生物质灰渣的利用

精心整理

生物质灰渣的性质研究

摘要

生物质灰渣的pH 高,含有丰富的钾、硅以及多种微量元素,在农业生产中可以用作土壤改良剂和制取多元复合肥料。以往对生物质灰渣的研究和资源化利用大多局限于建筑、化工等行业方面,而在农业方面特别是农业化学行为的研究却鲜有报道。本文以四种不同类型的生物质灰渣(锯木灰、谷壳灰、玉米灰、水稻灰)为研究对象,分析了生物质灰渣的物理化学特性,探讨灰渣在不同浓度下,而这,如何改善农村,大1.1废弃物;7亿t,蔬菜废弃物1.0亿t,乡镇生活垃圾和人粪便25亿t,肉类加工厂和农作物加工场废弃物1.5亿t,林业废弃物(不包括薪炭柴)0.5亿t,其它类有机废弃物约有0.5亿t,折合7亿t 的标准煤[2]。 1.1.1农业废弃物的种类

(1)种植废弃物

种植废物中我国的农作物稻秆产量达5亿吨,随着工农业生产的迅速发展和人口的增加,这些废弃物以年均5%-10%的速度增长[3]。就目前我国稻秆利用情况来看,大约有30%的稻轩直接用作农村生活燃料,20%用作家畜词料,2%-3%用作工业副生产,6%直接还田。随着农村的能源结构、种植结

构发生了较大变化,农作物稻杆的大量剩余,使大量的稻秆被浪费或就地焚烧,不仅造成了严重的环境污染和火灾隐患,而且也造成了资源的巨大浪费。

(2)养殖废弃物

我国是世界上经营禽畜养殖业最早的国家之一[4],养殖业的发展在改善我国人民生活水平,调

整人民膳食结构,提高农民收入作出巨大贡献的同时,不可避免地产生了大量的“畜产公害”。畜禽类便和养殖污水任意堆弃、排放现象普遍存在,畜禽粪便已成为环境的重要污染源。畜禽废弃物对水体的污染归结起来主要是粪便中有机物的腐败分解产物排入水体改变水体的物理、化学性质和生物群落组成,导致水体污染。对空气污染主要是有机分解物产生的恶臭和有害气体和代谢病原微生

[5],超过

1.1.2

(1)

,不仅可

,

稻秆。

[8]

,

[11]变化,,稻秆

(2)

弃物主要指农作物稍汗类物质,其中含有纤维类物质和少量的蛋白质,经过适当的技术处理,便可作为词料应用。动物性废弃物的词料化主要指畜禽粪便和加工下脚料的饲料化[13]。

(3)农业废弃物的能源化

沼气发展模式实施原理是将农作物的稻秆、人畜粪便等有机物在沼气池厌氧环境中,通过沼气微生物分解转化后所产生的发酵产物转化为能源,可以有效缓解部分农村地区的能源紧张情况和大量焚烧稻秆的矛盾。研究表明,农作物稻秆、蔬菜瓜果的废弃物和畜禽粪便都是制沼气的好原料[14]。沼气建设能增加农民收入,一般一户沼气户全年可增收节支1500元左右。锯调查,每个沼气池平均每户每年可节省煤2吨,折节省薪柴2.5吨,相当于0.23公顷薪炭林年生长量,或相当于6.66-10

公顷干旱草地的年地表生物量被保护[15]。沼液沼渣是优质有机肥,可作农作物的基肥和追肥,沼液还可作根外追肥生产无公害绿色食品。沼肥保氮率高达99.5%,氨态氮转化率16.5%,分别比敞口抠肥高18%和1.25倍,是一种速缓兼备的多元复合有机肥料。通过幵展沼肥综合利用实践经验证明:施用沼肥与直接施用人畜粪便相比,土豆每亩产量提高30%,蔬菜提高20%-25%,水果提高35%左右。更重要的是农作物施沼肥后可提高品质,减少病虫害,改良土壤结构[16]。

1.1.3稻秆灰渣的农业利用

稻秆作为生物质的主体,是指农作物籽实收获以后的莲杆桔叶部分,包括禾本科期豆科两大类。禾本科包括玉米稻、稻草、爱稻、高粱稻、粟稻、燕麦稻等。豆科包括大豆结、香豆稻与草籽稻。

钙、

高,

15%

,

,因

,

1.2

、S、CI、N

物质,

块等。

还严重污

,还含有

水平、减少对环境的污染具有重要的指导意义,实现循环农业倡导的经济、社会、生态的可持续发展。

以往对农业废弃物的研究主要集中在直接进行资源利用所产生的效益,例如稻秆还田产生的肥料效益、用作禽畜饲料以及通过发电产生能源,对灰蜜的研究也大多是在化工领域当中的灰渣,而国内外对生物质灰渣的理化特性以及在农业中的利用研究较少。本文通过研究生物质灰渣的物理化学特性,和对磷和钾的吸附和解吸特性与化肥的加合性,以此利用生物质灰渣生产复合肥。

第2章生物质灰渣的物理化学组成特征

2.1生物质灰渣的物理特性

2.1.1生物质灰渣的颗粒粒径分布特征

研究对象为锯木灰、谷壳灰、玉米灰、水稻灰。

表3-1不同灰渣的颗粒粒径分布

的玉米灰的4.31倍。最大持水量最大的为锯木灰368.41%,最小的为玉米灰198.73%,其大小顺序为:玉米灰<谷壳灰<水稻灰<锯木灰。即灰渣的最大持水量越大,其自然含水量就越大。陈曦等[18]研究表明稻草、棕榈叶、黄麻的最大持水量在112%-376%之间与灰渣的最大持水量相近,这是由于有机质中含有经基,胺基,羧基等极性基团的物质吸水性较好,因为这些基团可与水形成氢键,能较好的吸收水分。而灰渣中表面大量的Si-0-Si键与水作用后,使颗粒表面产生大量的轻基而显示出亲水性,这种高的水分渗透性提高了灰渣的持水性能。

2.2生物质灰渣的主要化学元素组成

四种灰渣中的K、Fe、Mg、Ca的组成存在较大的差异,其含量变动分别为:21.06-91.25、

3.38-17.07、2.69-19.52、0.01-15.07g/kg，P、Cu、Mn、Zn的组成在四种灰渣中差异不大,其含量变动分别为:1.93-、0.06-0.24g/kg。P的含量在锯木灰中最高,为其他三种灰渣的2-3倍；K在各类灰渣中含量较髙,且最为稳定,其中K含量最高的是水稻灰,为82.74-91.25g/kg,其他三种灰密度中K的含量相近；Fe、Mg、Ca含量最大的是锯木灰明显高于其他三种灰渣,Fe、Mg、Ca在谷壳灰、玉米灰、水稻灰的含量相近；Cu、Mn、Zn在四种灰渣中得的含量都相对较低且趋于一致。

2.3小结

研究四种灰渣的物理化学特性,包括粒径组成、自然含水量、最大持水量,以及主要化学组成,

1、

多的为

2

3

且大部分

pH

pH

3.1生物质灰渣对磷的吸附解吸特征

灰渣作为一种常见的固等体废弃物具有较大的比表面积,大的比表面积使其具有固体吸附特性,灰渣颗粒表面的活性基团(-OH)以及灰渣中的活性铁铝均能对水溶性磷酸盐发生吸附作用,这种吸附通常称为阴离子专性吸附或化学沉淀反应,磷酸盐被吸附后,逐渐转化为固体态。灰渣对磷的吸附于解吸能力对土壤中磷的生物有效性有重要影响。

3.1.1不同灰渣对磷的吸附影响

从表3-1中可以看出:四种灰渣磷都有较大的吸附量,随着加入液中磷浓度的增加,灰渣对磷的吸附逐渐增加,在加入浓度为2000mg/L时最大,但增加的速率变缓,在最大浓度条件下灰渣对磷的