废弃物论文农作物秸秆的综合利用技术.doc

农作物秸秆的综合利用技术 姓 名： 范继伟 学 号： A07110980 院 系： 工程学院 班 级： 能源1102班农作物秸秆的综合利用技术摘要：我国是一个农业大国, 农作物桔杆资源丰富, 但目前大量的桔秆被无控焚烧或胡乱丢弃, 不但造成严重的环境污染, 破坏了农村的生态环境, 而且还浪费了宝贵的可再生资源。本文介绍了农作物秸秆的综合利用技术的最新进展, 包括腐熟还田技术、饲料转化技术、能源化技术及秸秆在工业上的各种应用。并且分析了农作物秸秆利用所存在的一些问题，最后，探讨了秸秆综合利用的前景，认为农作物秸秆的综合利用是保护生态环境、节约可再生资源的需要, 也是缓解农村饲料、肥料、燃料和工业原料的紧张状况、促进农业可持续发展的要求。关键词：农作物秸秆；综合利用；技术0、 引言近年来,由于环境的恶化和全球能源危机的影响,人们逐渐意识到要想使经济获得可持续发展必须先要做到能源和环境的可持续发展,最终引导人们关注的热点进入了以太阳能和生物质能为代表的可再生能源。研究发现,稻秆作为一种重要的生物质能资源,总能量可与玉米、淀粉的总能量相当。稻秆燃烧值约为标准煤的50%,其中蛋白质含量约5%,纤维素含量在30%左右,还含有一定量韩、磷等多种矿物质。4吨普通結秆就可以提供1吨粮食所能提供的营养价值。经测算,每生产1吨玉米可产1. 572吨鲜稻奸,每生产1吨稻谷或小麦可产1吨左右的稻轩。我国每年可生产农作物稻秆6亿多吨。如果全部用来燃烧,折算相当于约3亿吨标准煤的热值。如全部用作饲料,可折合约1.5吨粮食。再经过科学处理的话,结秆的营养价值还可大幅度提高。稻杆蕴藏着丰富的能量,含有大量的营养物质, 发潜力巨大,利用价值极高。1、 我国农作物秸秆的利用现状我国是农业比重大的发展中国家，秸秆利用有着悠久的历史，农作物秸秆在农民生活和农业生产中充当着重要的角色，农民用其取暖做炊、养畜积肥还田。近些年由于农村生活水平的日益提高、生活能源结构调整，传统的秸秆利用方式受到严峻的挑战，秸秆处理逐渐成了负担。同时，由于秸秆资源分散、季节性强且量大面广及加工成本高等现实问题，严重制约了秸秆资源的综合利用5。目前我国约有1.2 亿t 用作饲料、1 亿t 用于还田、1.6 亿t 用于工业造纸，由于秸秆利用技术水平不高，经济效益不明显。还有3 亿t以上被当作废弃物焚烧或扔掉，曾被用作燃料的农作物秸秆随意堆在田头，大量秸秆露天焚烧，严重影响生态环境和人身健康，同时造成资源浪费。综合利用好秸秆不仅可减少焚烧带来的各种危害，而且可有效缓解能源危机，实现向可持续、绿色能源发展转变。秸秆的处理与利用已成为我国面临的亟待解决的问题之一，只有利用经济可行的新技术，才能彻底真正走向秸秆综合利用产业化道路。因此，发展比较全面的秸秆利用方式，发展秸秆综合利用技术和装备显得尤其重要。2、 农作物秸秆的综合利用途径2、1 秸秆还田技术2、1、1 秸秆直接还田合理地确定秸秆还田的数量。无论是秆覆盖还田或是翻压还田，都要考虑秸秆还田的数量。如果秸秆还田数量过多，不利于秸秆的腐烂，甚至影响出苗，导致作物减产。还田量一般以3 t/hm2 为宜，配合施用氮、磷肥。新鲜的秸秆施入田地时，会出现微生物与作物争肥的现象。农作物秸秆在腐熟的过程中，会消耗土壤中的氮素等速效养分。因此，在秸秆还田的同时，要配合施用碳酸氢铵、过磷酸钙等肥料，以补充土壤中的速效养分6。新鲜秸秆在腐熟过程中会产生各种有机酸，对作物的根系有毒害作用。因此，在酸性和透气性差的土壤中进行秸秆还田时，应施入适量的石灰，以中和产生的有机酸。施用数量以450600 kg/hm2为宜。2、1、2 秸秆堆沤还田（也称高温堆肥）有病的植物秸秆带有病菌，直接还田时会传染病害，可采取高温堆制的方法，以杀灭病菌。农作物秸秆要用粉碎机粉碎或用铡草机切碎，一般长度以1.02.5 cm 为宜，粉碎后的秸秆用水湿透，秸秆的含水量在70%左右，然后混入适量的已充分腐熟的农家肥，拌均匀后堆成堆，上面用泥浆或塑料布盖严密封即可，直至秸秆变成黑褐色。2、1、3 机械化秸秆直接还田农作物秸秆机械还田是以机械的方式，将田间收获后的农作物秸秆直接粉碎并均匀抛撤于地表，随即深耕翻埋，使之腐烂分解。其核心技术是采用各种秸秆还田机械将秸秆直接还田，使秸秆在土壤中腐烂分解为有机肥，以改善土壤团粒结构和保水、吸水、粘接、透气、保温等理化性状，增强土壤肥力和有机含量，使大量废弃的秸秆直接变废为宝。2、2 秸秆饲料技术2、2、1 秸秆氨化技术该技术是利用氨的水溶液对农作物秸秆进行处理。经过氨化处理的秸秆，其纤维素、半纤维素与木质素分离，使细胞壁膨胀，结构松散。秸秆变得柔软，易于消化吸收，饲料粗蛋白含量增加，其含氮量增加1 倍。氨化时，预先将含水量在40的秸秆切成2.5 cm 左右，均匀地喷洒氨水或尿素溶液，然后用无毒塑料膜盖严密。2、2、2 膨化技术该技术是将秸秆原料经过连续的调湿、加热、捏合后进入制粒机主体，由于螺杆、物料、脱气模与套筒间不断地产生挤压、摩擦作用，使机内的工作压力与温度逐渐提高，处于高温高压状态下的物料经模孔射出时，因机内压力和温度与大气压力和温度相差很大，物料水分迅速蒸发，体积膨胀，使之形成膨化饲料。2、2、3 秸秆微储饲料技术秸秆微储技术是将微生物高效活性菌种秸秆发酵活干菌（属于厌氧菌）加入到秸秆中，使其密封储藏，经过发酵，增加秸秆的酸香味，变成草食牲畜喜欢食用的主饲料。2、2、4 秸秆青贮技术该技术是将青绿秸秆切碎成长度为1.5 cm 的碎块后，放入窖中，当装至2535 cm 厚时，添加食盐和尿素各0.3%0.5，踏实，以此类推，当装至高出窖面0.61.0 m 时，然后严密封顶。其要求：切碎长度要严格一致，添加尿素和食盐要拌均匀，踏实不留空隙，封顶不许有渗漏现象，一般经过60 d 便可饲喂。2、3 秸秆能源化利用技术2、3、1 秸秆沼气技术该技术是秸秆在厌氧条件下经微生物发酵而产生沼气的技术，可使用稻草、麦秸、玉米秸等多种秸秆，或者秸秆与农村生活垃圾、粪便等混合发酵，原料组合非常灵活。生物气化具有反应条件温和、沼气热值高、品位好的优点。秸秆生物气化技术就是通常所说的厌氧发酵技术，生物气化技术通过在厌氧条件下微生物的消化作用，把秸秆等有机物转化成沼气，该技术已被广泛地用于人畜粪便、食品废物和有机生活垃圾等的处理和能源化的转化中。2、3、2 秸秆压块成型及炭化技术秸秆的基本组织是纤维素、半纤维素和木质素, 它们通常在200300下软化, 将其粉碎后, 添加适量的粘结剂和水混合, 施加一定的压力使其固化成型, 即得到棒状或颗粒状“秸秆炭”,若再利用炭化炉可将其进一步加工处理成为具有一定机械强度的“生物煤”。秸秆成型燃料容重为1. 2 1. 4 g / cm3, 热值为14 18MJ/ kg , 具有近似中质烟煤的燃烧性能, 且含硫量低,灰分小。其优点有: ( 1) 制作工艺简单, 可加工成多种形状规格, 体积小, 贮运方便; ( 2) 品位较高, 利用率可提高到40%左右; ( 3) 使用方便, 干净卫生, 燃烧时污染极小; ( 4) 除民用和烧锅炉外, 还可用于热解气化产煤气、生产活性炭和各类“成型”炭。2、3、3 秸秆制煤技术生物质煤是农作物秸秆、锯末、生活垃圾等在不添加任何粘合剂的条件下，采用生物化学等技术经过煤化、调制后高温高压制成的黑色方块燃料，被誉为“绿煤”。成型后的秸秆煤炭，体积是原秸秆的1/30，比重为原秸秆的1015 倍，密度为0.11.4 g/cm3，热值达到13.3923.01 MJ，燃烧时间为14 h，成本为200 元/t，便于储存和运输。2、3、4 秸秆发电技术农作物秸秆发电时利用秸秆燃烧或秸秆转化可燃气体燃烧发电的技术，一般分为：秸秆直燃发电技术、秸秆煤混合燃烧发电技术和秸秆气化发电技术。秸秆直燃发电是指通过锅炉将秸秆直接燃烧，产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机做功进行发电。秸秆煤混合燃烧发电技术是混合秸秆和煤，充分利用秸秆资源丰富，提高生物质秸秆燃烧效率、降低二氧化碳排放的共燃技术。秸秆气化发电技术主要是在一定压力和温度下，使秸秆与氧气、水等发生汽化反应，产生一氧化碳、氢气、甲烷等高品位的燃料气，燃料气净化后送往燃气轮机，利用燃料气推动内燃机或燃气轮机发电。2、4 秸秆用作工业品生产原料2、4、1 造纸作板麦稻、玉米、高粱、棉花等木质素、纤维素含量高的秸秆是造纸厂的理想原料,可用于生产中、低档白纸、白板纸、包装纸等10 余种产品。秸秆经揉搓、改性处理, 可制作建筑、装修、装演用的结构板、纤维板、复合板、保丽板、压模板、工业包装板材等, 可以替代木材, 且不存在环境污染。2、4、2造纸地膜我国大量使用的塑料地膜、农膜, 不能自然降解, 累积土地中会造成致命的“ 白色污染” 。而以农作物秸秆为主要原料生产出的农地膜, 经过一段时间后, 可自行降解, 避免了塑料地膜对土壤的污染。2、4、3做纸餐盒我国一年消耗快餐盒10-12亿只, 由于塑料快餐盒无法回收利用, 加之不能自行降解, 造成严重的环境污染。我国已明令禁止使用一次性塑料快餐盒, 用纸餐盒来替代。这种纸餐盒生产的原材料就是农作物秸秆。使用这样的纸餐盒扩大了秸秆的利用途径, 有利于保护环境。2、4、4用于建筑材料秸秆在建材方面应用很多, 例如: 将秸秆烧成的灰粉碎成细微颗粒, 按水泥重量的10 %加入水泥中, 与水泥一起搅拌, 制成的混凝土强度增加8 %, 重量减少3 %, 且不易变形7。3、 存在的问题3、1 实施工艺技术及机具存在的问题还田技术的具体实施不能严格按照技术规范操作，如配方施肥的配用量和除虫剂、除草剂的型号是否与虫草害对应，或喷施量是否精确（带病带虫秸秆没有清除处理而一同还田，在一定程度上提高了作物的病虫害发病率），还田秸秆不易腐烂，影响下茬作物播种质量等，这些问题的存在都影响该项技术的实施水平和效果。同时，现有的秸秆还田机具价格偏高，利用率低；缺少丘陵山区适宜的机具。3、2 投入和产出不成比例秸秆利用，除了喂牲畜、过腹还田比较省事之外，其他利用方式成本太高，经济效益不显著，对农民没有很强的吸引力。如秸秆粉碎还田需要大型机械，一般农户购买不起。若按正常农艺作业，秸秆粉碎还田每亩地将直接增加!$ 多元的成本，一般农户承受不了。在实践中农民还发现，秸秆还田后，由于秸秆腐烂较慢使土壤的通透性等受到破坏，倒不利于土壤的改良。虽然当前有一种能使秸秆快速腐烂的催腐剂，但农民采纳的不多，原因是用催腐剂腐化秸秆需先将秸秆从地里搬出来后堆积腐化，费时费力。将秸秆进行气化虽是利用秸秆的好方式，但投资太大，一般村子搞不起来。因此，要把秸秆综合利用做好，需要政府从财力、物力、人力和技术上给予大力支持。3、3 没有形成大规模产业化经营的格局在秸秆资源的综合利用方面, 目前河北省石家庄市已经基本形成拥有秸秆饲料养殖; 秸秆菌肥种植; 秸秆纸浆纸产品; 秸秆板材建筑材料; 秸秆食用菌等产业链的整体格局。但是, 这种将秸秆资源的综合利用作为产业来发展的认识在我国很多地方并没有得到深入普及, 以企业化管理来经营秸秆种菇场、秸秆气化站、秸秆生物制肥厂等的进展也不大。秸秆的综合利用是农业生产中的一个重要环节, 各级政府和农业主管部门应引导农民以科技为依托、市场为导向, 探讨新的运行机制, 把利用秸秆资源产出各种副产品的单独过程加环组链, 逐步实现贮、养、加、销各环节的有机衔接, 走产业化经营的道路, 把资源优势转化为市场优势。3、4 秸秆综合利用技术推广力度不够从全国范围来看,秸秆综合利用技术示范推广力度还远远不够, 综合利用科技含量较低。其中重要原因就是秸秆利用的一些关键性技术难题尚未突破。秸秆综合利用技术的经济效益不高, 推广难度大, 要提高秸秆综合利用对农民的吸引力, 当务之急就是加强秸秆综合利用的技术创新。4、 前景及结论目前秸秆的综合利用技术, 正从早期的蔽日遮雨材料、直接或堆沤还田、烧火做饭取暖、加工粗饲料, 向着快速腐熟堆肥、气化集中供气、优质生物煤、高蛋白饲料、轻质建材和易降解包装材料、有价工业原料及高附加值工艺品等方向发展。从农业生态系统能量转化的角度来分析, 单纯采用某一种利用方式, 秸秆能量转化率和利用率会受到限制。因此, 根据各类秸秆的组成特点, 因地制宜, 把其中几种方法有机地组合起来, 形成一种多层次、多途径综合利用的方式, 从而实现秸秆利用的资源化、高效化和产业化是未来生态农业发展的必然趋势。5、 参考文献1 杜延红. 可再生资源农作物桔杆综合技术利用分析巨J.农业环境与发展, 2004,(5):33一34.2 马增奇, 王静学.农作物桔杆的综合利用.现代化农业,2005,(3) :32.3 魏冰阳，蔺公振玉米秸秆还田机械