、技术农业废弃物生物转化制燃料乙醇技术燃料乙醇燃料乙醇 乙醇乙醇俗称酒精,它以粮食及各种植物纤维为原料,经发酵、蒸馏制成。将乙俗称酒精,它以粮食及各种植物纤维为原料,经发酵、蒸馏制成。将乙醇醇进一步脱水再与适量汽油混合进一步脱水再与适量汽油混合后即可形成后即可形成“燃料乙醇燃料乙醇,又称乙醇汽油。如图,又称乙醇汽油。如图3所示乙醇是太阳能的一种表现形式。在整个自然界大系统中,乙醇的生产和消费所示乙醇是太阳能的一种表现形式。在整个自然界大系统中,乙醇的生产和消费过程可形成无污染的闭路循环,过程可形成无污染的闭路循环,永恒再生,永不枯竭永恒再生,永不枯竭。图图3 纤维素乙醇在自然界中的循环纤维素乙醇
25、在自然界中的循环284.3 4.3 农业废弃物生物转化制燃料乙醇技术农业废弃物生物转化制燃料乙醇技术纤维素类农业废弃物生产燃料乙醇的意义纤维素类农业废弃物生产燃料乙醇的意义 我国推行乙醇汽油清洁燃料,对我国的能源安全、农业建设和环境保护我国推行乙醇汽油清洁燃料,对我国的能源安全、农业建设和环境保护等方面将起到积极的推动作用。等方面将起到积极的推动作用。(1)减少对进口石油的依赖,提高能源安全;)减少对进口石油的依赖,提高能源安全;(2)建设农村经济,带动农民增收;)建设农村经济,带动农民增收;(3)降低温室气体排放,改善大气环境。)降低温室气体排放,改善大气环境。一定的粮食危机一定的粮食危机2
展开阅读全文