尾菜燒制木炭處理技術(shù)

楊少杰 李欣苗 李艷 晉小軍

摘要? ? 隨著種植養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國家。本文介紹了我國尾菜概況和尾菜制作木炭技術(shù)，具體包括環(huán)境要求、品種選擇、制木炭的流程、機(jī)制木炭各工藝環(huán)節(jié)的技術(shù)流程等方面內(nèi)容，以期為解決尾菜資源化利用提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 尾菜;燒制木炭;處理技術(shù)

中圖分類號(hào)? ? S141;X705? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）06-0161-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村居民生活排放的廢棄物的總稱，通常是指作物秸稈和畜禽糞便兩大類[1]。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2016年我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量為5億t（干質(zhì)），林業(yè)廢棄物1.6萬t，畜禽糞便134億t，蔬菜廢棄物1億t，成為農(nóng)業(yè)環(huán)境的主要污染源。農(nóng)業(yè)廢棄物是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)資源→產(chǎn)品→廢棄物的必然產(chǎn)物，農(nóng)業(yè)廢棄物的浪費(fèi)實(shí)質(zhì)上是耕地、水、人力等各種資源的浪費(fèi)，農(nóng)業(yè)廢棄物具有數(shù)量大、品質(zhì)差、價(jià)格低、危害多等污染特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)廢棄物的利用方式主要有能源化、肥料化和材料化，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用是發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)和清潔生產(chǎn)的出發(fā)點(diǎn)，是發(fā)展現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)資源→產(chǎn)品→廢棄物的關(guān)鍵。為有效解決大量蔬菜廢棄物的處理問題，本文從蔬菜廢棄物燒制木炭處理技術(shù)入手，旨在為地方菜農(nóng)提供科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)適用的蔬菜廢棄物處理技術(shù)。

1? ? 尾菜概況

尾菜也稱蔬菜廢棄物、蔬菜剩余物，是指在蔬菜生產(chǎn)、運(yùn)輸和加工過程中產(chǎn)生的，不能作為商品銷售的蔬菜廢棄物的總稱。

近年來，隨著高原夏菜產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量和銷量的不斷增加，尾菜的產(chǎn)出量也迅速上升。由于缺乏高效、速效的尾菜處理技術(shù)，大量尾菜被堆放在田間地頭，嚴(yán)重污染周圍空氣、水源及人居環(huán)境等。因此，尾菜的產(chǎn)出量嚴(yán)重制約著高原夏菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

甘肅是中國高原夏菜的主產(chǎn)區(qū)，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了渭河和涇河流域、河西走廊和沿黃灌區(qū)、徽成盆地等五大蔬菜優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)[2]。經(jīng)過多年努力，甘肅蔬菜產(chǎn)業(yè)也有了一定的發(fā)展，2018年全省蔬菜種植面積達(dá)59.6萬hm2，較上年增加2.6萬hm2，產(chǎn)量在2 600萬t以上，較上年增長23.4%，蔬菜面積和產(chǎn)量走在了全國前列。經(jīng)大量測定，尾菜平均產(chǎn)生量為蔬菜生物產(chǎn)量的33.6%，因而2018年尾菜產(chǎn)量達(dá)到873.6萬t。由于蔬菜種類多，不同種類蔬菜尾菜產(chǎn)生量不同，最少的為香菜，尾菜產(chǎn)生量不足5 %，最大的為娃娃菜和花椰菜，尾菜產(chǎn)生量為70%左右。經(jīng)過大量測定，尾菜平均產(chǎn)生量為33.6%，隨著人民生活水平的提高和凈菜上市，尾菜產(chǎn)生量還將進(jìn)一步增加。據(jù)研究，尾菜中含有大量的營養(yǎng)成分，尾菜干物質(zhì)含量為5%～15%、含水量為85%～95%、鮮樣含氮量為0.04%～0.77%、鮮樣含磷量為0.01%～0.23%、鮮樣含鉀量為0.06%～0.78%。白菜、生菜粗蛋白含量分別為28.26%、21.49%、粗脂肪含量分別為6.78%、11.62%、粗纖維含量分別為12.94%、12.59%、鈣含量分別為0.05%、0.08%[3-4]，由此可以看出，尾菜中含有大量的營養(yǎng)元素及微量元素，具有很大的開發(fā)利用潛能。

甘肅省蔬菜上市時(shí)間集中在6—10月，占尾菜年產(chǎn)量的85%左右，尾菜時(shí)間及空間分布較為集中。尾菜如不及時(shí)處理，大量堆積，極易造成環(huán)境污染，影響生產(chǎn)、生活環(huán)境[5]。尾菜帶有大量病原菌，處理不當(dāng)將傳播病蟲害，影響作物生長，隨意丟棄傾倒，會(huì)造成養(yǎng)分流失。

2? ? 尾菜制作木炭技術(shù)

2.1? ? 環(huán)境要求

要求生產(chǎn)基地周邊無污染源。在通風(fēng)條件良好的空地上進(jìn)行木炭燒制。

2.2? ? 品種選擇

以茄子、辣椒等木質(zhì)化程度高的尾菜莖稈為佳。

2.3? ? 制木炭的流程

總體生產(chǎn)的工藝操作流程如下：原料→粉碎→烘干→制棒→炭化→包裝入庫。

2.3.1? ? 原料準(zhǔn)備。將收集的尾菜原料曬干，除去木質(zhì)化程度低的部分，然后粉碎、烘干。需要的設(shè)備有粉碎機(jī)和烘干機(jī)。

2.3.2? ? 擠壓制棒。將粉碎的原料，進(jìn)入制棒工序，由薪棒成形機(jī)擠壓制制棒、切斷、薪棒收集三部分組成。

2.3.3? ? 炭化。將收集的薪棒運(yùn)輸至炭化爐或炭化窯，薪棒層層碼放整齊，然后進(jìn)行燒制，直至薪棒完全炭化，待冷卻后出窯，包裝出售。

2.4? ? 機(jī)制木炭各工藝環(huán)節(jié)的技術(shù)流程

2.4.1? ? 干燥環(huán)節(jié)。采用氣流干燥機(jī)、旋風(fēng)分離器將燃燒爐內(nèi)高溫氣體在脈沖管中與顆粒原料（長度10～15 mm，直徑5～10 mm，含水量12%）充分接觸，干燥成含水量<12%的干燥物體，滿足制棒機(jī)對(duì)原料水分的需求。干燥設(shè)備在整個(gè)生產(chǎn)過程中非常重要。干燥過程后的技術(shù)要求是含水率<12%，目前普通采用的是氣流式干燥機(jī)。利用鼓風(fēng)機(jī)將分離后的廢氣排入大氣，由工作裝置的底部排出物料。

2.4.2? ? 成型環(huán)節(jié)。木、秸稈等植物細(xì)胞中含有木質(zhì)素，木質(zhì)素在200～300 ℃溫度下會(huì)軟化、液化，采用制棒機(jī)施加一定壓力使其與纖維素緊密粘接并與相鄰顆?；ハ嗄z結(jié)，冷卻后即可固化成型。制棒就是利用這一基本原理將生物質(zhì)材料擠壓固化成型。制棒成型設(shè)備是整個(gè)生產(chǎn)過程中的核心，機(jī)制木炭成品質(zhì)量效率的優(yōu)劣由制棒過程的好壞決定。采用可替換式推進(jìn)器和成型套，采用超導(dǎo)傳熱系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)加熱速度快、擠壓質(zhì)量好，在特定溫度和一定壓力下制成的薪棒質(zhì)效俱佳。

2.4.3? ? 炭化環(huán)節(jié)。采用炭化爐半成品薪棒在缺氧的條件下干餾（或表面自燃）分解成可燃性氣體、焦油和炭。在炭化爐內(nèi)變化過程是點(diǎn)火自燃→動(dòng)口熱脫水干燥→高溫合成→材料表面可燃性氣體燃燒→分解加劇→炭+可燃性氣體+焦油。炭化設(shè)備是制炭過程中主要過程的最后一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)的設(shè)備，機(jī)制木炭設(shè)備為立方型炭化爐。

2.5? ? 木炭質(zhì)量

使木炭質(zhì)量符合《木炭和木炭試驗(yàn)方法》（GB/T 17664-1999）。

3? ? 結(jié)語

燒制木炭技術(shù)是有機(jī)固體廢棄物資源化利用的一種有效手段，即將蔬菜廢棄物壓制成棒，然后進(jìn)行燒制，直至薪棒完全炭化，待冷卻后出窯，包裝出售。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，木炭行業(yè)在國內(nèi)和國際市場上發(fā)展形勢都十分看好，木炭行業(yè)重新迎來良好的發(fā)展機(jī)遇。本技術(shù)不僅做到了將蔬菜廢棄物資源化，變廢為寶，而且還產(chǎn)生了顯著的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] 姚建華，黃迎，徐雯麗，等.農(nóng)業(yè)廢棄物與生物源農(nóng)藥[J].上?；?，2017，42（5）：26-28.

[2] 趙玲霞，盛海龍.淺析甘肅河西走廊地區(qū)發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)的前景及思路[J].甘肅農(nóng)業(yè)，2019（1）：70-74.

[3] 徐瑞，于安芬，李瑞琴，等.蔬菜廢棄物堆肥研究進(jìn)展[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2014（7）：44-47.

[4] 席旭東，晉小軍，張俊科.蔬菜廢棄物快速堆肥方法研究[J].中國土壤與肥料，2010（3）：62-66.

[5] 李如燕.廢棄物資源化[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.