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本 科 生 学 年 论 文题 目 农作物秸秆的处理和利用 学 生 姓 名 杨国栋 所 在 院 系 化 学 化 工 系 专 业 班 级 09级应用化学一班 学 号 2009223232 指 导 教 师（职称） 周 琼 日 期 2012年 05月09日 11农作物秸秆的处理和利用 【摘要】：农作物秸秆丢弃在田间地头或者在田间直接焚烧是我国现代化农村发展过程中成长的烦恼何曾几时,农村农作物收获的残余秸秆还是农村农民烧锅做饭、喂养耕牛或工业造纸的主要原材料。随着时代的发展,工业小造纸厂因为污染纷纷关门或拆迁,农村耕牛基本被铁牛取代,就连农民生火也普遍改成煤球，煤气甚至实现电气化。于是大量农作物秸秆被废弃在田间或者直接焚烧，一时间空气中烟雾弥漫。【关键词】：农作物秸秆 秸秆粉碎还田 秸秆综合利用 产业化 现代化农村 秸秆焚烧 利用技术 直接焚烧 机械化 清洁生产工艺 【Abstract】：crop stalks discarded in field edge of a field or in the field of direct burning of the modernization of Chinas rural development in the process of growing pains ever when harvesting crops, rural residual straw or rural pot cooking, feeding cattle or industrial paper making raw materials. With the development of the times, industry of small paper mills have closed or relocated because of pollution, rural farm cattle are Tieniu replaced, even farmers also generally changed into the coal fire, gas and even realize electrification. So many crops straw were abandoned in the field or direct incineration, for a time the air was thick with smoke.【Key words】：crops straw stalk crushing and returning straw comprehensive utilization and industrialization of modern rural straw burning utilization technology of mechanization technology of cleaner production of direct burning 目录摘要iabstractii1.概述12.秸秆还田技术33秸秆饲料利用技术44.秸秆能源利用技术55.秸秆的工业应用7主要参考文献：8 1.概述（1）秸秆的产生和分布农作物秸秆是籽实收获后剩留下的含纤维成分很高的作物残留物，包括禾谷类作物秸秆如稻秸、麦秸、玉米秸、高粱秆等；豆类作物秸秆如大豆秆、绿豆秆、蚕豆秆、豌豆秆等薯类作物秸秆如甘薯藤、马铃薯藤、红薯藤等；油料作物秸秆如花生秆、油菜秆、芝麻秆、胡麻秆等；麻类作物秸秆如红麻秆、黄麻秆、大麻秆、亚麻秆等；棉花、甘蔗、烟草、瓜果等多种作物的秸秆等2。农作物秸秆是世界上数量最多的一种农业生产副产品我国是农业大国，也是秸秆资源最为丰富的国家之一。就全国范围内的秸秆分布而言，秸秆产量最大的是稻谷，约占总秸秆产量的29.93%，主要分布于中南及西南地区的部分省份；其次是玉米秸秆，约占总秸秆产量的27.39%，主要分布于东北和华北地区的各省份以及华东和中南地区的部分省份；小麦秸秆产量占总秸秆产量的第三位，约占18.31%，主要分布于华东、中南及华北等地区；豆类秸秆产量约占5.06%；薯秧产量约占3.47%；油料作物秸秆产量约占7.99%。随着种植业结构的调整，经济作物秸秆的产量约占总秸秆产量的比例将有所加大。（2）秸秆的物质成分及特性秸秆中有机质含量平均为15%，平均含碳44.22%、氮0.62%、磷0.25%、钾1.44%，还含有镁、钙、硫及其他重要的微量元素，这些都是农作物生长所必需的营养元素。秸秆中含有的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素、醇类、醛、酮和有机酸等，大都可被微生物分解利用，经过处理后可以加工成饲料供动物食用4。从作物秸秆营养特点分析，其蛋白质、可溶性碳水化合物、矿物质和胡萝卜素含量低，而粗纤维含量高。（3）秸秆焚烧的危害和对策 农村秸秆焚烧的原因分析由于经济能力较低和燃料不足，秸秆是我国农村家庭，特别是中西部的边远地区必不可少的燃料和牛羊等牲畜的过冬饲料。有些农民宁愿多买化肥施肥，将省下的时间、精力从事养殖、办企业或打工，以增加经济收入，而将秸秆一烧了之。只留足一年所需燃料，其余的则在田间地头直接焚烧。 许多政府部门和农民错误的认为焚烧后的秸秆残渣留在地里，能作为肥料，增加土壤中的无机肥含量，节约化肥投入量。农村秸秆焚烧的危害a 浪费资源作物秸秆中不仅含有大量纤维素、木质素，还含有一定数量粗蛋白、粗脂肪、磷、钾等营养成分和许多微量元素。在田间焚烧农作物秸秆，仅能利用所含钾的40%，其余氮、磷、有机质和热能则全部损失。b污染环境秸秆焚烧造成浓烟遮天、灰尘悬浮，严重地污染了大气环境，是形成酸雨、“黑雨”的主要原因，特别是刚收割的秸秆尚未干透，经不完全燃烧会产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘，氮氧化合物和碳氢化合物在阳光作用下还可能产生二次污染物臭氧等。c引发火灾秸秆焚烧时，由于火势不易控制，极易引发火灾，可造成大量农田林网和地头路边树木被毁，破坏了生态环境。有的甚至会酿成森林火灾，威胁油库、粮库、通讯设施和高压输电线的安全。d损伤地力表层土壤过火后，地下5cm处温度可达65-90，高温危害土壤中的微生物，从而经营农作物养分的转化和供应，导致土壤肥力下降。另外，由于秸秆中的有机物质和氮素养分在焚烧过程中丧失殆尽，只留下一些钾素和较多不溶性的磷素，很难被作物吸收。焚烧秸秆使土壤碱度增高，种子发芽率也随之降低3。e危害周围生态动植物 秸秆焚烧使低温升高，加速地下害虫孵化，土壤中碱性升高，使施入土壤中的农药失效，造成地下害虫增多，对作物幼苗生长形成危害。还会引起鸟类、蛇类迁逃，虫害鼠害加重，使农田生态环境恶化。（4）秸秆综合利用的现状和途径近年来，秸秆利用技术在我国发展得很快，主要有秸秆能源利用技术、秸秆还田技术、秸秆饲料利用技术、秸秆生产食用菌技术以及用于工业原料（造纸、降解膜、建筑材料、塑料替代品等）的技术等。a秸秆肥料技术包括直接还田和快速沤肥、堆肥等技术。其核心是加速有机质的分解，提高土壤肥力。b秸秆饲料和和食用菌基料技术其特点使依靠有益微生物来转化秸秆有机质中的营养成分，增加经济价值，达到过腹还田的效果。传统的用途饲喂草食动物，主要是反刍动物。如何提高秸秆的消化率，补充蛋白质来源是该技术的关键。c以秸秆作能源和工业原料的技术包括秸秆气化能源工业和建筑、包装材料工业等生产技术。其特点是生产规模大，技术与管理要求高，经济效益明显。2.秸秆还田技术（1）秸秆还田概述由于化肥占用肥总量比例过大，造成土壤板结酸化、地力衰退、农作物营养不良和病虫害多的严重后果。秸秆还田能提高土壤有机质含量；改善土壤理化状况，增加通透性；保存和固定土壤氮素，避免水分流失，归还氮、磷、钾和各种微量元素；促进土壤微生物的活动，加速土地养分循环。（2）秸秆还田技术秸秆还田的常用方法如下：秸秆粉碎、氨化、青贮、微贮后可作为生猪、鸡、兔、鸭等家禽饲料原料之一。通过过腹还田，可以缓解发展畜牧业饲料粮短缺的矛盾，可以增加有机肥源，培肥地力。秸秆直接覆盖还田：在麦子播种后，把整株秸秆如麦秸、油菜秸、稻草等，均匀地撒铺在少免耕麦田上，每亩田撒匍100-150公斤。覆盖在田面的秸秆， 不仅对当季麦苗有抗旱保苗、防冻保温、抑制杂草等作用，而且来年耕翻入土，可增加土壤养分，补充土壤有机质、改良土壤，为稻麦增产创造有利条件。秸秆综合利用还田。麦秆、稻秆是发展平菇、草菇、蘑菇等大棚蔬菜等食用菌的重要材料，利用麦渣食用菌后的菌渣又可加工成鱼饲料，促进渔业的发展，达到多层次综合利用。（3）与秸秆还田配套的农业技术和机具与秸秆还田配套的农艺技术:为秸秆腐解创造条件，选木质化较低的、以腐烂的作物秸秆；调节土壤水分和C/N比、C/P比 ；加强后续田间管理，秸秆还田整地时进行深埋和镇压，以消除秸秆架空现象；避免有病秸秆还田3。与秸秆还田配套的机具：秸秆还田旋耕机、甩刀式碎土灭茬机、装有覆土器的深犁、高架深耕犁、秸秆粉碎抛洒机等。3秸秆饲料利用技术（1）秸秆饲料技术概述秸秆饲料加工技术是采用机械工程、生物和化学等技术手段，完成从玉米秸秆的收获、饲料加工、贮藏、运输、饲喂等过程的技术。近年来，随着我国畜牧业的快速发展，秸秆饲料加工新技术也层出不穷。秸秆除了作为饲料直接饲喂外，现在有物理、化学、生物等方面的多种加工技术在实际中得以推广应用，实现了集中规模化加工，开拓了饲料利用的新途径。（2）作物秸秆的物理处理物理加工方法简单易行，包括切断、粉碎、热喷、辐射、膨化、蒸煮、蒸汽爆破、超声波处理等方法，常作为其他方法的前处理。切断粉碎及软化粉碎后压缩成型秸秆挤压膨化技术，原理是将秸秆加水调质后输入专用挤压机的挤压腔，依靠秸秆与挤压腔中螺套壁及螺杆之间的相互挤压、摩擦作用，产生热量和压力，当秸秆被挤出喷嘴后，压力骤然下降，从而使秸秆体积膨大。（3）作物秸秆的化学处理碱化处理原理是在一定浓度的碱液的作用下打破粗纤维中纤维素、半纤维素、木质素之间的醚键或酯键，并溶去大部分木质素和硅胶盐，从而提高秸秆饲料的营养价值。氧化剂处理是针对植物的木质化纤维素对氧化剂比较敏感而提出的，主要是指二氧化硫抽样及碱性过氧化氢处理秸秆的方法。氧化剂破坏木质素分子之间的共价键，溶解部分半纤维素和木质素，使纤维基质中产生较大空隙，从而增加纤维素酶和细胞壁成份的接触面积提高饲料的消化率5。氨化处理是指用氨水、液氨、尿素或碳銨等含氨物质，在密闭条件下处理秸秆，以提高秸秆消化率、营养价值和适口性的加工处理方法。复合化学处理复合化学处理融合了碱化处理对木质素分解效果好和氨化处理增加瘤微生物蛋白合成量的优点，克服了碱化处理牲畜粪便中残留碱量高和氨化处理对木质素软化作用差的缺点。如：尿素+氢氧化钙的复合化学处理方法。（4）作物秸秆的生物处理青贮技术就是对刚收获的青绿秸秆进行保鲜贮藏加工，利用微生物的乳酸发酵作用，通过无杂菌密封贮藏，达到长期保存青绿多汁饲料的营养特性。微贮技术是对农作物秸秆机械加工处理后，按比例加入微生物发酵菌剂、辅料，并放入封闭设施中，经过一定的发酵过程，使之软化蓬松，转化为地质柔软，湿润膨胀，气味酸香，牛羊猪等动物喜食的饲料。污染少、效率高、利于工业化生产。4.秸秆能源利用技术（1）秸秆直接燃烧供热技术秸秆直接燃烧作为传统的能量转化方式，成本低，易推广。它以秸秆为原料，以专用的秸秆锅炉为核心形成供热系统。整个供热系统由秸秆收集、前处理、秸秆锅炉和秸秆灰化利用几部分组成。（2）秸秆汽化集中供气技术秸秆生物质气化技术是生物能高品位利用的一种主要转化技术，它通过气化装置将秸秆、杂草及林木加工剩余物在缺氧状态下加热反应转化成燃气的过程。（3）秸秆发酵制沼技术沼气发酵就是让麦秸、稻草等秸秆和人畜粪便等在厌氧条件下，经多种微生物的作用，降解成简单而稳定的物质和甲烷为主要成分的沼气。沼气细菌制取沼气必须有沼气细菌才行，如果没有沼气细菌的作用，沼气池内的有机物本身是不会转变成沼气的。一般投入的新鲜发酵原料本身带有的菌种很少，加入接种物的数量一般应占发酵料液总重量的10%30%为宜10。严格的厌氧环境有机物质分解，在好氧情况下产生CO2，在厌氧条件下产生CH4。因此严格厌氧环境是沼气发酵的决定因素。沼气发酵中起主要作用的厌氧菌和产甲烷菌，必须在隔绝空气的条件下，才能进行正常的生命活动。所以，修建的沼气池必须严格密闭，不漏水，不漏气，保证沼气细菌正常生命代谢活动和贮存沼气。充足和适宜的发酵原料沼气发酵原料是产生沼气的物质基础，又是沼气细菌赖以生存的养料来源。沼气细菌在沼气池内正常生长繁殖过程中，必须从发酵原料里吸取充足的营养物质，如水分、碳素、氮素、无机盐类和大量的硫、磷、钠、钙、镁等元素，用以生命活动，成倍繁殖细菌和转化沼气。适宜的发酵温度 温度是生产沼气的重要条件.沼气发酵的温度范围较广，860都能产生沼气。一般都采用常温发酵，冬季池温低产气少或不产气，为了提高沼气池温度，使沼气池常年产气，在北方寒冷地区，多把沼气池修建在塑料日光温室内或太阳能禽畜舍内，使池温增高，提高冬季的产气量，达到常年产气。适宜的pH值 沼气微生物的生长、繁殖要求发酵原料的酸碱度保持中性或微偏碱性（即pH=6.57.5），过酸、过碱都会影响产气。测定表明，酸碱度在pH=68之间，均可产气，以pH=6.87.5产气量最高，pH值低于4.9或高于9时均不产气。持续动态发酵 经常搅动发酵液同增加沼气产量有密切关系。静止状态下，一般可分三层：上层为浮渣层，发酵原料较多，沼气菌种少，原料未充分利用。如果浮渣太厚，还会影响沼气进入气箱。中层是清液，水分多、发酵原料少。下层是沉渣，发酵原料多，沼气菌丰富，是产生沼气的重要部位。因此，沼气池不经常搅动，对沼气产量影响是很大的。有的沼气池原料加得很足，但产气量越来越小，一个重要的原因就是发酵液表面形成了很厚的结壳。生产沼气注意事项a沼气池的进出料口不准敞开，防止人、畜掉进池内，造成伤亡。b使用沼气灶时，不准离人。以防火焰被风吹灭或被水、油、稀饭淋熄产生沼气泄漏，引起室内空气污染或火灾。 c沼气池天窗盖打开后，不准在池周围使用明火1。（4）秸秆压块成型及碳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200-300下软化，将其粉碎后，添加适量的黏结剂和水混合，施加一定的压力使其固化成型。碳化技术就是利用炭化炉将秸秆压块进一步加工成为蜂窝状、棒状、颗粒状等多种形状的固体成型燃料。5.秸秆的工业应用（1）秸秆生产可降解的包装材料秸秆一次性餐具秸秆一次性餐具蕴藏着保护环境，利用可再生资源的巨大可持续发展潜力。可制作秸秆一次性餐具的主要原料有麦秸、稻壳、玉米秸秆、苇杆、棉花杆、锯末、甘蔗渣等天然再生性植物纤维，添加成分有淀粉、成型剂、填料等。它们可在-16-100条件下使用，投资少、能耗低、效率高、占地面积小等优点。回收后可直接作为猪牛羊鸡鸭鱼的饲料，也可堆肥，完全达到无垃圾、无污染、源于自然、产于自然回归自然6。可降解型包装材料生产技术植物秸秆是一种来源丰富的可再生能源。从原料特性看，植物秸秆具有制作内包装材料的许多优点。不少植物秸秆本身就是优良的缓冲包装材料。 用秸秆生产的缓冲包装材料，在自然条件下，可迅速降解为有机肥。因此可以代替乙烯聚合塑料产品，以根治白色污