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【艾景奖现场】李国学:农林牧废弃物循环利用的技术与模式

日期:2018-12-04 08:22

12月1日消息:12月1日,2018第八届国际园林景观规划设计大会暨中国建筑文化研讨会风景园林委员会学术年会在厦门国际会展中心举行,中国农业大学资源与环境学院环境科学与工程系主任、教授李国学发表名为“农林牧废弃物循环利用的技术与模式”的主题演讲,现场报道。

李国学:非常感谢,下面我对报告进行介绍。来自中国农业大学,今天报告的题目是农林牧废弃物循环利用技术与模式,从以下四个方面给大家介绍:首先阐述一下什么是农林牧废弃物,有广义和狭义两方面的概念。广义上是指来自于生产和生活过程中被丢弃不再具有原使用价值的农林废弃物,他们以固体和半固体的形式存在。主要包括大量产生的农村的秸秆、果树枝条、杂草、树叶等,还有生活垃圾,以及新的由于城乡建设产生的园林废弃物等等,所以这些废弃物的种类和数量非常大。狭义上主要指秸秆等,废弃物的数量非常巨大。第一位是粪便,还有2亿吨的生活垃圾,还有1亿吨不到的尾菜,还有一系列其他越来越多园林废弃物。这些废弃物的产生量非常大,不合理处理和科学利用就会对环境产生重大的污染,比如畜禽粪便很容易进入水体,会随着地表水和地下水径流对水体产生污染。这些粪便营养价值也比较高,里边有大量能量物质,同时也蕴含着植物所需要的氮磷钾物质。还有畜禽粪便,有机质含量高,营养高,湿度高。园林剪枝是木质纤维素含量高的,硬度大,需要特殊的前处理设备进行粉碎和拆筛分。园林废弃物产生量越来越大,以北京市为例,每年都在五六百万吨左右,现在已经成为重要的利用资源,将来在城乡城镇化发展以后,农村园林废弃物一样特别巨大。这些废弃物现在还没有更好的手段,现在都采用村收集、乡镇运输、区县处理得办法集中进行资源化利用,但是大部分乡村由于人力资源困扰,所以造成环境景观即使是北京这样的环境,周边堆放的垃圾到处都是,存在环境污染的问题。畜禽养殖场存在污染的问题,尽管有一些城市环境或乡村环境整治非常好,但也仅仅是表观的,地面裸露问题也没有解决,所以现在的环境污染治理和生态保护仍然处于初级的发展阶段,未来有大量工作需要做。

如何利用废弃物,需要对废弃物的性质和类别进行充分的分析。国外在园林废弃物和其他废弃物处理上有相当长的历史,比如刚才荷兰专家或其他来自国外的专家介绍了国外的景观,以及田园的生活,田园生生活也是经历了几十年漫长过程,农林废弃物通过肥料化资源化变成循环利用的资源。这种资源利用如果做到将对环境有重要的补充和提升作用。比如说有色园林废弃物就是一种景观提升和补充。

当然利用过程中要分析国家资源的总量,现在国家资源总量废弃物每年大概50亿吨左右,这些废弃物种类比较多,但是形状不一样,水分不同,但是共同的特点就是里边还有能量元素和营养元素,如果不利用将以温室气体、污染气体,以营养元素对水体产生污染,但是如果进行科学转化利用就可以产生大量的能量,替代原煤,产生大量的肥料,比如秸秆可以替代饲料,价值潜力非常巨大。但是也存在污染型,随着碳氮越低,污染性越大,已经叫做是现代粪便。里边的污染物由于添加剂所造成的重金属,抗生素、激素问题、病原菌问题,现在还有很多养殖场都挂着很大盐块,每个猪舍都是这样的,是时时刻刻在舔着盐份,这些问题造成环境污染比较重。农村这些废弃物怎么解决,我们必须要采取一种循环经济思路,利用农林产业废弃物进行循环生产,通过植物生产和动物生产加以考虑,从不同尺度上,村级、乡级、市级产生的废弃物有多少,畜禽粪便有多少,存储收集前处理怎么样,用什么样的技术,根据废弃物的种类和性质,是用堆肥技术还是用能量转化技术,通过能量和堆肥转化技术获得沼气和天然气,也可以通过堆肥技术获得肥料,摘配机制或功能性材料,这些还可以进一步食用菌生产和其他一些蔬菜摘培,最后回到社会,丰富我们的食品。这些肥料和有机肥回到农田,回到园林,可以替代化肥,还要人肥料具有缓释功能,跟植物的吸收规律相一致,我们还要进行战略布局,养殖场放在哪,畜禽养殖场的粪便处理放在哪要进行宣纸,同时种植业和养殖业还要进行精粗饲料进行配置,整个是现在新农村循环农业的顶层设计。

废弃物循环技术有很多,除了有前端收集,前处理以外,更多有六化技术,肥料化技术,比如堆肥。能源化,生物炭、燃料,还有饲料化技术、基料化、技术化、原料化、功能化,将种植业、养殖业、景观联系在一起,就构成了循环产业链条,或者是模式。

堆肥是重要的畜禽养殖场粪便肥料化利用对重要的途径,比例仍然是今后相当长一段时间里资源化利用的主要途径,当然这个过程中本身就存在着燃料收集、存储、加工前处理,还有要重视病原菌灭活的问题,还要发掘培养一些复合菌剂,还有气体减排。农大有很多老师在实验室做降解性非常好的菌剂,几天秸秆就可以软化。

首先,要求所有废弃物要回到环境中,必须是无害化的。同时在无害化过程中,我们希望产生臭气比较少,比如在所有养殖场氨气非常重,就可以通过原味减排的措施,比如粪便和秸秆要进行调配,或者放入一些碳氮比比较高的菌末就可以实现氮速的原味控制,进一步还可以通过鸟粪技术,加入磷酸盐,用肥料控制氮速损失。这个过程就可以控制氮速,比对照增加1到2个百分比,形成养分含量更多的堆肥产品。同时在这个过程中,可以控制温室气体,堆肥是颗粒比较粗的,因为是耗氧过程,通风不到位,因此产生臭气、甲烷等,可以通过农业生产过程中的消化抑制剂,比如DCD,可以实现氨气减排。这样我们就实现了同步三种前提二氧化碳、甲烷、氨气协同处理减排。

现在农村生活垃圾处理量越来越多,现在采用垃圾分类的方式,产生堆肥产品是非常好的。传统上农业长期应用的肥料,在7天堆肥以后就可以形成比较好的堆肥产品,在这个过程中可以实现大量的二氧化碳的减排。温室气体减排,通过添加秸秆以后温室气体减排可以达到86%左右,这个过程效果比较显著。

堆肥腐蚀度在14天到15天左右,种子发育度可以达到80%以上,可以完全达到腐蚀。现在可以进行工厂化处理,在全国建了200到300家的氧气厂。今天跟园林在一起结合,我们也考虑园林废弃物越来越多了,怎么样利用传统的农林、农业废弃物堆肥把园林废弃物解决掉。

首先关键技术是园林废弃物在国外是非常好的,在美国、德国用得比较多,园林废弃物无论是粗的,细的,大的小的,都可以通过前处理粉碎成不同粒度的颗粒物,可以跟传统上农业废弃物堆肥一起进行处理,我们进行差异化的利用,一体化处理。一体化处理就是通过农业废弃物氮碳比进行热灭活,这是我们希望在国内做到这个程度。这种覆盖复通过拆分可以从传统的农业废弃物筛除出来了,通过这种方式,颜色可以获得很丰富的产品,也可以保温,可以保水,可以减少种子杂草萌发,一种物质可以实现多种效果。覆盖物的优势很多,美化环境,颜色也比较多样,关键技术就是粉碎,首先收集了,再进行粉碎,粉碎很简单,一般大型得粉碎机就可以,德国、美国都有。像国外比较健全的,每家每户都可以送到堆肥厂里面,现在国内还没有建立这样好的机制,也可以跟生活垃圾跟农业废弃物联合堆肥,尽管这里漫游塑料薄膜、农村塑料片等都可以进一步筛分东西,将产品越来越纯化,而且出来的产物也越来越多了,颜色越来越丰富了,最终变成不同颜色,不同密度的园林覆盖物。细的我们可以作为堆肥的底肥,粗的也可以作为公园、家里树木的覆盖物,其实更主要作用除臭的功能,效果是非常好。粗的有粗的用途,细的有细的用途,可以在园林景观上达到这种效果。

现在全国农村环境整治也建立相应的模式,分区进行同步推进。比如在畜禽养殖场的粪便处理和秸秆处理构建九种模式,主要就是前料堆肥、沼气、还田利用方式和其他清洁回用模式,现在全国分成几大区域,我自己承担最西北片区的农村环境整治和废物处理得指导工作,目前开展得非常热烈。

最后一点,我们希望在未来的工作中园林行业跟景观方面要很好的结合,通过农业堆肥技术,沼气发酵技术,把园林废弃物能够利用起来变成一种资源,我们要考虑这种链条的长短,产业主体谁来承担,原料来源怎么样,能不能进行升值,怎么进行升值,规模尺度有多大,能不能实现多机多梯度利用的,以及长链条的处理,链条的物质循环和能量流动,以及链条的经济分析,最后要建立长效运行的管理机制。

谢谢大家!

本稿为大会速记稿,难免错漏之处,敬请谅解。