农业废弃物综合利用 秸秆综合利用 能源农业展望.ppt

1、2020/8/10,1,农业废弃物综合利用Integrated Utilization of Agricultural Waste,姜存仓,2020/8/10,2,主要章节内容,第一章 绪论 第二章 我国生物质能资源 第一节 生物质能资源概况 第二节 生物柴油简介 第三节 沼气及其利用技术 第四节 秸秆综合利用技术 第三章 农业废弃物在肥料中的应用 第四章 废弃塑料地膜的资源化利用技术 第五章 烟茶废弃物的综合利用 第六章 果蔬的理化特性与残次果(蔬)的综合利用,2020/8/10,3,第二章 农业废弃物在生物质能资源方面的利用,第一节 生物质能概况第二节 生物柴油技术第三节 沼气利用技术第四

2、节 秸秆综合利用技术,2020/8/10,4,一、秸秆资源概论 二、秸秆综合利用的价值 三、秸秆综合利用技术进展 四 、前景展望,第四节 秸秆综合利用技术,我国是粮食生产大国，也是秸秆生产大国。,一、秸秆资源概论,近几年粮食产量稳步上升，2009年粮食总产？,2020/8/10,6,据专家测算，每生产1吨玉米可产2吨秸秆，每生产1吨稻谷和小麦可产1吨秸秆。 根据我国农产品产量测算，每年的秸秆资源总量约6.8亿吨，可获得量约5亿吨。,2020/8/10,7,据农业部农业生物质能发展规划，预计到2015年我国农作物秸秆产量将达到9亿吨。,国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知中指出，“要开

3、展秸秆综合利用，推动农资节约，推动机械化还田技术以及秸秆气化、固化成型、发电、养畜技术。” 农业部也提出建设节约型农业八大重点，将秸秆综合利用技术列为“十大节约型技术”之一。,农业部发布的“农业和农村节能减排十大技术” 畜禽粪便综合利用技术、秸秆能源利用技术、太阳能综合利用技术、农村小型电源利用技术、能源作物开发利用技术、农村省柴节煤炉灶炕技术、耕作制度节能技术、农业主要投入品节约技术、农村生活污水处理技术和农机与渔船节能技术。,2020/8/10,10,本节内容将分析秸秆的价值，并从农作物秸秆作为肥料、作为饲料、作为能源、作为工业原料四个方面来讲述其最新技术进展，以提高秸秆的综合利用率，使之

4、变废为宝，成为农业循环经济和农民增收的重要物质基础。,2020/8/10,11,“只有放错了位置的资源，没有真正的垃圾” 对农作物秸秆的认识更是如此。,二、秸秆综合利用的价值,农作物秸秆中含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元素。 据报道，每100Kg鲜秸秆含氮0.48Kg，磷0.38Kg，钾1.67Kg，相当于2.4Kg氮肥，3.8Kg磷肥，3.4Kg钾肥。 就山东而言，8000万t秸秆所含的养分相当于尿素96万t，普钙134.3万t，硫酸钾168万t。,2008.10.30 全国养分资源管理会议 北京,大多数学者认为：秸秆还田能改良土壤，培肥地力。秸秆直接还田或间接还田都可以增加土壤有机质，释

5、放出氮、磷、钾等养分，能改善土壤理化性状，提高土壤生物活性。 秸秆作为饲料可以促进物质转化和良性循环，动物将人类不能利用的有机物转化成蛋白质、脂肪等，可以增加物质循环，改善人类食物结构，节约粮食。,此外，秸秆可以燃烧，做燃料； 秸秆可以被粉碎为膨松体，无毒，可以做食用菌生产、蚯蚓养殖、无土栽培的基料；,秸秆更是多类生产的原材料，从简单的做帘栅、保温材料、隔音材料、包装物等代木品到复杂的加工制造人造木炭、焦油、木醋液、活性碳、乙醇、糠醛、造纸等用品，用途极广泛。 由此，农作物秸秆是发展农村循环经济的重要物质基础。,三、秸秆综合利用技术进展,秸秆的具有多方面的用途,现主要从四个方面介绍其利用的技术

6、进展: 一、肥料：秸秆直接还田、过腹还田、沼渣还田、菇渣还田、制有机肥、制气肥 二、饲料：直接饲用、青贮饲料、碱化饲料、氨化饲料、微贮饲料、压块饲料、热喷饲料、颗粒饲料 三、燃料：直接燃烧、气化、沼气、炭化、发电、制乙醇 四、原材料：编织业、食用菌、降解材料、建筑材料、造纸、化工原料,1. 秸秆直接还田：即把一定数量的前茬秸秆直接耕翻入土。 该技术又可分为粉碎还田、整秆还田及覆盖栽培还田。采用机械一次作业可使多项工序一次完成，生产效率提高40120倍。 但在山区、丘陵地区由于机械操作不便，劳动强度大，此法不易推广。,（一） 农作物秸秆作为肥料,秸秆还田的作用,但存方寸土,留与子孙耕,2020/

7、8/10,21,A good way to use crop straw,mechanized returning of straw into soil,is,机械化秸秆还田,2020/8/10,22,机械化秸秆还田的主要问题： 缺少合适的机械 动力能耗成本增加,The problems holdback the development of mechanized returning of crop straw into soil were shortage of ideal machines and the energy costs increasing,2020/8/10,23,秸秆的机械

8、化还田作业流程图： Flow chart of the operation of mechanized returning of wheat straw,小麦 机 械 化 收 获,秸秆切碎装置或半喂入联合收割机收割小麦,无秸秆切碎装置的联合收割机收割小麦,水 稻 机 插 秧,秸秆还田机械一次两遍完成秸秆还田平整地作业,撒 施 基肥,人工将草撒匀,留高茬、秸秆切碎 撒于田面,田间条状 铺草,放水泡田,薄水层,2020/8/10,24,主要注意两点：,一是水稻移栽活棵后，及早露田通气增氧，排除毒素，促根促蘖。 二是总茎蘖数达预期穗数的80%时及时搁田、分次轻搁，以后实施硬板灌溉，防止倒伏。,样品的

9、凉晒,样品采回来后，不能及时化验或未能送到化验室化验的样品，应及时摊开于塑料上，在通风、干躁、避免阳光照射和不靠近肥料农药处自然凉干。,Table 1.The basic physical and chemical properties of soil (after 5 seasons),试验结果 Results,2020/8/10,27,每年每亩投入900-1000公斤的秸秆，土壤有机质提高0.8-2.5g/kg,速效钾提高19.6-26mg/kg，土壤肥力得到明显改善。 稻麦秸秆还田3年，无论是半量还是全量都提高水稻和小麦产量，半量秸秆还田的水稻、小麦的亩平均产量比对照分别增加20 Kg、

10、17 Kg，增产率3.4%和6.4%;全量秸秆还田后，水稻、小麦的三年平均产量则分别比对照增加15 Kg/667m2, 21 Kg/667m2，增产率达2.5%和7.9%。5季稻麦总产，全量还田与半量还田之间没有差异。,稻麦轮作 秸秆还田,2020/8/10,33,录像： 秸秆快速腐熟还田技术 15min,2020/8/10,34,2. 秸秆过腹还田 秸秆经过青贮、氨化、微贮处理，饲喂畜禽，过腹排粪还田。 可有效提高秸秆的经济价值，形成粮食一秸秆饲料牲畜一肥料一粮食的良性循环。,2020/8/10,35,3. 秸秆发酵 沼渣还田 秸秆发酵制沼,沼渣还田。 沼渣是优质的有机肥，但产量小，生产周期

11、长，劳动强度较大。,2020/8/10,36,4. 菇渣还田 秸秆可作为菇类的培养料，故将秸秆生产菇类后剩下的菇渣还田，其营养丰富，可减少化肥用量，但菇渣产量小，所消耗的秸秆量有限。,2020/8/10,37,5. 秸秆制造有机肥 部分学者推荐利用生化快速腐熟技术制造优质有机肥，包括催腐堆肥技术、速腐堆肥技术和酵腐堆肥技术。 其特点是用高新技术进行菌种的培养和生产，用现代化设备控制各过程，将秸秆转化成优质的有机肥，自动化程度高、腐熟周期短、产量高、无污染，肥效高。但操作条件严格，设备成本和运行费用较高.,2020/8/10,38,也有部分学者推荐高温好氧发酵有机肥。 将农作物秸秆粉碎后与畜禽粪

12、便混合，添加一定发酵剂，通过高温好氧发酵制成有机肥和复混肥。,利用玉米秸秆，嫁接专用有益生物菌种，将秸秆中的CO2交换释放出来，并通过交换机、输气带将CO2气体均匀分布在大棚各部位，有效地解决了植物“光合作用”CO2气肥缺乏问题，一般增产30-50%， “反应堆”产生的有益菌能有效控制植物病害的发生，残液、废碴是很好的有机肥料，与常规生产比能够减少农药用量50一70%，化肥用量减少50以上。 每亩大棚可利用10亩左右秸秆，是作物秸秆变废为宝转化增值，减少焚烧污染，保护大气环境的一项新途径。,(二) 农作物秸秆作为饲料 1. 直接饲用 我国每年约有8000万吨的作物秸秆(主要是鲜地瓜秧、鲜玉米秸

13、等)未经处理直接饲喂家畜，据报道仅此一项就可节约粮食近1500万吨。,2. 青贮饲料 青贮就是将青绿的秸秆通过厌氧发酵的处理方法加以贮存的过程。 青贮饲料气味芳香柔软多汁，颜色黄绿，适口性好，被誉为家畜的“罐头”。,2020/8/10,42,据介绍：玉米秸秆青贮料中的粗蛋白含量达11，脂肪含量8，酸性粗纤维35，均高于单纯的其他青饲料或牧草。 不但节约粮食，降低饲料成本，而且还能使奶牛产奶量提高81O，从而提高了饲养奶牛的经济效益,3. 碱化饲料 碱化饲料: 将秸秆经碱液加以处理，可用生石灰液或氢氧化钠溶液处理。 通过碱化作用可打破粗纤维中的醚键或酯键，溶去大部分木质素和硅酸盐，从而提高秸秆饲

14、料的营养价值。 但此处理用碱量太大，需要大量水冲洗，易对周围环境造成污染。,4. 氨化饲料 氨化的原理: 是利用氨溶于水后形成强碱，使秸秆软化，秸秆内部木质化纤维膨胀，提高秸秆的通透性，便于消化酶与之接触，因而有助于纤维素的消化。 同时氮与秸秆有机物发生作用，生成铵盐和络合物，使秸秆的粗蛋白质从34提高到79。从而大大改进秸秆的营养价值。,秸秆氮化处理因采用的氨源不同可分为液氨氨化、氨水氨化和尿素氨化三种。 制作氨化秸秆方法简单，成功率高，但氨利用率低、有污染，且尿素市价较贵、成本高。,氨化饲料制作 视频,5. 微贮饲料 用秸秆挤丝揉搓机将秸秆拉丝揉搓再加入有益菌的微生物调制剂进行袋装微贮。

15、微生物发酵可以分解粗纤维微生物的大量繁殖又可使饲料中增加大量的菌体蛋白，同时产生乳酸亦可抑制其他腐败菌的生长繁殖。,2020/8/10,47,秸秆微贮不仅保持了原来秸秆的新鲜。而且降低了秸秆中粗纤维含量，增加粗蛋白含量一倍。 这种秸秆饲料进行压缩、打捆、密封包装，存放期可达两年以上，为秸秆饲料商品化生产创造了有利条件。,6. 压块饲料 利用机械加热加压破坏秸秆表面的角质层和蜡质层，在高压下将纤维素和木质素撕碎变软，提高了消化率。 同时在高温下加以烘干压缩，产生一定的糊香味，也提高了适口性和采食率。,7. 热喷饲料 将作物秸秆加温加压后瞬间减压，利用热热喷效果使秸秆木质素溶化，纤维结晶度降低，饲

16、料颗粒变小，总面积增加，从而达到提高家畜采食量和消化率以及杀虫、灭菌的目的。,8. 微生物颗粒饲料 这是一项从德国引进的技术，是对麦秸秆进行颗粒饲料加工的再利用技术； 颗粒饲料以出口为主。,7道生产工序：,1 捡料；2 粉碎；3 粗料配比；4 酵池发酵 5 兑料；6 制粒；7 风干,(三) 农作物秸秆作为能源 1. 秸秆直接燃烧供热 秸秆作为燃料用来烧火做饭取暖，目前仍是其最主要的用途，约占秸秆产量的4O，但也是最原始、最低级的利用方式。 其烟熏火燎，很不卫生，能源利用率仅为1214，对环境造成了很大的污染。,2. 秸秆气化集中供气 针对秸秆直接燃烧供热的弊端，不少学者建议将秸秆进行粉碎、干燥

17、、热解、气化、还原等过程变成H2、CO、CH4等可燃性气体。 然后将气体压入较大容积的贮气罐内最后经地下管道输送到用户加以利用。 经过这样生物质能转化，可提高利用率3倍左右。,3. 秸秆发酵制沼气 作物秸秆可以用作沼气生产，但如果过腹后生产沼气效果更好。 将秸秆作饲料喂养牲畜，其过腹转化的排泄物(粪、尿)和剩余草渣等装入沼气池发酵制沼气这样既可以生产出肉、奶等高级食品，又可生产出清洁能源。,4. 秸秆压块成型及炭化 秸秆的基本组织是纤维素、半纤维素和木质素。 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

18、可将其进一步加工处理成为具有一定机械强度的“生物煤”。,2020/8/10,56,秸秆炭制作工艺简单，且利用率较高，使用方便，干净卫生，污染极小。,秸秆变机制炭 8min,5. 秸秆发电 以河南焦作市为例，每年要燃烧掉110万t秸秆。 如果建一座2O万kW发电厂，不但吃掉了11Ot秸秆，而且可获电1.7亿kWh，同时为农民增加了出售秸秆收入2亿元。,6. 小麦秸秆中提炼出的纤维素乙醇作为燃料 2004年4月，世界上第1个以小麦秸秆中提炼出的乙醇为燃料的车队在加拿大诞生。 与其他乙醇燃料相比，纤维素乙醇来源于农作物秸秆或木材废料，而不是农业食品。,河南天冠集团乙醇汽油生产车间看到，成堆的秸秆被粉

19、碎机“吃”进去之后，几经周折，流出来的是醇香的乙醇。 该公司工程师康东亮介绍说，刚刚建立的年产300吨的纤维乙醇生产线，吃掉6吨秸秆，不仅可“吐”出1吨乙醇，还能生产出1吨的木素。,河南天冠集团是国家确定的生产车用乙醇企业，但过去生产乙醇，“消化”的都是粮食。 能否将秸秆变成乙醇？经技术攻关，在纤维乙醇技术上取得了重大突破。此技术的试生产意味着有望打破乙醇生产主要依赖粮食的局面。 天冠集团今后将在稳定试生产的基础上，通过优化工艺，建千吨级纤维乙醇生产线。“十一五”期间，该集团以秸秆生产乙醇的成本可望与粮食生产乙醇基本持平。,(四) 农作物秸秆最为工业原料 1. 用于编织业 秸秆可用于编织草帽、草帘、草垫等工艺品及保温品。由于工艺精巧，透气保暖性好，装饰性佳，深受国内外消费者的喜爱。 2. 栽培食用菌 用农作物秸秆作培养基，可培养平菇、草菇等食用菌。仅此一项每年可消耗玉米秸秆2万t，占玉米秸秆总量的022。,3. 生产可降解材料 用麦秸、稻草、玉米秸、苇秆、棉花秆等可生产出可降解型包装材料，如保鲜膜、一次性餐具等，具有安全、体小质轻、无毒、无臭、通气性好等优点，同时又有一定的柔韧性和强度，制造成本与发泡塑料相当。 且其废弃物不仅不会污染环境，还能转化为肥料，应用前景十分看好。,