农业秸秆的处理与处置

农作物秸秆的处理和综合利用

(生物工程学院环保0901班徐凯)

摘要：我国是一个农业大国,农作物秸秆资源丰富,其发展的关键问题是秸秆开发利用的技术创新和推广。

肥料技术,包括:直接还田、过腹还田、堆沤还田和反应堆；

饲料技术,包括:微贮饲料、化学处理饲料,如青贮、黄贮、氨化、碱化、糖化等,还可用机械切(粉)碎制成散状饲料,利用专用设备挤压为秸秆块(砖)等成型饲料；

燃料技术,包括:生活燃气和工业燃气;工业原料技术,包括:造纸材料、植物纤维发泡材料、建筑装饰材料及其它工业用材料；

1.1 农作物秸秆的产量、水平及存在的问题

农作物秸秆是地球上第一大可再生资源，我国拥有量居世界首位。水稻、玉米、小麦等农作物秸秆是我国秸秆资源的主要类型，占秸秆资源总量的80%，其中玉米秸占80%、稻草秸占24..2，小麦占18.3%。

秸秆资源未合理利用对环境造成的污染我国农作物秸秆资源拥有量居世界首位，其中大部分未加处理，经过技术处理后利用的仅约占2.6%。其中42％直接或过腹还田，30％作为农用燃料，8％作工业或其他用途，20％约1.2亿吨剩余未被利用的多被闲置浪费或就地焚烧。因以煤、液化石油气和电作燃料，畜力由机械代替所以在一些经济发达地区，秸秆就成了“废物”，特别是产粮区，出现了焚烧秸秆现象。目前，这一问题有了以下几个特点：

1. 区域上的不均衡性。焚烧秸秆主要集中在产粮区，特别是一年两季或三季耕作的产粮区，如山东、河北、河南、四川、安徽等省份。那里人多地少，没有闲置土地，必须尽快“处理”掉秸秆而不影响下一季耕作，只好就地焚烧掉。

2.时间上的不均衡性。焚烧秸秆发生在收获期与下一个播种期之间，时间短，处理量大，有的地方必须在几天之内把秸秆“处理”掉，满山遍野的秸秆只有付之一炬。

1.2 农作物秸秆的应用现状

据有关部门统计数据，中国在用作能源的农作物秸秆应用现状如表1。除了上述用途外，还有18.7％约1.13亿t剩余秸秆没有任何用途，成为真正的废弃物，秸秆焚烧现象东禁西起，屡禁难止。尤其秋收时，狼烟四起，能见度降低，空气质量恶化，并引发了严重后果：一是秸秆焚烧造成严重的大气污染，空气中悬浮颗粒增多，田间的动物、草丛中的昆虫，失去了赖以生存的食物和空间，生态平衡受到破坏。二是秸秆烟雾笼罩机场和高速公路，造成公路关闭、航班延误。三是因秸秆焚烧往往在四五级风天气，很容易引起“火烧连营”现象。另一方面是秸秆的随意堆弃，占用了土地，阻碍了交通，影响了环境卫生，成为火灾隐患且对社会生活和生产的许多方面产生负面作用。可见，秸秆废弃或焚烧浪费了宝贵的资源，其带来的各种危害令人始料不及，改革传统落后秸秆利用方式势在必行。

表1 目前我国秸秆资源的应用现状分析

农作物的秆、叶、根中含有大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素，是农业生产重要的有机肥源之一。据测定，每100㎏鲜秸秆中含氮0.48㎏，磷0.38㎏，钾1.67㎏，相当于2.4㎏氮肥，3.8㎏磷肥，3.4㎏钾肥。若将500㎏农作物秸秆还田，就相当于给土壤施入标准肥50㎏以上，使土壤的容重减少，透水性、透气性、蓄水保墒能力增加，缓解土壤板结的问题。

1.3.2秸秆的饲料价值

农作物秸秆也是牲畜的主要饲料之一。玉米秸秆含有30%以上的碳水化合物、2%～4%的蛋白质和0.5%～1%的脂肪，2㎏的玉米秸秆增重净能相当于1㎏的玉米籽粒。

秸秆作为饲料除了直接饲喂外，还有多种加工方法，提高秸秆的饲料价值，如青贮、黄化、氨化及糖化等方法，利用窖、池、或塑料袋等，都可以实现集中规模化加工。现在利用专门的机械设备或秸秆饲料生产线，把秸秆加工成颗粒或块状干饲料，秸秆加工熟化后，具有熟香味，提高采食率。把堆弃的秸秆加工成可长途运输、长期贮存的商品，实现的秸秆饲料产品的商品化生产和异地消化利用，甚至出口创汇，使秸秆增值。

1.3.3秸秆的燃料价值

农作物秸秆纤维中的碳元素占绝大部分，主要粮食作物小麦、玉米等秸秆的含碳量约占40%以上，其次为钾、硅、氮、钙、镁、磷、硫等元素。秸秆中的碳元素使秸秆具有燃料价值，主要体现在农村能源建设上。

农作物秸秆的综合利用

从工业开发角度，可以利用蒸汽爆破方法提取木质素，然后将纤维素和半纤维素制成具有高燃值的的燃料;

从农牧业角度，培育有选择性降解作用的细菌将秸秆材料中有用物分离出来，提高其作为饲料的功能；

从技术的角度，秸秆覆盖越冬作物的还田技术；稻麦秸秆直接还田与土壤生态系统；稻麦秸秆还田综合配套技术；微生物菌处理秸秆催腐技术；

2.1秸秆发电

秸秆发电，就是以农作物秸秆为主要燃料的一种发电方式，又分为秸秆气化发电和秸秆燃烧发电。秸秆气化发电是将秸秆在缺氧状态下燃烧，发生化学反应，生成高品位、易输送、利用效率高的气体，利用这些产生的气体再进行发电。但秸秆气化发电工艺过程复杂，难以适应大规模应用，主要用于较小规模的发电项目。秸秆直接燃烧发电是21世纪初期实现规模化应用唯一现实的途径。

秸秆发电是秸秆优化利用的最主要形式之一。随着《可再生能源法》和《可

再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等的出台，秸秆发电备受关注，目前秸秆发电呈快速增长趋势。秸秆是一种很好的清洁可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于一吨标准煤，而且其平均含硫量只有3.8‰，而煤的平均含硫量约达1％。在生物质的再生利用过程中，排放的CO2 与生物质再生时吸收的CO2 达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，对缓解和最终解决温室效应问题将具有重要贡献。

秸秆发电，是大力发展循环经济、利用可再生资源来转变经济增长方式的重要战略举措。有关数据显示，中国农作物秸秆年产量约为7亿吨左右，列世界之首，每年收获的秸秆除去用于造纸、饲料、造肥还田及收集损失的1.09亿吨外，可作为能源加以利用的秸秆总量达3.76亿吨。

2.1.1秸秆发电的意义

秸秆已经被认为是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源，推广秸秆发电，将具有重要意义：

1、农作物秸秆量大，覆盖面广，燃料来源充足。

2、秸秆含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明，秸秆的平均含硫量只有千分之3.8，而煤的平均含硫量约达百分之一。且低温燃烧产生的氮氧化物较少，所以除尘后的烟气不进行脱硫，烟气可直接通过烟囱排入大气。丹麦等国家的运行试验表明秸秆锅炉经除尘后的烟气不加其他净化措施完全能够满足环保要求。所以秸秆发电不仅具有较好的经济效益，还有良好的生态效益和社会效益。

3、秸秆通常含有3%~5%的灰分，这种灰以锅炉飞灰和灰渣/炉底灰的形式被收集，含有丰富的营养成分如钾、镁、磷和钙，可用作高效农业肥料。

4、作为燃料，煤炭开采具有一定的危险性，特别是矿井开采，管理难度大。农作物秸秆与其相比，则危险性小，易管理，且属于废弃物利用。

2.2秸秆煤

秸秆煤，就是用人工的方法（秸秆煤成型机、秸秆煤压块机等）使各类农作物秸秆合理煤化，生产颗粒煤、秸秆块等新型生物质能成型燃料。

秸秆块煤密度大、易点燃、热值高、火力猛。经检测，其含硫量为0.16%~0.22%，远低于煤炭1%~3%的含硫量。秸秆块煤不仅在燃烧过程中二氧化碳排放量极低，而且，秸秆在生长过程中还可消耗大量二氧化碳，所以，秸秆块煤是一种环保清洁能源。适用于所有炉具，适合农村、城镇、单位和家庭，是做饭、取暖、洗浴、烧锅炉以及秸秆发电厂的理想燃料；秸秆块煤个小质硬，便于摆放分布，它是陶工烧制、砖瓦厂、以及冶炼化工的好燃料。

2.3秸秆秸秆的新用途

1）环保装饰材料

秸秆又被开发出了新用途——经过处理后，可变成高档建筑装饰材料，而且是绿色环保型装饰材料。这种以秸秆代替木材消耗的生产，真正实现了“低碳”、变废为宝。秸秆技术产品无毒无味可循环利用。据介绍，这种技术是将锯末、木材枝杈、稻壳、农作物秸秆等以一定比例搭配，经过处理变成植物粉，再加入一定量的特制助剂，经高温高压处理后制成各种规格的型材、板材和线材。生产出的材料不仅可以像普通木材一样用于室内的装饰材料，而且还有比普通木材更优良的特性，如防水、防潮等，因而适用于户外的公园地板、船舶地板等。更难能可贵的是，这种材料不仅无毒、无味，还可以循环利用。

2）秸秆饲料开发

由于农作物秸秆的营养特点是粗蛋白质含量低，但粗纤维含量和无氮浸出物