秸杆的资源化利用

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1、农作物秸杆的资源化利用农作物秸杆的资源化利用目前我国粮食总产量 4.67 亿吨，按粒秆比平均 11.2 估算，再加上其他作 物秸秆，我国年产农作物秸杆 6.2 亿吨，到 2010 年将达到 7.26 亿吨。 ， 农作物秸秆作为一种农业生产的副产品，产量大、分布广，同时也是一项 重要的生物资源其含氮、磷、钾、碳的平均含量分别为 0.6%、0.3%、10%、45%。秸秆中含有大量的有机质，氮磷钾和微量元素，作 物秸秆提供的养分约占我国有机肥总养分的 1319，是农业生产重要的有 机肥源。令人遗憾的是，对秸杆综合利用，一直停留在理论上，能够真正实施的而 且实际好用的方案寥寥无几。大量的秸杆主要被简单

2、的就地焚烧，焚烧又直接 产生以下几大危害： 一，污染空气环境，危害人体健康； 二，引发火灾，危害群众生命财产安全； 三，引发交通事故，影响道路交通和航行安全； 四，破坏土壤结构，造成农田质量下降； 五，焚烧秸秆所产生的滚滚浓烟，片片焦土，对一个城市的环境形象是最 大的破坏。 秸杆本是一种可再生的资源，综合利用能创造价值，增加收入，本是对农 民致富的一条很好的途径，可农民为何不接受呢？其主要是因为他们没有力量 承担用其他方式处理秸杆的成本；再就是我们没有找到一种切实可行、又极具 操作性的方法，来实现秸杆原有的价值。 合理利用秸秆是我国传统农业的精华之一，其实让农作物秸杆返田，在某 种意义上说是一

3、种最直接有效的方法；让农作物秸杆大量返田，也应该成为我 们努力的终极目标。 这样做能有效地减少化肥的使用量，降低耕作成本。从现有的秸秆产量计 算，6 亿吨秸秆中氮磷钾养分含量相当于 400 多万吨尿素，700 多万吨过磷酸钙， 700 多万吨硫酸钾，是一笔巨大的财富。 同时大量的秸杆返田也可以有效地改良土壤结构（如提高土壤的含墒率， 防止水土流失，抑制土壤的盐碱化等） ，保持土壤固有的活性，也是我国农业实 现可持续发展的重要方法之一。 但是由于我国人均占有耕地少，复种指数高，倒茬间隔时间短，加之秸秆 碳氮比高，不易腐烂。所以秸秆简单还田常因翻压量过大，土壤水分不适，施 氮肥不够，翻压质量不好等

4、原因，出现妨碍耕作，影响出苗，烧苗，病虫害增 加等现象，有的甚至造成减产，所以简单以翻压返田的方式有较大的局限性。 那么是否有一种方法，能让这些秸杆顺利无害的返回到它生长的田地里呢？ 结论是肯定的，那就是用秸秆生物气化技术，对秸杆实行资源化利用。 秸秆生物气化技术是以农作物秸秆为主要原料，通过厌氧发酵生产沼气和 高效有机肥料的方法。以发酵后的沼渣及沼液返田，将使这些问题迎刃而解。 如果能实现农作物秸杆的厌氧化处理，它还将成为一种数量巨大的可再生 能源的宝贵原料。 以我国年产七亿吨秸杆计算，理论上可产沼气约 2800 亿 m3（相当于 2 亿 吨标准煤） 。沼气的主要成分是甲烷，而甲烷的温室效应

5、是二氧化碳的 20 多倍，完成这样的转换，又相当于每年减排近 4 亿吨二氧化碳。在人类都在应对地球 变暖，苦求减排良策的今天，它将更具现实意义和深远的历史意义，也将彰显 中华民族对人类的巨大贡献。 除了其它用途，即使在相当的一个时间段内只完成这个基数 50%的转换， 其能量也相当于约 10 个西气东输项目（120 亿 m3/年）天然气的热值。 这项技术较其它处理方案具有明显的四大优势： 一是沼气热值高，每立方米 5500 大卡，相当于 0.75 公斤标准煤或 0.5 公斤 石油液化气。 二是气体无毒，也不存在一般秸杆气化焦油二次污染问题，系统的安全性 极高。 三是发酵呈连续性，贮气系统总保持一

6、定燃气贮备，不用每天二、三次启 动机组，管理容易，操作简便。 四是发酵后，沼渣和沼液就是一种高效无害的有机肥料，可大大提高秸秆 的资源化利用效益。大量沼肥的使用不仅能改良土壤，也可大大提高农产品的 品质，增加农民的收入。 用秸杆生成沼气，将它的副产品-沼渣、沼液做肥料，在理论上已经不是 一个问题，可为什么又没有把它大量的投入使用呢？ 主要由于农作物秸杆的特性所决定，偏高的碳氮比、大量的悬浮物，使目 前我们推广使用的各种厌氧反应器（大大小小的沼气系统）都不能直接消化秸 杆。也就是说这些池型的结构目前还不能适应这种原料。 如现今大量应用的户用型，不管是浮罩式还是水压式，发酵池的封口一般 只有 60

7、70 公分，为保证它的气密性，要做专门的处理；一是不能随便揭开， 二是大换料不方便也不安全。 而大中型池较流行的不管是 USR 还是 UASB，秸杆的物理特性（大量的上 浮物）使这些系统基本上无用武之地。 为改变这种局面，深圳普新科技有限公司自主研究开发了一种全新的系统， 并已申请中国及国际专利。 它能适用各种不同类型的有机废弃物；其它池型能消化的它可以用（如各 类养殖场及居民小区的粪污） ，不能消化的高浓度、富纤维及高悬浮物（SS） 同样可以很方便地使用（农作物秸杆和污水处理厂的污泥） 。 其产品目前已经成套出口到美国、印度等十多个国家，是目前国内这个行 业能这样做的为数极少的企业产品。 它

8、在不同领域的成功应用，得到了相关部门的积极评价，已获得国家科技 部沼气重点依托单位证书及深圳高新企业证书等多项荣誉；并获得 2006 年度蓝 天奖（这个行业唯一获该奖项的技术） 。 “蓝天奖”是在联合国工业发展组织的指导和支持下，由深圳国际能源与 环境技术促进中心（ITPC）具体组织实施的一项国际评选活动，每年在全球范 围内搜集并评选可再生能源领域，最具投资价值的十大领先技术，旨在鼓励获 奖技术向发展中国家转让、吸引产业化投资，激励可再生能源获得更多和更好 的利用，以缓解当前全球所面临的能源危机，改善我们的生存环境。 要完成这种转换，用秸杆作原料进行厌氧发酵，我们就必须了解它的特点， 进而可以

9、采取相应的对策。 表 1 秸杆的基本特性 碳氮比 C/NPH 值产气率 m3/kg.vs秸杆（平均值）80100：17.00.45 厌氧发酵的要求2030：16.87.2注：实际转换按 0.4m3/1kg（理论比重为 0.30.5T/ m3）计算 对比表中数据，我们可以知道，直接将秸杆进行厌氧发酵确实存在一些问 题，首先需要对原料的碳氮比作相应的调整，主要提高原料中氮的成分。再加 上大多数农作物秸杆的表面都有一种腊状物质，微生物较难直接侵入，又需要 我们在发酵前作相应的预处理。 根据它们的特点，我们用以下方法来应对： 1 户用型池可以考虑将家庭用厕所粪污和生活污水引入，这也和我们目前 执行的“

10、一池三改”的要求相吻合。 2 大中型池就可以将城镇生活废弃物的处理相结合，也可为城镇环境综合 治理找到一个解决的新方法。 3 预处理的目的是调节原料的碳氮比，破坏它表面的腊质，缩短原料的发 酵周期，这对降低大中型系统的投资显得尤为重要。 预处理的方法也较多，也很简单实用，我们将另文作专门介绍。 按此法以户用型为例，几年前我们用普新的发酵系统，在常德、岳阳和宁 乡所作的尝试都获得了成功，至今这些池子都在正常运行。 依照这种池型结构的特点，我们又将它发展成可以配套各种不同规模系列 产品，以适用不同用户的需要。下面结合图片资料分别对它介绍。 针对不同的用户，实施的方法主要有以下几种： 一 分散的农户

11、以户用型为主：近年来，由于种种原因，养殖业已经向集约 化和规模化发展，即使在传统的养殖区域，农户家庭式养殖已经很少；在推广 户用型沼气池普及的同时，就面临无原料可用的境地。要用秸杆作原料，传统 池型又不能胜任，普新公司的这种发酵池就完全可以处理这种分布极广又数量 巨大的原料，而且建造容易，技术要求不高，只要砼池不漏水就行，气密性功 能由玻璃钢储气罩在水封下完成；成本与传统的沼气池大致相当。10 m3户用型示意图户用型示意图 如果能将农户自产的秸杆予以消化，就可以使户用型沼气池会有一个大的 发展空间，也给农作物秸杆找到一个极好的出路，由于沼肥是一种极好的有机肥料，它的返田又会较传统的返田方式更为

12、安全有效。 从产品示意图，我们可以清楚的看到，这种结构的池型可以轻松让秸杆进 出。以南方种植两季水稻的地区为例，第一次加料（原料不必粉碎，砼内盖板 可使原料不会上浮到储气罩，投料前作些预处理产气会更快） ，可在储气罩没有 安装时将秸杆投入；而进料口与厕所及其它生活污水的管道相连，使用起来十 分方便。 由于进出料口是安装了内径 200mm 砼预制管，日常加料可将秸杆或青草扎 成小捆，用木棍送入发酵池即可，而出料时用一个带钩的长棍在池内转动一下， 又可将发酵完后的原料取出，沼液则可在出料口正常舀出。 如果一次性投入 1000 公斤左右的秸杆（可产 400 m3左右的沼气） ，加上生 活污水和日常进

13、料，年产沼气足以保证一般农户的作用。而玻璃钢储气罩的容 积约 1.2m3，也可切实保证用户的每天的用量。 大换料一般为一年一次较好，尤其是在秋后入冬前效果会更好。换料操作 起来也很方便安全。先将沼液抽干到砼内盖下（注意不要全部抽干，沼液是菌 种） ，两个人将玻璃钢罩（重约 35 公斤）的三根固定销拔出，取出玻璃钢储气 罩，掀开砼板内盖，站在砼内盖板上就可以将已经发酵过的秸杆取出。由于池 口直径有 1.4m,取物很方便，也不会有残存的沼气使人窒息，所以极安全。 老料取出后，马上投入新料，固定砼内盖板后，将玻璃钢储气罩放入，再 把固定销装好，注水淹没储气罩，重新产气就可以使用了。 二 较为集中的村

14、落可以考虑用中小型系统集中产气，实现管道供气；100m3池示意图池示意图 在农村推广使用沼气在我们已经有许多年头了，对沼气池的管理维护是一 项十分重要的工作。以往的经验告诉我们，数量巨大的户用型沼气池要想发挥 它应有的作用，需要相对专业的管理维护。让农民家家户户用沼气是对的，要 让个个成为专业人士也确实有难度；而且在我国农村进一步推行城镇化的过程 中，过于分散建池也不是一个最佳选择。人口相对集中的村落统一建池管理应 该是一个发展的方向。我们这种池型就是根据这一原理，结合秸杆的资源化利用和乡村的综合环境治理开发的。 基本设想是：根据村落的规模，建一个或数个这样的沼气池，将村里的生 活污水、有机废

15、弃物（生活垃圾）和农作物秸杆汇集作统一处理，实现村落的 管道供气，这样的好处是十分明显的。 上图 100 m3的池型就是针对这种需要研发的，池体采用一次性定型玻璃钢 内模和砼浇捣为一体，不需要内支撑；外模为钢模，施工起来很方便。项目可 以建在地面上，也可以建在地下，主要根据现场条件而定。上部水压间及沼气 存贮与户用型相似，需要根据沼气量配套相应的存贮系统。 沼气的存贮和净化可以根据实际情况而定，既可以是集中建设一个大的， 也可建小型的分散到各户（户用型池上部带玻璃钢储气罩即可，尤其在南方更 实用） ，如下图1 这样的系统是一个综合处理系统，可以使秸杆成为厌氧发酵的原料，也 可以同时治理村落的生

16、活及生态环境。 2 适度规模的系统可以有专职或半职的人员管理，以保证系统可靠性，提 高管理水平，也可减轻农户的劳作压力。 3 减少家家户户建池的用地量，有利于农村城镇化的规划。 而且具体操作实际与户用型是大同小异，只是规模较大，有专人管理，系 统会更稳定可靠。 三 在机场及高速公路附近，结合小城镇环境综合治理，建立相当规模的工 业化产气系统，真正实现农作物秸杆的全面综合利用。 每年一到收割季节，本是让人欣喜的日子；可由于传统秸杆的处理方式， 困惑也相伴而至。大量秸杆焚烧的滚滚浓烟，在村镇，让周边居住的人们感到 窒息；在机场，则使航班不能正常起降，在路旁，有不少的高速公路也为此不 得不暂时封闭.。以往我们对此总是相对较多的采取了简单的行政命令来约束， 往往是按下了葫芦起了瓢，难以从根本上杜绝这些做法。 针对这一现象，我们觉得最有效的办法，还是应该以秸杆的资源化利用的 方法着手。在城镇和机场周边、沿一定距离的道路两侧，结合城镇环境的综合 治理，分别建立相应规模的秸杆综合处理系统为宜。以秸杆沼气有机复合 肥料返田的方式来应对，就有可能从根本上解决这一长期