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【摘要】随着农业的发展和人们生活水平的不断提高,各种农业废弃物的排放量也日益增加。任意排放农业废弃物,不仅会污染农村生活环境,而且会污染农业水源,影响农产品品质,危害农业生产。正确有效地处理农业废弃物,对于缓解资源不足,减少环境污染,拓展农业的外部功能,提高农业的综合效益,实现低碳经济,具有重要的意义。本文以江苏省张家港市为例,重点分析了部分农业废弃物的发展潜力和利用途径,结合其现行处理模式,在低碳经济这个大背景下,提出了相应的改进措施。
【关键词】张家港市;农业废弃物;处理模式
1.张家港市农业废弃物的处理现状
1.1农村生活垃圾处理
在张家港市,其生活垃圾处理模式因各个村庄的经济状况,交通情况,环境容量等因素而异。例如,位于锦丰镇的南港村采取的是“户集、村收、镇运、县处理”的处理模式,而经济发展相对较快的南丰镇永联村,则通过建立垃圾分拣场、有机垃圾堆沤场、无机垃圾填埋场和建筑垃圾堆置场的模式将垃圾分类,由农村保洁员将统一收集的垃圾分为建筑垃圾、可回收废品垃圾、纯垃圾和有机垃圾等类别处理。建筑垃圾回填机耕路面,可回收废品垃圾销售给回收公司,有害垃圾定期巡回收集统一处理,纯垃圾进行堆集焚烧,有机垃圾发酵后充当有机肥料。对于秸秆等农村废弃物则采取汽化等形式,变废为宝,产生新的清洁能源。
1.2农村污水处理
目前张家港市多数农村因地制宜在畜禽污水、生活污水和农副产品加工生产有机污水治理中进行示范和推广污水沼气净化技术,把污水处理与改厨、改厕、改圈工作相结合,处理后的污水达标排放或用于灌溉等,以点带面。笔者通过对南港村的走访调查,发现该村近年来已采用适合分散式居住农户的生物处理池技术处理生活污水试点,这种通过人工湿地系统的污水处理技术,能有效地去除生活污水中的氮、磷、钾等成分,实现净化水质的目的。此外,对于集中居住的村民,该村也相应建立了地埋式有动力的污水处理设施,实行集中收集处理农村污水,并取得了良好的成效。
1.3畜禽养殖废弃物处理
目前张家港市农村普遍采用的是传统的露天堆放模式,即畜禽粪尿未经任何处理直接排到河里或堆放在路旁污染环境。由于该模式没有任何防渗措施,日晒雨淋,氮素极易挥发和淋洗,不仅会导致肥效降低,而且由于粪便中的液体渗入地下,造成水体COD(化学需氧量)超标,也会对环境造成污染。另外,有一小部分地区采取的是高温烘干模式,即粪便经700~900℃的高温直接烘干,形成有机肥料。此方法虽然能减少碳的排放,但耗能大,成本高,且高温烘干过程中容易产生恶臭气体,导致大气环境的二次污染,因而已逐渐成为被淘汰的模式。
2.张家港市农业废弃物处理过程中存在的问题
2.1固体废弃物处置问题较为突出
目前镇、村自建生活垃圾简易填埋场的现象较为普遍,有的镇甚至村村都有。这些简易填埋场的垃圾对土壤、地下水和空气环境产生影响。简易填埋场过多也影响了土地的集约化利用。据不完全统计,张家港市简易填埋场每年占用的土地约在500~1000亩左右。另外,在夏秋收获季节露天焚烧或丢弃秸秆的现象随处可见,屡禁不止。农作物秸秆综合利用工作进展缓慢,全省秸秆年产生量7000万吨,但利用率仅有60%。
2.2水环境质量尚未根本好转
广大农村特别是集镇、集居区以及外来人口聚集地区,大量生活污水排入河道,使河道污染逐年加重,加剧了水体和水环境的退化。绝大部分村组河道水体流动性较差、自净能力下降,呈富营养化趋势。部分畜禽养殖场(户)粪便直接排入河塘或渗入地下,成为农村环境的污染源及蚊蝇孳生地,影响农村地表和地下水质。少数卤菜加工厂、豆类制品小作坊、废品收购站污染河道的现象较严重。
3.农业废弃物资源化利用的潜力分析
农业废弃物蕴藏着巨大的资源。我国产生的农业废弃物按目前的沼气技术水平能转化成沼气3111.5亿立方米,每户均达1275.2立方米,可解决农村能源短缺的问题。以农作物秸秆为例,将目前的5亿吨秸秆转化为电能,以1公斤秸秆产生电1千瓦时计算,就有电能5亿千瓦时的潜力;作为肥料可提供氮2264.4万吨,磷459.1万吨,钾2715.7万吨;作为饲料,仅玉米秸秆就能提供1.9~2.2亿吨。又如,在龙虾壳内可以提取甲壳素这种重要的生物资源,从而延长了龙虾产业链。此外,动物加工废弃物是生化制药的重要原料,如猪的骨头和血液等废弃物可提取SOD(超氧化物歧化酶)、内脏可提取胰岛素。通过我国农业废弃物资源化利用的潜力分析(见表1),足以说明其巨大的商业开发前景。
表1:中国农业废弃物资源化潜力分析
4.张家港市农业废弃物处理模式的改进措施
4.1农村生活垃圾转化为有机肥模式
建立“有机生活垃圾太阳能----生物集成技术处理反应器”,通过分类收集各种垃圾源头,将农村食物性生活垃圾统一运至反应器进行集中处理,利用生活垃圾中的食物性垃圾自身携带菌种或外加菌种进行消化反应,应用太阳能作为消化反应过程中所需的能量来源,对食物性垃圾进行卫生、无害化生物处理。它使食物性垃圾体积减少,并可产生生物肥腐熟性有机物,作为有机肥使用,从而可减少碳的无序排放。对于农作物秸秆,可采取“一料变四料”的处理模式,即秸秆经过一系列化学反应,最终能成为肥料、原料、饲料和燃料(见图1)。
图1 秸秆“一料变四料”的处理模式
4.2阿科蔓技术无害化处理农村生活污水模式
可引进美国阿科蔓生物水草技术进行生活污水治污,处理后的中水可以用来浇灌农作物。具体是村民的生活污水集中后,经过调节池的沉淀处理,流到阿科蔓生活污水处理池里;污水流经人工水草时,附着水草上的微生物吸收水中的营养物质;各种不同的水生动植物在这里形成食物链,污水在流过几道人工水草后,水中的有机物最终全被吸收转化为无害物质或被综合利用,水体因此得到净化。例如南丰镇永联社区的污水处理厂,其污水处理工艺流程图(见图2)与阿科蔓技术有着异曲同工之处,并且还加入了自身的先进设施。据了解,通过这个水循环利用系统,永联村每年可减少980万吨污水和680吨COD的排放,其无法循环利用的废水排放量也在标准范围之内。实践证明,这种污水处理模式值得在江苏省内各地区借鉴和推广。
图2污水处理工艺流程图
4.3畜禽废弃物综合利用模式
应大力推广规模化畜禽养殖场粪尿综合利用的典型模式,如厌氧+农业利用模式、厌氧+农业利用和生态处理模式、厌氧+生态处理模式、厌氧+好氧处理模式等,培育和完善“猪——沼——果”、“猪——沼——竹”、“猪——沼——稻”等产业链。部分地区农村应结合实际情况,选择符合自身特点的相应模式,实现生态效益和经济效益双赢。此外,对畜禽养殖产生的粪便也可采用固液分离,堆腐晾晒的方法。即通过改进畜禽养殖场的清粪工艺,利用清粪机清出干粪后,排出污水,将粪便和污水分开处理(具体见图3)。应用此方案,不仅能生产出有机肥,发展低碳农业,适应低碳经济,而且粪便处理设备的投资少、占地面积小,粪便处理省时又省力,处理能力强,其产品肥效好,施用安全,且标准化。
图3粪便的固液分离法
4.4发展循环经济模式
4.4.1能源综合利用模式
例如在新农村建设中推行“一池三改”,把沼气建设与改厨、改厕、改圈结合起来,生活垃圾、牲畜粪便、作物秸秆发酵成沼气,其残留物——沼液可以养鱼或代替农药,沼渣可以代替化肥,既变废为宝,美化环境,增强土壤的固碳能力。又能节省开支,增加收入,化解农业风险,是典型的循环农业模式(见图4)。
4.4.2加工废弃物集中利用模式
农产品加工废弃物集中利用的循环模式,就是在一个某类加工废弃物较多的地区,建设一个规模较大、技术水平较高的农产品资源化基地,利用某项现代生物工程和高效提取技术,专业从事农产品加工废弃物的综合利用。如:汇集油料加工厂产生的油脚,提取维生素E、卵磷脂等;汇集蔬菜加工厂的废物生产有机肥等等。
图4以沼气为纽带的循环农业模式
总之,农业废弃物的最佳处理模式需要长期的探索与不懈的努力,更需要各级政府的重视和扶持,社会各界的关心和参与。农业废弃物处理的好坏更是与新农村建设的成败紧密联系。因此,因地制宜地推广农业废弃物的资源化利用和无害化处理模式,并引入相关的市场化机制,多渠道融资,有利于解决农业废弃物造成的农村环境脏、乱、差等问题,促进农业生产方式、农民生活方式、农村社会化管理和服务方式的转变,提高生态效益、经济效益和社会效益,推进社会主义新农村的建设。■
【参考文献】
[1]严立冬.农业废弃物的资源化利用[J].环境与开发,1998,13(2).
[2]农业资源可持续发展课题组,农业资源优化配置与生态环境建设[J].中国农业资源与区划,2003,24(1).
[3]孙永明,李国学,张夫道等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报,2005,21(8).
[4]黄贤金.循环经济:产业模式与政策体系[M].南京大学出版社,2004,12.
[5]张家港市社科网www.zjgskl.gov.cn/zjgsk/.
【关键词】张家港市;农业废弃物;处理模式
1.张家港市农业废弃物的处理现状
1.1农村生活垃圾处理
在张家港市,其生活垃圾处理模式因各个村庄的经济状况,交通情况,环境容量等因素而异。例如,位于锦丰镇的南港村采取的是“户集、村收、镇运、县处理”的处理模式,而经济发展相对较快的南丰镇永联村,则通过建立垃圾分拣场、有机垃圾堆沤场、无机垃圾填埋场和建筑垃圾堆置场的模式将垃圾分类,由农村保洁员将统一收集的垃圾分为建筑垃圾、可回收废品垃圾、纯垃圾和有机垃圾等类别处理。建筑垃圾回填机耕路面,可回收废品垃圾销售给回收公司,有害垃圾定期巡回收集统一处理,纯垃圾进行堆集焚烧,有机垃圾发酵后充当有机肥料。对于秸秆等农村废弃物则采取汽化等形式,变废为宝,产生新的清洁能源。
1.2农村污水处理
目前张家港市多数农村因地制宜在畜禽污水、生活污水和农副产品加工生产有机污水治理中进行示范和推广污水沼气净化技术,把污水处理与改厨、改厕、改圈工作相结合,处理后的污水达标排放或用于灌溉等,以点带面。笔者通过对南港村的走访调查,发现该村近年来已采用适合分散式居住农户的生物处理池技术处理生活污水试点,这种通过人工湿地系统的污水处理技术,能有效地去除生活污水中的氮、磷、钾等成分,实现净化水质的目的。此外,对于集中居住的村民,该村也相应建立了地埋式有动力的污水处理设施,实行集中收集处理农村污水,并取得了良好的成效。
1.3畜禽养殖废弃物处理
目前张家港市农村普遍采用的是传统的露天堆放模式,即畜禽粪尿未经任何处理直接排到河里或堆放在路旁污染环境。由于该模式没有任何防渗措施,日晒雨淋,氮素极易挥发和淋洗,不仅会导致肥效降低,而且由于粪便中的液体渗入地下,造成水体COD(化学需氧量)超标,也会对环境造成污染。另外,有一小部分地区采取的是高温烘干模式,即粪便经700~900℃的高温直接烘干,形成有机肥料。此方法虽然能减少碳的排放,但耗能大,成本高,且高温烘干过程中容易产生恶臭气体,导致大气环境的二次污染,因而已逐渐成为被淘汰的模式。
2.张家港市农业废弃物处理过程中存在的问题
2.1固体废弃物处置问题较为突出
目前镇、村自建生活垃圾简易填埋场的现象较为普遍,有的镇甚至村村都有。这些简易填埋场的垃圾对土壤、地下水和空气环境产生影响。简易填埋场过多也影响了土地的集约化利用。据不完全统计,张家港市简易填埋场每年占用的土地约在500~1000亩左右。另外,在夏秋收获季节露天焚烧或丢弃秸秆的现象随处可见,屡禁不止。农作物秸秆综合利用工作进展缓慢,全省秸秆年产生量7000万吨,但利用率仅有60%。
2.2水环境质量尚未根本好转
广大农村特别是集镇、集居区以及外来人口聚集地区,大量生活污水排入河道,使河道污染逐年加重,加剧了水体和水环境的退化。绝大部分村组河道水体流动性较差、自净能力下降,呈富营养化趋势。部分畜禽养殖场(户)粪便直接排入河塘或渗入地下,成为农村环境的污染源及蚊蝇孳生地,影响农村地表和地下水质。少数卤菜加工厂、豆类制品小作坊、废品收购站污染河道的现象较严重。
3.农业废弃物资源化利用的潜力分析
农业废弃物蕴藏着巨大的资源。我国产生的农业废弃物按目前的沼气技术水平能转化成沼气3111.5亿立方米,每户均达1275.2立方米,可解决农村能源短缺的问题。以农作物秸秆为例,将目前的5亿吨秸秆转化为电能,以1公斤秸秆产生电1千瓦时计算,就有电能5亿千瓦时的潜力;作为肥料可提供氮2264.4万吨,磷459.1万吨,钾2715.7万吨;作为饲料,仅玉米秸秆就能提供1.9~2.2亿吨。又如,在龙虾壳内可以提取甲壳素这种重要的生物资源,从而延长了龙虾产业链。此外,动物加工废弃物是生化制药的重要原料,如猪的骨头和血液等废弃物可提取SOD(超氧化物歧化酶)、内脏可提取胰岛素。通过我国农业废弃物资源化利用的潜力分析(见表1),足以说明其巨大的商业开发前景。
表1:中国农业废弃物资源化潜力分析
4.张家港市农业废弃物处理模式的改进措施
4.1农村生活垃圾转化为有机肥模式
建立“有机生活垃圾太阳能----生物集成技术处理反应器”,通过分类收集各种垃圾源头,将农村食物性生活垃圾统一运至反应器进行集中处理,利用生活垃圾中的食物性垃圾自身携带菌种或外加菌种进行消化反应,应用太阳能作为消化反应过程中所需的能量来源,对食物性垃圾进行卫生、无害化生物处理。它使食物性垃圾体积减少,并可产生生物肥腐熟性有机物,作为有机肥使用,从而可减少碳的无序排放。对于农作物秸秆,可采取“一料变四料”的处理模式,即秸秆经过一系列化学反应,最终能成为肥料、原料、饲料和燃料(见图1)。
图1 秸秆“一料变四料”的处理模式
4.2阿科蔓技术无害化处理农村生活污水模式
可引进美国阿科蔓生物水草技术进行生活污水治污,处理后的中水可以用来浇灌农作物。具体是村民的生活污水集中后,经过调节池的沉淀处理,流到阿科蔓生活污水处理池里;污水流经人工水草时,附着水草上的微生物吸收水中的营养物质;各种不同的水生动植物在这里形成食物链,污水在流过几道人工水草后,水中的有机物最终全被吸收转化为无害物质或被综合利用,水体因此得到净化。例如南丰镇永联社区的污水处理厂,其污水处理工艺流程图(见图2)与阿科蔓技术有着异曲同工之处,并且还加入了自身的先进设施。据了解,通过这个水循环利用系统,永联村每年可减少980万吨污水和680吨COD的排放,其无法循环利用的废水排放量也在标准范围之内。实践证明,这种污水处理模式值得在江苏省内各地区借鉴和推广。
图2污水处理工艺流程图
4.3畜禽废弃物综合利用模式
应大力推广规模化畜禽养殖场粪尿综合利用的典型模式,如厌氧+农业利用模式、厌氧+农业利用和生态处理模式、厌氧+生态处理模式、厌氧+好氧处理模式等,培育和完善“猪——沼——果”、“猪——沼——竹”、“猪——沼——稻”等产业链。部分地区农村应结合实际情况,选择符合自身特点的相应模式,实现生态效益和经济效益双赢。此外,对畜禽养殖产生的粪便也可采用固液分离,堆腐晾晒的方法。即通过改进畜禽养殖场的清粪工艺,利用清粪机清出干粪后,排出污水,将粪便和污水分开处理(具体见图3)。应用此方案,不仅能生产出有机肥,发展低碳农业,适应低碳经济,而且粪便处理设备的投资少、占地面积小,粪便处理省时又省力,处理能力强,其产品肥效好,施用安全,且标准化。
图3粪便的固液分离法
4.4发展循环经济模式
4.4.1能源综合利用模式
例如在新农村建设中推行“一池三改”,把沼气建设与改厨、改厕、改圈结合起来,生活垃圾、牲畜粪便、作物秸秆发酵成沼气,其残留物——沼液可以养鱼或代替农药,沼渣可以代替化肥,既变废为宝,美化环境,增强土壤的固碳能力。又能节省开支,增加收入,化解农业风险,是典型的循环农业模式(见图4)。
4.4.2加工废弃物集中利用模式
农产品加工废弃物集中利用的循环模式,就是在一个某类加工废弃物较多的地区,建设一个规模较大、技术水平较高的农产品资源化基地,利用某项现代生物工程和高效提取技术,专业从事农产品加工废弃物的综合利用。如:汇集油料加工厂产生的油脚,提取维生素E、卵磷脂等;汇集蔬菜加工厂的废物生产有机肥等等。
图4以沼气为纽带的循环农业模式
总之,农业废弃物的最佳处理模式需要长期的探索与不懈的努力,更需要各级政府的重视和扶持,社会各界的关心和参与。农业废弃物处理的好坏更是与新农村建设的成败紧密联系。因此,因地制宜地推广农业废弃物的资源化利用和无害化处理模式,并引入相关的市场化机制,多渠道融资,有利于解决农业废弃物造成的农村环境脏、乱、差等问题,促进农业生产方式、农民生活方式、农村社会化管理和服务方式的转变,提高生态效益、经济效益和社会效益,推进社会主义新农村的建设。■
【参考文献】
[1]严立冬.农业废弃物的资源化利用[J].环境与开发,1998,13(2).
[2]农业资源可持续发展课题组,农业资源优化配置与生态环境建设[J].中国农业资源与区划,2003,24(1).
[3]孙永明,李国学,张夫道等.中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J].农业工程学报,2005,21(8).
[4]黄贤金.循环经济:产业模式与政策体系[M].南京大学出版社,2004,12.
[5]张家港市社科网www.zjgskl.gov.cn/zjgsk/.