生物质资源资料课件

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1、第二章 生物质资源第二章 生物质资源2.1 生物质能的主要资源（了解）生物质能的主要资源（了解）2.2 生物质资源量推算（掌握）生物质资源量推算（掌握）2.3 能源植物（了解）能源植物（了解）2.4 能源微生物（了解）能源微生物（了解）2.5 能源生物的品种改良技术（掌握）能源生物的品种改良技术（掌握） 生物质是地球上存在最广泛的物质，包括动物、植物、微生物，以及由这些生命体排泄和代谢的所有有机物质。这些物质所蕴藏的能量相当惊人，根据生物质学家的估算，地球上每年生产的生物能总量达1400亿1800亿吨（干重），相当于目前世界总能耗的7-8倍，目前作为能源用途的生物质仅占总产量的1%左右，潜力十

2、分巨大。 从能源利用的角度来看，利用潜力较大的是由纤维素、半纤维素组成的全纤维素类生物质。 一、林业生物质能资源薪炭林林业废弃物森林的生物产量约占地球上全部生物量的45%，当前在发展中国家里，大约还有20亿农民的生活用能主要是靠薪柴美国能源部专门拨款开发能源林场、采伐区废材制取甲醇；南非木材致酒精，每年500万吨木材制取100万吨酒精在我国林业资源优势在我国林业资源优势树种丰富 我国适合规模化发展林木生物质能的树种资源比较丰富，仅乡土树种就多达几十种。资源丰富（相当于2亿吨标煤）潜力巨大（荒山种植） 我国是一个多山的国家，全国山地面积约占国土总面积的70%，而且气候、土壤、地理条件都宜发展薪炭

3、林，自古以来就有很高的森林覆盖率，并有极其丰富的森林植物资源。 农业生物质能资源农业生物质能资源 农作物秸秆每年可生产7亿多吨，按照可利用系数85%计算，可用秸秆接近6亿吨，相当于3.2亿吨标准煤。农产品加工业废弃物(1)禽畜粪便目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨，约折合7840万吨标煤(2)农加工废弃物稻壳、玉米芯、甘蔗渣等总量超过1亿吨，经充分利用可生产相当于0.31亿0.67亿吨标准煤的能源每年棉籽产量约1300万吨，可产棉籽油200万吨左右工业有机废水资源工业有机废水资源 制浆造纸业废水 主要成分有污染物类悬浮物(如纤维素和纤维细料)、易被生物降解的有机物(如半纤维素、甲醇、乙酸、糖

4、类等)、难被生物降解的有机物(如木质素和大分子碳水化合物、毒性物质硫化氢、甲基硫、甲基醚及多种氯化有机化合物)及酸碱物质等。 我国县及县以上造纸工业及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，其中经处理达标的排放量占造纸工业废水总排放量的49.3%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。 工业有机废水资源工业有机废水资源制浆造纸废水处理主要有碱回收法、酸析法、超声法、燃烧法、混凝法、化学氧化法、物化法、生物法、电子束法、电化学法、物理法、气浮法、絮凝法、过滤法、膜分离法等。但这些方法仅仅是从减少环境污染的角度出发，基本上是对制浆造纸废水的简单净化，而没有做到充分利用

5、废水资源，应当从新的角度认识废水。 工业有机废水资源工业有机废水资源制革业废水制革业是产生大量污水的行业，制革污水不仅量大，而且是一种成分复杂、浓度高的有机废水 制革污泥中含有约70%的有机物，制革污泥中如果不含铬，其利用前景还是非常广阔的。每千克干污泥含有约3000kcal的热量，可以进行热能的回收 工业有机废水资源工业有机废水资源酿酒业废水对酒的需求量日益增大，随之带来的是酿酒业的更大的排污量，给我国水环境造成十分严重的污染 全国啤酒废水年排放量在2.5亿立方米以上 啤酒废水的主要成分是:果胶和蛋白质。这些物质随废水排出成为污染源，但如果综合利用，又是宝贵的物质资源。 工业有机废水资源工业

6、有机废水资源畜禽加工业废水我国每年畜禽粪便产生量接近8.5亿吨，是同期工业固体废弃物的2.7倍。统计显示，养猪业(尤其是猪所排泄的粪尿)对水质的污染居首位，其次是家禽。猪粪尿混合排出物的COD值达81000mg/L，牛粪尿混合排出物的COD值达36000mg/L，笼养蛋鸡场冲洗废水的COD值为43000-77000mg/L,氨态氮浓度为2500-4000mg/L。Chemicaloxygendemand (COD)化学需氧量是指利用化学氧化剂（如重铬酸钾）将水中的还原性物质（如有机物）氧化分解所消耗的氧量，是一种常用的评价水污染程度的综合性指标。化学上也称COD，它反映了水体受到还原性物质污染

7、的程度。由于有机物是水体中常见的还原性物质，因此，COD在一定程度上反映了水体受到有机物污染的程度。COD越高，污染越严重。COD分析中常用的氧化剂有高锰酸钾（锰法CODMn）和重铬酸钾（铬法CODCr），现在常用重铬酸钾法。BiochemicalOxygenDemand(BOD)在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量，表示单位为氧的毫克/升（O2，mg/L）。BOD测定方法：常采用在20条件下，培养五昼夜后测定的生化需氧量（对生活生活污水而言，约等于完全氧化分解耗氧量的百分之七十），称为五日生化需氧量记作BOD5。固体废弃物资源固体废弃物资源 1999年，全国

8、工业固体废物产生量7.84亿吨，而到了2005年，这一数字变为13. 4亿吨，并以每年10%的速度递增。在每年年产1.5亿吨的城市垃圾中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元。城市生活垃圾的处理技术包括填埋法、堆肥法和焚烧法。其中堆肥法和焚烧法是将生活垃圾资源化利用的方法，其中的焚烧法所产生焚烧余热可用于发电或供热，因此，垃圾焚烧厂一般都建设成焚烧发电供热厂。 第二章 生物质资源2.1 生物质能的主要资源（了解）生物质能的主要资源（了解）2.2 生物质资源量推算（掌握）生物质资源量推算（掌握）2.3 能源植物（了解）能源植物（了解）2.4 能源微生物（了解）能源微生物（了解） 2.5 能源

9、生物的品种改良技术（掌握）能源生物的品种改良技术（掌握）农作物资源农作物资源 农作物秸秆资源量是以农作物产品的产量进行推算的 式中Sn秸秆资源量，万吨；i资源品种编号，1,2,3,n；Si第i种作物产量，万吨；di第i种农作物草谷比(产率)，kg/kg。草谷比(产率)例：国家统计局统计，2006年我国主要粮食产量（万吨）如下：稻谷18257.2小麦10446.7玉米14548.2棉花674.6豆类2104.5薯类3406.1估算这些粮食产生的秸秆资源量薪柴资源薪柴资源薪柴的来源有3种情况：森林采伐木和木材加工的剩余物，可用作燃料量按原木产量的1/3估算；薪炭林、用材林、防护林、灌木林、疏林的收

10、取或育林剪枝，按林地面积统计放柴量；四旁树(田旁、路旁、村旁、河旁的树木)的剪枝，按树木株数统计产柴量。薪柴资源薪柴资源假设有一片较大的地域范围，里面有几个区域，和中各种林木在不同的区域里拥有不同的情况，统计这片地域范围的薪柴资源量，可用下式估算：式中Sx统计地域范围的薪材资源量，万吨;i范围内的区域数，1,2,3;jx区域内有薪炭林、防护林共m种林地，1,2,3,m;Fij在i区域内m种林地各占不同的面积，万公顷;yij某种林地的产柴率(每公顷一年产柴量)，kg/hm2;Qij该种林地可取薪柴面积系数(取柴系数);Tij在i区域内m种四旁林产柴率(每株一年产柴量)，kg/株;Xij第i区第j

11、种四旁树株数，万株;Yij第i区第j种四旁树取柴系数;W表示地域范围内年原木产量;1/3从原木到加工成才剩余物的比例。人畜粪便资源人畜粪便资源 人畜粪便资源量，是以人口数、禽畜存栏数、年平均排泄量为基础进行估算，在计算儿童、幼畜的粪便资源量时，要乘以成幼系数。统计公式如下：C人畜粪便资源量，万吨;i人、猪、牛类别数，1,2,3,n;Pii种生产资源的成人、成畜数量;Aii种生产资源的成人、成畜年排泄粪便量，kg/年;Rii种生产资源的儿童、幼畜数量;Bii种生产资源的儿童、幼畜的成幼系数。人、畜粪便排泄量中人、畜粪便排泄量中干物质基成幼系数干物质基成幼系数草资源草资源 草资源量受气候、地表状态

12、、放牧情况、割收方式等诸多因素的影响，变化较大。统计一片地域范围年产草量，可将此地域范围分成几种草地类型，如湿地、岭坡、山间等分类统计后再叠加，可用下式进行估算：D草资源量，万吨;i一范围内的草地类型数量，1,2,3,Gi一i种类型草地面积，万公顷;Hi一i种类型草地当年每公顷面积平均产草量，t/hm2。第二章 生物质资源2.1 生物质能的主要资源（了解）生物质能的主要资源（了解）2.2 生物质资源量推算（掌握）生物质资源量推算（掌握）2.3 能源植物（了解）能源植物（了解）2.4 能源微生物（了解）能源微生物（了解）2.5 能源生物的品种改良技术（掌握）能源生物的品种改良技术（掌握）能源植物

13、的概念能源植物的概念能源植物(energyplant)(又称“石油植物”或“生物燃料油植物”)通常是指那些具有成较高还原性烃能力的、并可产生接近石油成分或可替代石油的产品的植物，以及富含油脂或碳水化合物的植物。广义的能源植物包含所有的陆地和海洋的植物，狭义的能源植物则是指能量富集型的植物。能源植物的特点能源植物的特点环保性能好。 具有可再生性 低成本。 安全性好。 持续稳定性。 能源植物的种类能源植物的种类按照能源植物的形态和生活环境分类木本植物 木本植物大多作为薪炭林植物，目前国际和国内正在和已经研究、利用的木本能源植物主要是油料植物 草本植物 具有生长迅速、生活周期短等特点，因而更利于大面

14、积种植，从而实现产业化。 水生能源植物主要指一些特殊的藻类。 能源植物的种类能源植物的种类按照能源植物的使用功能分类富含糖类、淀粉和纤维素等碳水化合物的能源植物 富含油脂的能源植物 如油菜、向日葵、棕搁、花生、大豆等。 富含类似石油成分的能源植物又称为“石油植物”，主要为大戟科、夹竹桃科、桑科、山榄科以及藻类等植物 速生丰产薪炭树 重要能源植物重要能源植物草本能源植物甜高粱甜高粱具有极高的光合速率，因此生物学产量极高，它不仅每亩可收获100400kg的粮食，还可产40005000kg富含糖分(甜度18%21%)的茎秆甜高粱生长期较短，在我国南方一年可收获23次。目前我国是世界上主要种植高粱的国

15、家之一，年播种面积约270万公顷，年产量约800万吨，主产地为辽宁、吉林、山东、河北和黑龙江等省。重要能源植物重要能源植物草本能源植物甘蔗在巴西，每公顷甘蔗产量已达到89t，每吨甘蔗可产乙醇79L，相当于每公顷土地每年可产乙醇超过7000L。木薯(manihotutilissuna)耶路撒冷菜蓟(artichoke)每吨块茎可生产85L乙醇，如果每公顷土地生产40t块茎，则每公顷土地可生产300400L乙醇。油料能源植物油料能源植物植物油的化学成分因其种类和生产地区的不同存在着一定的差别。一般来说，植物油是由各种甘油三酸醋和少量游离脂肪酸以及各种非油脂物质组成，含有C、H、O。 其黏度和密度较

16、大，易发生氧化反应；植物油的闪火点高于柴油，运输存储比较安全植物油几乎不含硫，不会产生硫腐蚀。植物油与柴油相比植物油与柴油相比植物油内燃机燃烧存在的问题植物油黏度高，一般高于柴油数倍或数十倍，很难达到良好的雾化效果 植物油挥发成分含量较低，其初馏温度、馏出50%与馏出80%的温度均高于柴油，因此点火、燃烧困难，难于燃尽，且积炭严重 植物油所含的不饱和烃容易与空气发生化学反应，其产物会导致过滤器的堵塞以及喷油嘴的结焦。植物油改性植物油改性在植物油中掺入柴油以降低黏度，改善雾化质量。 以植物油和含水醇类形成微乳剂以降低黏度，可在较低柴油掺入量的情况下，达到了对燃油的黏度要求，并且还可利用燃油中低沸点成分在燃烧过程的微爆，炸裂油滴现象改善雾化质量。对植物油进一步深加工，植物油与甲醇或乙醇在催化剂和一定温度下进行酯化反应，生成生物柴油 其它油料植物其它油料植物麻疯树云南、四川、贵州、广东等地有分布，种子含有40%60%，种植3-4年的麻疯树年亩产种子300kg光皮树黄连木制取碳氢化合物的能源植物制取碳氢化合物的能源植物 （石油植物）（石油植物） 20世纪70年代，诺贝尔化学奖获得者卡尔文和他的