تصفیه و استفاده از پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی، ابتکارات مهمی برای پیشبرد توسعه کشاورزی با کیفیت بالا و بهبود محیط زندگی روستایی به شیوهای هماهنگ، ایجاد میکند.
ساخت «شهر بدون زباله» ابزاری قدرتمند برای تعمیق اصلاحات مدیریت جامع زبالههای جامد و ترویج ساخت «جامعه بدون زباله» است، در دسامبر 2018، دفتر کل شورای دولتی چین، برنامه آزمایشی برای ساخت یک شهر بدون زباله را صادر کرد که در آن ترویج تولید کشاورزی سبز در شهرهای آزمایشی و استفاده کامل از پسماندهای جامد کشاورزی عمده پیشنهاد شد.
از سوی دیگر، قتصاد دایرهای، که به پیشگیری، استفاده مجدد و بازیافت زباله، یا سطوح بالای سلسله مراتب زباله اشاره دارد به دلیل کاهش تولید کلی زباله، به طور مستقیم به ساخت یک شهر بدون زباله کمک میکند.
پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی به عنوان منابع مهم پسماند جامد، عمدتاً شامل کاه، کود دامی و مرغی، فیلم کشاورزی استفاده شده، بستهبندی دور ریختهشده و زبالههای خانگی است.
تصفیه و استفاده از پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی، حفظ اکوسیستم کشاورزی سالم و بهبود مستمر محیط زندگی روستایی، پیش نیازهای اجرای ایدههای شیجینپینگ در مورد تمدن زیست محیطی و توسعه سبز است.
روشهای متعارف تصفیه یا استفاده از زباله شامل کمپوستسازی، هضم بیهوازی و دفن زباله است، در حالی که تکنیکهای غیرمتعارف شامل سوزاندن، تجزیه در اثر حرارت، پردازش هیدروترمال و هیدرولیز آنزیمی است.
پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی با مقادیر و حجم زیاد، انواع متنوع و خواص پیچیده مشخص میشوند، تصفیه و استفاده از زبالههای جامد آلی توسط عوامل خارجی مانند حملونقل، شرایط جغرافیایی و سطح توسعه اقتصادی محدود میشود.
منابع و طبقهبندی پسماندهای کشاورزی و روستایی
پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی عموماً به زبالههای جامد و نیمه جامد تولید شده از تولیدات کشاورزی، فعالیتهای خانگی روستایی و فعالیتهای ساختوساز روستا اطلاق میشوند که قابل استفاده مجدد نیستند و بنابراین در سناریوهای خاصی دور ریخته میشوند.
طور کلی میتوان آنها را به دو دسته پسماندهای جامد تولیدات کشاورزی و پسماندهای جامد خانگی روستایی تقسیم کرد.
- ضایعات جامد کشاورزی به ضایعات جامد مختلف تولید شده در طی فعالیتهای تولید کشاورزی، از جمله کشت، پرورش دام و طیور، آبزیپروری و فرآوری اولیه محصولات کشاورزی در محل و همچنین از نهادههای کشاورزی اشاره دارد.
- زبالههای جامد روستایی نیز به زبالههای جامد مختلف تولید شده از فعالیتهای ساختوساز خانگی و روستایی اشاره دارد و عمدتاً شامل زبالههای خانگی روستایی، زبالههای ساختمانی و زبالههای توالت میشود.
پسماندهای جامد روستایی کشاورزی بر اساس منبع آنها به دو دسته اصلی پسماندهای جامد حاصل از تولیدات کشاورزی و پسماندهای جامد خانگی روستایی تقسیم میشوند.
از نظر ارزش، آنها را میتوان به زبالههای جامد قابل بازیافت، زبالههای جامد عمومی و زبالههای جامد خطرناک تقسیم کرد.
- زباله جامد قابل بازیافت به محصولات زائد تولید شده در طول تولید کشاورزی و زندگی روستایی اشاره دارد و میتواند برای فروش مجدد مستقیم جمعآوری شود. این نوع زبالهها عمدتاً شامل ماشینآلات کشاورزی و فیلمهای گلخانهای استفاده شده هستند.
- با ارجاع به فهرست ملی زبالههای خطرناک، زبالههای جامد خطرناک عمدتاً شامل بستهبندی آفتکشهای استفاده شده، باتریهای ضایعات حاوی جیوه و ضایعات دارویی است.
- بقیه زبالهها به عنوان پسماندهای جامد عمومی در نظر گرفته میشوند که اجزای اصلی پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی هستند.
همچنین با توجه به اجزای تشکیل دهنده آنها، این زبالههای جامد را میتوان به پسماندهای آلی فاسد شدنی، آلی با تجزیه سخت و مواد جامد معدنی تقسیم کرد. پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی عمدتاً حاوی ضایعات آلی، به ویژه پسماندهای آلی فاسد شدنی هستند که اکثریت قریب به اتفاق را تشکیل میدهد.
با این حال، نسبت بالایی از زبالههای آلی که به سختی تجزیه میشوند، در زبالههای خانگی روستایی وجود دارد و با توجه به شکل، میتوان آنها را به پسماندهای جامد و نیمهجامد تقسیم کرد که پسماند جامد غالب است.
ویژگیهای اساسی
پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی از طیف وسیعی از منابع منشأ میگیرند و از نظر شکل خارجی و خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوت هستند و تولید آنها از نظر جغرافیایی و فصلی در نوسان است و در نتیجه ویژگیهای زیر را نشان میدهد.
- تنوع: ضایعات جامد حاصل از کشت کشاورزی، دامپروری، زندگی روستایی و ساختوساز روستایی از نظر ترکیب متنوع و پیچیده هستند. آنها را میتوان به طور کلی به بیش از 30 نوع زباله جامد حاصل از تولیدات کشاورزی و بیش از 10 نوع زباله جامد از زندگی روستایی، با تفاوتهای قابل توجهی در خواص فیزیکی و شیمیایی آنها، مانند ارزش حرارتی و محتوای آب، طبقهبندی کرد.
- نوسانات مکانی-زمانی: تولیدات کشاورزی، به ویژه کشت، فصلی است و در نتیجه منجر به نوسانات فصلی در تولید زباله جامد کشاورزی میشود.
علاوه بر این، زبالههای جامد تولید شده از فعالیتهایی مانند گردشگری روستایی و کارناوالهای کشاورزی نیز ویژگیهای فصلی را نشان میدهد.
خروجی زبالههای جامد کشاورزی و روستایی نیز دارای تنوع مکانی است که تحت تأثیر عواملی مانند ساختار صنعتی، مقیاس کشاورزی و وضعیت اقتصادی ساکنان مناطق مختلف قرار دارد.
- سازگاری مجموعه: علیرغم تنوع و نوسانات پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی، عموماً حاوی ضایعات آلی به ویژه مواد آلی فاسد شدنی هستند.
از منظر فرآوری و بهره برداری مشترک، تولیدات کشاورزی و پسماندهای جامد خانگی روستایی را میتوان در مجموع بر اساس ویژگیهایی مانند فاسدشدنی و فاسدنشدنی و میزان آب کم و زیاد دستهبندی کرد.
بکارگیری فناوری برای پردازش
عامل کلیدی برای پیشبرد پردازش مشترک ضایعات ارگانیک کشاورزی و روستایی، توسعه و بکارگیری فناوریهای عملی و تجهیزات سبک و ساده شده است.
اینها عمدتاً شامل فناوریهایی برای استفاده از زباله به عنوان کود، افزایش ارزش زباله، تولید انرژی و کاهش ضایعات میشوند.
فناوری برای استفاده از زباله به عنوان کود
ضایعات جامد آلی فاسدشدنی مانند کاه، کود حیوانی و انسانی، میوههای فاسد، علفهای هرز و ضایعات غذایی، علاوه بر حاوی مقادیر زیادی کربوهیدرات، حاوی نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سایر عناصر ضروری یا مفید برای رشد گیاه هستند.
یعنی کلسیم، منیزیم و سیلیکون، دارای ارزش بالایی برای استفاده به عنوان کود هستند، استفاده از ضایعات جامد کشاورزی و روستایی به عنوان کود در درجه اول شامل f هوازی است
فنآوری کمپوست هوازی به فرآیند بیوشیمیایی اشاره دارد که در آن مواد آلی با تامین اکسیژن کافی توسط باکتریهای هوازی و اختیاری تجزیه میشود.
دمای کمپوست هوازی به طور کلی میتواند به 55 تا 60 درجه سانتیگراد برسد که تخریب سریع مواد آلی و کشتن موثر باکتریهای بیماریزا و دانههای علفهای هرز را تسهیل میکند.
در تخمیر بیهوازی، زبالههای آلی ابتدا از طریق تجزیه میکروبی و متابولیسم تحت شرایط رطوبت، دما و شرایط بیهوازی مشخص میشوند تا یک مخلوط گاز قابل احتراق حاوی متان و دیاکسیدکربن تشکیل دهند. متعاقبا، تجزیه هوازی بیشتر باقی مانده بیوگاز، ارزش استفاده از زبالههای جامد آلی را افزایش میدهد.
پیرولیز آهسته به فرآیند تجزیه حرارتی زبالههای جامد آلی در شرایط بیهوازی یا بدون اکسیژن برای تشکیل جامدات پایدار، نامحلول، بسیار معطر و غنی از کربن (بیوچار) اشاره داردکه دارای سطح ویژه بزرگ و منافذ به خوبی توسعه یافته است و میتواند برای بهبود و اصلاح خاک و ارزش کشاورزی آن استفاده شود.
فناوری افزایش ارزش اتلاف
در مقایسه با استفاده سنتی از زبالههای جامد آلی به عنوان کود، افزایش ارزش ضایعات منجر به خروجیهای با ارزش بالاتر میشود.
با این حال، به طور کلی به ورودیهای بالاتری نیاز دارد. فناوری افزایش ارزش زباله عمدتاً به دو دسته تقسیم میشود: مواد خام و بستر.
استفاده از مواد خام به تولید محصولات مختلف یا مواد خام صنعتی با استفاده از کاه، قلمه درختان میوه، بلال ذرت، پوسته میوه و فیلمهای کشاورزی مورد استفاده به عنوان مواد ورودی اصلی از طریق روشهای فیزیکی، شیمیایی یا تجزیه زیستی اطلاق میشود.
این محصولات عمدتاً شامل خمیر کاغذ، پانلهای دستساز، پلاستیکهای بازیافتی، مجسمههای کاهی، دیوارهای تأسیسات و مواد کاربردی مبتنی بر بیوچار هستند. استفاده از بستر به پردازش کاه، قلمه درختان میوه، پوست برنج و کود گاوی برای تهیه مواد جامد آلی که شرایط رشد خوب و مواد مغذی خاصی را برای حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسمها فراهم میکند، اطلاق میشود.
پرورش کرم خاکی روش مهم دیگری برای استفاده با ارزش از پسماندهای آلی کشاورزی و روستایی است. ضایعات جامد آلی مانند کود دامی و کاه را میتوان به نسبتهای معینی مخلوط کرد و برای استفاده به عنوان خوراک کرم خاکی در معرض تخمیر در دمای بالا قرار داد.
فضولات کرم خاکی برای تولید کود آلی استفاده میشود و کرمهای خاکی رشد کرده میتوانند برای تولید پروتئین فعال کرم خاکی استفاده شوند.
علاوه بر این، برخی از تأسیسات، تصفیه زبالههای آلی کشاورزی و روستایی را با پرورش مگسهای سرباز سیاه و سوسکها بررسی کردهاند.
روشهای تولید انرژی
تولید انرژی با استفاده از زبالههای جامد کشاورزی و روستایی شامل فناوریهای فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی برای تبدیل مواد به محصولات انرژی مانند گلولههای زیست توده، بیودیزل، گاز یا گرما و برق است.
استفاده از ضایعات جامد حاوی پلاستیک که هزینه بالایی برای دستهبندی دارد و برای تولید کود یا استفاده با ارزش بالا مناسب نیست، برای تولید انرژی باید به طور فعال ترویج شود تا میزان کشاورزی به حداقل برسد.
پیرولیز آهسته زیست توده یک فرآیند تجزیه حرارتی با دمای متوسط (500 تا 600 درجه سانتیگراد)، سرعت گرمایش کم و زمان ماندگاری طولانی در شرایط هیپوکسیک یا بیهوازی است و یک فناوری امیدوارکننده در نظر گرفته میشود.
برای تبدیل بقایای کشاورزی جنگلی به سوخت های زیستی پاک و کاهش غلظت CO2 ، گاز پیرولیز دارای ارزش حرارتی بالایی است و یک انرژی تجدیدپذیر با کیفیت بالا است.
واکنشهای پیرولیز و اصلاح اکسیداتیو و کاهشی پلیمرهای آلی برای تولید گازهای قابل احتراق مانند مونوکسیدکربن، هیدروژن و هیدروکربنهای کوچک تحت شرایط ترمودینامیکی خاص با استفاده از هوا، اکسیژن یا بخار آب به عنوان عوامل گازی اشاره دارد.
فناوریهای احتراق را میتوان به طور کلی به عنوان احتراق پودر شده و احتراق عدل یونجه، در میان دیگران طبقهبندی کرد.
برای کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار، دمای محفظه کوره معمولاً باید بیش از 850 درجه سانتیگراد باشد و زمان ماندن گاز دودکش باید حداقل 2 ثانیه باشد .
مسیرهای فنی اصلی کاهش زباله
کاهش زباله جامد به اتخاذ تدابیری مانند تولید پاک، کاهش منبع و دفع ایمن برای کاهش کمیت، حجم یا مضرات زباله و کاهش خطرات فعلی و آتی زباله برای سلامت انسان و محیط زیست اشاره دارد.
کاهش پسماندهای کشاورزی و روستایی شامل کاهش قبل و بعد از تولید است. در این مطالعه، تنها اقدامات تکنولوژیکی پس از نسل در نظر گرفته شد. کاهش پس از تولید، مشابه استفاده مجدد از منابع، به سطح معینی از ورودی اقتصادی نیاز دارد و هزینههای زیست محیطی را متحمل می شود، در حالی که کاهش قبل از تولید عموماً شامل اقدامات استفاده مجدد از منابع است.
برای ترویج کاهش جمعی پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی، فناوریها و تجهیزات در مقیاس کوچک برای تفکیک، آبگیری و بستهبندی زبالههای جامد باید برای کاهش مستقیم حجم یا وزن زبالههای جامد توسعه یابد.
علاوه بر این، فناوریهایی مانند co-pyrolysis و co-comcomsion میتوانند هم برای تولید انرژی و هم برای کاهش زبالههای جامد استفاده شوند.
مسیرهای پردازش مشترک
- مدل اصلی تولید کود از طریق تخمیر مواد خام مخلوط
برای دستیابی به تبدیل زبالههای جامد آلی به کود، از روشهای تخمیر هوازی و بیهوازی برای تجزیه زبالههای فاسد شدنی به کودهای آلی استفاده میشود و بیوگاز میتواند بر اساس نیازهای واقعی به صورت مشترک تولید شود.
در مرحله کاربرد محصول، کمپوست، کودهای هضم شده بیوگاز و محصولات بیوگاز مستقیماً به سمت تولید کشاورزی یا استفاده خانگی روستایی هدایت میشوند و بدین ترتیب تبدیل در محل زباله جامد حاصل میشود.
- مدل اصلی تامین انرژی از طریق مختلط
این مدل نیز به طور سیستماتیک به سه سطح طبقهبندی زباله، تصفیه و تبدیل زباله و کاربرد محصول اشاره دارد. در مرحله طبقهبندی پسماند، تصفیه پسماندهای قابل بازیافت و خطرناک مشابه با مدل تولید کود است.
علاوه بر این، کشاورزان راهنمایی میشوند تا زبالههای جامد آلی تولیدی و خانگی را بدون توجه به فسادپذیری زبالهها به دو دسته خشک و مرطوب طبقهبندی کنند.
در مرحله تصفیه و تبدیل زباله، از فناوری تبدیل ترموشیمیایی برای تبدیل ضایعات جامد آلی با محتوای آب کم به محصولاتی مانند گاز، آب گرم و بخار از طریق پیرولیز، تبدیل به گاز یا احتراق استفاده میشود.
تولید همزمان انرژی پاک از زغال چوب می تواند تبدیل انرژی زبالههای جامد آلی را بر اساس نیازهای واقعی بیشتر محقق کند.
در مرحله کاربرد محصول، همه انواع محصولات نهایی مستقیماً برای تولید کشاورزی یا فعالیتهای خانگی روستایی برای دستیابی به تبدیل و استفاده در محل زبالههای جامد استفاده میشوند.
مدل از فناوری تبدیل ترموشیمیایی برای دستیابی به استفاده محلی در محل از زباله جامد از طریق تبدیل انرژی استفاده میکند که تأثیر مثبتی بر ساختار انرژی کشاورزی و روستایی و کاهش انتشار کربن دارد.
این مدل، زبالههای جامد را با هم جمع میکند و آنها را به زبالههای فاسدشدنی و فاسدنشدنی طبقهبندی میکند. این ضایعات را میتوان به محصولات انرژی مختلف تبدیل کرد که سازگاری قوی را نشان میدهد.
این مدل را میتوان در مناطق کشت فشرده سبزیجات، میوه و خربزه، مناطق کشت غلات و پنبه و مناطق کوهستانی دورافتاده که در آن، زبالههای جامد پلاستیکی را نمیتوان به راحتی از زبالههای آلی جامد فاسدشدنی جدا کرد، اعمال کرد.
- مدل اصلی تصفیه یکپارچه پسماندهای جامد شهری – روستایی
انواع مختلف زبالههای جامد تولید شده از تولیدات کشاورزی، فعالیتهای خانگی روستایی و فعالیتهای ساختوساز روستایی جمعآوری شده و به زبالههای خانگی شهری، زبالههای ساختمانی، زبالههای جامد صنعتی و زبالههای جامد خطرناک، گروهبندی میشوند که سپس به صورت جمعی به آنها تبدیل میشوند.
از طریق سیستم انتقال و دفع زبالههای جامد شهری برای تصفیه یکپارچه شهری و روستایی درمان میشود. این مدل نیازی به سیستم تصفیه زباله جامد کشاورزی و روستایی مجزا ندارد و با هزینههای ورودی پایین و بهرهبرداری و مدیریت استاندارد مشخص میشود.
این مدل برای روستاهای حومه شهر مناسب است به ویژه جایی که از امکانات کشاورزی عمدتاً برای کشت میوه و سبزیجات در مقیاس بزرگ استفاده میشود و در سناریوهایی که زباله های جامد فاسدشدنی را نمیتوان به راحتی از فیلمهای کشاورزی استفاده شده جدا کرد.
علاوه بر این، از آنجایی که سطح اقتصاد کشاورزی و حملونقل در مناطق حومه شهر نسبتا مناسب است، در طول فرآیند تصفیه یکپارچه شهری و روستایی، مدل افزایش ارزش زباله جامد را میتوان بر اساس ویژگیهای خروجی زباله جامد و شرایط خارجی بررسی کرد.
تجزیه و تحلیل مفهوم و اهمیت پردازش مشترک
پیشوند co به معنای مشترک یا با هم است که به معنای همکاری یا مکمل است. فرآوری مشترک پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی بر اساس تجزیه و تحلیل دقیق ویژگیهای مشترک انواع پسماندهای کشاورزی و روستایی و روشهای طبقهبندی آنها انجام میشود. از طریق نوآوری در سیاستها، فناوریها، مدلها و مکانیسمها، میتوان برنامهریزی یکپارچه و طراحی سیستم را با توجه به شرایط محلی انجام داد تا نرخ بهرهبرداری از امکانات و تجهیزات را به حداکثر برساند و هزینههای درمان و بهرهبرداری را کاهش دهد.
ترویج پردازش مشترک پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی پیامدهای بیشتری نسبت به توسعه یک مسیر یا مدل فنی جدید دارد.
این یک عملیات سیستمی است که نیاز به برنامهریزی سیستماتیک روشهای طبقهبندی، فناوریهای تصفیه و کاربردهای محصول برای زبالههای جامد کشاورزی و روستایی با در نظر گرفتن ویژگیهای ذاتی و شرایط خارجی آنها دارد.
علاوه بر این، تقویت هماهنگی بین بخشهای مسئول دولتی و مشارکت عمومی و همچنین ترویج توسعه فناوری نوآورانه، تدوین سیاستهای جدید و مکانیسمهای اکتشافی جدید ضروری است.
هدف از پردازش مشترک پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی، یعنی به حداقل رساندن هزینه تصفیه یا به حداکثر رساندن ارزش استفاده؛ بنابراین ضرورت یا مکمل بودن ضایعات جامد مختلف برای پردازش مشترک باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد، در حالی که امکان سنجی فنی و جنبه های اقتصادی پردازش مشترک برای ارزیابی کاربرد آن در نظر گرفته شود.
در حال حاضر، انواع مختلف پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی توسط سیستمهای تصفیه نسبتا مستقل و مدلهای بهرهبرداری نسبتاً بالغ تصفیه میشوند، اما برخی از نواقص از نظر فرآوری مشترک وجود دارد.
کاوش بیشتر برای مسیرها و مدلهای پردازش مشترک برای بهبود میزان استفاده از تأسیسات و تجهیزات تصفیه زباله جامد کشاورزی و روستایی، کاهش هزینههای تصفیه و تسهیل سناریوهای خاص و نیازهای واقعی مورد نیاز است.
بعلاوه، انواع مختلف تصفیه پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی زیر نظر سازمانهای مختلف اداری چین است. بنابراین، نقص در طراحی از بالا به پایین و ارتباطات بین سازمانهای مختلف نیازمند تغییراتی برای ترویج پردازش مشترک زبالههای جامد کشاورزی و روستایی است.
- اساس تجزیه و تحلیل خواص فیزیکی و شیمیایی انواع مختلف پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی، مکانیسم پردازش مشترک باید بررسی شود.
فناوریهای کلیدی برای فرآیندهای همسوخت، احتراق و تخمیر مشترک باید برای زبالههای جامد کشاورزی و روستایی توسعه یابد.
همچنین توسعه تجهیزات سبک و ساده مناسب برای استفاده در مناطق روستایی باید در اولویت قرار گیرد و در نتیجه پشتیبانی فنی برای پردازش مشترک زبالههای جامد کشاورزی و روستایی فراهم شود.
- کاوش مسیرها و مدلهای پردازش مشترک پسماندهای جامد کشاورزی و روستایی در مناطق روستایی نیاز به جمعآوری دارند، به طور عملی بر اساس منابع خود طبقهبندی و دستهبندی شده و از طریق مسیرهای مختلف، از جمله تبدیل به کود، افزایش ارزش یا تولید انرژی، بر اساس نیازهای واقعی پردازش میشود.
- آنها باید به طور فعال، مدلهای پایدار، قابل تکرار و تعمیمپذیر پردازش مشترک را برای ترویج استفاده در محل از زبالههای جامد آلی در کشاورزی و مناطق روستایی بررسی کنند.
- احساس مشارکت و همکاری کشاورزان در تفکیک و درمانهای مربوط به زبالههای جامد باید تقویت شود. این امر میتواند از طریق تدوین سیاست، نوآوری مدیریت، کمپینهای آگاهی عمومی و اقدام بازار و تقویت هماهنگی و ارتباط بین سازمانهای دولتی مختلف برای تشکیل یک چارچوب عملیاتی کارآمد با مشارکت همه ذینفعان محقق شود.
- این میتواند به تحقق مکانیزم بلندمدت برای پردازش مشترک زبالههای جامد در کشاورزی و مناطق روستایی کمک کند.
ضایعات و زبالههای عملیات کشاورزی چهها میتواند باشد؟