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园林绿化废弃物加工利用技术选择研究

作者 :张晓丽 吴德更新时间:2012-10-31

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摘 要:本文在界定园林绿化废弃物研究范围的基础上,对国内外现有的主要四种园林绿化废弃物加工利用技术:堆肥处理和粉碎覆土处理、生物质能源化利用、食用菌培养基生产和木塑利用分别加以评述。
关键词:园林绿化废弃物;加工利用技术;选择
一、研究范围及意义
随着城市化进程的加快,城市园林绿化范围和强度的增加,城市园林绿化废弃物已经成为城市社会经济发展所要面临的重要问题。园林绿化废弃物的高效、经济、循环利用是现代城市发展的重要内容之一,园林绿化废弃物资源化发展趋势已经成为必然,其利用程度的高低是社会经济发展程度的体现,那么合理的加工利用技术选择就成为研究园林绿化废弃物利用的关键。
本文在综述现有主要园林绿化废弃物加工利用技术的基础上,提出园林绿化废弃物加工利用技术选择的所要考虑的前提基础及影响因素,为今后城市园林绿化废弃物资源产业发展提供可以借鉴的基础。
二、园林绿化废弃物主要加工利用技术简述
1、堆肥处理和粉碎覆土
目前,我国对园林绿化废弃物的资源化利用正处于起步阶段,虽然部分省市做了有益的尝试,但产业链条尚未形成,使得产业发展受到一定阻碍。认真梳理园林绿化废弃物资源化利用产业发展中存在的问题,分析诸问题之间的关系并寻找解决途径,对该产业的发展是非常有益的。枯枝、落叶、草屑及其他绿化修剪物等园林绿化废弃物在传统观念中被当作“废弃物”处理,大部分的园林绿化废弃物与生活垃圾一起进入填埋场,这样做既增加了垃圾的处理成本,又浪费了有限的土地资源,还会污染地下水、土壤及大气,对环境产生长久的危害。很多国家已经开始了对园林绿化废弃物的资源化利用,按处理方法划分,主要包括将园林绿化废弃物加工成肥料、生物质能源、木塑、培育食用菌、作为栽培基质、利用生物技术开发生物产品等。园林绿化废弃物的简单处理不能适应可持续发展的要求,无害化、资源化处理是其必然趋势。开发利用城市园林绿化废弃物,对于改善城乡生态环境、构建和谐城市、增加就业和促进经济发展意义重大,必将产生显著的生态效益、社会效益和经济效益。废弃物堆肥就是指将绿地中产生的树枝、落叶、草末等废弃物经过一定的处理和混合配比,在适合的条件下经过有氧发酵,形成有机肥料和土壤改良剂的过程,达到无害化(无杂草、寄生虫等)、减量化、资源利用的目的。堆肥生产的产品可用于进行土壤改良,以及屋顶绿化和盆栽培养基的使用。基本工艺流程如下(见图1):

图1 废弃物堆肥处理的基本工艺流程简图
堆肥用于处理有机肥废弃物发展于20世纪30年代,90年代后,各国堆肥处理呈上升的发展趋势,堆肥的发酵工艺、技术和设备日趋完善,机械化程度提高,进入了规模化和产业化发展阶段,逐渐成为可降解有机物的再生利用,垃圾减量和垃圾资源化的最佳途径[1]。经过堆肥技术处理生的产品包括育苗基质、生物有机肥料和土壤改良剂等,可以广泛用于园林植物种植、养护、屋顶绿化、育苗等方面。与填埋和焚烧处理技术相比,堆肥处理能够减少占用空间,其产品具有防止土壤板结,反复利用等特点。根据美国实践证明对于废弃物处理而言堆肥处理费用(18~26美元/t)要远远低于填埋费用(40~45美元/t),此外,根据已有研究与焚烧相比,堆肥处理有机废弃物可以减少1.2~1.8亿卡热量(相当于24 000~36 000t标准煤产生的热量)排放到空气中,可减少减少约3.7万tCO2(相当于1.65×107L汽油产生的CO2)的排放,与填埋相比,可减少对地下水和土壤的污染。
此外粉碎覆土是一种与堆肥处理相近的废弃物加工利用方式。它是将园林废弃物进行初步粉碎并除杂后,直接进行覆盖利用,此法不仅有利于分解,还具有增加土壤有机质和营养物质、抑制杂草、减少土壤侵蚀和降低大气悬浮物等生态功能,还能有效阻止灰尘的产生并阻止裸露地表土壤扬尘,防止雨水溅起泥土将植株弄脏等,所以目前被国外很多国家所利用。
2、生物质能源化利用
发展生物质能源,主要是通过工业化利用途径,将富含油脂、木质纤维及非食物类果实淀粉的林木生物质材料转化为多种形式的能源产品和生物基产品,包括液体生物柴油和燃料乙醇、固体成型燃料、气体燃料、直燃发电以及生物塑料等。生物质能源发展是目前世界各国关注的热点,其中包括生物质固体、液体气体等燃料技术的研发和利用。在生物质液体燃料方面以巴西发展最具代表性。在我国利用农林剩余物等进行生物质燃料方面的应用也逐渐兴起。在河南、北京等地都已经有相关的企业进行此方面产品的开发和推广。与上述相关的技术及应用方面(见图2):

图2 园林绿化废弃物生物质能源化利用流程简图
园林绿化废弃物在此方面的应用主要涉及两个技术分别是压缩成型技术和生物质气化技术,前者用于生物质固体燃料的生产和应用,主要涉及直燃方式利用包括直燃发电,而后者主要是利用农林废弃物进行气化用于生活领域及生物质气化发电。然而,这两种技术用于发电存在的主要问题在于对原料的数量和质量上要求很高(江苏省兴化中科生物质能发电有限公司作为示范项目投产后就面临原料供应问题),且前期投资大,回收期长,其中气化发电还存在燃烧焦油处理问题,通常的方法是利用回水冷却,不仅无法减少焦油的产生量,也污染周边水环境,该技术存在较大的环境安全隐患问题,还处于研究和示范阶段。 由此,园林绿化废弃物的生物质能源利用方面,通过建立废弃物回收加工站点配以生物质炉具进行生物质燃料生产方面的利用更为切实可行。一是通过建立回收加工站点可以克服废弃物分散难以收集的问题;二是可以提高此类废弃物的利用附加值;三是此方法生产的产品利用范围广泛,城市郊区农村均可以开发利用,还可以通过此种方式改善居民传统用能方式,改善室内气体污染的状况,提高居民生活质量等。
3、食用菌培养基生产利用
食用菌培养基的生产是食用菌生产的基础和重要环节,它直接关系着食用菌的产量和经济效益,它的制作过程包括制菌袋,灭菌和无菌操作接种三个主要环节。
食用菌培养基生产起初是以硬杂木大块废木为基础,加以养料等进行食用菌培养。随着对林木资源管理的加强和利用的集约化,此种方式已经逐渐退出,取而代之的是以园林绿化废弃物(木屑、杂草等)以及农业剩余物(棉籽壳等)为主料的食用菌培养基(俗称“菌棒”)。随着食用菌市场需求的增加,食用菌培养基生产是一种具有较高附加值的废弃物利用方式,尤其是对于农民来讲,低成本,容易学习的技术操作要求,是农业生产之余另外一种增加收入的方式。而且食用菌培养基使用全部出菌后的废料含有大量的营养元素可以用最为堆肥的原料,是生产花木有机肥、育苗基质以及屋顶绿化植物的养料的重要原料,利用价值很高。
4、木塑利用技术
木塑复合材料,简称木塑(Wood-plastic composites,WPC),在美国材料试验协会标准(ASTM)中给出的定义是“一种主要以木材或者纤维素为基础材料与塑料(也可以是多种塑料)制成的复合材料”。
木材一热塑性塑料复合材料的商业应用始于20世纪50年代中期,90年代WPC进入快速发展时期,尤其在美国和加拿大等国家迅速流行起来。从21世纪开始,WPC生产技术被引入印度、日本和中国等国家。2002年国家科技部“863”项目和国家林业局“948”计划将木塑复合材料列入了生物质重组课题,2001-2007年国家发改委将木塑复合材料项目列入“国家高技术产业化新材料专项”,截止2007年木塑年产量约12万吨,创造产值近20亿元人民币。
木塑复合材料加工性能好,能够克服木材耐用性差、易潮、易腐、易蛀等缺点;又避免了单纯塑料材质的不足之处,是一种适应性较强的复合材料。木塑复合材料的应用领域非常广泛,凡是以木材或木质材料为主材料的应用领域都可用木塑复合材料来取代,包括回廊板、窗户和门板、建筑用混凝土水泥模板、园林建筑、汽车制造等。由于该产品具有产品可塑化,原料资源化,成本经济化及回收再生化的特点,因此具有较大的发展空间。但是当前木塑材料的防火性能研究还存欠缺,有待加强并规范化。
三、园林绿化废弃物加工利用途径选择前提及影响因素
随着世界对资源和环境问题的关注程度日益加强,在努力加快经济发展的同时需要考虑资源和环境的压力,提倡和追求资源集约型和环境建设性的经济发展模式,因此,在寻求资源高效充分利用的同时也需要将多种过去并未给予充分重视的物质进行资源化的利用。园林绿化废弃物作为固体废弃物的一种,也一直是困扰环境发展的重要问题,而事实上,园林绿化废弃物早已经不是没有价值的而要花费大成本处理的“废物”,而是一种资源,利用方法的开发及选择将成为为今后各国经济、环境和社会协调发展的一项重要内容。过去,在没有很好的认识到园林绿化废弃物价值的情况下,填埋、焚烧的垃圾式处理方式的成本问题及环境问题让我们逐渐了解和认识到处理利用方式的选择是至关重要的。
除此以上几点以外,园林绿化废弃物利用途径选择应与地区发展总体战略相适应,应符合地区发展主题,包括经济、社会和环境三方面主题。总之,园林绿化废弃物的利用方式选择满足地区社会发展的需要,更要满足环境发展的需要。
参考文献:
[1] 周肖红.绿化废弃物堆肥化处理模式和技术环节的探讨[J].中国园林,2009,25(4):7.
[2] 艾碧英,张俊,叶玮.生活垃圾处理技术的初步探讨[J].科技信息,2008(20):19.
[3] 梁晶,吕子文,方海兰.园林绿色废弃物堆肥处理的国外现状与我国的出路[J].中国园林,2009,25(4):1.
[4] 孙克君,阮琳,林鸿辉.园林有机废弃物堆肥处理技术堆肥产品的应用[J].中国园林,2009,25(4):14.
[5] 文科军,吴丽萍,尹建锋.城市生物垃圾的生物质利用途径[J].中国园林,2009,25(4):17.
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