秸秆资源化利用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,秸秆资源化利用,环境,03-1,班,2006.11.26,农作物秸秆是粮食作物和经济作物生产中的副产物，是纤维组分含量很高的农作物残留物，含有丰富的氮、磷、钾、微量元素等成分，含氮、磷、钾、碳的平均含量分别为,0.6%,、,0.3%,、,10%,、,45%,。是可供开发与综合利用的资源。,我国是一个农业大国，秸秆资源非常丰富，每年产量达数亿吨，近年来随着粮食产量剧增，秸秆产量也迅速增加。据专家预测，到,2010,年我国的秸秆总产量将达到,7.2610,8,t,。丰富的秸秆资源在我国的利用率很低，目前仅为,33%,。大量的秸秆在田间焚烧，造成了严重的大气污染，破坏了生态环境，威胁机场和高速公路的交通安全，浪费了宝贵的可再生利用资源。,秸秆问题出现的原因为：第一是农业普遍增收之后，农作物秸秆越来越多，但综合利用滞后，秸秆出现过剩；第二是随着农民收入增加、生活水平不断提高，农民宁愿增用化肥和燃煤，而少用秸秆作肥料和燃料；第三是由于农作物复种指数提高，特别是近几年小麦机收面积扩大，麦秸留茬过高，灭茬机械和免耕播种技术推广没有跟上，造成农民为赶农时放火焚烧秸杆和留茬。,被废弃、焚烧量虽少，但产生的污水浓烟，对农村生活用水、大气、土壤污染不容忽视，造成农村生活生产环境质量下降，农民居所环境卫生条件恶化，直接危及广大农民群众身心健康，既浪费了大量资源，又污染环境，遗害无穷。切实搞好农作物秸杆综合利用，充分利用资源，可以减少污染，改善生产环境，提高农民生活质量，促进农民增收。,秸秆材料的组成,秸秆纤维作为一种天然纤维素纤维，生物降解性好，能够适应符合环境要求的产品的开发。它的化学成分只含有纤维素、半纤维素和木质素。其中纤维素是秸秆纤维的主要成分，它不溶于水和乙醇等普通溶剂，但溶于氧化铜、氧化锌的浓溶液、硫腈酸钙等饱和盐溶液。秸秆纤维半纤维素分子量小，如麦草半纤维素平均聚合度为84，这可能是造成它碱易溶的重要原因之一。木质素在水或一般溶剂中大部分不溶解，但较易溶于碱。,主要农作物秸秆的营养成分,秸秆材料的结构,纤维素大分子链有规则的排列而聚合成微细纤维，若干微细纤维组成的细纤维，再组成纤维。半纤维素和木质素在植物细胞中起着“粘合剂”和“填充剂”的作用，分布在细纤维之间的间隙里。纤维素是有结晶区和无定型区交错连接而成。在结晶区内纤维素链分子的排列具有完全的规则性；而在无定型区，纤维素链分子排列的规则性较差，排列较不规则，结合得较松弛。,秸秆材料的性能,秸秆纤维在高温下发生裂解，并且随着加热温度的升高和加热时间的增加，秸秆纤维内部降解速率和程度增加。秸秆纤维的热稳定性较差，随温度的增加，张力强度和弹性模量降低。纤维机械性能随测试长度的增加而降低。秸秆回潮率大于棉纤维，主要由于秸秆中的木质素、纤维素和半纤维素的吸湿能力很强；秸秆中缝隙空洞较多，比表面积大，吸湿性能大；杂质较多，含有一定量的灰分，这些杂质和灰分具有较高的吸湿能力。其断裂强力很大，茎较叶更大，伸长很小，说明秸秆的抵抗拉伸变形的能力很强。,秸秆的综合利用技术,1.,秸秆能源,2.,秸秆饲料,3.,秸秆肥料,4.,秸秆工业原料,秸秆气化工艺流程,秸秆,粉碎,气化,混合气,除尘脱硫,贮气柜,废渣还田,农户使用,秸秆的综合利用技术,2.秸秆饲料,利用化学、微生物学原理，使富含木质素、纤维素、半纤维素的秸秆降解转化为含有丰富菌体蛋白、维生素等成分的生物蛋白饲料。目前国内已开发出秸秆青贮、微贮、氨化、盐化、碱化等饲料转化技术。,秸秆的综合利用技术,4.秸秆工业原料,秸秆作为工业原料在国内的开发利用虽起步较晚，但其来源丰富、价格低廉，且经济效益显著，目前已成为极具潜力的发展领域。经辗磨处理后的秸秆纤维与树脂混合物在金属模中加压成型处理，可制成各种各样的低密度纤维板材。再在其表面加压和化学处理，可用于制作装饰板材和一次成型家具，具有强度高、耐腐蚀、防火阻燃、美观大方及价格低廉等特点。这种秸秆板材的开发，对于缓解国内木材供应数量不足和供求趋紧的矛盾、节约森林资源、发展人造板产业具有十分重要的意义。,农业秸秆资源化利用途径,利用现代生物技术将农业秸秆转化为有机肥、饲料、酒精等产品,不仅可以缓解资源紧缺压力,同时也可以避免农业秸秆造成环境污染的问题。其实,秸秆作为农业的副产品,是一种有用的资源。秸秆中含有机质，碳、氮、磷、钾,还含有镁、钙、硫等元素,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。秸秆的主要成分是碳水化合物,如果燃烧充分,是一种清洁和可再生的能源。因此,实现秸秆资源化利用是农业可持续发展战略的需要。近年来,秸秆利用技术在我国发展的较快,主要有秸秆能源利用技术、秸秆肥料利用技术、秸秆饲料利用技术以及秸秆工业原料利用技术等。,1.秸秆能源利用技术,秸秆气化,秸秆水解,压块成型及炭化技术,另外,秸秆在,625,隔绝或少量供给氧气的条件下热解,产物冷凝后得到气体、液体、固体三类产品,分别为,15%,的可燃气体,75%,的热解油和,15%,的木碳粉。热解油经重整和精炼后可作发动机燃料,可燃气体可供民用,木碳粉也有广泛用途。秸秆厌氧生物降解也可产生作为燃料的沼气以及产生有机肥,实现农业生态良性循环。,秸秆能源利用技术,秸秆水解,秸秆里含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素,水解法是指把秸秆中的纤维素、半纤维素转化为多糖,然后再用生物技术发酵成为乙醇。其工艺过程为:首先借助化学的、物理的方法对秸秆进行预处理,使纤维素与木质素、半纤维素等分离开,使纤维素降低聚合度,半纤维素被水解成木糖、阿拉伯糖等单糖;其次单糖在细菌、真菌、酵母菌等微生物代谢作用下生成乙醇。,秸秆能源利用技术,压块成型及炭化技术,压块成型就是将秸秆粉碎,用机械的方法在一定的压力下挤压成型。能提高能源密度,改善燃烧特性,实现优质能源转化。现在一般为棒状压块成型,密度,1200kg/m,3,热值,1420MJ/kg,接近于中质煤。炭化技术就是利用炭化炉将秸秆压块进一步加工处理,生产出可供烧烤等使用的木炭。该木炭造成环境污染较轻,因此被称为“生物煤”。,2.,秸秆肥料利用技术,秸秆肥料利用除可采用直接还田、堆沤还田和过腹还田三种形式外,还可采用特殊工艺和科学配比,将秸秆经粉碎、酶化、配料、混料等工序后堆肥,制成秸秆复合肥,其成本与尿素相接近,施用后对于优化农田生态环境、增加作物产量作用明显。具体堆肥方式有催腐剂堆肥技术、速腐剂堆肥技术和酵素菌堆肥技术。,催腐剂堆肥技术,速腐剂堆肥技术,酵素菌堆肥技术,速腐剂堆肥技术,将速腐剂加入秸秆中,能在短期内将秸秆粗纤维分解,施入土壤后迅速培肥土壤,减轻作物病虫害,刺激作物增产,实现用地养地相结合。,秸秆肥料利用技术,酵素菌堆肥技术,酵素菌是由能够产生多种酶的好(兼)气性细菌、酵母菌和霉菌组成的有益微生物群体。利用酵素菌产生的水解酶的作用,在短时间内,可以把作物秸秆等有机质材料进行糖化和氨化分解,产生低分子的糖、醇、酸等土壤中有益微生物生长繁殖的良好培养基,大大促进堆肥中放线菌的繁殖,从而改善土壤的微生态环境,创造农作物生长发育所需要的良好环境。,3.秸秆饲料利用技术,为了提高秸秆的消化率和适口性,农业科技人员研制出了一系列秸秆处理方法。处理后的秸秆,其营养价值与中等水平的牧草相当。秸秆经过技术处理后,营养成分提高,适口性改善,可大大提高秸秆利用,降低精料的用量。其主要方法有以下6种:,秸秆青贮技术,秸秆黄贮技术,秸秆氨化技术,秸秆碱化技术,秸秆糖化技术,秸秆微贮技术,秸秆黄贮技术,干的作物秸秆经黄贮后适口性改善,利用率提高,2,倍。具体做法是先将干作物秸秆锄切到,34,厘米放入缸中,加适量温水闷,2,天即可,。,秸秆饲料利用技术,秸秆氨化技术,目前秸秆氨化技术主要的氨源有液氨、尿素、碳铵和氨水。用氨量是秸秆的,36%,即每百公斤秸秆加尿素,3,公斤或碳铵,79,公斤,或用氨水,1012,公斤。氨化用水量一般为40,50%,。氨化用尿素量大、造价较高，且利用不当易造成氨中毒。,秸秆饲料利用技术,秸秆糖化技术,将干作物秸秆切短至,34,厘米。用水将酵母菌化开,加入到,100,公斤水中搅拌均匀,冬天可用,3040,温水将酵母液均匀喷洒到锄短的作物秸秆上,松散堆入容器中,封闭,13,天即可喂用。,秸秆饲料利用技术,秸秆微贮技术,用锄草机将秸秆切短至,48,厘米,先在窖底铺一层秸秆,厚度为,2030,厘米,再喷洒菌液。分层装窑,放一层压实一层,排除秸秆间空气,待秸秆铺到高于窑口约,40,厘米时,压实一次,在上面洒一层食盐粉,覆上塑料薄膜,加上,10,厘米的稻草,再掩盖25 厘米厚的泥土,使窑封的严实,1,个月后即可使用。,4.,秸秆工业原料利用技术,随着科技发展,秸秆的工业利用得到了长足的发展,其经济效益和环境效益显著。,制浆造纸,用秸秆生产有机产品及燃料技术,利用秸秆生产轻型建材替代木材和粘土砖,利用秸秆生产可降解包装缓冲材料技术,秸秆作为食用菌培养基的利用,生产纤维素酶、半纤维素酶,制浆造纸,目前我国造纸制浆原料中,1/3,来源于秸秆,其制浆具有成本低廉、成纸平滑度好,容易施胶等优点,但纸浆质量差、效率低、污染重,可通过改进制浆技术得到不同程度的克服和补偿。,秸秆工业原料利用技术,用秸秆生产有机产品及燃料技术,秸秆的主要成分是纤维素,研究发现利用微生物可将秸秆中的纤维素水解为葡萄糖,半纤维素水解为木糖。再利用葡萄糖和木糖可以发酵生产乙醇、丙酮、丁醇等一系列产品,由此取代传统原油。,秸秆工业原料利用技术,利用秸秆生产轻型建材替代木材和粘土砖,秸秆富含纤维素、木质素,是生产建材的优良原料。秸秆与化学剂混合,经热压可生产轻型建材。工艺流程是,将秸秆粉碎后按一定比例加入轻粉、膨润土作为粘合剂,再加入阻燃剂和其它配料,以机械搅拌、挤压成型,恒温固化,制成了防水,防火、防虫、防老化、防震并达到国家规范的轻质建筑材料。,秸秆工业原料利用技术,利用秸秆生产可降解包装缓冲材料技术,用秸秆生产的缓冲包装材料,在自然条件下,可以迅速降解为有机肥。用麦秸秆、稻草等多种天然植物纤维素材料为主要原料,配以多种安全无毒物质可生产出完全可以降解的缓冲包装材料。这种材料具有体积小、重量轻、压缩强度高的特点,同时又有一定的柔韧性,制造成本与发泡塑料相当,大大低于纸制品和木质制品。在自然环境中,一个月左右即可全部降解成有机肥。用玉米秸秆热压工艺成型可生产出瓦楞纸芯。此类产品比纸制品成本低,完全可以替代纸制品。,秸秆工业原料利用技术,秸秆作为食用菌培养基的利用,目前国内利用熟料麦秸作为培养基,生产食用菌技术已成熟,平均生产,1kg,食用菌(平菇、香菇、金针菇)可消耗秸秆,1kg,左右,菌渣还可以还田作有机肥料。,秸秆工业原料利用技术,生产纤维素酶、半纤维素酶,利用稻草粉作碳源固体发酵生产纤维素酶已得到普遍应用。纤维素酶应用最大的潜力,是降解纤维质原料成葡萄糖,用以代替淀粉作为工业发酵的原料。特别指出的是,低(无)纤维素酶活力的半纤维素酶的应用有着广阔的前景,它可以应用于生物制浆、生物漂白、废纸二次纤维回收、废纸脱墨、纸张表面处理等。,结论,秸秆是人类能获得的宝贵可再生资源。人类社会的进步,科学技术的发展,秸秆的利用必将形成一个巨大的产业群。它是人类物质文明的重要组成部分,是实现可持续发展,保护环境的重要环节。我国目前农业秸秆的利用水平和有效利用率都很低,而野生植物秸秆的利用就更少。这种低水平的利用或者是不当的处置,不但没有发挥出宝贵资源应有的价值,而且还造成污染环境等不利影响。例如滇池周边花卉产业的迅速发展,大量花卉秸秆没有获得良好处置,自然腐化后形成进入滇池的面源污染,是造成滇池污染的因素之一。,因此,要实现秸秆的综合利用,充分发挥这一宝贵资源的效益,必须两手抓。一方面要积极开展秸秆综合利用的研究工作,尽快将现有的先进科学技术,特别是生