固体废物处理处置与资源化第八章农林固废的回收和利用课件.ppt

1、第八章 农林固废的回收和利用 我国是一个农业大国，农林废弃物的产量十分巨大，每年农作物秸秆资源量约占我国生物质能资源量的一半。农林废弃物富含大量的有机质和多种养分，是一种具有多种用途的可综合利用的可再生生物资源。本章介绍了农林废弃物的回收利用途径，如用作燃料、制作肥料和饲料、生产化工原料和化学制品等。并重点介绍了农作物秸秆的综合利用途径，即秸秆还田、秸秆饲料化、秸秆气化及利用秸秆栽培食用菌技术。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用 第二节 农作物秸秆的综合利用第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用 农林废弃物是指农林作物收获和加工过程中所产生的秸秆

2、、糠皮、山茅草、灌木枝、枯树枝、木屑、刨花等以及食品加工业排出的残渣等。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用一、农林废弃物的组成及性质种类NPKCaMgMnSi水稻0.600.091.000.140.120.027.99小麦0.500.030.730.140.020.0033.95大豆1.930.031.550.840.07油菜0.520.030.650.420.050.0040.18几种作物秸秆中的元素成分 单位：%（质量）第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用一、农林废弃物的组成及性质几种作物秸秆中的有机成分 单位：%（质量）种类灰分纤维素脂肪

3、蛋白质木质素水稻17.835.03.823.287.95冬小麦4.334.30.673.0021.2燕麦4.835.42.024.7020.4第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用二、农林废弃物的利用途径（1）利用其含热量和可燃性作为能源使用。（2）利用其营养成分制作肥料和饲料，以及加工生产淀粉、糖、酒、醋、酱油、食品等生化制品。（3）提取其有机化合物和无机化合物，生产化工原料和化学制品。（4）利用其物理技术特性，生产质轻、绝热、吸声的植物纤维增强材料。（5）利用其特殊的结构构造，生产吸附脱色材料、保温材料、吸声材料、催化剂载体等。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农

4、林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用 在隔绝空气的条件下，将农林废弃物加热至270400，可分解形成固体的草炭、液体的糠醛、乙酸、焦油、气体的草煤气等多种燃料与化工原料。热解的主要设备由热解炉、冷凝器和分离器三部分组成，其结构原理如图7-1和图7-2所示。（一）农林废弃物热解生产化工原料第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（一）农林废弃物热解生产化工原料图图7-1 竖置式热解炉竖置式热解炉 图图7-2 简易式热解炉简易式热解炉第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（二）农林废弃物水解生产化工原

5、料 当农林废弃物受到碱腐蚀时木质素发生溶解，然后再通过一定的工艺流程分别分离出淀粉、纤维素、蛋白质及其衍生物，这一过程称为农林废弃物的水解。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（三）处理农林废弃物灰烬生产化工原料 农林废弃物经燃烧后产生的炉灰，含有大量的Si、C、K等无机组分。将炉灰按炉灰：30的NaOH=1：0.92的比例投入蒸压釜内，在0.2MPa的蒸汽压力下沸煮4 h，至料液的浓度达到20波美度时停止加热，冷却至零压力时倒出、过滤，滤渣用清水煮洗3次后用盐酸中和至洗液呈中性，然后将滤渣晒干、磨细，即成为活性炭；将滤液和洗液置于浓缩锅内加热蒸

6、发，至浓度达到40波美度时，即成为水玻璃。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（四）用农林废弃物作建筑材料1、生产轻质保温内燃砖 在生产黏土烧结砖的泥坯中，掺入一定量的农林废弃物碎屑，如草糠、锯末、稻壳、麦壳等，在烧砖时，由于这些碎屑发生内燃，原占体积遗留为孔隙，不仅可以节省黏土原料和化石燃料，而且可以降低砖块的体积密度，提高隔热保温性能。2、生产轻质建筑板材 第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（四）用农林废弃物作建筑材料 基于农林废弃物质轻、多孔、抗拉与抗弯强度较高的特性，可作为轻骨料或增强纤维

7、，用于生产各种轻质建筑墙板、装饰板、保温板、吸声板等新型建筑材料。无机胶结板材 无机胶结板材以水泥、石膏、菱苦土、水玻璃为胶结料，添加适量防腐剂，采用半干压或振动-加压成型，制成不同厚度的板材。生产工艺大致如下：收集干燥铡切刨片或击碎筛分拌胶铺装成型养护。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（四）用农林废弃物作建筑材料有机胶结板材 有机胶结农林废弃物建筑板材的生产工艺流程大致如下：破碎筛选干燥拌胶铺装预压装板热压卸板整理成品。第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（四）用农林废弃物作建筑材料图图7-3

8、 抄取法制作植物纤维增强墙板工艺流程抄取法制作植物纤维增强墙板工艺流程第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（四）用农林废弃物作建筑材料图图7-4 流浆法制作植物纤维增强墙板工艺流程流浆法制作植物纤维增强墙板工艺流程第一章 农林固废的回收和利用 第一节 农林废弃物的组成及利用三、农林废弃物的工业利用（四）用农林废弃物作建筑材料自胶结板材 自黏结农林废弃物板材是充分利用植物中所含的淀粉、蛋白质和半纤维素等成分，经过碱液蒸煮、制浆，使淀粉转化为糊精；半纤维素转化为纤维素醚；糖分转化为呋喃树脂等胶黏物质，如果再拌入少量苯酚或尿素，在热压时农林废弃物由于热

9、解产生的糠醛可以与之结合生成酚醛或脲醛树脂，从而实现自黏结。稻草板的生产工艺流程大致为：稻草切碎蒸煮、制浆调浆预压成型硬压烘干成品。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用 农作物秸秆通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后剩余的部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等多种养分，是一种具有多种用途的可综合利用的可再生生物资源。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用一、秸秆还田利用 目前，秸秆还田的主要方式有：整株还田、机械化粉碎还田、传统堆沤还田、秸秆覆盖等。第一章 农林固废的

10、回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用二、秸秆饲料化利用（一）简单加工（2）秸秆氨化技术的特点提高消化率 粗纤维素的消化率可提高6.4%11.7%，有机物质的消化率可提高4.7%8.0%，粗蛋白质的消化率可提高10.6%12.2%。增加含氮量 一般秸秆含氮量增加11.5倍，相当于粗蛋白质含量提高46。适口性提高 秸秆经过氨化处理后，质地变得松软，具有糊香味，牛爱吃，采食速度可提高1643，采量提高2030。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用二、秸秆饲料化利用（一）简单加工秸秆能量价值提高 秸秆经过氨化后，其能量价值一般可提高80左右。总营养价值提高 有试验证明，氨化后

11、确实能改善秸秆的营养价值，使其接近中等质量的干草。饲料氨化秸秆较安全 经过氨化处理的饲料不含氢氧化钠，游离的氨可以被挥发掉，不会对家畜健康造成不利影响。秸秆易于保存 用含水量高达50的秸秆进行试验表明，氨在密封的草垛中有杀灭真菌的效应。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用二、秸秆饲料化利用（一）简单加工能消灭秸秆中杂草种子 氨处理后的麦秸，其中野燕麦和其它一些野草的种子发芽能力能受到被坏，从而能消灭秸秆中的杂草种子。可以显著提高反刍家畜饲料供应的稳定性方法简单易行，成本较低 用氨化处理秸秆的方法简单易行，很容易为农民所采用。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆

12、的综合利用二、秸秆饲料化利用（一）简单加工（3）秸秆氨化工艺如图所示 该法的优点是操作简便，一次性投资小，不消耗能源；缺点是占地面积大，处理时间长，受季节限制（北方大部分地区冬季不能使用），而且氨化质量难以保证。图7-5 堆垛法氨化秸秆工艺流程第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用二、秸秆饲料化利用（一）简单加工（4）氨化效果评定 氨化效果的评定方法有感官评定法、化学分析法和生物法进行评定。氨化良好的秸秆质地变软，颜色呈棕黄色或浅褐色，释放余氨后气味糊香。如果秸秆变成白色、灰色，发黏或结块，说明秸秆已经霉变。这通常是由于秸秆含水量过高、密封不严或开封后危机是晾晒所致。第一章

13、 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用二、秸秆饲料化利用（一）简单加工2.青贮饲料 青贮法主要是利用自然的乳酸在厌氧条件下对青绿秸秆进行发酵处理。秸秆青贮工艺流程如图7-6所示。图图7-6 秸秆青贮工艺流程图秸秆青贮工艺流程图第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用二、秸秆饲料化利用（二）微生物处理法 利用微生物处理，可以将纤维素转化为淀粉、粗蛋白、糖类、氨基酸等营养成分，如果加工时再人为地加入一些添加剂，即可大大提高秸秆的营养价值。目前应用比较广泛而且作用明显的办法是采用酶制剂发酵处理。较常用的酶制剂有：淀粉酶、纤维酶、葡萄糖酶、乳糖酶、肽酶以及复合酶制剂等。

14、第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术农林废弃物气化作能源，具有如下优点：挥发组分高：在比较低的温度(一般在350左右)下即能迅速地释放出大约80%的挥发组分。炭的活性高 硫含量低：这样可大大地降低了气体净化过程的投资。灰分低：大多数农林废弃物(除稻壳以外)的灰分含量都在2以下 第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术(一)利用秸秆制沼气 沼气是通过对生物有机质的厌氧发酵，生成的一种以甲烷为主要成分的气体。将农作物秸秆切碎，与人畜粪便混合，在沼气池中发酵，即可产生沼气。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利

15、用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气1、草煤气的发生原理：草煤气的发生原理如图7-7所示：第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气2、秸秆气化工艺流程秸秆气化的工艺流程是：农作物秸秆经锄草机切成一定的长度后，通过送料装置送到秸秆气化炉进行气化，生成可燃气体，即秸秆煤气。3、几种常用的气化炉(1)上吸式气化炉：反应原理如图7-8所示。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气(2)改进的上吸式气化炉 如图7-9所

16、示。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气(3)下吸式气化炉 (4)层式下吸式气化炉 图图710 下吸式气化炉结构简图下吸式气化炉结构简图 图图711 层式下吸式气化炉结构简图层式下吸式气化炉结构简图 第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气(5)循环流化床气化炉 图图7-12 循环流化床系统简图循环流化床系统简图第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气4、秸秆气化应用实例 山东省科学院能源研究所发明的秸秆气化集中供气系统，是一种以村级为单位的

17、集中供气装置，由秸秆气化机组、燃气输配系统和用户燃气系统三部分组成。如图7-13和图7-14所示。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气图图7-13 秸杆气化集中供气系统秸杆气化集中供气系统图图7-14 秸杆气化机组示意图秸杆气化机组示意图 第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用三、秸秆气化技术（二）生产草煤气（1）秸秆气化机组秸秆气化机组是把生物质原料转换成气体燃料的设备，XFF型秸秆气化机组由加料器、气化反应器、净化装置、罗茨风机和电控系统五部分组成。（2）燃气输配系统 燃气输配系统由贮气柜、附属设备和地下管网组成。（

18、3）用户燃气系统户内燃气系统包括煤气表、滤清器、阀门、专用燃气灶具等设备。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（一）食用菌的基本特性 食用菌一般是指真菌中能形成大型子实体或菌核并能供食用的种类；不同种类的食用菌摄取营养的方式不同，一般可分为腐生性、共生性、寄生性三种类型；食用菌细胞中最主要的有机物是蛋白质、核酸、碳水化合物和脂类，特别是含有人体自身不能合成的氨基酸；食用菌中还含有某些稀有或特有氨基酸以及含氮化合物，对菇类风味形成有重要作用，还能刺激人们的食欲。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（二）食用菌

19、的栽培方法 食用菌食用菌因品系不同，栽培方式各有所异，一般可分为三大类：（1）段木栽培法（2）粪草栽培法（3）袋料栽培法 第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（三）影响食用菌生长的环境因素1、温度：根据子实体分化和温度的关系可把食用菌分为两个类型：低温型和中温型。低温型最高不超过24，最适在20以下，如香菇、朴菇、蘑菇、紫孢平菇、猴头菌。中温型最高可达30以上，最适24以上，如草菇、凤尾菇、鲍鱼菇。2、湿度：一般适合食用菌生长的培养料含水量是60%左右。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（一）食用菌的基本

20、特性（1）秸秆气化机组秸秆气化机组是把生物质原料转换成气体燃料的设备，XFF型秸秆气化机组由加料器、气化反应器、净化装置、罗茨风机和电控系统五部分组成。（2）燃气输配系统 燃气输配系统由贮气柜、附属设备和地下管网组成。（3）用户燃气系统户内燃气系统包括煤气表、滤清器、阀门、专用燃气灶具等设备。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（三）影响食用菌生长的环境因素3、营养：碳素、氮素、无机盐和维生素等是食用菌营养物质。一般认为食用菌在营养生长阶段碳氮比（C/N）以20：1为好，而在生殖生长阶段碳氮比 以30：140：1为好。食用菌需要的碳、氮等营养成分，一

21、般可以从作物秸秆或粪土中得到满足。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（三）影响食用菌生长的环境因素4、酸碱度（pH值）：适宜菌丝生长的pH值在38间，最适pH值为5.05.5，大部分食用菌在pH值大于7时生长受阻，大于8时生长停止。5、光线：试验证明，平菇由营养生长转入生殖生长，必须适时地给予散射光并满足其降温要求，才能促使子实体原基分化，缩短生育期，提高产量。6、空气：经常保持食用菌生长场所空气新鲜、氧气充足，是食用菌正常发育生长的重要条件。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（四）秸秆栽培食用菌的一般

22、工艺流程利用秸秆栽培食用菌的一般工艺流程如下：1、原料准备：培养料可选用多种农作物秸秆，应新鲜无霉变，并在阳光下充分晒干，并截成小段并碾碎。2、辅料：辅料对整个培养料的营养起着重要调节与平衡作用。常用的辅料有麦麸（麸皮）、玉米粉、米糠等。3、场地：栽培食用菌对场地的要求是：地势较高，便于排水和通风；四周环境清洁，远离垃圾场或污染较重企业。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（四）秸秆栽培食用菌的一般工艺流程4、拌料5、装袋：装袋时一定注意袋内料的松紧度要适中，装得太紧影响透气性发菌慢，装得太松易污染杂菌。6、灭菌：灭菌是将料袋内的一切生物利用热能杀灭

23、的一个过程。7、接种：接种就是将固体菌种或液体菌种接入菌棒的过程或方法。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用四、秸秆栽培食用菌技术（四）秸秆栽培食用菌的一般工艺流程8、发菌：是指菌棒接种后菌丝长满整个过程。对环境要求是：干净、干燥、通风、适温。9、出菇管理：当菌丝吃透料层，秸秆由黄色变为黄白色或白色时，就快出菇了。这时要根据湿度、温度、食用菌长势和质量要求等因素采取喷水、通风、覆土等管理措施。第一章 农林固废的回收和利用 第二节 农作物秸秆的综合利用五、秸秆的其它利用途径 草编、造纸、生产纤维密度板、植物地膜、餐饮具、包装材料、育苗钵等工业产品，以及用秸秆制造洒精、淀粉等化工原料。