秸稈資源化和沼氣工程技術（精編版）

1、. . . . 1 / 9 秸稈資源化和沼氣工程技術1. 為什么現在要提秸稈資源化？（要從秸稈使用的歷史說起）傳統(tǒng)農業(yè)和簡單再生產對秸稈的利用, 僅僅局限于燒火做飯、飼養(yǎng)牲畜、蓋房、取暖和肥田等, 隨著農村生活向現代化的邁進, 使用液化氣的農民越來越多, 用作燃料的秸稈已不足20% 。 20 世紀 80 年代初曾大力推廣秸稈直接還田技術, 約有 20% 的秸稈被還田利用 , 進入 20 世紀 90 年代 , 隨著免少耕、輕型種植技術的應用 , 秸稈不能很好地翻入土中, 影響了種植質量 , 加上普與了機械收割和栽插, 秸稈不再移出田外, 農民就在田間直接焚燒秸稈, 造成對大氣的嚴重污染 , 而其

2、中的氮、磷元素燃燒分解升空后最終將隨降水返回地面進入水體, 造成二次污染?，F狀：而據資料說明秸稈焚燒的比例全國平均為 22.4% . . . . 2 / 9 . . . . 3 / 9 . . . . 4 / 9 2. 怎么去資源化？（技術）國家發(fā)展改革委會同農業(yè)部編制了秸稈綜合利用技術目錄（2014） 1. 秸稈直接還田技術2. 秸稈腐熟還田技術3. 秸稈生物反應堆技術4. 秸稈堆漚還田技術5. 秸稈青（黃 ) 貯技術6. 秸稈堿化 / 氨化技術7. 秸稈壓塊飼料加工技術8. 秸稈揉搓絲化加工技術9. 秸稈人造板材生產技術10. 秸稈復合材料生產技術11. 秸稈清潔制漿技術12. 秸稈木糖醇

3、生產技術13. 秸稈固化成型技術14. 秸稈炭化技術15. 秸稈沼氣生產技術16. 秸稈纖維素乙醇生產技術17. 秸稈熱解氣化技術18. 秸稈直燃發(fā)電技術19. 秸稈基料化利用技術3. 現技術處理中存在的諸多問題成本問題、政策法律問題、使用圍、技術成熟度、利用中產生的污染問題1. 秸稈直接還田技術秸稈直接還田包括秸稈翻壓還田、秸稈混埋還田和秸稈覆蓋還田。秸稈翻壓還田技術是以犁耕作業(yè)為主要手段，將秸稈整株或粉碎后直接翻埋到土壤中。秸稈混埋還田技術以秸稈粉碎、破茬、旋耕、耙壓等. . . . 5 / 9 機械作業(yè)為主，將秸稈直接混埋在表層和淺層土壤中。秸稈覆蓋還田是保護性耕作的重要技術手段，包括留

4、茬免耕、秸稈粉碎覆蓋還田和秸稈整株覆蓋還田。2. 秸稈腐熟還田技術秸稈腐熟還田技術是在農作物收獲后，與時將收下的作物秸稈均勻平鋪農田，撒施腐熟菌劑，調節(jié)碳氮比，加快還田秸稈腐熟下沉，以利于下茬農作物的播種和定植，實現秸稈還田利用。3. 秸稈生物反應堆技術原理是秸稈通過加入微生物菌種，在好氧的條件下，秸稈被分解為二氧化碳、有機質、礦物質等，并產生一定的熱量。4. 秸稈堆漚還田技術將秸稈與人畜糞尿等有機物質經過堆漚腐熟，不僅產生大量可構成土壤肥力的重要活性物質腐殖質，而且可產生多種可供農作物吸收利用的營養(yǎng)物質如有效態(tài)氮、磷、鉀等。5. 秸稈青（黃 ) 貯技術例說明一下把秸稈填入密閉的設施里（青貯窖

5、、青貯塔或裹包等），經過微生物發(fā)酵作用，達到長期保存其青綠多汁營養(yǎng)成分的一種處理技術方法。6. 秸稈堿化 / 氨化技術秸稈堿化 / 氨化技術是指借助于堿性物質，使秸稈飼料纖維部的氫鍵結合變弱，酯鍵或醚鍵破壞，纖維素分子膨脹，溶解半纖維素和一部分木質素，反芻動物瘤胃液易于滲入，瘤胃微生物發(fā)揮作用，從而改善秸稈飼料適口性，提高秸稈飼料采食量和消化率。7. 秸稈壓塊飼料加工技術秸稈壓塊飼料加工技術是指將秸稈經機械鍘切或揉搓粉碎，配混以必要的其他營養(yǎng)物質，經過高溫高壓軋制而成的高密度塊狀飼料或顆粒飼料。. . . . 6 / 9 8. 秸稈揉搓絲化加工技術秸稈揉搓絲化加工技術是通過對秸稈進行機械揉搓加

6、工，使之成為柔軟的絲狀物，有利于反芻動物采食和消化的一種秸稈物理化處理手段。9. 秸稈人造板材生產技術秸稈人造板材生產技術是秸稈經處理后，在熱壓條件下形成密實而有一定剛度的板芯，進而在板芯的兩面覆以涂有樹脂膠的特殊強韌紙板，再經熱壓而成的輕質板材。10. 秸稈復合材料生產技術秸稈復合材料生產技術是以秸稈為原料，添加竹、塑料等其他生物質或非生物質材料， 利用特定的生產工藝， 生產出可用于環(huán)保、 木塑產品生產的高品質、高附加值功能性的復合材料。11. 秸稈清潔制漿技術秸稈清潔制漿技術主要采用新式備料、高硬度置換蒸煮+ 機械疏解 + 氧脫木素 + 封閉篩選等組合工藝，降低制漿蒸汽用量和黑液粘度，提高

7、制漿得率和黑液提取率的制漿工藝。12. 秸稈木糖醇生產技術秸稈木糖醇生產技術是指利用含有多縮戊糖的農業(yè)植物纖維廢料，通過化學法或生物法制取木糖醇的技術。. . . . 7 / 9 13. 秸稈固化成型技術秸稈固化成型技術是在一定條件下，利用木質素充當黏合劑，將松散細碎的、具有一定粒度的秸稈擠壓成質地致密、形狀規(guī)則的棒狀、塊狀或粒狀燃料的過程。14. 秸稈炭化技術秸稈炭化技術是將秸稈經曬干或烘干、粉碎后，在制炭設備中，在隔氧或少量通氧的條件下，經過干燥、干餾（熱解）、冷卻等工序，將秸稈進行高溫、亞高溫分解，生成炭、木焦油、木醋液和燃氣等產品，故又稱為“炭氣油”聯產技術。15. 秸稈沼氣生產技術秸

8、稈沼氣生產技術是在嚴格的厭氧環(huán)境和一定的溫度、水分、酸堿度等條件下，秸稈經過沼氣細菌的厭氧發(fā)酵產生沼氣的技術。16. 秸稈纖維素乙醇生產技術秸稈纖維素乙醇生產技術是目前秸稈能源化利用的高新技術之一。秸稈降解液化是秸稈纖維素乙醇生產的主要工藝過程，是指以秸稈等纖維素為原料，經過原料預處理、酸水解或酶水解、微生物發(fā)酵、乙醇提濃等工藝，最終生成燃料乙醇的過程。17. 秸稈熱解氣化技術. . . . 8 / 9 秸稈熱解氣化技術是利用氣化裝置，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸汽或氫氣等作為氣化劑，在高溫條件下，通過熱化學反應，將秸稈部分轉化為可燃氣的過程。18. 秸稈直燃發(fā)電技術秸稈直燃發(fā)電技術主要是

9、以秸稈為燃料，直接燃燒發(fā)電。其原理是把秸稈送入特定蒸汽鍋爐中，生產蒸汽，驅動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。19. 秸稈基料化利用技術秸稈基料化利用技術主要是利用秸稈生產食用菌。秸稈微生物處理（秸稈腐熟還田技術、秸稈生物反應堆技術、秸稈堆漚還田技術）的機理：纖維素是作物秸稈最重要的組成成分之一，是細胞壁的主要組成成分， 約占秸稈干重的在 細胞壁的結構中 40% 左右，纖維素的纖絲嵌在木質素和半纖維素的基質中，這種聚合物彼此通過非共價鍵和共價鍵緊密連接，形成復合物木質纖維素! 這種結構使得纖維素在天然環(huán)境中降解緩慢，嚴重影響著秸稈堆肥過程中碳素的循環(huán)和養(yǎng)分的轉化 ! 以纖維素為主要成分的細胞壁包裹著秸

10、稈的營養(yǎng)成分，纖維素降解程度直接導致養(yǎng)分轉化的程度，進而進一步影響微生物秸稈的降解過程由于纖維素的葡萄糖亞基排列緊密有序，形成高度晶體的不透水剛性結構，結構比較穩(wěn)定， 常溫下不溶于水， 不溶于乙醚 #稀酸和稀堿而溶于濃酸 , 但能夠在產纖維素酶的微生物的作用下， 分解成容易被有機體利用的結構較簡單的糖類纖維素可通過酸水解 #酶水解 #熱解或催化熱解生成葡萄糖! 纖維素酶 的組成與作用機制由于纖維素大分子不能通過滲透進入微生物細胞，因此， 微生物必須分泌胞外酶 ，才能把不溶性物質轉化為簡單的#可透過細胞膜的 #水溶性的單糖或雙糖， 這樣才能利用纖維素這種碳源! 纖維素酶是指所有降解纖維素的各種酶

11、的總稱， 研究說明， 纖維素酶是一種復合酶系 ，由三類不同催化反應功能的酶組成 ! 這三類纖維素酶分別為 外切葡聚糖纖維二糖水解酶; 切葡聚糖酶 ; 葡聚糖苷酶等對纖維進行研究發(fā)現，纖維素酶是由球狀催化結構域#高度糖基化的連接肽以與氨基酸序列較為保守但沒有催化作用的纖維素結合結. . . . 9 / 9 構域組成。研究說明，大多數纖維素酶都有一個或多個催化結構域和纖維素結合區(qū)，中間由一段連接肽所連接， 只有少數微生物和高等植物產生的纖維素酶不具有這類結構。各種微生物在秸稈降解過程中分階段的交替與物質轉化，大致可分為 3 個階段: 第一階段以細菌作用為主， 主要利用秸稈中的可溶性物質生長，該階段

12、開始積累腐殖質 ; 第二階段以真菌降解木質素為主， 是腐殖質大量積累的階段 ; 第三階段以放線菌作用為主，開始分解腐殖質! 還田問題時間：水稻種植模式下 , 稻稈還田后隨著時間的推移, 稻稈腐解率呈持續(xù)增加趨勢,并且表現出前期增加快 , 后期增加慢的特點。還田后15 d 時, 全量還田和半量還田的稻稈的腐解率分別是17.36%和 23.15%;在 30d 時, 稻稈的腐解率都超過30%上, 而且到 90 d 時, 兩者的稻稈腐解率都達到50% 左右; 但在 120 d 時, 還田的稻稈的腐解率分別是53.91%和 60.28%,僅比 90 d 時的腐解率高 4.60%和 4.49%。深度：一定程度 深度上腐解率遞增油菜種植模式下 , 水稻稻桿 5 cm 深度的腐解率 10 cm 深度的腐解率 表層覆蓋腐解率。在15 d 時, 水稻稻稈在表層覆蓋深度10 cm 深度的腐解率分別是11.41%、18.17%和 16.62%;到 60d 時, 稻稈三種深度的腐解率分別是22.04%、43.59%和