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農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用

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農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用

一、概述
二、植物纖維性廢棄物資源化技術(shù)
三、堆肥化及沼氣技術(shù)
四、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)廢棄物資源化技術(shù)
五、塑料地膜資源化技術(shù)
六、工程實(shí)例
一、概述
 
1  農(nóng)業(yè)廢棄物的概念、特點(diǎn)及分類
           農(nóng)業(yè)固體廢棄物是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜禽飼養(yǎng)、農(nóng)副產(chǎn)品加工以及農(nóng)村居民生活活動排出的廢物，如植物秸稈、人和畜禽的糞便等。
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  
1.1農(nóng)業(yè)廢棄物的特點(diǎn)
1.元素的組成
      除C、O、H三元素的含量高達(dá)65%—90%外，還含有豐富的N、P、K、Ca、Mg、S等。
2.化學(xué)組成
       一是天然高分子聚合物及其混合物，如纖維素、半纖維素、淀粉、木質(zhì)素等；二是天然小分子化合物。如氨基酸、生物堿、單糖、激素、抗生素、脂肪酸等
3.物理性質(zhì)
      表面密度小、韌性大、抗拉、抗彎、抗沖擊能力強(qiáng)等。
1.2  農(nóng)業(yè)廢棄物的分類
                                          植物纖維性廢棄物
                         按成分
                                        畜禽糞便
農(nóng)業(yè)廢棄物                  第一性生產(chǎn)廢棄物
                                        第二性生產(chǎn)廢棄物
                         按來源   農(nóng)副產(chǎn)品加工后的剩余物                                    
                                        農(nóng)村居民生活廢棄物
第一性生產(chǎn)廢棄物的特征分析
           第一性生產(chǎn)廢棄物是指作物秸稈、枯枝落葉等，是農(nóng)業(yè)廢棄物中最主要的部分。
           我國的纖維素物質(zhì)10億t/a；農(nóng)業(yè)植物纖維廢料1.178億t/a；作物秸稈7億t/a。雖然具有很高的利用價(jià)值，但我國的利用率僅為33%左右。
           利用方式：秸稈還田；優(yōu)化秸稈編織技術(shù)和建材生產(chǎn)技術(shù)；能源利用。
第二性生產(chǎn)廢棄物的特征分析
           第二性生產(chǎn)廢棄物主要是指畜禽糞便和欄圈墊物等。
           分布：牲畜排糞量由高到低的省份是，四川、河南、山東、云南、湖南、廣西、內(nèi)蒙古；
           畜禽排糞量由高到低的省份是：廣東、山東、四川、安徽、河南、廣西、福建。

污染物：1.糞便及分解產(chǎn)物，如有機(jī)物，惡臭
                2.伴生物，如病原微生物，寄生蟲
                3.添加物，飼料添加劑，消毒劑等

危害：污染衛(wèi)生環(huán)境；污染空氣（惡臭污染、     粉塵攜帶細(xì)菌的污染、分解氣體污染）；污染水體；污染土壤；侵占土地。

表1   2001年全國養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量/（萬t/a）

畜禽	糞	尿	BOD5	COD	NH3-N	TP	TN
牛	93616.7	46808.3	2484.0	3283.0	322.5	129.1	783.6
豬	18206.7	30039.4	1182.4	1217.4	94.7	77.8	206.3
羊	28335.1	—	80.5	131.2	17.0	13.4	68.0
家禽	115.9	—	4.5	5.2	0.6	0.5	1.2
合計(jì)	142073.4	76847.8	3757.5	4536.6	434.8	220.7	1059.1
表2  2001年全國養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量與工業(yè)城鎮(zhèn)生活污染物排放量比較/萬t

項(xiàng)目	固體廢物	廢水CODcr
畜禽養(yǎng)殖業(yè)	140273.4	4536.6
工業(yè)	88745.7	607.5
城鎮(zhèn)生活	—	799.0
           利用價(jià)值：各種畜禽糞便都含有豐富的有機(jī)質(zhì)，較高的N、P、K及微量元素，是很好的制肥原料。
          
           有機(jī)質(zhì)在積肥、施肥過程中，經(jīng)過微生物的加工分解及重新合成，最后形成腐殖質(zhì)貯存于土壤中。腐殖質(zhì)具有改良土壤、培肥地力等多方面的作用。
農(nóng)副產(chǎn)品加工后剩余物的特征分析（第三性生產(chǎn)廢棄物）
種類：作物殘?bào)w、畜產(chǎn)廢棄物、林產(chǎn)廢棄物、漁業(yè)廢棄物和食品加工廢棄物
1.作物殘?bào)w：以纖維素、半纖維素和木質(zhì)素為主；
2.畜產(chǎn)廢棄物：BOD，TP，TN，K含量高；
3.林產(chǎn)廢棄物：纖維素45-50%、半纖維素20-25%和木質(zhì)素20-25%；
4.漁業(yè)廢棄物：水產(chǎn)品加工的下腳料丟棄大；
5.食品加工廢棄物：易分解，易腐??；

農(nóng)村居民生活廢棄物特征分析(第四性生產(chǎn)廢棄物)
   我國生活垃圾的產(chǎn)生量以7%-8%的速度增長
   其成分變化巨大：以前以菜葉瓜皮為主，發(fā)展為以塑料袋、建筑垃圾、生活垃圾、作物秸稈、腐敗植物等組成的混合體。

垃圾容積密度大約為641-678Kg/m3。
2  發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與分析
2.1 農(nóng)業(yè)廢棄物用于處理廢水
          
             美國北卡羅來州A&amp;amp;T大學(xué)的暢·塞歐認(rèn)為玉米芯、豆莢等農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料可用于處理廢水。
2.2 農(nóng)業(yè)廢棄物用于清潔油污地面
            
             美國密西西比州的ERT公司利用棉籽加工廢棄物纖維素中的一種細(xì)菌，制成生物活性的吸收劑，可以用于受油污染的土壤、水體或地面上，從而把油污降解掉。

2.3 農(nóng)業(yè)廢棄物開發(fā)作為能源
         德國沼氣發(fā)電工程數(shù)量：1992年的139家，2003年的2000家；裝機(jī)容量1999年50MW，2002年250MW。

2.4 農(nóng)業(yè)廢棄物用作飼料原料、發(fā)電燃料
             美國的Amoco公司與Stone&amp;amp;Webster公司合作，利用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)乙醇。

2.5農(nóng)業(yè)廢棄物制作復(fù)合材料            
             廢舊農(nóng)膜、編織袋、食品袋等經(jīng)過處理后，加入添加劑，可加工成以球—球、球—纖維堆砌體系為基礎(chǔ)的復(fù)合材料。
3　中國農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與分析
           我國的農(nóng)業(yè)廢棄物以稻草、麥草和玉米稈為主。稻草和麥草的產(chǎn)量達(dá)3億噸，玉米稈達(dá)2億噸。由于各種原因，大部分都被丟棄于田間地頭，一部分靠自然腐爛，絕大部分靠焚燒處理，每年約有3.5億噸作物秸稈被燃燒掉。
我國對農(nóng)業(yè)廢棄物的處理方式：
           
           對于作物秸稈，如：將稻草、麥草制造空心磚、墻體內(nèi)裝板等建筑材料；將其進(jìn)行液化處理，使其變?yōu)橐夯瘹夂笤偕谩?
           
            對于畜禽排泄廢棄物，主要有：飼料化、能源化、肥料化等。 
4　 農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用的限制因素
1. 政策、法規(guī)不完善
2.意識不到位
3.安全性不高
4.受時(shí)間上的限制
5.開發(fā)費(fèi)用不足
6.技術(shù)問題

5　農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用的發(fā)展動向
一、獲取能量
        制沼氣，氣化，液化，固化；
二、制肥料
          堆肥，液體肥料，有機(jī)生物肥，有機(jī)復(fù)合肥；
三、生產(chǎn)飼料
          氨化飼料，青貯飼料，生化蛋白飼料，酶化飼料，堿化飼料；
四、生產(chǎn)工業(yè)及醫(yī)藥原料
          有機(jī)產(chǎn)品，輕型建材，可降解包裝材料，培養(yǎng)基，藥物，食用菌生產(chǎn)，生物濾床濾料。
二、植物纖維性廢棄物資源化技術(shù)
1  植物纖維性廢棄物資源和特點(diǎn)
1.1資源
             光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)量約1500億噸/a，草原和耕地產(chǎn)生約160億噸/a，可作為人類和動物食用的占40億噸/a，廢棄物產(chǎn)生量約有135億噸/a。
1.2  特點(diǎn)
               主要由植物細(xì)胞壁組成，含有大量的粗纖維和無氮浸出物，還有粗蛋白、粗脂肪、灰分等其他物質(zhì)。
表3  幾種作物秸稈的化學(xué)組成（干重/%）

種類	粗纖維	灰分	果膠質(zhì)	木質(zhì)素	纖維素	半纖維素
稻草	35.6	13.4	—	12.50	32.00	24.00
麥稈	36.7	6.04	0.30	18.00	30.50	23.50
玉米稈	29.3	4.66	0.45	22.00	34.00	37.50
大豆稈	38.7	—	—	—	33.00	18.50
2  植物纖維性廢棄物資源化利用技術(shù)
2.1  還田技術(shù)
             秸稈中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和N、P、K、Ca、Mg、S等肥料養(yǎng)分，是可利用的有機(jī)肥料資源。

作用：
            增加土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，培肥地力，緩解N、P、K比例失調(diào)，改良土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，增加孔隙度，涵養(yǎng)水分。

2.2   秸稈還田方式
2.2.1  秸稈直接還田
  機(jī)械直接還田，覆蓋栽培還田，機(jī)械旋耕翻埋還田

2.2.2  秸稈間接還田
  堆漚腐解還田，燒灰還田，過腹還田，沼渣還田，菇渣還田

2.2.3  秸稈生化腐熟快速還田
   催腐劑堆肥，速腐劑堆肥，酵素菌堆肥
２.3  秸稈飼料化技術(shù)
２.3.1  微生物貯存技術(shù)（微貯技術(shù)）
原理：利用微生物菌劑對秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理的一種技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：能將纖維素和半纖維素降解并轉(zhuǎn)化為菌體蛋白，具有污染少、效率高，利于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是今后秸稈飼料的發(fā)展趨勢。
工藝：

微貯飼料具有      成本低、效益高、消化率高、適口性好、采食量高、保存期長、制作季節(jié)長、技術(shù)簡單。
微貯原料
切短
入窖
壓實(shí)
噴灑
封窖
菌劑溶解復(fù)活
出窖
飼喂
發(fā)酵
２.3.2  青貯法
原理：將新鮮的秸稈切短或鍘碎，裝入青貯池或青貯塔內(nèi)，通過封埋等措施造成厭氧條件，利用微生物的發(fā)酵作用，以提高秸稈的營養(yǎng)價(jià)值和消化率的一種方法。是生物處理法中最簡單、應(yīng)用最廣泛的方法。
工藝：
青貯原料
切短
入窖
壓實(shí)
密封
貯存
取用
優(yōu)點(diǎn)：
1. 養(yǎng)分損失少，蛋白質(zhì)、纖維素保存較多，營養(yǎng)價(jià)值比秸稈高；

2. 可長期保存；

3. 可以預(yù)防家畜和農(nóng)作物的病蟲害；

4. 技術(shù)簡單，便于推廣。

２.3.3  氨化法
定義：
          在秸稈中加入一定比例的氨水、無水氨和尿素等，在密閉條件下通過它們的作用，破壞木質(zhì)素與纖維素之間的聯(lián)系，促進(jìn)木質(zhì)素與纖維素、半纖維素分離，使纖維素和半纖維素部分分解、細(xì)胞膨脹、結(jié)構(gòu)疏松，從而提高秸稈的消化率、營養(yǎng)價(jià)值和適口性的加工處理方法。
原理：堿化作用、氨化作用和中和作用
           堿化作用：破壞木質(zhì)素和纖維素的結(jié)構(gòu)，提高消化率；

氨化作用：可以緩解氨的釋放速率，促進(jìn)瘤胃微生物的活動，提高營養(yǎng)價(jià)值和消化率；

中和作用：降低了秸稈中的潛在堿度，形成適宜瘤胃微生物活動的微堿環(huán)境，改善秸稈的適口性，提高采食量和利用率。

工藝：

優(yōu)點(diǎn)：
           防止飼料腐敗，減少家畜疾病的發(fā)生；提高秸稈的粗蛋白；提高適口性和消化率；投資少，成本低、技術(shù)簡單、經(jīng)濟(jì)效益好等。
氨化原料
鍘碎秸稈
堆垛
備氨
取用
注氨
壓實(shí)密封
２.4  氣化技術(shù)
           氣化是指含碳物質(zhì)在有限供氧條件下產(chǎn)生可燃?xì)怏w的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化。
           
            德國最早利用秸稈發(fā)電的Thuringian鎮(zhèn)電站，每年可處理秸稈3000噸；我國在海南建設(shè)了1.2MW示范電站。是我國及亞洲最大的生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)。
優(yōu)點(diǎn)：
① 炭的活性高；
② 揮發(fā)份高；
③ 秸稈含硫量低，降低了氣體的脫硫凈化費(fèi)用；
④ 灰分少，降低了灰渣的處理費(fèi)用。

設(shè)備：
   上吸式氣化爐及其改進(jìn)型、下吸式氣化爐、
層式下吸式氣化爐、循環(huán)流化床氣化爐
２.5  制備生產(chǎn)原料技術(shù)
２.5.1  膨化改性植物纖維技術(shù)
原理流程：
電磁感應(yīng)加熱
膨化、助膨化劑
植物纖維
清理
粉碎
助膨化
篩分
植物改性纖維
技術(shù)應(yīng)用
利用改性植物纖維研發(fā)鉆井液用油氣層保護(hù)暫堵劑；
利用改性植物纖維開發(fā)吸附劑；
改性植物纖維、木質(zhì)素的高效分離與應(yīng)用。

例：
活化劑
植物改性纖維
植物改性纖維吸附劑
配料
混合
活化
包裝
干燥
成型
２.5.2　制備陽離子交換樹脂吸附重金屬離子
特點(diǎn)：
①成本低，不需要再生，采用氧化的方法可回收重金屬和熱能；
②具有較高的表面積；
③具有較高化學(xué)活性，容易進(jìn)行化學(xué)改性
④比纖維材料更加容易交聯(lián)，不易溶于水；
⑤可以處理重金屬離子含量低的廢水
（１～１００ppm）。
２.６制取化學(xué)品技術(shù)
６.１低聚木糖
６.２糠醛
６.３淀粉
６.４白炭黑、活性炭和高模數(shù)硅酸鉀
６.５膳食纖維
６.６草酸
６.７酒精　
三、畜禽糞便資源化利用技術(shù)
１畜禽糞便概述
１.１特點(diǎn)
　①富含營養(yǎng)，資源化潛力大；
?、诓煌笄菁S便成分差異大；
?、鄄煌笄莸募S便量差異大；
　④糞便量分布不均勻；
　⑤距居民生活區(qū)近。
１.２畜禽糞便的污染
　①對大氣的污染：惡臭
?、趯λw的污染：水體富營養(yǎng)化
?、蹖ν寥赖奈廴荆和寥赖臓I養(yǎng)積累
?、軐ι锏奈廴荆簜魅静『图纳x病蔓延
１.３防止污染的技術(shù)措施
　①源頭控制
?、陲曫B(yǎng)過程控制
?、勰┒酥卫?
２資源化利用方式
２.１堆肥利用
　　　堆肥化（Ｃomposting）就是指在人工控制條件下，利用自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，促進(jìn)有機(jī)廢物發(fā)生生物穩(wěn)定作用（Ｂiostabilization），使可被生物降解的有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物化學(xué)過程。
２.１.１原理：

堆肥有機(jī)物
（含Ｃ、Ｎ、Ｏ、）
氧，微生物
生物合成
排入環(huán)境
細(xì)胞物質(zhì)
（微生物繁殖）
能量
ＣＯ２，Ｈ２Ｏ，
ＮＨ３，ＰＯ４３－
氧化分解

２.１.２堆肥工藝：
    ①前處理：破碎，分選，篩分；
    ②主發(fā)酵（一次發(fā)酵）：在不同微生物的作用下分解有機(jī)物，溫度上升。通常將溫度升高到開始降低這個(gè)階段為主發(fā)酵階段；
    ③后發(fā)酵（二次發(fā)酵）：將主發(fā)酵階段未分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之達(dá)到完全腐熟；
    ④后處理：分選雜物，再次破碎；
    ⑤脫臭
    ⑥貯存
２.１.３影響因素：
有機(jī)物和營養(yǎng)物含量：有機(jī)物20%-80%，K、Ca、Mg等；
含水率： 40%-60%；
通風(fēng)供氧：適宜氧濃度為18%；
溫度：50-65℃；
C/N和C/P： C/N一般為(25-35):1， C/P為(75-150):1；
pH值：7.5-8.5
微生物種類及數(shù)量：
２.１.４堆肥的作用
提供營養(yǎng)：N、P、K、Ca、Mg；

改善土壤化學(xué)性質(zhì)：增加有機(jī)質(zhì)，調(diào)節(jié)pH，增加CEC，改善緩沖性等；

改善土壤物理性質(zhì)：改善土壤結(jié)構(gòu)；保持水分，防止土壤沖蝕；

豐富土壤生物群落：
２.２糞便燃料化技術(shù)
　　　目前國內(nèi)外的畜禽糞便燃料化技術(shù)主要有沼氣處理法和直接燃燒法。
　　　沼氣處理法就是利用受控制的厭氧細(xì)菌將有機(jī)物經(jīng)厭氧消化作用轉(zhuǎn)化為沼氣和二氧化碳。
　　　燃燒法是將可燃性廢棄物在高溫下與氧氣發(fā)生反應(yīng)，將廢棄物轉(zhuǎn)變成氣體，同時(shí)利用燃燒產(chǎn)生的能量發(fā)電。
２.３沼氣發(fā)酵技術(shù)
　　　沼氣發(fā)酵是指在沒有硝酸鹽、硫酸鹽、氧氣和光線的條件下，經(jīng)過微生物氧化分解作用，復(fù)雜有機(jī)物中的碳素化合物徹底氧化分解成二氧化碳，一部分碳素徹底還原成甲烷的過程。
　　　沼氣發(fā)酵過程主要包括水解階段、發(fā)酵酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和甲烷化階段。
            主要受厭氧條件、原料配比、溫度、pH值、接種物和攪拌強(qiáng)度等因素影響。
２.３.１沼氣的利用
　　主要利用方式是作為能源：
　?、?提供熱能，解決能源不足的矛盾
　　②沼氣孵雞
　?、壅託鉁厥矣?
　?、苁卟舜笈锞C合利用沼氣增產(chǎn)。
此外還可利用沼氣貯糧和水果保鮮等。

２.３.２沼液的利用
　　　在沼液中除了微生物沒有利用完的原料，還含有作物所需的營養(yǎng)物質(zhì)、金屬或微量元素的離子和對作物生長具有調(diào)控作用、對某些病蟲害具有殺滅作用的物質(zhì)。
　　　因此可將沼液作為肥料用作基肥和追肥等；進(jìn)行噴施、灑施和澆施來防治病蟲害；用于浸種和作為飼料添加劑來養(yǎng)魚喂豬等。

２.３.３沼渣的利用
　　　沼渣一般含有機(jī)質(zhì)：３６-５０％、腐殖酸：１０-２５％、粗蛋白：５-９％、ＴＮ：０.８-１.５％、ＴＰ：０.４-０.６％、ＴＫ：０.６-１.２％，是一種高效的有機(jī)肥和動物飼料。
　　　沼渣可以作飼料（養(yǎng)魚）、肥料（種植果樹）和食用菌培養(yǎng)基質(zhì)（生產(chǎn)蘑菇）。
四、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)廢棄物資源化技術(shù)
１鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)廢棄物污染源概述
1.1 特點(diǎn)
①形成的污染源在區(qū)域上由點(diǎn)到面，逐步擴(kuò)大；
②鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)規(guī)模小、數(shù)量大、分布散；
③廢棄物的產(chǎn)生主要集中于煤炭采選業(yè)和礦業(yè)；
④管理治理難度大；
⑤ 污染程度高于城市企業(yè)。
1.2 危害
侵占農(nóng)田；污染水環(huán)境；污染大氣環(huán)境；破壞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。
2  處置方式
2.1 衛(wèi)生填埋
           衛(wèi)生填埋具有填埋結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、施工費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但填埋場占地面積大，產(chǎn)生臭氣和滲濾液等環(huán)境問題。
2.1 生物處理
           生物處理就是在有氧或無氧的條件下，通過微生物的作用降解廢棄物。主要包括好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。
2.3 焚燒
3 粉煤灰的資源化利用
           粉煤灰是由各種大小不等、類型不同顆粒所組成，大多數(shù)粒徑是40～60um。主要化學(xué)成分是氧化硅、氧化鋁和氧化鐵，其總量約占粉煤灰的85％左右。礦物組成可分為以玻璃體為主的無定形相和以石英和莫來石等為主的結(jié)晶相兩大類。
3.1 粉煤灰用于生產(chǎn)建筑材料
3.1.1 生產(chǎn)硅酸鹽水泥
            粉煤灰生產(chǎn)硅酸鹽水泥主要有兩種工藝：一是將粉煤灰與水泥熟料在水泥磨機(jī)中共同混合磨細(xì)，二是與磨細(xì)的水泥在混合設(shè)備中共同混合。
            把粉煤灰添加于水泥中，有利于水泥產(chǎn)品質(zhì)量的提高，還可以節(jié)約能源消耗。
3.1.2 生產(chǎn)黏土燒結(jié)磚
          粉煤灰黏土燒結(jié)磚是以粉煤灰和黏土為主要原料燒制而成，用粉煤灰代替部分黏土燒制的磚與普通磚相比，強(qiáng)度相同，但質(zhì)量一般降低20％，還可改善磚的物理性質(zhì)?？梢怨?jié)約大量的黏土資源，又能處理粉煤灰。
3.2 粉煤灰用于農(nóng)業(yè)土壤改良
            粉煤灰中的硅酸鹽礦物和炭粒具有多孔性，用粉煤灰可以改良土壤的質(zhì)地，使其密度、通氣性、空隙度、滲透率等得到改善。同時(shí)可以增加土壤中的磷、硅、銅、鋅等微量元素的含量，達(dá)到增產(chǎn)的效果。
            例如：施用粉煤灰的土壤空隙度比對照的增加7.4％，使5～15cm深度的土層溫度上升0.5～1.3℃。
3.3 粉煤灰的精細(xì)利用
3.3.1提取漂珠和磁珠
           漂珠的主要成分是SiO2、Al2O3 ，其含量分別為60％和30%左右。漂珠是一種輕質(zhì)、中空、光滑、能漂浮在水面上的珠狀微粒。具有耐磨、高強(qiáng)、耐蝕、絕緣、穩(wěn)定等多種優(yōu)良性能?？蓱?yīng)用于航空、軍事、電器上等。
3.3.2提取氧化鋁
        提取氧化鋁最常見的為石灰石燒結(jié)法、酸浸提法和氣體氯化法。
4 煤矸石的資源化利用
           煤矸石是煤炭的伴隨產(chǎn)物，煤矸石是在成煤過程中與煤層伴生的一種比較堅(jiān)硬的巖石，它是由碳頁巖、碳質(zhì)砂巖、砂巖、黏土等巖石組成的混合物，其化學(xué)成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3 等。
           煤矸石是采煤和選煤行業(yè)排出的主要固體廢棄物，每采1t原煤產(chǎn)生約0.2t的煤矸石。由于煤矸石的發(fā)熱量低，難以利用，而被視為廢棄物。
4.1 煤矸石的利用方式
4.1.1 煤矸石發(fā)電
煤矸石
劣質(zhì)煤
儲灰場
蒸汽
發(fā)電機(jī)
靜電除
塵系統(tǒng)
流化床
鍋爐
鼓風(fēng)系統(tǒng)
煙囪
破碎
爐渣水冷
煙氣
外排
聯(lián)網(wǎng)
混合
廢水復(fù)用或外排
4.1.2 生產(chǎn)建筑材料
           煤矸石是以高嶺石或含水高嶺石為主要成分的黏土礦物，它的化學(xué)成分和黏土相似。它燃燒以后具有一定的活性，可用來生產(chǎn)煤矸石磚、煤矸石水泥、煤矸石砌塊等各種建筑材料和筑路回填。
          生產(chǎn)出來的磚和水泥具有較高的強(qiáng)度，既節(jié)約了資源又利用了煤矸石。
4.1.3 生產(chǎn)化工產(chǎn)品
制取硫酸鋁：
Al2O3 · xSiO2 · 2H2O＋１３H2O ＋３H2SO4 
　　　　 Al2（SO4）3 · １８H2O ＋ xSiO2 
制取氫氧化鋁、氧化鋁：
         將煤矸石和石灰石按一定比例混合磨細(xì)，加水壓制成塊后，經(jīng)1000～1050℃高溫?zé)Y(jié)，經(jīng)粉碎后用Na2CO3溶液浸取，得到Na2O · Al2O3

5 橡膠的資源化利用
           中國是世界上最大的橡膠消耗國，也是世界上最大的橡膠生產(chǎn)國。如何利用好廢舊橡膠資源，減少橡膠帶來的污染已是一個(gè)突出的問題。
           目前關(guān)于橡膠的利用主要有一下幾個(gè)方面：舊胎翻新，再生膠，膠粉和廢橡膠熱解等。
五、塑料地膜資源化利用技術(shù)
            塑料是一種高分子材料，具有不易腐爛，難于降解的性能，使用過的農(nóng)膜由于開裂破碎等埋進(jìn)土壤中，完全降解需要200～400年。
           農(nóng)膜會阻礙作物的根系的發(fā)育及對水分養(yǎng)分的吸收，使土壤的通氣性降低等。
1  廢棄塑料地膜的危害
1.1 對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的危害
①對土壤物理性質(zhì)的影響
   降低了土壤水分滲透量，從而降低了土壤的保水能力，削弱了抗旱的能力。
②對作物生長的影響
③對作物產(chǎn)量的影響
    影響了根系的生長，使作物的發(fā)病率提高，作物減產(chǎn)達(dá)18～25％。
1.2 殘留農(nóng)膜的化學(xué)污染
1.3 其他方面的污染
2 資源化利用方式
2.1 焚燒回收熱能
           在塑料的生產(chǎn)、加工成型及消費(fèi)過程產(chǎn)生的廢塑料主要是聚乙烯（PE）、聚氯乙?。≒VC）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）等。
           木材的燃燒熱為1465GJ/Kg，聚乙烯的燃燒熱為4663GJ/Kg，聚丙烯的燃燒熱為4395GJ/Kg，聚氯乙稀的燃燒熱為1806GJ/Kg。
2.1.1 焚燒方式
① 專用焚燒爐焚燒廢舊塑料地膜回收能量
② 作補(bǔ)充燃料與生產(chǎn)蒸汽的其他燃料摻用法
③ 通過氫化作用或無氧分解轉(zhuǎn)化為可燃?xì)饣蚩扇嘉镌偕鸁岱ā?
           在燃燒過程中應(yīng)控制有害氣體的產(chǎn)生量，防止其污染環(huán)境。
2.1.2 能量回收
           廢舊塑料地膜的能量回收是通過對它在焚燒爐內(nèi)焚燒時(shí)釋放熱能的有效利用來實(shí)現(xiàn)的。

優(yōu)點(diǎn)：適用于難以分揀的混雜型塑料制品；產(chǎn)熱量大；焚燒后質(zhì)量減少80％以上，體積減少90％以上。
廢舊塑料地膜收集
破碎
焚燒
熱量回收
排煙處理
2.2 熔融再生技術(shù)
廢棄塑料地膜回收利用的關(guān)鍵是熔融再生。洗凈、粉碎、改型、造粒
預(yù)處理
成型前處理
成型
制品
清洗、干燥、破碎
配料、捏合、造粒
2.3 制備氯化聚乙烯
           氯化工藝是將粉碎好的廢塑料加入反應(yīng)釜中，加入一定量的引發(fā)劑、水、助劑，邊攪拌邊加熱，加熱到一定溫度時(shí)通入氯氣，進(jìn)行氯化，放出的氯化氫由酸槽吸收。
            產(chǎn)物經(jīng)洗凈、中和、干燥后即為產(chǎn)品，可以作為制備氯化聚乙烯的原料。
···（CH2-CH2）x
···（CH2-CH2）x
···（CH2-CH2）x···
Cl
Cl
Cl
配方和流程

優(yōu)點(diǎn)：對設(shè)備腐蝕輕，壽命長；原料利用率高；反應(yīng)體系在常壓下進(jìn)行；流程短，成本低；可以實(shí)時(shí)控制反應(yīng)過程和氯化程度。
原料	用量/g
水	70
氫氧化鈉	3
	
原料	用量/g
廢聚乙稀	70
助劑	3
液氯	8
廢聚乙烯薄膜洗滌
干燥
粉碎
氯化
2.4 還原油化技術(shù)
          主要工藝有：熱解法油化；催化熱解法（一步法）油化工藝；熱解－催化法改質(zhì)法（兩步法）油化工藝。
          油化工藝存在的問題：原料的分揀；原料的輸送和出渣；傳熱和結(jié)焦。
           廢聚乙烯熔融物黏度大，傳熱性差，熱解反應(yīng)器內(nèi)容易因物料溫度不均勻?qū)е陆Y(jié)焦，物料容易黏壁形成積炭?？梢圆捎靡韵麓胧?.與碳黑、褐煤、砂子等混合，改善傳熱條件；2.采用攪拌裝置；3.通入CO2、N2或過熱水蒸氣；4.加循環(huán)系統(tǒng)等。
2.5 地膜二次、多次利用
意義：
①提高地膜利用率、降低成本，節(jié)省農(nóng)業(yè)投資；
②延長地膜使用期，使地膜長時(shí)間發(fā)揮作用； 
③增加蔬菜淡季產(chǎn)量，調(diào)節(jié)市場供應(yīng)。

地膜覆蓋方式：
①地膜平蓋；
②地膜近地面短期覆蓋
③高壟地膜覆蓋；
④一次覆膜多茬連種。
6 工程實(shí)例
6.1 遼寧省西安生態(tài)養(yǎng)殖場
畜禽廢物利用實(shí)例

6.1.1 生態(tài)養(yǎng)殖場系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及運(yùn)行機(jī)理
           遼寧西安生態(tài)養(yǎng)殖場的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由四部分組成，即初級生產(chǎn)者系統(tǒng)，次級生長者系統(tǒng)，水生生態(tài)系統(tǒng)和有機(jī)污水凈化系統(tǒng)。
初級生產(chǎn)者系統(tǒng)：
        主體部分是水稻和水生飼料。目前全場水稻面積為28hm2，水生飼料養(yǎng)殖面積3.67hm2，還有大豆1.13hm2，蔬菜0.67hm2，葡萄園1hm2。
次級生產(chǎn)者系統(tǒng)：
           以豬場、貂和雞等畜禽飼養(yǎng)為主，其中豬是核心因子。母豬250頭，公豬15～20頭，年產(chǎn)仔3500～4000頭，出售仔豬2000頭，自育肥豬2000頭。
水生生態(tài)系統(tǒng)：
        主要為魚塘，還有稻－魚、葫－魚－萍魚生態(tài)系統(tǒng)。魚塘由防疫溝和新挖魚塘組成，分別實(shí)行兩層利用和三層利用。
污水凈化利用系統(tǒng)：
        按照生態(tài)學(xué)原理，將養(yǎng)殖、種植、能源、環(huán)保有機(jī)結(jié)合起來，經(jīng)過幾年的探索和實(shí)踐，總結(jié)出了以水生飼料為核心、以水為紐帶的“四級凈化、五步利用”一整套切實(shí)可行的科學(xué)養(yǎng)殖模式。實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)能量多層利用，綠化環(huán)境和養(yǎng)殖業(yè)的完美結(jié)合。
產(chǎn)品輸出
水葫蘆
綠萍
水產(chǎn)
稻
果菜豆
珍珠
精飼
豬
貂
雞
沼氣池
糞
青飼
魚
蚌
沼氣肥水
糞
糞
太陽能
人工輔助能

6.2 秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)的應(yīng)用
   山東省科學(xué)院能源研究所發(fā)明的秸稈氣化供氣技術(shù)，將廢棄的秸稈變成清潔的燃?xì)?，使農(nóng)民用上了管道燃?xì)?。并在萊州市獲得成功。
   1998年下半年，國家計(jì)委撥款500余萬元支持萊州市在50 個(gè)村進(jìn)行秸稈氣化集中供氣示范工程。
工藝流程
秸稈氣化集中供氣系統(tǒng)
秸稈氣化機(jī)組示意圖
經(jīng)濟(jì)成本分析
   蜂窩煤：19.5元／月.戶（以蜂窩煤0.13元/塊，每天每戶用5塊計(jì)）；
    液化氣：27元／月.戶(按液化氣40元／瓶，每戶一瓶用1.5個(gè)月)。
    經(jīng)濟(jì)成本分析表明，系統(tǒng)的初投資可以為目前較發(fā)達(dá)地區(qū)的農(nóng)民接受，燃?xì)馐褂觅M(fèi)低于蜂窩煤和液化氣。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，秸稈氣化技術(shù)將有廣闊的前景和巨大的市場潛力。
存在的問題
1. 受農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制；
2. 國家投資補(bǔ)貼有限，投資普遍偏少；
3. 農(nóng)村居民居住分散，不利于集中供氣建設(shè)；
4. 技術(shù)上還有待改進(jìn)，管理、運(yùn)行費(fèi)用高；
5. 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)民對管道燃?xì)獾男枨筮€沒有達(dá)
    到迫切需要的程度，農(nóng)民投入沒有積極性。

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