有机废弃物资源化利用.ppt

中国农业大学烟台研究院,丁 强,农业有机废弃物资源化利用,内 容,一、农业废弃物的涵义、种类、数量二、农业有机废弃物资源化利用的意义,三、农业废弃物资源化利用,四、农业废弃物资源化利用技术发展方向,一、农业废弃物的涵义,农业废弃物是整个农业生产过程中被丟弃的有机类物质,主要包括：,一是农林生产中产生的植物残余类废弃物（农作物秸秆、也包括果树枝干、蔬菜秧蔓）；,二是畜牧渔业生产中产生的动物类残余废弃物（畜禽粪便）；,三是农产品加工过程中产生的加工类废弃物（食品加工、制糖、肉类加工、屠宰、水产加工、酿酒、罐头、淀粉加工）,四是乡镇生活垃圾及人粪尿,农业废弃物资源的数量,单位：亿吨,种 类,秸秆,畜禽粪便,废弃农膜,菜秧,乡镇生活垃圾及人粪尿,产品加工（肉）,林 业,M,3,数,量,6.86,28.6,2.5,1.5,2.5,0.65,3700,合,计,41,农作物秸秆是指在农业生产过程中，收获了稻谷、小麦、玉米等籽粒以后不能食用的茎、叶等。2010年全国农作物秸秆数量约为6.86亿吨。,农作物秸秆,农 作 物 秸 秆数量,单位亿吨,种类,稻草,稻壳,玉米秸秆,麦秸,大豆秸,高粱秸,花生秧花生壳,棉籽,棉秆,苷薯蔓,油菜杆,糖麻等其 它,产量,1.8,2.2,1.3,0.3,0.12,0.18,0.26,0.12,0.52,0.3,合计,6.86 亿吨,畜禽粪便,畜禽排泄物的总称，包括粪便、尿及其与垫草的混合物。,我国每年总量大约在28.6亿吨左右。,种类,牛马驴的大牲粪,鸡 粪,猪 粪,其它,数量（,亿吨）,16.8,3,9,0.6,合计,28.6,农产品加工废弃物,肉食加工工业废弃物，制糖业的甘蔗和甜菜渣，罐头、食品厂植物加工废物，酿酒的酒糟、葡萄渣，果汁加工业的果渣、水产品加工废弃物等。,肉类加工废弃物年产生量大约0.65亿吨。,乡镇生活垃圾及人粪尿,我国目前乡镇生活垃圾总量大约0.4,0.5亿吨，有机物质含量约在60%左右。,我国每年可收集人粪尿量大约在1.8亿吨。,二、农业废弃物资源利用的意义,1、消除日益严重的环境污染,污染空气：秸秆焚烧产生大量二氧化碳、二氧化硫、可吸入颗粒等有害物质；畜禽粪便产生大量有害恶臭气体严重影响空气质量。,传染疾病：病毒传播，疾病蔓延，人畜共患病的发生；,污染水体：畜禽粪便进入水体后，含氮磷高，增加农业面线源污染和水体富营养化。,化学残留，污染土壤：农药、兽药残留污染土壤；农业,“,白色污染,”,2、保持和提高耕地土壤质量，生成有机农品,我国用占世界10%的耕地养活占世界22%的人口近年来由于有机肥的投入显著减少。耕地土壤有机质含量有下降趋势（下降1/2-1/3,胶东地区由于秸秆还田及果园有机肥施用量较高土壤有机质成上升趋势，82年含量平均0.84%，2011年平均值为1.01%，增加近17%)。,土壤肥力减低缓冲能力减弱，抗灾能力衰退。,实现农业废弃物肥料化利用，一方面可提高和保持土壤肥力，促进农业可持续发展。另一方面可以生产有机农产品提高效益。（有机农产品较一般产品的价格增加2,3倍）,3、解决农村的能源短缺,我国农村人口占全国总人口的70以上，农村的生活用能57以上靠薪柴和秸秆，致使薪柴消费量超过合理采伐量的15，直接燃烧作物秸秆热效率低于10。而采用生物质能转化技术可使热效率提高到35,40。,另外将作物秸秆或畜牧粪便发展为沼气等能源，可有效解决农民的生活用能，据测定农民建一个8的户用沼气，年可产气500方，除做饭用气约300方，其余可用于取暖。,4、为国家能源和电力紧张做贡献,我国目前含农业废弃物在内的生物质资源量达7亿吨标准煤，到2020年可达15亿吨。如果将50用于生产液体燃料可为我国石油市场提供2亿吨液体燃料（2000年我国进口7000万吨），（利用玉米秸秆玉米芯开发乙醇）;,农业废弃物质能可以在填补农村电力供应缺口方面做出贡献。目前我国电力人均用电不倒1000kw；只有韩国的五分之一。人均生活用电只有110kw，农村用电缺口很大。如果利用农业废弃物量50作为电站燃料，可占目前我国总用电量的30左右。（德国利用秸秆发电厂，每年可处理3000万吨秸秆，电费只需5美分/kwh，美国目前有150家）。,三、农业废弃物资源化利用 -秸秆资源化利用,肥料化,秸秆还田（粉碎、直接覆盖还田、秸秆反应堆）、发酵（堆沤）有机肥、牲畜垫圈（每年利用秸秆2.0亿吨，约占28%）,饲料化,青贮饲料、直接饲喂（每年大约利用秸秆1.6亿吨，约占22%）,能源化,沼气发酵、秸秆气化、生物质能源（秸秆发电和炭化）、农村生活燃料,年利用秸秆2千万吨，约占3%。,材料化,板材、建筑材料、提取物、工艺品（年利用1千万吨，不足2%）,高值化-食用菌栽培（年利用秸秆2千万吨,不足3%),整个秸秆利用率57%左右，尚有40%左右的秸秆未被利用，随意丢弃造成资源浪费及环境的污染,为了解秸秆资源不同利用方式的经济效益和国民经济贡献率，2008年-2009年调研黄淮地区不同秸秆的数量、分布及不同利用方式，测试分析了不同利用方式的经济效益和国民经济贡献率。,表,1 2007,年黄淮地区小麦秸秆利用方式,地区,秸秆产量,秸秆还田,秸秆发电,生产食用菌,利用百分比汇总,数量,百分比,数量,百分比,数量,百分比,山东,787.62,264.68,33.91%,165.41,21.00%,44.04,5.59%,60.20%,河南,2011.48,710.17,11.50%,428.56,21.31%,62.35,3.10%,59.71%,安徽,760.20,87.43,11.50%,95.30,12.54%,7.50,0.99%,25.02%,江苏,601.45,141.23,22.09%,121.34,20.17%,17.32,2.88%,46.53%,汇总,4160.76,1203.51,28.93%,810.60,19.48%,131.21,3.15%,51.56%,注：秸秆产量和秸秆利用数量的单位是万吨。,小麦秸秆的利用方式,图1 黄淮地区小麦秸秆利用情况,小麦秸秆还田是主要的利用方式，约占总秸秆的,28.93%,，秸秆发电约占,19.48%,，生产食用菌约占,3.15%,。麦秸总利用率为,51.56%,。剩余,48.44%,的尚未利用。,调研测试黄淮地区秸秆利用方式及效益,小麦秸秆不同利用方式的效益分析,利用方式,经济效益（元,/,亩）,生物学转化率,利用方式占比例,利用秸秆数目（万吨）,贡献率（元,/,吨）,秸秆还田,122.9,13.79%,28.93%,1203.51,300.27,秸秆发电,115.11,35.7%,19.48%,810.60,631.25,生产食用菌,973.32,38.5%,3.15%,114.34,1940,表,2,小麦秸秆利用效益、转化率和贡献率,图,2,麦秸不同利用方式的国民经济贡献率对比,小麦秸秆生产食用菌转化率最高为,38.5%,，经济收益明显高于其他利用方式，目前小麦秸秆生产食用菌占总秸秆的比例较低，发展食用菌产业对促进循环经济的发展有着深远意义。,调研测试黄淮地区秸秆利用方式及效益,玉米秸秆的利用方式,地区,秸秆,产量,秸秆还田,秸秆发电,生产沼气,秸秆青贮,生产食用菌,综合利,用比例,数量,比例,%,数量,比例,%,数量,比例,%,数量,比例,%,数量,比例,%,山东,560.45,190.04,33.91,103.22,18.38,8.0,1.31,62.54,11.16,29.45,5.25,70.02,河南,977.29,345.64,35.37,211.00,21.59,90.76,9.29,31.30,3.20,69.45,安徽,498.95,57.70,11.56,23.25,12.58,20.21,10.50,1.84,0.96,35.61,江苏,358.13,86.42,24.13,72.86,20.34,18.62,5.20,10.24,2.86,52.54,汇总,2394.81,679.80,28.39,449.67,18.78,8.0,0.33,224.33,9.37,75.80,3.17,60.03,表,3 2007,黄淮地区玉米秸秆利用方式,注：秸秆产量和秸秆利用数量的单位是万吨。,图,3,黄淮地区玉米秸秆利用情况,玉米秸秆总的利用率为,60.03%,，还有,39.97%,的玉米秸秆没有得到很好的利用。,调研测试黄淮地区秸秆利用方式及效益,玉米秸秆不同利用方式的效益分析,秸秆利用方式,经济效益（元,/,亩）,生物学转化率（,%,）,利用率（,%,）,利用秸秆数（万吨）,贡献率（元,/,吨）,秸秆还田,102.71,10.99,26.76,834.23,165.63,秸秆发电,174.4,35.7,17.12,449.67,631.25,秸秆青贮,465.08,11.0,0.33,224.33,750,秸秆生产沼气,412.25,70.5,8.02,8.00,万,664.79,生产食用菌,1374.59,39.6,3.04,75.80,2040,表,4,玉米秸秆利用效益、转化率和贡献率,图,4,玉米秸秆不同利用方式的国民经济贡献率对比,玉米秸秆的五种利用方式中，生产食用菌带来的经济效益最大，国民经济贡献率最高。,调研测试黄淮地区秸秆利用方式及效益,调研测试黄淮地区秸秆利用方式及效益,结论,在秸秆的各种利用方式中，秸秆养殖食用菌模式的效益最高，国民经济贡献率最高；,秸秆养殖食用菌的生物学转化率可达到38.5%，远远的高于秸秆还田、秸秆发电和秸秆青贮，是农作物秸秆资源高效转化的重要途径；,食用菌产业具有低碳、环保、循环、营养、安全等特点，具有极大的生态和社会效益；,黄淮地区小麦秸秆和玉米秸秆尚有45.35%未被利用，应当创造条件推广秸秆生产食用菌。,图,5,黄淮地区小麦玉米秸秆利用情况,秸 秆 收 集,秸秆肥料化利用方式：,直接还田：留茬、粉碎后还田（依靠大型机具）,堆沤还田：集中处理，稳定养分，减少病虫害传播，,秸秆反应堆还田：设施农业，果树,过腹还田：饲料,秸,秆直接还田,堆沤还田,田,秸秆反应堆-还田,秸秆反应堆技术简介：,概念：农作物秸秆在微生物（主要是纤维素分解酶）的作用下，发酵分解定向转化成作物生长所需的二氧化碳、热量、抗病孢子、有机无机养料，进而实现作物高产、优质和无公害，提高作物产量和品质的一项新技术。,晚秋、冬季、早春建行下内置反应堆。,以秸秆替代大部分化肥，植物疫苗（微生物）替代大部分农药，使有机栽培技术成本低、易操作、投入产出比大，大棚瓜果菜提高产量,30%,以上，亩纯增收,5000,元以上。（投入产出比,1,：,8,）,秸秆反应堆优点：,提高棚室气温13.5，提高地温27。,CO2浓度可提高大约1000,L/L，试验棚CO2浓度是对照棚的2.4倍。,土壤中速效磷和速效钾含量均比对照棚室高约150%。,土壤微生物群落结构丰富，物种均匀，多样性高，植株对抗病原菌的综合能力增强。,提高植物的农艺性状，产品提早成熟，采摘期延长，产量提高，产品质量改善。,减少农药和化肥的使用量，甚至不使用农药化肥，产品做到真正无公害，是安全食品、绿色食品、有机产品。,秸秆反应堆优点,秸秆饲料化利用：,青贮：,青贮窖、青贮壕、青贮塔、青贮塑料袋、,直接饲喂,秸秆饲料青贮,直接饲喂,秸秆能源化利用：,主要目的是提高能源的转化效率，直接燃烧效率极低，因此通过气化、沼气发酵、直燃发电、碳化等方式可大大提高秸秆资源的能量的转化，提高秸秆资源的有效利用。,秸秆能源化利用,秸秆材料化利用,建筑板材-棉秆、玉米秸,保温板-棉秆,草帘-稻草,造纸-麦秸,制取化工医药原材料-木糖醇、酒精、果胶、活性炭,工艺品及生活小用品-画、扇子等（麦秸、玉米皮）,材 料 化,秸秆高质化利用,食用菌栽培,木腐菌的代料栽培,草腐菌的栽培,草菇、双孢菇,食用菌栽培,草腐菌、木腐菌的代料栽培,为高效利用秸秆畜牧粪便等农业有机废弃物资源，研究创新了双孢菇高效栽培技术研究及技术集成,秸秆配伍配比,培养料工厂化适氧发酵技术,培养料简易设施最佳发酵方式,集成双孢菇工厂化和简易设施两套高效栽培技术体系,1、不同秸秆配伍,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,表6 不同秸秆配伍试验（工厂化）,编号,试验处理,产量（,kg/m,2,）,生物转化率（,%,）,增加,kg/m,2,%,JGGC1,玉米秸,+,鸡粪,19.09,36.71,-0.68,-3.44,JGGC2,麦秸草（,1/2,）,+,玉米秸（,1/2,）,+,鸡粪,26.73,53.46,6.96,35.20,JGGC3,麦秸草,+,鸡粪,19.77,41.19,对照,对照,利用麦秸、玉米秸和主要畜禽粪源,鸡粪、牛粪、沼渣进行两种模式（工厂化、简易设施）培养料配伍研究。设计了两种模式，不同秸秆配伍试验。,玉米秸双孢菇工厂化栽培的基质是完全可行的。,不同秸秆的合理组合更能够有利于双孢菇的生长，提高双孢菇的产量，这将是提高双孢菇产量的一个重要研究方向。,1、不同秸秆配伍工厂化,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,1、不同秸秆配伍,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,表7 不同秸秆配伍试验（简易设施）,编号,试验处理,产量（,kg/m,2,）,生物转化率（,%,）,增加,kg/m,2,%,JGJY1,玉米秸,+,牛粪,14.25,35.63,-0.87,-6.6,JGJY2,麦秸草（,1/2,）,+,玉米秸（,1/2,）,+,牛粪,15.50,40.80,+0.48,+3.7,JGJY3,麦秸草,+,牛粪,15.12,42.00,对照,对照,玉米秸用于双孢菇的简易养殖同样可行，产量基本与麦秸持平。,1.,秸秆配伍配比研究,简易设施,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,玉米秸,玉米秸,+,鸡粪,麦秸草,1/2+,玉米秸,1/2+,鸡粪,麦秸草,+,鸡粪,以上实验表明，除了麦秸草之外，玉米秸也是制备双孢菇培养料很好的基质，通过麦秸和玉米秸的合理搭配可以较大幅提高双孢菇的产量。将玉米秸用于双孢菇的生产可以有效的利用本地秸秆资源，减少由于玉米秸的焚烧而导致的环境污染，具有重要的经济、社会和生态效益。,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,表8不同粪源发酵试验（简易设施）,编号,试验处理,产量（,kg/m,2,）,生物转化率（,%,）,增加,kg/m,2,%,FY1,麦秸草,+,牛粪,14.49,40.25,-0.68,-4.7,FY2,麦秸草,+,鸡粪,1/2+,牛粪,1/2,15.04,41.78,-0.14,-1,FY3,麦秸草,+,沼液沼渣,13.53,37.58,-1.46,-10.3,FY4,麦秸草,+,鸡粪（对照）,15.17,42.14,对照,对照,注：中国农业大学烟台研究院校外牟平基地,2.,不同粪源配伍（中国农业大学烟台研究院牟平基地）,2.,不同粪源配伍（中国农业大学烟台研究院牟平基地）,除鸡粪外，牛粪、沼渣沼液等都可以作为双孢菇的栽培基质发酵的原料；,有效的利用了当地的畜禽粪便废弃物资源，具有社会效益和环境效益。,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,麦秸草,+,牛粪处理,麦秸草,+,鸡粪,1/2+,牛粪,1/2,麦秸草,+,沼液沼渣,麦秸草,+,鸡粪（对照）,2.,不同粪源配伍（中国农业大学烟台研究院牟平基地）,研究表明除鸡粪外，牛粪、沼渣沼液等都可以作为双孢菇的养殖基质发酵的原料，从而有效的利用了当地的畜禽粪便废弃物资源，减少了环境污染，具有很大的社会效益和环境效益。,创新了工厂化玉米秸秆养殖双孢菇技术，研究了不同粪源双孢菇简易设施养殖技术，扩大培养料资源利用,1.,工厂化适氧发酵技术,设立了,5,个不同的通氧处理组合，探索了不同通氧方式对培养料发酵质量及双孢菇产量的影响。,注：原料均为麦秸草和鸡粪，料温,40,通氧，通氧量5,0m,3,/min,，每个周期,30min,。,编号,试验处理,TF1,通氧时间为,8min,（通氧量,400m,3,）,TF2,通氧时间为,10min,（通氧量,500m,3,）,TF3,第,2,次倒料前通氧时间为,4min,二次倒料后通氧时间为,8min,TF4,第,2,次倒料前通氧时间为,8min,二次倒料后通氧时间为,4min,TF5,通氧时间为,6min,（通氧量,300m,3,）,创新培养料工厂化适氧发酵技术,通氧时间过短（,6min,），氧气量少，不能满足微生物的生长繁殖，培养料的发酵腐熟程度低，最终的生物转化率较低。,通氧时间在,10min,左右时，由于通氧量加大，微生物生长繁殖加快，培养料发酵腐熟程度高，最大限度的提高秸秆的生物转化效率，平均产量在,19kg/m2,以上，较,6min,增加,22.1%,以上。,表10 不同通氧量对工厂化生产双孢菇产量的影响,编号,产量（,kg/m,2,）,生物转化率（,%,）,增加,kg/m,2,%,TF1,17.82,37.13,1.9,11.9,TF2,19.44,40.50,3.52,22.1,TF3,18.18,37.88,2.26,14.2,TF4,18.25,38.02,2.33,14.6,TF5,15.92,33.17,对照,对照,创新培养料工厂化适氧发酵技术,D.,不同通氧时间对总氮含量的影响 不同通氧时间对硝态氮的影响,2.,研究,适氧发酵技术提高生物转化率的机制研究,总氮含量在前,12,天变化规律均为上升趋势,硝态氮含量变化规律均表现为先下降后上升的趋势。,创新培养料工厂化适氧发酵技术,B.,不同通氧时间对细菌数量的影响 不同通氧时间对霉菌数量的影响,2.,研究,适氧发酵技术提高生物转化率的机制,不同通氧时间对放线菌数量的影响,细菌：先下降后上升，6天后基本保持不变,霉菌：先下降，12天后开始回升,放线菌：,发酵前、中期均为先下降后上升，发酵后期通氧,10min,的处理放线菌数量基本稳定，通氧,6min,的处理放线菌的数量明显下降。,创新培养料工厂化适氧发酵技术,发酵隧道底部通气孔,风机,通氧控制系统,创新培养料工厂化适氧发酵技术,发酵隧道,简易设施发酵,中国农业大学烟台研究院邹城基地,试验处理,产量（,kg/m,2,）,生物转化率（,%,）,增加,kg/m,2,%,麦秸草,+,牛粪,在第二次倒料时底部加两层砖垒成“井”型，垛堆加通气孔,15.12,42.00,+1.00,+7.6,麦秸草,+,牛粪（对照）,14.12,39.22,对照,对照,注：堆垛,(,宽,长,高,)2.0m10.0m1.8m,，底部每隔一米加设一条通风道。,表14 不同发酵方式试验一,创新简易设施养殖最佳的发酵方式,第二次倒料时底部加两层砖垒成“井”型，垛堆加通气孔，可增大培养料的通氧量，提高双孢菇培养料的发酵质量，产量比对照增加,7.6%,左右。,简易设施发酵,中国农业大学烟台研究院邹城基地,井型料堆底部,倒料,创新简易设施养殖最佳的发酵方式,简易设施发酵,中国农业大学烟台研究院校内科研基地,注：在料堆底部每隔一米加设一条通风道。,表15 不同发酵方式试验二,试验处理,产量（,kg/m,2,）,生物转化率（,%,）,增加,kg/m,2,%,麦秸草,+,鸡粪（二次发酵）,16.24,45.11,+2.07,+14.5,麦秸草,+,鸡粪（对照）,14.17,39.36,对照,对照,在简易设施一次性发酵的基础上，于室外简易棚集中进行二次发酵，可明显提高培养料的发酵质量，双胞菇产量提高了,14.5%,。,创新简易设施养殖最佳的发酵方式,1,.,工厂化双孢菇养殖技术体系,集成双孢菇高效栽培技术体系,一 次 发 酵,麦草,预 湿,倒 料,二 次 发 酵,腐 熟 培 养 料,上 料,显 蕾,搔 菌,上覆土,覆土消毒,发 菌,出 菇,采 收,2,.,简易设施双孢菇养殖技术体系,step 2,一次发酵,step 6,覆土,step 3,二次发酵,step 5,发菌,step 4,上床播种,step 9,采收,step 7,搔菌,step 8,降温出菇,step 1,备料,集成双孢菇高效栽培技术体系,建 堆,预 湿,倒 料,上 料,播 种,整理床面,双,孢,菇,养殖食用菌后，菌渣可进一步综合利用，增加废弃物的利用环节，提高经济效益，达到多级循环利用、节能减排的目的,。,肥料化,饲料化,能源化,菌渣综合利用技术,菌渣综合利用技术体系,晾 干,含水量,35%,春夏季节发酵,7-10,天,早春、晚秋冬季直接施用,双,孢,菇,菌,渣,肥料化,饲料化,能源化,饲养,蛴螬,饲养,蚯蚓,蛴螬,蚯蚓,蛴螬粪,蚯蚓粪,药 用高 蛋白 饲 料,沼 液 沼 渣,沼气用作生活燃料,沼 气,还 田,食 用菌,菌渣综合利用技术体系图,肥料化,菌渣综合利用,表,2,3,增施菌渣对蔬菜产量的影响（,2008,年施入，,2009,年计产）,处理,产量（,kg/,亩）,作物,亩施菌渣,3000kg,对 照,增加,产量（,kg,）,百分比（,%,）,西红柿,10250,7420,2820,38.0,黄瓜,6773,4518,2255,49.9,对 照,亩施菌渣,3000kg,菌渣综合利用,饲料化,通过养殖蛴螬和蚯蚓：,1、为畜牧养殖业提供优质蛋白饲料；,2、虫粪是优良的有机肥料可以直接做为肥料、,食用菌栽培覆土材料、,无土栽培的主要基质材料，生产安全优质农产品，将会产生更为可观的经济效益，对进一步延长循环链条、实现循环农业的良性发展、节能减排具有重要意义。,菌渣综合利用,能源化,表,2,5不同基质发酵沼气试验,项 目,处 理,产 气 量,（方,/,公斤秸秆）,产气开始时间,产气高峰,持续时间,麦秸,0.47,投料后第,7,天,42,菌渣,0.30,投料后第,4,天,28,试验结果表明利用菌渣生产沼气是可行的，并且有产气快的特点。产气高峰维持时间较短，主要原因经过食用菌利用后已消耗部分有机成分，在连续投料的情况下不会影响沼气的正常使用。所形成的沼液沼渣在农业生产中被广泛的利用，是生产绿色、安全农产品的优质肥源。,三、农业废弃物资源化利用现状,畜禽粪便的资源化利用,大型畜禽养殖场的粪便资源化利用采用集中堆沤制造有机肥、沼气发酵、饲养蚯蚓，,养牛场和养猪场采用生物发酵床达到粪便减量化的目的,小型养殖场和分散农户建议采取种植养殖结合的,“,能源生态大棚模式,”,处理消化畜牧粪便。,堆沤有机肥,养 殖 蚯 蚓,生物发酵床养猪,大规模养殖场的大型沼气发酵,对小型养殖和分散的养殖农户建议采取种植养殖结合的生产模式处理利用畜牧粪便。,“,能源生态大棚,”,以日光温室为单元，以太阳能为动力，以沼气综合利用为纽带，以取得显著经济、生态、社会效益为目的的一种集种植业、养殖业和新能源开发、生产、生活于一体的复合生态模式。,发展,“,能源生态大棚,”,处理利用,分散少量的畜牧粪便,由冬暖太阳能大棚棚内猪舍、沼气池、厕所、太阳能热水器、接水槽、蓄水池、蚯蚓池、沼气炉、风能发电等有机的组合而成，其最大限度的发挥和利用自然资源、生物质能，延长生物链条，实现物能的互补，达到生态平衡，可持续循环利用，以最少的能源投入，实现效益的最大化。,能源生态大棚立体模式图,能源生态大棚的构成：,1,、建造沼气池、厕所：,在普通的日光温室大棚内的一侧地下建一个8-10m,3,的沼气池。旁建一个2-3m,2,的厕所，厕所有管道通往地下沼气池，沼气池靠大棚菜的一旁留有出料口。,2、建造猪舍（禽舍）：,在沼气池上，在离大棚东（或西）侧内的4-5米处增砌一堵南北墙，南北两边各设一闸栅，建起一个约20m,2,左右的猪舍。猪舍用下水管道通往地下沼气池。,能源生态大棚的构成：,3、安装太阳能热水器：,大棚上方装一个太阳能热水器，太阳能热水器用于工作人员洗澡并在冬季冲刷猪舍，冲刷猪舍后水流入沼气池中提高池内温度，保证冬季沼气的产气量。,4、安装接水槽建造蓄水池：,在大棚前下端增设接水槽、大棚内增设10m,3,蓄水池，可储蓄雨水节约灌溉用水减少地下水污染和调节灌水温度以,及调节沼液浓度。,能源生态大棚的构成：,5、建造蚯蚓养殖池：,在大棚内建一个2m,2,大小50cm深的蚯蚓养殖池，充分利用多余沼渣养殖蚯蚓，为养猪提供高蛋白饲料。,6、冬季增设沼气炉：,用于生活取暖和大棚增温。,7、安装简易风能发电机、风能抽水机：,在有条件的大棚上方可安装一个简易风能抽水机和风能发电机，解决大棚用水、大棚卷帘和生活用电。,鸡舍,接雨槽,能源生态大棚的功能与作用,（一）,种、养互补，良性循环,1,、养殖业为种植业提供肥源,能源生态大棚,20m,的猪舍，年存养量,10,头以上。经沼气池厌氧发酵后可提供腐熟无害的有机肥,10,吨，相当于氮、磷、钾标准肥,200-300,公斤。沼肥能使土壤团粒结构增加，土壤理化、性能明显改良。沼液能提供给作物全生长期需要的各类营养元素。土壤有机质含量增加,0.2%,，容重减少,2.23g/m,，使大棚种植作物减少生产成本，达,到有机、高产、优质的目的。据实验测试，多年施用沼肥和沼气灯的大棚，种植的黄瓜较对照增产31%，维生素含量增加16.2%，可溶性固形物增加13.8%。此外，沼液用做叶面喷洒，不仅可作为肥料促进光合作用，而且有抗病治虫的功效。沼渣还可作为养殖蚯蚓和食用菌培养料，沼渣营养成分丰富，尤其是腐殖酸含量较高，达到10%,24%。,2、种植业为养殖业提供饲料源,大棚种植蔬菜的茎叶及劣果、杂草可作为养殖业饲料的补充。,3、养殖业为养殖业提供食物链,猪粪便进入沼气池经厌氧发酵后，能杀死各种有害病菌和虫卵，能转化生成多种维生素和氨基酸，尤其是富含畜禽生长必需的赖氨酸、色氨酸和维生素B12等，另外，还含有可溶性钙、镁、钠等矿物质，沼液作为添加剂喂猪，具有刺激食欲，促进饲料消化和吸收，有利于提高饲料的利用率，降低养猪成本的作用。据测定用沼液做添加剂喂猪日增重增加10%；每头猪可节约饲料60公斤;可提前30天出栏;料肉比由3.2：1降低到2.7：1。,沼液中微量元素含量,钙,Ca 397.6,锰,Mn,3.309,钛,Ti,0.469,镁,Mg,125.8,硼,B,0.362,锕,Ao,4.970,铜,Cu,0.662,钴,Co,0.046,锂,Li,0.117,铁,Fe,9.870,铬,Cr,0.148,氟,F,0.476,锌,Zn,25.58,锶,Si,0.469,钡,Ba,0.668,单位：,mg/100ml,沼液中氨基酸含量,天冬,氨酸,12.30,苏氨,酸,5.42,谷氨,酸,14.01,甘氨,酸,8.07,丙氨,酸,6.56,半胱氨酸,26.79,缬氨,酸,12.70,蛋氨,酸,4.05,异亮,氨酸,7.16,亮氨,酸,1.24,苯丙,氨酸,12.03,赖氨,酸,7.65,天冬酰氨,+,谷氨酸,356.03,色氨,酸,7.10,单位：,mg/100ml,沼液做添加剂对生猪的影响,项目,处理,入圈前,猪重（,kg,）,出圈时,猪重（,kg,）,增重（,kg,）,喂料（,kg,）,料肉比,在圈时间（天）,喂沼液,38.5,103.5,65.0,175.5,2.7:1,83,对照,39.2,99.8,60.6,193.9,3.2:1,106,能源生态大棚的功能与作用,（二）光能、沼能、风能、水能综合利用,1、利用太阳能温室,烟台市地处北温带，年日平均温度为11.8,，冬季寒冷，日平均温度在-0.4C,，不能满足蔬菜、生猪正常生长所需的温度，利用冬暖太阳能大棚能满足冬季动、植物正常生长、发育对温度的需要，同时还保证了沼气池正常产气，为沼气能提供了保障。,（二）光能、沼能、风能、水能综合利用,2、利用太阳能热水器,在能源生态大棚上方增设一台太阳能热水器，不仅可以解决冬季人，畜、植物用热水的问题，更重要可在温度低的情况下利用热水冲刷猪舍，提高沼气发酵功能，增加产气量。,（二）光能、沼能、风能、水能综合利用,3、利用沼能促进生产，保证生活,一个8-10m,的沼气池，年可产400,600m,沼气，利用在大棚内安装沼气灯和沼气炉的方式，解决大棚照明、增温和补充CO,2,。据测试，燃烧1m,沼气可以释放大约23000千焦的热量，如每天早晨燃烧加温3小时，可提高大棚温度3,5,C,；同时燃烧沼气CO,2,浓度可提高到800PPM以上，较对照增加600PPM。农作物生长期间，种植农户有在大棚居住生活的习惯。能源生态大棚可满足3,5人一年的做饭照明取暖用能，可节省液化气和电费600余元。,增施沼气对黄瓜座瓜率和产量的影响,项目,处理,座瓜率,早期,总产,结瓜数,节约数,座瓜率,%,产量,（公斤,/,亩）,产值,（元,/,亩）,产量,（公斤,/,亩）,产值,（元,/,亩）,有沼气,co,2,9.4,12.6,74.6,2438,2925.60,10293,11322.30,对 照,5.8,12.2,47.5,1468,1761.60,7824,8606.40,（二）光能、沼能、风能、水能综合利用,4、利用水、风能棚外资源,在大棚前端安装接水槽，棚内增建蓄水池，利用自然降雨灌溉蔬菜，节能且无污染。根据大棚所在地理位置和实际情况可增按风能抽水机和风能发电机，解决大棚用水、卷帘用能。,能源生态大棚的效益分析：,每个日光温室面积为667M,2,，建有10M,3,的沼气池，年产沼液、沼渣10吨，沼液、沼渣含有丰富的有机物质、腐植酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素等，是一种缓、速兼备的优质有机肥料，可以生产有机农产品，另外沼渣还可以养殖食用菌、蚯蚓。沼液做猪饲料添加剂和杀虫剂。,每个大棚年产量收入效益：,总产量 收入,蔬菜 1万公斤,1.25万公斤 8万元,猪 50头左右x90kg 3.5万元,节能节肥 0.35万元,合计：11.85万元。,由于多年施用沼渣沼液喂菜、养地，土地肥沃，蔬菜口味鲜美，价格倍增，已形成地方品牌。,沼肥追喂的无公害蔬菜,对 照,试 验,对 照,试 验,三、农业废弃物资源化利用,加工废弃物的资源化利用,食品工业,制糖工业,肉类加工,罐头加工,屠宰企业,淀粉生产,酿酒生产,果汁加工,水产加工,种植业,养殖业,葡萄籽粉碎,葡萄籽粉,水产加工废弃物提取胶原蛋白,果 胶,四、农业废弃物资源化利用,乡镇生活垃圾和人粪尿的资源化利用,我国目前乡镇生活垃圾总量大约0.4,0.5亿吨,有机物质含量约在60%左右.但成分较为复杂，玻璃、塑料、金属、电子产品、电池等含量较大，直接影响其利用。目前只适宜焚烧、填埋处理（填埋地做绿化休闲地、木材林地）。,我国每年可收集人粪尿量大约在1.8亿吨。农村人粪尿的无害化资源化利用主要是在农村地区推行户用沼气。,用户数量,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,1、循环经济理念正在催生,“,废弃物,”,为新产业,A、中国农业大学孙振均教授指出：废弃物产生于一、二、三产业，但不依属于任何产业。需上升为,“,第四产业,”,的概念。,B、废弃物资源化利用，将成为农业与农村持续发展的基础乃至农村小康社会建设的重要环节。,C、废弃物循环利用,循环农业,循环经济是废弃物产业发展的方向与目标,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,2、生态农业实践指明了变,“,废,”,为,“,宝,”,的途径。,如：食用菌养殖技术、,“,猪,沼,果,”,、,“,四位一体,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,3、由,“,末端治理,”,到源头控制，全程治理发展方向农业废弃物，特别是养殖业废弃物是生物代谢的产物，是一种自然产物，无法阻止它的生产。随着农业的发展其总量会增加，特别集约化生产使废弃物大量集中，国外的养殖场建设规模已向中小化发展，并且和一定的消纳土地或处理设施相配套才能批准。,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,4、农牧结合，生态循环是最简单有效的办法。国外的免耕及秸秆还田，青贮过腹还田大约有20，其中美国73，澳大利亚90%、新西兰高达100以上；我国的四位一体大棚，秸秆,畜牧业农作物结合方式是简单而有效的种、养结合方式，是高效循环方式。,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,5、食品安全使农业废弃物资源化面临新的机遇和挑战有机、无公害农产品的需求，为以农业废弃物为原料的商品有机肥打开了市场，提供了机遇。有机食品等产业对农业废弃物的处理和资源化利用提出更高的技术要求和质量标准。,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,6、废弃物资源化产品向多元化、材料化和高值化方向发展。,7、废弃物资源化处理技术向机械化、规模化、专业化方向发展。,8、高效技术正在推动农业废弃物资源化的产业升级。,生物技术 通过农业废弃物及高效微生物的转化,环境工程技术,生态技术与工程,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,9、生物质能源综合开发是未来废弃物资源化的热点。英国、美国、瑞士等国家发展较快。据测算我国农业有机废弃物的生物质潜能可转化沼气2971亿M,3,户均达到1217.6M,3,。,四、农业废弃物资源化利用发展趋势,10、政策法规是消除废弃物污染环境的根本。发达国家规定猪的粪尿排放标准,谢 谢！,