尾菜烧制木炭处理技术

杨少杰 李欣苗 李艳 晋小军

摘要    随着种植养殖业的迅速发展，我国已经成为世界上农业废弃物产出量最大的国家。本文介绍了我国尾菜概况和尾菜制作木炭技术，具体包括环境要求、品种选择、制木炭的流程、机制木炭各工艺环节的技术流程等方面内容，以期为解决尾菜资源化利用提供参考。

关键词    尾菜;烧制木炭;处理技术

中图分类号    S141;X705        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）06-0161-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

农业废弃物是农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物的总称，通常是指作物秸秆和畜禽粪便两大类[1]。据有关部门统计，2016年我国农作物秸秆产量为5亿t（干质），林业废弃物1.6万t，畜禽粪便134亿t，蔬菜废弃物1亿t，成为农业环境的主要污染源。农业废弃物是传统农业资源→产品→废弃物的必然产物，农业废弃物的浪费实质上是耕地、水、人力等各种资源的浪费，农业废弃物具有数量大、品质差、價格低、危害多等污染特点。农业废弃物的利用方式主要有能源化、肥料化和材料化，农业废弃物资源化利用是发展循环农业和清洁生产的出发点，是发展现代循环农业资源→产品→废弃物的关键。为有效解决大量蔬菜废弃物的处理问题，本文从蔬菜废弃物烧制木炭处理技术入手，旨在为地方菜农提供科学合理、经济适用的蔬菜废弃物处理技术。

1    尾菜概况

尾菜也称蔬菜废弃物、蔬菜剩余物，是指在蔬菜生产、运输和加工过程中产生的，不能作为商品销售的蔬菜废弃物的总称。

近年来，随着高原夏菜产业产量和销量的不断增加，尾菜的产出量也迅速上升。由于缺乏高效、速效的尾菜处理技术，大量尾菜被堆放在田间地头，严重污染周围空气、水源及人居环境等。因此，尾菜的产出量严重制约着高原夏菜产业的发展。

甘肃是中国高原夏菜的主产区，经过多年的发展，已经形成了渭河和泾河流域、河西走廊和沿黄灌区、徽成盆地等五大蔬菜优势产区[2]。经过多年努力，甘肃蔬菜产业也有了一定的发展，2018年全省蔬菜种植面积达59.6万hm2，较上年增加2.6万hm2，产量在2 600万t以上，较上年增长23.4%，蔬菜面积和产量走在了全国前列。经大量测定，尾菜平均产生量为蔬菜生物产量的33.6%，因而2018年尾菜产量达到873.6万t。由于蔬菜种类多，不同种类蔬菜尾菜产生量不同，最少的为香菜，尾菜产生量不足5 %，最大的为娃娃菜和花椰菜，尾菜产生量为70%左右。经过大量测定，尾菜平均产生量为33.6%，随着人民生活水平的提高和净菜上市，尾菜产生量还将进一步增加。据研究，尾菜中含有大量的营养成分，尾菜干物质含量为5%～15%、含水量为85%～95%、鲜样含氮量为0.04%～0.77%、鲜样含磷量为0.01%～0.23%、鲜样含钾量为0.06%～0.78%。白菜、生菜粗蛋白含量分别为28.26%、21.49%、粗脂肪含量分别为6.78%、11.62%、粗纤维含量分别为12.94%、12.59%、钙含量分别为0.05%、0.08%[3-4]，由此可以看出，尾菜中含有大量的营养元素及微量元素，具有很大的开发利用潜能。

甘肃省蔬菜上市时间集中在6—10月，占尾菜年产量的85%左右，尾菜时间及空间分布较为集中。尾菜如不及时处理，大量堆积，极易造成环境污染，影响生产、生活环境[5]。尾菜带有大量病原菌，处理不当将传播病虫害，影响作物生长，随意丢弃倾倒，会造成养分流失。

2    尾菜制作木炭技术

2.1    环境要求

要求生产基地周边无污染源。在通风条件良好的空地上进行木炭烧制。

2.2    品种选择

以茄子、辣椒等木质化程度高的尾菜茎秆为佳。

2.3    制木炭的流程

总体生产的工艺操作流程如下：原料→粉碎→烘干→制棒→炭化→包装入库。

2.3.1    原料准备。将收集的尾菜原料晒干，除去木质化程度低的部分，然后粉碎、烘干。需要的设备有粉碎机和烘干机。

2.3.2    挤压制棒。将粉碎的原料，进入制棒工序，由薪棒成形机挤压制制棒、切断、薪棒收集三部分组成。

2.3.3    炭化。将收集的薪棒运输至炭化炉或炭化窑，薪棒层层码放整齐，然后进行烧制，直至薪棒完全炭化，待冷却后出窑，包装出售。

2.4    机制木炭各工艺环节的技术流程

2.4.1    干燥环节。采用气流干燥机、旋风分离器将燃烧炉内高温气体在脉冲管中与颗粒原料（长度10～15 mm，直径5～10 mm，含水量12%）充分接触，干燥成含水量<12%的干燥物体，满足制棒机对原料水分的需求。干燥设备在整个生产过程中非常重要。干燥过程后的技术要求是含水率<12%，目前普通采用的是气流式干燥机。利用鼓风机将分离后的废气排入大气，由工作装置的底部排出物料。

2.4.2    成型环节。木、秸秆等植物细胞中含有木质素，木质素在200～300 ℃温度下会软化、液化，采用制棒机施加一定压力使其与纤维素紧密粘接并与相邻颗粒互相胶结，冷却后即可固化成型。制棒就是利用这一基本原理将生物质材料挤压固化成型。制棒成型设备是整个生产过程中的核心，机制木炭成品质量效率的优劣由制棒过程的好坏决定。采用可替换式推进器和成型套，采用超导传热系统，可实现加热速度快、挤压质量好，在特定温度和一定压力下制成的薪棒质效俱佳。

2.4.3    炭化环节。采用炭化炉半成品薪棒在缺氧的条件下干馏（或表面自燃）分解成可燃性气体、焦油和炭。在炭化炉内变化过程是点火自燃→动口热脱水干燥→高温合成→材料表面可燃性气体燃烧→分解加剧→炭+可燃性气体+焦油。炭化设备是制炭过程中主要过程的最后一道生产环节的设备，机制木炭设备为立方型炭化炉。

2.5    木炭质量

使木炭质量符合《木炭和木炭试验方法》（GB/T 17664-1999）。

3    结语

烧制木炭技术是有机固体废弃物资源化利用的一种有效手段，即将蔬菜废弃物压制成棒，然后进行烧制，直至薪棒完全炭化，待冷却后出窑，包装出售。随着我国国民经济的快速发展，木炭行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好，木炭行业重新迎来良好的发展机遇。本技术不仅做到了将蔬菜废弃物资源化，变废为宝，而且还产生了显著的生态效益及经济效益。

4    参考文献

[1] 姚建华，黄迎，徐雯丽，等.农业废弃物与生物源农药[J].上海化工，2017，42（5）：26-28.

[2] 赵玲霞，盛海龙.浅析甘肃河西走廊地区发展光伏农业的前景及思路[J].甘肃农业，2019（1）：70-74.

[3] 徐瑞，于安芬，李瑞琴，等.蔬菜废弃物堆肥研究进展[J].甘肃农业科技，2014（7）：44-47.

[4] 席旭东，晋小军，张俊科.蔬菜废弃物快速堆肥方法研究[J].中国土壤与肥料，2010（3）：62-66.

[5] 李如燕.廢弃物资源化[D].上海：上海交通大学，2007.