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[關鍵詞]:鍋爐,污染,生物質燃料,環保

一、引言

我國能源生產結構中煤炭比例始終在67%及以上,煤炭是我國能源的主體。目前,我國已探明煤炭可采儲量約1145億噸,年消耗燃煤12億～15億噸,其中大多數直接作為燃料被消耗掉,以煤炭為主的中國能源結構可開采煤炭儲量約能使用150年。另外,以煤為主的能源結構直接導致能源活動對環境質量和公眾健康造成了極大危害。

二、生物質固體成型燃料簡介

生物質固體成型燃料(簡稱生物質燃料,俗稱秸稈煤)是利用新技術及專用設備將農作物秸稈、木屑、鋸末、花生殼、玉米芯、稻草、稻殼、麥秸麥糠、樹枝葉、干草等壓縮碳化成型的現代化清潔燃料(目前國內外常用的生物質成型工藝流程如圖1),無任何添加劑和粘結劑。既可以解決農村的基本生活能源,也可以直接用于城市傳統的燃煤鍋爐設備上,可代替傳統的煤碳。其直徑一般為6cm～8cm,長度為其直徑的4～5倍,破碎率小于2.0%,干基含水量小于15%,灰分含量小于1.5%,硫和氯含量一般均小于0.07%,氮含量小于0.5%。在河南省,生物質燃料是政府重點扶持的新農村建設項目之一。

三、生物質燃料燃燒技術

根據試驗研究及測試資料,生物質燃料燃燒特性為:生物質揮發物的燃燒效率比炭化物質快。燃燒著火前為吸熱反應;到著火溫度以后,生成氣相燃燒火焰和固相表面燃燒的光輝火焰,為放熱反應。具體的燃燒性能見表1。

生物質燃料專用鍋爐燃燒原理如下:

①生物質燃料從上料機均勻進入高溫裂解燃燒室,著火后,燃料中的揮發份快速析出,火焰向內燃燒,在氣(固)相燃燒室內迅速形成高溫區,為連續穩定著火創造了條件;

②高溫裂解燃燒室內的燃料在高溫缺氧的條件下不斷地快速分解為可燃氣體,并送往氣相燃燒室內進行氣相燃燒;

③在氣相燃燒的同時,90%以上揮發份被裂解為炙熱燃料,由輸送系統輸送到固相燃燒室內進行固相燃燒,完全燃燒后的灰渣排往渣池或灰坑;

④在輸送過程中,小顆粒燃料和未燃盡的微粒在風動的作用下于氣(固)相燃燒室內燃燒;

⑤從多個配氧處可按比例自動調配、補充所需量的氧氣,為爐膛出口的燃燒助燃,完全燃燒后的高溫煙氣通往鍋爐受熱面被吸收后,再經除塵后排往大氣。

生物質燃料燃燒的特點為:

①可迅速形成高溫區,穩定地維持層燃、氣化燃燒及懸浮燃燒狀態,煙氣在高溫爐膛內停留時間長,經多次配氧,燃燒充分,燃料利用率高,可從根本上解決冒黑煙的難題。

②與之配套的鍋爐,煙塵排放原始濃度低,可不用煙囪。

③燃料燃燒連續,工況穩定,不受添加燃料和捅火的影響,可保證出力。

④自動化程度高,勞動強度低,操作簡單、方便,無需繁雜的操作程序。

⑤燃料適用性廣,不結渣,完全解決了生物質燃料的易結渣問題。

⑥由于采用了氣固相分相燃燒技術,還具有如下優點:

a從高溫裂解燃燒室送入了氣相燃燒室的揮發份大多是碳氫化合物,適合低過氧或欠氧燃燒,可達無黑煙燃燒及完全燃燒,可有效地抑制“熱力――NO”的產生。

b在高溫裂解過程中,處于缺氧狀態,此過程可有效地制止燃料中氮轉化為有毒的氮氧化物。

四、環境影響分析

生物質燃料燃燒污染物排放主要為少量的大氣污染物及可綜合利用的固體廢棄物。

(1)大氣污染物

生物質燃料纖維素含量高,為70%左右;硫含量大大低于煤;燃料密度大,便于貯存和運輸;產品形狀規格多,利用范圍廣;熱值與中質煤相當,燃燒速度比煤快11%以上,燃燒充分、黑煙少、灰分低、環保衛生;另在采取配套的脫硫除塵裝置后,大氣污染物排放種類少、濃度低。根據河南德潤鍋爐有限公司對生物質固體成型燃料專用鍋爐的研究:生物質燃料燃燒后可實現CO2零排放,NOx微量排放,SO2排放量低于33.6mg/m3,煙塵排放量低于46mg/m3。新建使用生物質燃料鍋爐大氣污染物排放控制指標執行《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2001)中燃氣鍋爐的排放標準。查閱該標準可知,燃氣鍋爐排放標準為:SO2≤100mg/m3、煙塵≤100mg/m3。生物質燃料鍋爐燃燒后大氣污染物排放濃度遠低于國家標準。

(2)固體廢棄物

生物質燃料鍋爐燃燒固體廢棄物主要為燃燒后的灰分,可以回收做鉀肥,資源綜合利用。

五、環境效益分析

生物質燃料的環境效益主要體現在以下幾方面:

(1)生物質燃料代替煤等常規能源,能減少大氣污染物的排放量,有效改善城鄉空氣環境質量。生物質燃料中硫的含量不到煤炭的1/10,其替代煤燃燒能有效地減少大氣中二氧化硫的排放量;由于生物質在燃燒過程中排出的CO2與其生長過程中光合作用中所吸收的一樣多,所以從循環利用的角度看,生物質燃燒對空氣的CO2的凈排放為零。煤炭與生物質固體燃料的污染物燃燒排放比較見表2。

(2)燃燒后的固體廢物可綜合利用

灰分可以回收做鉀肥,實現“秸稈――燃料――肥料”的有效循環。

(3)合理處理廢棄的農作物,降低對環境的影響

僅秸稈而言,我國每年農作物秸稈產重約為7.06億千噸,河南省每年達7000萬千噸,占全國的1/10。若秸稈等廢棄的農作物自然腐爛,將產生大量的甲烷,通常認為甲烷氣體的溫室效應是二氧化碳的21倍。將廢棄的農作物做成燃料,既變廢為寶,節約資源,又可減排溫室氣體,保護環境。

六、結論

生物質燃料利用廢棄的農作物作為原料,可實現就地取材、就地生產,降低了農業廢棄物運輸成本與運輸過程中的污染,其產品具有節能、環保、保護不可再生資源等特點。生物質燃料生產的工藝、方法符合我國目前建設節約型社會要求和可持續發展的國策,具有突出的社會效益、經濟效益和環境效益,有很好的實用性和推廣價值,對緩解我國能源緊張和環境污染具有重大意義,有著廣泛的市場前景和應用空間。

參考文獻:

[1]洪成梅 徐士洪 魏良國 利用農作物秸稈生產生物質“顆粒”燃料 污染防治技術,2007

[2]江淑琴 生物質燃料的燃燒與熱解特性[J] 太陽能學報,1995

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關鍵詞 第二代密集烤房；生物質；高效環保爐

中圖分類號 S216 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2013）05-0223-02

2010年“兩會”期間，總理所作政府工作報告中多處提及低碳和新能源，低碳經濟發展納入“十二五”發展規劃和重點產業發展規劃，確立低碳經濟發展的區域模式和產業模式，大力發展循環經濟和低碳經濟，努力建設資源節約型、環境友好型、低碳導向型社會，實現我國經濟社會又好又快發展。在能源日趨緊張的今天，燃料匱乏、成本上漲已成為困擾烤煙生產的因素之一，如何降低能耗、減少生產成本已是烤煙生產亟待解決的問題[1-5]。隨著煤、石油等常規能源的日益緊張，烘烤的能量來源應該朝多方向發展，電能、生物能等逐步成為節能研究的目標[6-10]。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

第二代密集烤房生物質高效環保爐由山東臨沂煙草有限公司組織設計研發，山東百特機械設備有限公司生產。第二代生物質高效環保爐二次燃燒室進風管道位置發生改變，使用價格低廉的普通鐵管即可，爐體高度為1 400 mm，直徑1 000 mm，容量為0.73 m3，重量1.2 t左右，爐膛分為上、下室，上室為二次燃燒室，下室為熱分解室，造價1.3萬元左右，比第一代生物質高效環保爐造價降低近1/2。

工作原理：燃料在熱解室內熱分解氣化，煙氣伴隨熱量進入上室后，二次進風對上室煙氣起到助燃作用，提高上室溫度，燃燒室溫度可達1 000 ℃以上，未燃盡煙氣再次充分燃燒，焦油裂解，達到節能、高效、低污染、低排放效果。主要性能是能夠控制燃燒速度，煙氣能夠充分燃燒，不產生焦油，節能效果明顯，經檢測污染為1級。

在聯城鎮郭家場村烘烤工場進行第二代生物質高效環保爐安裝、測試，并進行烘烤試驗。供試烤煙品種為NC55。

1.2 試驗方法

1.2.1 空爐燃燒試驗。2012年5月10日進行了空爐燃燒試驗，在密集烤房相同條件下，設2個處理，即：第二代、第一代生物質高效環保爐分別以粉碎后的煙草秸稈為燃料進行空爐試驗（K1、K2），烤房內起始溫度是13 ℃，電機2.2 kW高速運轉，風機5.88 kW，將密集烤房進風門和排濕窗全部關閉，僅保持內循環。

1.2.2 中部煙葉烘烤試驗。2012年8月13日分別進行了以煙草秸稈、煤塊、樹皮為燃料的中部煙葉烘烤試驗。3種燃料都是在密集烤房相同條件下，對鮮煙素質相同的NC55中部煙葉，在每竿綁煙量、裝煙量相同情況下，起始溫濕度相同，溫濕度變化同步進行，烘烤時間一致情況下，按照8點式烘烤工藝進行了煙葉烘烤試驗。3種燃料的烘烤試驗分別設3個處理，即為：第二代生物質高效環保爐設備（K1）、第一代設備（K2），以隧道式加熱設備作為對照（CK）。采集烤后有代表性煙葉進行煙葉外觀質量和內在化學成分分析。

2 結果與分析

2.1 空爐試驗

從表1可以看出，第二代生物質高效環保爐比第一代爐膛內最高溫度低7 ℃，燃燒成本高11元，高出5%。

2.2 煙草秸稈燃料試驗

2.2.1 經濟效益分析。從表2可以看出，各種處理烤后煙葉均價差異不大，處理K1、處理K2、CK的烘烤成本分別為1.88、1.54、2.63元/kg，處理K1、處理K2的烘烤成本分別比CK低0.75、1.09元/kg，降幅分別達28.5%、41.4%；處理K1比處理K2高0.34元/kg，增幅22.1%。從表2中計算得出，第一代生物質高效環保爐1 kg干煙需耗煙草秸稈1.7 kg、煤0.4 kg、電0.54 kW·h，第二代生物質高效環保爐1 kg干煙需耗煙草秸稈2.2 kg、煤0.53 kg、電0.56 kW·h；普通爐1 kg干煙需耗煤球4.12塊、電0.45 kW·h。

2.2.2 烤后煙外觀質量對比。從表3可以看出，處理K1、處理K2、CK烤后煙葉在成熟度、顏色、光澤、油分、葉片結構、身份等外觀質量方面無明顯差異。

2.2.3 烤后煙化學成分分析。從表4可以看出，3種烘烤設備烤后煙葉C3F化學成分無明顯差異。

2.3 煤塊燃料試驗

2.3.1 經濟效益分析。從表5可以看出，處理K1、處理K2、CK烘烤成本分別為2.22、2.10、2.66元/kg，處理K1、處理K2比CK烘烤成本分別低0.44、0.56元/kg，降幅分別達16.5%、21.1%。處理K1比處理K2高5.7%。從表5計算可知，第二代、第一代生物質高效環保爐1 kg干煙分別耗煤1.73、1.64 kg，分別耗電0.60、0.57 kW·h，普通爐1 kg干煙耗煤球4.18塊、電0.44 kW·h。各種處理烤后煙葉均價差異不大。

2.3.2 烤后煙外觀質量對比。從表6可以看出，烤后煙葉處理K1、處理K2、CK烤后煙葉在成熟度、顏色、光澤、油分、葉片結構、身份等外觀質量方面無明顯差異。

2.3.3 烤后煙化學成分分析。從表7可以看出，3種設備烤后煙葉C3F化學成分無明顯差異。

2.4 樹皮燃料試驗

2.4.1 經濟效益分析。從表8可以看出，各種處理烤后煙葉均價差異不大，處理K1、處理K2、CK烘烤成本分別為1.85、1.56、2.92元/kg，處理K1、處理K2比CK烘烤成本分別低1.07、1.36元/kg，降幅分別達36.6%、46.6%，處理K1比處理K2高0.29元/kg，增幅18.6%。從表8計算可知，第一代生物質高效環保爐1 kg干煙需耗樹皮8.58 kg、煤塊0.08 kg、電0.59 kW·h，第二代生物質高效環保爐1 kg干煙需耗樹皮6.96 kg、煤塊0.06 kg、電0.56 kW·h；普通爐1 kg干煙需耗煤球4.62塊、電0.47 kW·h。

2.4.2 烤后煙外觀質量對比。從表9可以看出，烤后煙葉處理K1、處理K2、CK烤后煙葉在成熟度、顏色、光澤、油分、葉片結構、身份等外觀質量方面無明顯差異。

2.4.3 烤后煙化學成分分析。從表10可以看出，3種烘烤設備烤后煙葉C3F化學成分無明顯差異。

3 結論與討論

試驗結果表明，第二代生物質高效環保爐在二次燃燒室進風管道改進后，使用秸稈、煤塊、樹皮作燃料，烘烤成本比目前推廣的隧道式加熱設備分別低0.75、0.44、1.07元/kg，降幅分別為28.5%、16.5%、36.6%，比第一代生物質高效環保爐烘烤成本分別高0.34、0.12、0.29元/kg，增幅分別為22.1%、5.7%、18.6%，3種烘烤設備在烤后煙葉外觀質量、經濟效益和化學分析等方面無明顯差異。盡管第二代生物質高效環保爐比第一代烘烤成本有所提高，但造價比第一代生物質高效環保爐降低了1.2萬元/臺套，結構更合理，性能更良好，操作簡單，更適宜推廣。

4 參考文獻

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目前，生物質熱解液化技術作為大規模轉化利用生物質的一個重要技術手段已越來越受到重視[1-4]。生物質的熱化學轉化技術是指在加熱條件下，用化學手段將生物質中的高分子物質裂解成小分子燃料物質或化工原料的技術。國外在生物質真空熱解液化制備生物油方面的研究較多[5]，我國還未見有相關的報道。生物質熱解油是在某一真空度下，以一定的升溫速率（10～100℃/min）將生物質加熱到500℃左右，并使熱解蒸汽停留時間短（1s左右），獲取熱解反應生成的液體產物。GC-MS是色譜質譜聯用分析技術的英文簡稱，GC-MS分析是一種高效能的分離鑒定有機混合物的方法。目前，多采用GC-MS技術對熱解油可揮發性成分進行定性、定量分析推斷真空熱解液化的反應機理。

一、生物油的制取

本實驗室采用松樹鋸末原料在流化床反應器內進行的熱解實驗，熱解溫度、停留時間、進料速率對生物質熱解油的產率有一定的影響。在此熱解裝置上進行了松樹鋸末、花生殼、大豆秸稈等原料的多次熱解實驗，得出了最佳熱解條件，鋸末熱解油的產率達到65.9%，隨后又加以改進，其實驗系統裝置如圖1所示。

實驗室采用松樹鋸末為原料，在流化床反應器內進行熱解電捕獲器為50KV高壓靜電捕獲裝置，連接于分級冷凝系統后，收集一種熱解油，即電捕油。經實驗證實，二、三、四級熱解油水分含量大，可用于重整制氫研究。之前，對一級及二級熱解油的分析己進行了研究，并初步建立了一套分析熱解油的定性及定量分析方法。本文主要對松樹鋸末電捕油進行分析。

二、生物油的GC-MS分析

對松樹鋸末電捕油和一級熱解油進行GC-MS分析，所得離子色譜圖如圖2、3所示，數據處理是采用Agilent數據分析工作站，化合物由NIST08譜庫檢索得到，檢索到的化合物具有高準確度。從離子色譜圖可以看到電捕油出峰時間主要集中在4.017 min至48.239 min之間，可以達到基線分離，且檢測到54種化合物。

由圖2、3可知，色譜圖中峰相對較高的化合物主要是酮、酸、酚類化合物，其中以酚類居多，保留時間在26.814/26.808分的鄰甲氧基苯酚之后，峰形最高的化合物均是酚類。GC-MS定性分析采用極性DB-FEAP毛細管柱，其主要成分是硝基對苯二酸改性的聚乙二醇。本實驗的鋸末熱解油中以輕基丙酮、乙酸、鄰甲氧基苯酚等的含量較高。電捕油的成分都是高含氧量的有機物，需要對其加以精制才能用于做燃料。但兩種熱解油的含水量不同，這主要是由于分級冷凝和電捕獲器收集熱解油裝置的差異所造成的。電捕獲器在分級冷凝系統的后面，經四級冷凝系統，未冷凝的氣體被電捕獲器捕集，故含水量較低，且電捕油的酚、酮、酸等類的組分含量相對較大。從熱解裝置收集熱解油的產率來看，電捕油的收集也將熱解油的產率提高到70%。熱解油的GC-MS分析結果表明，熱解油還可用來提取高附加值的化學品，如鄰甲氧基苯酚，是合成多種原料和香料的重要起始原料。

三、結論

采用GC-MS對電捕油進行分析，經NIST08譜庫檢索，檢測到54種化合物，主要是酚、酸、醛、酮類化合物，其中酚類物質的含量最高。松樹鋸末電捕油中酚類為41.65%，酮類為25.68%，酸類為35%，醛類15.03%。經分子蒸餾精制的木醋液餾分中還含有經基丙酮有害物質，需要進一步精制；另外，木醋液的抑菌殺菌實驗由于時間關系尚未進行，是下一步研究的方向。

參考文獻

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關鍵詞：農作物秸稈；綜合利用；資源化

我國是一個農業大國，據粗略估計，每年約產農作物秸桿8億噸[1]。秸稈是農作物的主要副產品，也是十分寶貴的生物資源，主要含纖維、木質素、淀粉、粗蛋白、酶等有機物，還含有氮、磷、鉀等營養元素。秸稈除了作燃料外，可以作肥料，也可以作飼料，還可以作工業原料。而目前只有一小部分用于紡織、造紙、建筑和飼料，絕大部分農作物秸桿仍露天焚燒或作燃料用，造成資源浪費，污染環境。

20世紀70年代后，世界能源危機的出現使人們開始將目光投向對可再生的生物能的開發利用上，并將研究開發的重點放在農作物秸稈的開發利用上。目前農作物秸稈開發與利用的主要技術手段分別是農作物秸稈的微生物發酵技術，如沼氣發酵、燃料酒精發酵、飼料發酵；農作物秸稈的熱化學轉換技術，如熱解液化技術、氣化技術、致密成型及制炭技術；化學轉化技術如化學制漿造紙。

1農作物秸稈利用基礎

1.1秸稈的結構基礎

農作物秸桿主要是玉米秸、高粱桿、稻草、麥桿、葵花桿以及花生殼、瓜籽皮、玉米芯等，其細胞壁的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，亦即天然纖維素原料的主要組成成分。秸稈之所以難以被開發利用，其原因在于細胞外存在由纖維素、半纖維素和木質素等構成的堅韌細胞壁。構成細胞壁的結構單位是微纖絲，微纖絲相互交織成網狀構成細胞壁的基本構架，在纖維素的網絡結構中交聯著非纖維素的基質，這些分子包括半纖維素、木質素和果膠類物質。關于細胞壁各層的微纖絲結構，具有代表性的是Fengel所提出的木材細胞壁結構模型。Fengel[2]認為：直徑為3nm的基元原纖維是最基本的形態結構單元，由16根（4×4）基元原纖維組成直徑約為12nm的原纖維，再由4根（2×2）這樣的原纖維組成一根比較粗的微纖絲，其直徑約25nm。微纖絲相互纏繞構成了直徑約為0.5nm，長度約為4um的大纖絲，以這種方式聚合而成的纖維素分子，其強度超過了同樣粗細的鋼絲。基元原纖維之間填充著半纖維素，而微纖絲周圍包裹著木質素和半纖維素。纖維素、半纖維素和木質素相互交織，任何一類物質的降解必然受其它成分的制約，如木質素對纖維素酶和半纖維素酶降解天然纖維素原料中的碳水化合物有空間阻礙作用，致使許多纖維素分解菌不能侵襲完整的天然的纖維素原料。

1.2秸稈成分的理化性質

纖維素的聚集體分為結晶區和無定形區結構，結晶區部分分子排列比較整齊、有規則，密度較大，為1.588g/cm3，可以呈現清晰的X射線衍射圖。無定形區部分分子鏈排列不整齊、較疏松，分子間距離大、密度較小，為1.500g/cm3。

纖維素鏈中每個葡萄糖基環上有3個活潑的羥基，這些羥基可以綜合成分子和分子間的氫鍵，增強了纖維素分子鏈的完整性和剛性，使分子鏈緊密排列成高度有序的結晶區，增加了反應試劑到達纖維素羥基的難度。纖維素的物理性質包括以下幾個方面：第一，纖維素的潤脹，當纖維素吸收液體后，其外形的均一性雖然沒有變化，但固體內的內聚力減小而容積增大，固體變軟，即纖維素的潤脹。對纖維素的潤脹處理，可使纖維素大分子間的羥基結合力變弱，從而提高試劑向纖維素內部的擴散速度。其次，由于纖維素分子量大，內聚力也較大，擴散能力差，纖維素在容積中溶解所得的不是真的纖維素溶液，而是纖維素和存在于液體中的組分形成的一種加成的產物。纖維素的溶解問題在于纖維素的溶解度低。另外，纖維素熱降解在300-375℃較窄的溫度范圍內發生熱分解，加熱進程不同，產物不同。在低溫下（200-280℃）加熱，脫水生成脫水纖維素，隨后生成木炭和氣體產品。在較高溫度下（280-340℃）加熱，生成易燃的揮發性產物(焦油)。

半纖維素既溶于堿（5%的Na2CO3溶液）又溶于酸（2%的HCl溶液）。由于半纖維素聚合度低，結晶結構無或少，因此，在酸性介質中比纖維素容易降解。

原本木質素是一種白色或接近無色的物質，我們看到的木質素的顏色是在分離、制備過程中形成的。木質素的相對密度大約在1.35-1.50之間，非常堅硬，從而增加細胞壁的硬度，不溶于任何溶劑，但在分離木質素時因發生了縮合或降解而使性質改變，在酚羥基和羧基存在時，木質素能溶于濃的強堿溶液中。

2農作物秸稈的利用技術

2.1秸稈飼料化技術

作物秸稈可以直接用作食草動物的飼料，但適口性較差，采食量少。秸稈氨化處理后，粗蛋白由3-4%提高到8%左右，有機物的消化率提高10－35個百分點，并含有多種氨基酸，可以代替30%－40%的精飼料。因此，氨化秸稈喂羊、牛等，效果很好。秸稈也可以粉碎成草糠，作動物輔助飼料。秸稈氨化處理實際上是堿處理的一種形式，即NH3溶于水變成NH40H。通過氨化處理的秸稈，將不易溶解的木質素變成較易溶解的羥基木質素，使細胞間的鑲嵌物質與細胞壁變得松散，利于纖維素酶和消化液滲透其內。大量研究結果表明：品位越差的秸稈，氨化處理的效果越顯著。小麥秸稈氨化處理后，使有機物的消化率提高35%；玉米秸稈氨化處理后，使有機物的消化率提高25%。

秸稈青貯主要是利用玉米、豆類、甘薯等優質秸稈進行青貯。通過青貯，既保存秸稈原有的品質、增加醇香味、增強適口性，而且保存時間較長，可把夏秋的青綠飼料保存到冬季利用，特別對促進幼畜生長發育增加母畜產奶量效果好，已逐步成為反芻動物的重要飼料。

微生物發酵秸稈飼料是利用高活性微生物菌劑，放入密封的容器(如水泥窖、土窖等)中貯藏，經過一定的厭氧發酵過程，將秸稈飼料的某些成分進一步合成為營養價值較高或適口性較好的物質，使秸稈變成質地松軟、濕潤蓬松、酸香適口的粗飼料，是解決人畜爭糧矛盾的有效途徑之一。

目前秸稈經微生物發酵轉化生產蛋白質飼料或單細胞蛋白（SCP）有一定進展。陳慶森等[3]以秸稈為原料，利用多菌種混合發酵，經測定發酵液中玉米秸稈的纖維素利用率達70%，粗蛋白得率在23%以上，大大提高了玉米秸稈的營養值，同時對替代飼用糧生產蛋白富集飼料提供了很好的基料。楊學震[4]用發酵法將玉米秸稈生物轉化為蛋白飼料，將秸稈中原6.7%的蛋白含量提高到14.7%，同時使纖維素含量降低38.0%，半纖維素含量降低21.2%。

2.2秸稈能源化技術

秸稈的能源密度為13-15MJ/Kg，作為農村主要的生活燃料，其能源化用量占農村生活用能的30%-35%。現行主要的秸稈能源化利用技術有秸稈直燃、供熱技術、秸稈氣化集中供氣技術、秸稈發酵制沼技術、秸稈發酵生產燃料酒精技術、秸稈壓塊成型及炭化技術等。

秸稈直燃供熱作為傳統的能量轉換方式，直接燃燒具有經濟方便、成本低廉、易于推廣的特點，可在秸稈主產區為中小型企業、政府機關、中小學校和相對比較集中的鄉鎮居民提供生產、生活熱水和用于冬季采暖。目前，英國、荷蘭、丹麥等國家已采用大型秸稈鍋爐用于供暖、發電或熱電聯產。我國秸稈直燃供熱技術起步較晚，適合我國農村特點的、運行費用低于燃煤鍋爐的小型秸稈直燃鍋爐的研究正加緊進行。

秸稈氣化是高品位利用秸稈資源的一種生物能轉化方式。經適當粉碎后，秸稈在氣化裝置內不完全燃燒即可獲得理論熱值為5724KJ/m3的燃氣，其典型成分為：CO20%，H215%，CH42%，CO212%，O21.5%，N249.5%。燃氣經降溫、多級除塵和除焦油等凈化和濃縮工藝后，由羅茨風機加壓送至儲氣柜，然后直接用管道供用戶使用。秸稈氣化集中輸供系統通常由秸稈原料處理裝置、氣化機組、燃氣輸配系統、燃氣管網和用戶燃氣系統等五部分組成，供氣半徑一般在1公里之內，可供百余戶農民用氣。秸稈氣化經濟方便、干凈衛生、在小康村鎮建設中廣受歡迎。但大規模推行秸稈制氣還需解決氣化系統投資偏高，燃氣熱值偏低，以及燃氣中氮氣與焦油含量偏高等問題。

秸稈發酵制沼氣技術歷史悠久，是多種微生物在厭氧條件下，將秸稈降解成沼氣，并副產沼液和沼渣的過程。沼氣含有50%-70%的甲烷，是高品位的清潔燃料，它可在稍高于常壓的狀態下，通過PVC管道供應農家，用于炊事、照明、果品保鮮等，或加工成動力燃料和甲醇等做雙料發動機燃料。秸稈可直接投入沼氣池，也常用做牲畜飼料，轉化成糞便進入沼氣池，池中秸稈、人畜糞便、和水的配比一般為1:1:8，在產沼過程中，需定期投入發酵基質及清理沼渣。實踐表明：一個3-5口人的家庭，建一口8-10m3的沼氣池，年產300-500m3的沼氣，可滿足一日三餐和晚間的照明用能。因此，秸稈制沼不僅可優化農村能源結構，節約不可再生能源的消耗，還具有良好的經濟、環境和生態效益。

秸稈發酵生產燃料酒精技術是以秸稈纖維素為原料制備乙醇的研究，早在100多年前就開始了。這一過程包括三個階段：第一，通過物理的、化學的或酶技術將纖維素聚合物降解為單糖；第二，微生物將糖轉化為乙醇；第三，通過蒸餾回收乙醇。其中，第一階段最為重要。早期的研究主要是采用蒸汽爆破法和濃酸法水解糖化纖維素成葡萄糖。蒸汽爆破法是用蒸汽將原料加熱至200-240℃[5]。維持30S～20min高溫高壓造成木質素的軟化，然后迅速使原料減壓。造成纖維素晶體和纖維束的爆裂，使木質素和纖維素分離。稀酸水解一般采用稀硫酸（0.5%～0.2%），可在較溫和條件下進行，水解一般分二個階段，第一階段為低溫操作，從半纖維素獲得最大糖產量。第二階段采用高溫操作，使纖維素水解為六碳糖，糖的轉化率一般為50%左右。稀酸水解容易產生大量副產物，濃酸法耗酸量大，對設備腐蝕性大，能耗高。20世紀60年代人們認識到可以從纖維素獲得葡萄糖來補充人類食物的來源，這樣就加速了纖維素酶的研究。1979年，遺傳育種技術[6]用于提高纖維素酶產量，使纖維素酶的發酵活力較原始出發菌株提高了20多倍。從現有的水平來看，采用溫和的酶水解技術可能更為合適，酶水解是生化反應，與酸水解相比，它可在常壓下進行。這樣減少了能量的消耗，并且由于酶具有較高選擇性，可形成單一產物，產率較高（>95%）。

2.3秸稈肥料化技術

目前秸稈肥料的利用技術有秸稈直接還田和秸稈堆漚還田。秸稈直接還田有翻壓還田和覆蓋還田兩種形式。翻壓還田指作物收獲后，將秸稈粉碎或留高茬直接翻壓土中。覆蓋還田是將秸稈覆蓋于田間地表或作物株行之間，或是殘茬覆蓋，即當農作物收獲時，留高茬還田，采取免耕翻覆蓋。秸稈堆漚還田是將秸稈用鍘草機切碎堆起來或投入坑中，灌入水，然后用土封起來漚制秸稈[7]。目前，通過選育出分解纖維素的優良微生物菌種或加快秸稈腐熟的化學制劑，解決了傳統堆漚形式勞動強度大、堆漚時間長、污染環境等問題。用秸稈與畜禽糞積制堆肥，糞與草隔層堆積、壓實。這樣可以促進熟化，提高肥效。

2.4秸稈其它應用技術

秸稈除了以上用途之外，還可以利用秸稈發電，造紙，生產可降解的包裝材料，制作人造板等。目前我國造紙制漿原料中，1/3來源于秸稈，其制漿具有成本低廉、成紙平滑度好，容易施膠等優點。用麥秸、稻草、玉米秸、葦稈、棉花稈等生產出的可降解型包裝材料，如瓦楞紙芯、保鮮膜、一次性餐具、果蔬內包裝襯墊等，具有安全衛生、體小質輕、無毒、無臭、通氣性好等特點，同時又有一定的柔韌性和強度，制造成本與發泡塑料相當，而大大低于紙制品和木制品，在自然環境中，一個月左右即可全部降解成有機肥。

3展望

目前秸稈的綜合利用技術，正從早期的直接或堆漚還田、燒火做飯取暖、加工粗飼料，向著快速腐熟堆肥、氣化集中供氣、優質生物煤、高蛋白飼料和易降解包裝材料、有價工業原料及高附加值工藝品等方向發展。從農業生態系統能量轉化的角度來分析，單純采用某一種利用方式，秸稈能量轉化率和利用率會受到限制。因此，根據各類秸稈的組成特點，因地制宜，把其中幾種方法有機地組合起來，形成一種多層次、多途徑綜合利用的方式，從而實現秸稈利用的資源化、高效化和產業化是未來生態農業發展的必然趨勢。

參考文獻

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篇5

關鍵詞：花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxin）子；提取物；抑菌效果

中圖分類號：S482.29 文獻標識碼： A 文章編號：0439-8114（2013）03-0578-02

花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxin）屬蕓香科多年生灌木或小喬木，主要分布在四川、山西、山東及秦嶺以南等地區[1]。截至2009年底，四川省花椒種植面積為8.04 hm2，總產量21 000 t，產值5.7億元。四川漢源縣是花椒的著名產地，漢源花椒以皮厚肉豐、色艷味濃而聞名全國，有“貢椒”之稱[2]。花椒子是花椒果皮生產中的主要副產物，但長期以來一直未被利用，在產地大量的花椒子被當作燃料燒掉或作為肥料，甚至被當作廢物丟棄。

花椒子黑色、有光澤，內含豐富的油脂和蛋白質，占花椒總產量的60%～70%。花椒和花椒子均可以作為藥材，花椒子在中藥中被稱為椒目，該藥味苦、辛，性寒，有小毒，具有利水、平喘之功；主治水腫脹滿、痰飲喘逆等癥[3，4]。目前，對花椒的研究主要集中在根、葉、子、果皮的化學成分分析，生物藥理活性及花椒的加工應用[5]等方面，而對花椒子的抑菌作用鮮有研究。本試驗采用管碟法，研究花椒子提取物對常見的幾種病原菌的抑制作用，為花椒子的進一步開發利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

花椒子2011年采自四川漢源縣，經四川農業大學動物醫學院藥學系范巧佳副教授鑒定為正品。

1.2 供試菌種

大腸桿菌（Escherichia coli）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、沙門氏菌（Salmonella）由四川農業大學藥學實驗室提供。

1.3 材料及試劑

材料包含索氏提取器、旋轉蒸發儀、恒溫培養箱、培養皿、超凈工作臺、滅菌鍋、微量加樣器、鋼管。試劑石油醚（b.p.60～90 ℃）、乙酸乙酯、正丁醇、無水乙醇均為分析純。

1.4 方法

1.4.1 花椒子不同提取物的制備 取花椒子粉末10 g，加90 mL石油醚索氏法提取3 h，提取液濃縮，得石油醚提取液；殘渣再用乙酸乙酯90 mL提取3 h，濃縮得乙酸乙酯提取液；藥渣再用正丁醇90 mL提取3 h，濃縮得正丁醇提取液；藥渣晾干再用80 mL無水乙醇提取3 h，提取液濃縮得無水乙醇提取液；藥渣晾干再用80 mL蒸餾水在80 ℃水浴提取4 h，過濾得水提液。

1.4.2 細菌的活化及菌懸液的配制 將供試菌種接入相對應的試管斜面培養基上，將供試菌種活化，細菌置37 ℃恒溫培養箱內培養18～24 h，在無菌操作的條件下，取培養活化好的菌株，用接種環挑取少量菌體，用無菌生理鹽水配制成菌體懸浮液，使菌懸液濃度達到106～107 CFU/mL。

1.4.3 體外抑菌試驗 體外抑菌試驗采用管碟法進行[6]。用無菌棉簽蘸取濃度為106～107 CFU/mL的細菌稀釋液，涂布于普通營養瓊脂平板上，用無菌鑷子將鋼管均勻擺放平板上，靜置10～15 min后滴加花椒子提取液，加至液面與鋼管表面平行即可。將平板37 ℃培養18～24 h后，用游標卡尺測量抑菌圈大小。分別用相應試劑做對照。

1.4.4 試驗結果判定標準 試驗結果判定標準：抑菌圈直徑大于20 mm為高度敏感，10～19 mm為中度敏感，小于10 mm為低度敏感[7]。

1.4.5 最小抑菌濃度（MIC）的測定 采用試管二倍稀釋法[8]。將抑菌效果最好的提取原液用相應溶劑倍比稀釋，依次配成濃度為50.000、25.000、12.500、6.250、3.125、1.563 mg/mL 6個濃度的肉湯培養基試管，向各管中添加菌懸液50 μL，置于37 ℃條件下恒溫培養。18～24 h 后，觀察記錄各試管是否長菌及生長情況。每個濃度梯度做3組平行試驗，不長菌的最小濃度為該樣品的最小抑菌濃度。以相應試劑做對照試驗。

1.4.6 最小殺菌濃度（MBC）的測定 在最小抑菌濃度的基礎上，分別將無細菌生長試管的肉湯培養基劃線接種于瓊脂平板上，置于37 ℃條件下恒溫培養18～24 h，以瓊脂平板上無菌落生長的提取液濃度為最小殺菌濃度。

2 結果與分析

2.1 不同溶劑提取液抑菌效果比較

由表1可以看出，花椒子的乙酸乙酯提取液和水提液對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有一定的抑菌效果。抑菌活性為金黃色葡萄球菌>大腸桿菌，且乙酸乙酯提取液的抑菌效果優于水提液。石油醚、正丁醇和無水乙醇提取液無抑菌活性，且5種提取液對沙門氏菌都無抑菌效果。

2.2 花椒子乙酸乙酯提取液最小抑菌濃度的確定

把抑菌效果較好的乙酸乙酯提取液稀釋為不同濃度，進行最小抑菌濃度試驗，測定結果見表2。乙酸乙酯提取液對金黃色葡萄球菌的MIC為12.500 mg/mL，對大腸桿菌的MIC為25.000 mg/mL，說明花椒子提取液對金黃色葡萄球菌的抑菌效果較好。

2.3 花椒子乙酸乙酯提取液最小殺菌濃度的確定

由表3可知，乙酸乙酯提取液對金黃色葡萄球菌的最小殺菌濃度為25.000 mg/mL，對大腸桿菌的為50.000 mg/mL，說明花椒子提取液對金黃色葡萄球菌的殺菌效果較好。

3 小結與討論

通過抑菌試驗確定花椒子的抑菌活性成分主要是極性很小的親脂性成分及水溶性成分，其具體抑菌成分有待進一步研究。

同時抑菌試驗證明了花椒子對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有良好的抑菌活性。花椒子的抑菌活性部位是乙酸乙酯和蒸餾水的提取物。乙酸乙酯的提取物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌圈直徑分別為16 mm和13 mm，均為中度敏感；水提液對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌圈直徑分別為11 mm和7 mm，分別為中度敏感和低度敏感。可知乙酸乙酯提取物的抑菌作用較強，對金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度和最小殺菌濃度分別為12.500 mg/mL和25.000 mg/mL，對大腸桿菌的最小抑菌濃度和最小殺菌濃度分別為25.000 mg/mL和50.000 mg/mL。且對金黃色葡萄球菌的抑制作用相對較強，對大腸桿菌的抑制作用相對稍弱。

本試驗選用常見致病菌作為研究對象。金黃色葡萄球菌是動物和人類的一種重要病原菌，可引起許多嚴重的感染性疾病；大腸桿菌是畜禽最常見的病原菌之一，可引起胚胎死亡、臍炎、腦炎等一系列病癥，發病率及死亡率高。本試驗已初步確定花椒子提取物對這兩種細菌均有抑制作用，為臨床常見疾病的生物防治以及為花椒子擴大藥源提供了理論依據，以期實現花椒子資源的充分利用。

參考文獻：

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[2] 祝瑞雪，曾維才，趙志峰，等.漢源花椒精油的化學成分分析及其抑菌作用[J].食品科學，2011，32（17）：85-88.

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[5] 劉鎖蘭，魏璐雪，王 動，等.青花椒化學成分的研究[J].藥學學報，1991，26（11）：836-840.

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篇6

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[關鍵詞]城市污泥；污泥處理處置；污泥利用

中圖分類號：TD353.5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0079-01

前言：

據全國日統計污水排放量達13.4×105萬噸. 經處理后約0.5%～1.0%的轉化為固態凝聚沉下來形成污泥。污泥的成分很復雜，是由多種生物 形成的菌膠體與其吸附的有機物、無機物組成的集合 ，除大量的水分外這含有難降解的有機物、重金 屬、鹽類及病原微生物和寄生蟲等.大量的未經處理的城市污泥任意排放對環境造成新的污染. 城市污 泥處理費用相當昂貴，與污水處理費用基本相當.因而如何將大量的成分復雜的城市污泥無害化、資源，已成為全世界較為關注的問題。

1、污泥對環境的影響

盡管污泥含豐富的養分，但也含有大量病原菌、寄生蟲、銅、鉻、汞等重金屬，鹽類以及多氯聯苯、二惡英、放射性核素等難降解的有毒有害物，這些物質對環境和人類以及動物健康有可能造成較大的危害

2 污泥的脫水

從污水處理廠排出的污泥和城市溝河溏清淤產生的污泥，由于含水量高、體積龐大，容易腐敗發臭不利于運輸和處置。常常需要進行脫水，污泥脫水主要降低污泥的含水率，減少污泥的體積，降低運輸成本。污泥脫水濃縮后可利用物質的含量相對增高，有利于污泥的后續處置和利用。

2.1 機械脫水

機械脫水是使用各種機械將污泥中水份除去.常用機械有真空過濾機、板框過濾機、帶壓壓濾機、離心機等.

2.2 自然干燥

自然干燥是利用太陽能將污泥脫水、干化的方式。傳統的方法一般采用干化床。這種方法適用干燥氣候，占地面積較大，易給周圍環境帶來衛生隱患。

利用蘆葦編織物進行污泥脫水試驗。蘆葦編制一定規格“容皿”，置于硬化的地面（水泥地面）上再將污泥移入。蘆葦編織物起“格柵”作用。這種污泥脫水方法可將污泥中干固體含量由排出時的1%左右增加到50%。這種利用蘆葦編織物進行污泥干燥，不需要電能，也不需要其它物質消耗，是一種可持續的過程。這種污泥脫水方法缺點是占地面積較大，地面必須硬化防止引起地下水污染。

3、污泥的預處理

污泥主要來源于污水處理廠， 剛排出的污泥中含有諸多的有害成為，且體積龐大，如果直接處理會有一定的難度，因此在對污泥進行環保化處理之前會對其進行預處理， 污泥的預處理方法主要包括污泥的穩定化、消化、熱處理、脫水等處置方式，最終達到降低污泥中微生物含量、殺菌減量化的目的。此外，經過預處理的污泥的成分、性質發生改變，有利于后續能源和資源的再利用。

3.1 污泥的穩定

污泥脫水后仍含較高的水份、大量的有機物和病原菌。污泥穩定是充分利用污泥中的微生物降解污泥中的有機物質進一步減少污泥中的含水量，殺滅污泥中病原菌，消除臭味，使污泥中的各種成分處于一種相對穩定的狀態。污泥穩定的主要方法有：污泥堆肥化（污泥堆漚）、干燥、厭氧消化等。

3.2 污泥堆肥化

污泥堆肥實質是利用污泥中的好氧微生物進行好氧發酵的過程。把污泥按一定比例與各種植物殘體（秸桿、稻草、樹葉等）、生活垃圾等混合，借助混合微生物群落地濕潤環境中對有機物進行氧化分解，把有機物轉化為類腐殖質。經堆肥處理的污泥質地疏松陽離子代換量顯著增加，溶重減少，可被植物利用的成分增加，病原微生物被殺滅。

3.3 干燥

干燥是將已脫水的污泥進一步降低其含水量，便于儲存和運輸，避免因微生物的作用發霉變臭，使污泥處于穩定狀態。

干燥工藝除了最簡單的日曬外，常用的是熱干燥技術。熱干燥過程也就是對污泥進行滅菌處理的過程。若干燥溫度大95℃。完全可以達到殺滅病原菌的衛生要求。干燥后污泥含水率在10%左右（含水率小于23%時就能完全抑制微生物的活性）。所以干燥使污泥處于穩定狀態。干燥使污泥性能全面改善，干燥后的污泥僅是最初污泥量5～10%，有機質比重增加，發熱值提高，相當劣質煤，提高了污泥的有效利用的價值。

3.4 厭氧消化

厭氧消化也是污泥處理中較為普遍采用的污泥穩定技術。一般是在密閉的消化池30℃條件下貯存一個月。主要是通過兼性厭氧微生物和厭氧微生物的作用，使污泥有機物分解，最終生成象甲烷等為主的氣體物質，或可被植物吸收利用的簡單物質。這種厭氧消化污泥產生的可燃性物質可作為能源用于發電及其他領域。利用這種方法穩定城市污泥無論是在運行管理還是在經濟效益方面具廣闊前景。

4 城市污泥的有效利用

根據城市污泥主要成分監測和已報道過的城市污泥成分分析，城市污泥實施有效利用主要有污泥土壤施用和污泥焚燒。

4.1 污泥堆肥土壤施用

城市污泥一般重金屬及其他有毒成分都很低，并且含N、P等農作物生長所必需的物質。污泥中有機腐殖質是良好的土壤改良劑。將污泥土壤施用有良好的環境效益和經濟效益。污泥土壤施用按含水量不同分為污泥堆肥肥料和干燥污泥肥料。影響污泥土壤施用的主要因素是：污泥可能引起重金屬后污染，污泥中難降解的有機物及N、P的流失對地表水和地下表的污染。

近年來眾多研究表明，城市污泥中重金屬含量呈下降趨勢。若嚴格控制污泥堆肥質量合理施用的情況下，一般不會對土壤和作物產生造成重金屬污染。不會影響植物安全和生物食物鏈的安全。通過對污泥堆肥作為園林綠地肥料的研究表明，將污泥與生活垃圾1：1混合堆漚處理既提高了有效成分的含量，又消除了污泥的臭味，降低了有害物質的含量，非常適用于城市園林綠化。通過對園林綠地施用污泥堆肥對環境影響的研究污泥堆肥施用主要引起硝酸鹽的增加。但嚴格控制污泥質量和施用量（60噸/公頃），不會對地表水及地下水造成影響。研究表明，污泥堆肥施用既可改良土壤，尤其是擾動土地，效果 更為顯著，又可增加肥力，提高植物產量和品質。

4.2 污泥的焚燒

污泥中含有一定量的有機成分，經脫水干燥可用焚燒處理。干燥污泥接近于劣質煤，焚燒從技術要求來說比垃圾焚燒簡單，但為防止污泥焚燒過產生二惡英等有毒氣體。焚燒溫度應高于850℃.污泥焚燒所產生的焚燒灰具有較好的吸水性、凝固性。

最近有人將污泥中加入引然劑、催化劑、固硫劑等添加劑制成合成燃料，用于工業和生活鍋爐的燃料（目前處于實驗階段）。若能符合鍋爐要求和環保要求，這將是一種污泥有效利用的理想途徑。

4 結論

城市污泥處理處置及其無害化，作為再生資源進行有效利用是全球共同關注的問題。一種有效的污泥處理處置方法應當兼顧到生態環境效益、社會 效益和經濟效益的均衡。對于我們這樣一個農業國家，經濟基礎較為薄弱，將污泥制成污泥復合肥料用 于植物造林、園林綠化、農業種植、土地改良等。污泥 堆肥高水平采用大規模的機械化生產保證污泥堆肥質量增加污泥肥誑降低有害物質含水量量。為加大污泥土壤施用，一方面要加強基礎性研究，確定科學的施用量，制定污泥安全標準，防止對土壤、地下水、地表水、植物、造成污染，另一方面要采取切實的管理措施，嚴格控制污泥堆肥質量，采取有效監控措施，防止重金屬污染。

參考文獻

篇8

隨著社會發展和人口增加，以及國際、國內市場天然橡膠價格的劇烈波動，海南農墾面臨著地少人多、種植業結構單一造成的職工收入偏低的問題。利用墾區豐富的林下空間資源進行開發和產業結構調整，改變墾區單一的經濟模式，發展林下經濟，實現多物種良性循環的新型產業，對墾區有限的土地資源實現二次增值具有重要意義。橡膠林下種植鹿角靈芝是響應墾區產業結構調整、土地增值、職工創收的政策下開展的項目。鹿角靈芝與橡膠林不爭空間、陽光、水分和養分，具有較高的食藥用價值，市場前景廣闊。發展芝—膠間作模式是墾區林下經濟模式的創新，為國內首創，可以充分延伸靈芝和橡膠產業鏈，實現多物種的良性循環，形成墾區特有的經濟發展模式。本研究旨在通過對海南農墾橡膠林下鹿角靈芝循環農業模式分析，提出農業廢棄物（橡膠木屑）食用菌養殖菌糠綜合利用（肥料化、飼料化）循環體系，使林下種植鹿角靈芝發揮更大的經濟效益和生態效益。

一、高效循環農業模式

（一）氣候和土地資源優勢橡膠林內溫度變化緩和、濕潤、靜風[1]，開割膠園郁閉度達到70%以上，林下溫度在正常氣溫的1～2℃范圍波動，年平均相對濕度在83%～88%[1]。其特有的小冀春花1張永北1史歐陽1吳振忠2（1海南省農墾科學院海南海口5702062福建省菌草開發工程協會福建福州350002）氣候生態環境非常適合中高溫型菌種鹿角靈芝生長。目前，海南墾區擁有393萬畝膠園，開割膠園294.26萬畝，開發和利用的林下種植面積僅9.26萬畝，只占開割膠園的3%。大批閑置的膠林空間為開展食藥用菌業提供了保障。

（二）資源利用墾區每年有約10萬畝的膠園需要更新，開割膠園林下樹枝、更新橡膠木屑都可作為鹿角靈芝的栽培基質。因地取材，經過改良的栽培基質既可以廢物利用、降低成本，又含有豐富的營養成分滿足鹿角靈芝生長需要。栽培料配方為橡膠木屑73%～75%，麥皮20%，玉米粉3%，石膏粉1%，碳酸鈣1%，石灰粉0.5%～1%，含水量為60%。培養料養分分析見表1。

（三）節水高效在開割膠園膠菌間作實施節水灌溉高產模式，灌溉覆蓋率占膠園面積至少為50%以上，可以有效降低高溫對鹿角靈芝生長的影響，對膠園土壤的滋潤程度和效果也非常顯著。從表2可知，采用膠菌高產栽培模式下橡膠產量明顯比對照高，增產效果最高達到20.8%。其中4、5月增產效果最為明顯。此時正值海南少雨季節，可以大大緩解干旱對橡膠產量的影響。（四）菌糠多元化利用在鹿角靈芝采收之后，有大量的菌絲體和有益菌留在菌包中，并且在菌絲生長過程中通過酶解作用產生多種糖類、有機酸類、酶和生物活性物質。菌糠中含有豐富的蛋白質、纖維素和氨基酸等。鹿角靈芝菌糠的主要營養成分見表3。營養成分含量豐富，具有很高的研究利用價值。

1.肥料化菌糠發酵作為肥料已經使用在蔬菜[2]、水稻[3]、臍橙[4]等試驗上，可以明顯改良土壤，提高品質和產量。本研究利用鹿角靈芝菌糠與牛糞等進行堆漚發酵，施入橡膠肥穴作為有機肥使用。鹿角靈芝采收后第二年冬春干旱季節的土壤檢測數據表明，土壤腐殖質、有機質、有效氮、有效磷和有效鉀比對照土壤高，菌糠回田可以有效培肥土壤。

2.飼料化出芝結束后的培養料，纖維素由38.39%下降到23.3%，下降了39.3%；粗蛋白由5.44%提高到11.4%，粗脂肪由0.40%提高到4.7%（見表1和表3）。同時干料中仍有50%的菌絲體殘留在菌糠中[5]，并且菌糠通氣性好，易保溫、保濕，為利用菌糠作飼料原料提供了科學依據。對菌糠進行挑選、粉碎、配料并接種發酵菌劑，按一定的生產工藝處理，就制成了菌糠飼料。本研究對80日齡的育肥豬進行了20天的試喂試驗，菌糠的配比為10%。結果表明，采用靈芝菌糠喂飼的豬平均增重0.88公斤/天，個體生命活力旺盛，得病少。菌渣作為飼料或添加劑可取代麥麩、豆粕等常規飼料，具有一定安全性[6]；能降低生產成本，有效緩解飼糧不足的矛盾，有廣闊的發展前景。對于不同動物、最佳添加量、最佳配比使用的效果等方面有待進一步研究確定。

二、技術創新

（一）種植環境創新高郁閉度的開割膠園林下種植鹿角靈芝的林下經濟模式創新，突破了傳統林下經濟模式難以突破的發展界限。傳統林下經濟模式，只能在郁閉度低于0.4的幼齡膠園種植，而林下種植鹿角靈芝的新模式，可以在郁閉度0.6以上的開割膠園種植，給海南熱區林下經濟發展拓展了巨大空間。開割膠園林下成功試種鹿角靈芝是熱區林下經濟的新突破，有望成為熱區林下經濟新的發展方向。

（二）栽培技術創新本研究開展“室內培菌，林下出菇”、“菌袋覆土起垅”、“菌床加棚蓋膜”和“節水灌溉”等鹿角靈芝栽培技術模式，是一套應對海南氣候氣溫高低多變的實際情況采取的組合措施和栽培技術創新。對于超過36℃高溫天氣，可以較好地克服菌絲培育階段燒菌和林下出菇階段減產的難題，確保了鹿角靈芝在海南膠園林下能夠順利生產。

（三）培養料配方改良首次采用海南當地資源改進鹿角靈芝培養料配方。原料就地取材，充分利用橡膠林資源，以開割膠園樹枝、更新橡膠木屑等原料，成功配制了鹿角靈芝的培育基料。

（四）產品優勢通過栽培料配方改進和栽培技術完善等綜合因素，該研究獲得鹿角靈芝產品有效成分含量分析見表5。雖靈芝多糖低于菌草鹿角靈芝（2.3%），但其靈芝多糖（1.52%）和三萜酸（1.0%）含量，均高于國內野生赤芝、段木赤芝和草粉赤芝，也高于松杉靈芝、中芝及其原產地的日本赤芝。

篇9

關鍵詞：意愿；公眾意識；因子分析

園林綠化廢棄物（Garden Waste）是指園林植物自然凋落或人工修剪所產生的枯枝、落葉、花敗、草屑、樹木與灌木剪枝等。園林綠化廢棄物在傳統觀念中被當作“廢棄物”處理，多數園林綠化廢棄物與其他生活垃圾一起被填埋，不僅會增加垃圾處理成本、浪費土地資源，對土壤、水質和大氣均有不同程度的污染。美國環境保護署在1994年專門頒布了EPA530-R-94-003法則，園林綠化廢棄物和城市固體廢棄物堆肥的收集、分類、發酵和后加工等工藝流程的標準和相關法令都做出了嚴格規定。日本政府1991年頒布的《廢棄物處理法（修訂版）》中體現了廢棄物從“衛生處理”到“正確處理”到“控制排出量，進行再生利用”的重大轉換，同時提出廢棄物處理遵循 “等級化”原則，即減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、物理化學回收（Recycled）、熱回收（Recover）及填埋（Dispose）。各國的實踐已經證實，若能將豐富的園林綠化廢棄物進行資源化再利用，如生產花土基質、生物質能源、木塑、菌棒等，不僅能夠創造價值，還能改善環境，符合可持續發展的要求，因此其資源化、無害化處理是未來的必然趨勢。

一、描述性統計

本次調研共發放問卷100份，收回有效問卷92份。其中，了解園林綠化廢棄物構成的僅占9.8%；了解園林綠化廢棄物資源化再利用概念的占13%；了解堆肥、生物質能源、木塑、地表覆蓋物四種利用方式所占比例分別為14%、31%、13%、16%；能夠對園林綠化廢棄物進行正確分類的占15%；認為政府需要加大宣傳的占78%；認為需加強其技術資金投入的占75%；愿意參與園林綠化廢棄物資源化再利用的占68%。

二、因子分析

項目調研采用因子分析的方法，尋找潛在的起支配作用的因子。初步將調查問卷分為三個層次：第一個層次是目標層，即公眾關于園林綠化廢棄物資源化再利用的意愿程度；第二層次，公眾對于園林綠化廢棄物資源化再利用的認知，公眾對于園林綠化廢棄物資源化再利用的參與；第三層次，園林綠化廢棄物的構成、園林綠化廢棄物資源化再利用的概念、是否愿意參加園林綠化廢棄物資源化再利用等20個細化指標。首先根據20個細化指標，建立集合X={X1，X2，X3，X4，...X20}，對V={完全不同意，比較不同意，一般，比較同意，完全同意}，分別賦值N={1，2，3，4，5}。接下來，在進行因子分析前對數據進行KMO檢驗，計算得KMO指數為0.780，即所收集數據較為適宜做因子分析。然后進行主成分分析提取因子，采用最大方差旋轉法對變量進行旋轉變換，計算因子得分。

下表給出了成分得分系數矩陣。根據該表中因子得分系數和原始變量的標準化值可以建立如下的因子得分模型

F1=0.036x1+0.007x2+0.033x3-

0.014x4-...+0.257x20

F2=-0.161x1-0.026x2-0.075x3-

0.005x4-...+0.009x20

F3=0.376x1+0.371x2+0.297x3+

0.135x4-...-0.077x20

F4=0.010x1-0.056x2-0.001x3-

0.002x4+...-0.066x20

F5=0.070x1-0.210x2-0.035x2+

0.101x4+...+0.051x20

F=（18.041%F1+17.212%F2+13.977%F3+13.575F4+6.475F5）/69.28%

其中，F為綜合得分，由于模型中各指標實際反映的是該指標對綜合得分評價的影響程度，經過歸一化處理確定原模型中各指標的實際權重，即Ci的實際權重為Ci/Ci，其中Ci為綜合因子得分模型中的Xi的系數。

歸一化計算，得到評價指標X1至X21的權重向量，即

W={0.0631，0.0476，0.0545，0.0370，0.0607，

0.0591，0.0543，0.0402，0.0377，0.0510，

0.0427，0.0494，0.0548，0.0333，0.0547，

0.0465，0.0617，0.0466，0.0513，0.0533}

由收集的數據求出各指標的平均得分，即

S={2.359，2.5，2.609，1.989，3.543，3.565，

3.837，2.272，2.511，2.924，2.326，2.380，

3.467，3.163，3.174，4.076，4.021，3.772，

3.913}

加權匯總后得到公眾對于園林綠化廢棄物資源化再利用意愿程度的平均得分：F=W*S=3.073分。

三、結論

F=3.073在1～5的得分中處于一般得分。在與數據的平均得分S比較，變量5、變量6、變量7、變量14、變量15、變量16、變量17、變量18、變量19、變量20的平均得分大于3.073，上述變量同時都是旋轉得分矩陣中因子載荷量大于0.8的因子只有變量5、變量6、變量19，而在平均得分小于3.073的變量中，變量1、變量2、變量9、變量13是旋轉得分矩陣中因子載荷量大于0.8的因子。

由上可知，公眾現在更加注重園林綠化廢棄物資源化再利用在介于土地和節約垃圾處理成本兩方面的意義，若缺乏合理有效地宣傳和引導，公眾將來關注的方向仍會局限在這兩個方面。同時，應注意到公眾并不完全了解園林綠化廢棄物的構成及其資源化再利用的概念，導致公眾在園林綠化廢棄物正確分類上操作難度大。

四、建議

（一）進一步提高公眾的主動性

園林綠化廢棄物資源化再利用的關鍵是提高公眾意識。通過新聞媒體等渠道和相關科普活動，使公眾進一步了解園林植物廢棄物資源化再利用的重要性和緊迫性，尤其是可以結合當下霧霾天氣的熱點，突出園林綠化廢棄物資源化再利用在環保方面的重要意義。另外，可在公眾中樹立宣揚典型，提高廣大群眾的積極性，鼓勵群眾建立良好的環保社區，把環保從身邊做起。

（二）加強基礎知識理論的宣傳

政府應借助公交、公園和旅游景點，依托漫畫、圖冊、宣傳片等形式，普及園林綠化廢棄物資源化再利用的基礎知識，如概念、構成、應用等，加大對園林綠化廢棄物資源化再利用的宣傳。

（三）政府及時出臺相關政策

首先，各級政府、職能部門應根據城市構架和區域環境特點，對園林綠化廢棄物資源化再利用進行合理規劃和布局，出臺資金、政策等扶持方案，做好政策跟進。其次，政府可制定優惠政策引導消費，如醫院、酒店等單位如果使用生物質能源可享受一定的價格或稅收優惠。最后，政府可運用政策和法規，推廣生物質燃料，限制使用化石能源。可劃定部分區域為試點強制使用，逐步擴大推行范圍。

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篇10

關鍵詞 農業廢棄物；肥料化；飼料化；能源化；基質化；工業原料化

中圖分類號 F303.4 文獻標識碼 A文章編號 1002-2104(2010)12-0112-05doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.12.023

農業廢棄物也稱為農業垃圾，是指農業生產和農村居民生活中不可避免的非產品產出， 具有數量大品種多形態各異、可儲存再生利用、污染環境等特性，主要包括植物性纖維性廢 棄物（農作物秸稈、谷殼、果殼及甘蔗渣等農產品加工廢棄物）和動物性廢棄物(畜禽糞便 、沖洗水、人糞尿)。中國是世界上農業廢棄物產出量最大的國家，據統計，我國每年產生 放入畜禽糞便量26億t，農作物秸稈7億t，蔬菜廢棄物1.0億t，鄉鎮生活垃圾和人糞便25億t ，肉類加工廠和農作物加工場廢棄物1.5億t，林業廢棄物（不包括薪炭柴）0.5億t，其 它類有機廢棄物約有0.5億t，折合7億t的標準煤［1，2］。從資源經濟學上講 ，它是一種特殊形態的農業資源，如何充分有效地利用將其加工轉化不僅對合理利用農業生 產和生活資源、減少環境污染、改善農村生態環境具有十分重要的影響，而且對能源日益枯 竭的今天具有重大意義。近年來，國內外農業廢棄物的資源化利用技術與研究得到較大的發 展，其資源化利用日益多樣，從總體來看，國內外農業廢棄物的資源化利用主要分為肥料化 、飼料化、能源化、基質化及工業原料化等幾個方向。

1 肥料化

農業廢棄物肥料化利用是一種非常傳統的用方式，分為直接利用和間接利用。直接利用是一 種最直接最省事的方法，在土壤中通過微生物作用，緩慢分解，釋放出其中的礦物質養分， 供作物吸收利用，分解成的有機質、腐殖質為土壤中微生物及其他生物提供食物，從而一定 程度上能夠改善土壤結構、培育地力、增進土壤肥力、提高農作物產量，但自然分解速度較 慢，尤其是秸稈類廢棄物腐熟慢，發酵過程中有可能損害作物根部［3］。

間接利用是指廢棄物通過堆漚腐解（堆肥）、燒灰、過腹、菇渣、沼渣、或生產有機生物復 合肥等方式還田。堆漚腐解還田是數千年來農民提高土壤肥力的重要方式，傳統的堆漚腐解 具有占用的空間大，處理時間較長等缺點［4］，隨著科學技術水平的提高，利用催 腐劑、速腐劑、酵素菌等經機械翻拋，高溫堆腐、生物發酵等過程能夠將其高值轉化為優質 的有機肥，具有流水線生成作業、周期短、產量高、無環境污染、肥效高、宜運輸等優點； 燒灰還田主要指秸稈通過作為燃料、田間直接焚燒的方式，由于田間直接焚燒損失肥力、污 染空氣、浪費能源、影響交通等缺點［5］，現政府已出臺相關禁止焚燒的法律法規 ；過腹還田具有悠久歷史，是一種效益很高的方式，是適當處理的廢棄物經飼喂后變為糞肥 還田，對保持與促進農牧業持續發展和生態良性循環有積極作用；菇渣還田是指培育食用菌 后，菇渣進行還田，經濟、社會、生態效益兼得；沼渣還田是指厭氧發酵后副產品沼液、沼 渣還田，其養分豐富、肥效緩速兼備，是生產無公害農產品良好選擇；生產有機生物復合肥 是能夠進行工業化制作、商品化流通、高效利用方式。

農業廢棄物的飼料化主要包括植物纖維性廢棄物飼料化和動物性廢棄物飼料化。植物纖維性 廢棄物主指秸稈類物質，秸稈中的木質素與糖結合在一起使得瘤胃中的微生物及酶很難分解 ，并且蛋白質低及其他必要營養缺乏，導致直接飼喂不能被動物高效吸收利用，需要對其進 一步的加工處理改進其營養價值、提高適口性和利用率［6］。歸納為：機械加工、 輻射、蒸汽等物理處理，NaOH、氨化、Ca（OH）2-尿素、氧化等化學處理，青貯、發酵、 酶解等生物學處理，還有就是多種方法復合處理。各種處理方法對于改進營養價值、提高利 用率均有不同程度的作用，究竟采用何種方法好，應根據具體條件因地適宜的綜合選擇［7］。例如孫清等［8］采用黑曲霉、白地霉組合菌株對榨汁后的甜高粱莖稈渣及 發酵殘渣進行發酵，所得蛋白飼料的粗蛋白含量由2.01%提高到21.43%，粗纖維由12.37%降 為2.34%；英國Aston大學的研究者從農作物秸稈中篩選出一種白腐菌屬真菌,它能降解木質 素,但不能降解纖維素,用這種真菌發酵農作物秸稈 ,能最大限度地提高農作物秸稈的消化率 ,使農作物秸稈的消化率從9.63%提高到41.13%,效果極為明顯。據粗略測算，如果我國秸稈 資源的40%用于發酵飼料，就會產生即相當于112億t糧食的飼用價值。

而動物性廢棄物飼料化主要指畜禽糞便中含有為消化的粗蛋白、消化蛋白、粗纖維、粗脂肪 和礦物質等，經過熱噴、發酵、干燥等方法加工處理后摻入飼料中飼喂利用［9，10］ ，該技術需要特別注意滅菌徹底消除飼料安全隱患。有試驗表明利用米曲霉和白地霉接入 鮮雞糞與麩皮等混合料中進行固態發酵，并在發酵過程中添加氮源制的飼料適口性較好，可 替代部分配合飼料，添加40％雞糞飼料喂豬后,豬日增重比單喂配合飼料增加10.83%［11］。

3 能源化

農業廢棄物的能源化利用主要分為厭氧發酵及直燃熱解兩個方向。厭氧發酵分為制沼氣和微 生物制氫技術；厭氧發酵制沼氣技術是指農業廢棄物經多種微生物厭氧降解成高品位的清潔 燃料―沼氣（甲烷含量50%-70%）及副產品沼液和沼渣的過程。研究表明，農作物秸稈、蔬 菜瓜果的廢棄物和畜禽糞便都是制沼氣的好原料［12，13］，并且混合廢棄物共處理 比單獨處理時生物氣的產量有顯著提高［14］。沼氣除了可供日常生活（如燒飯、照 明、取暖）外，還可以進行大棚溫室種菜、孵化雛雞、增溫養蠶、發電上網、車用燃氣供應 等，副產品沼液沼渣含有豐富的氮、磷、鉀等營養物質，可作為優質的有機肥，采用熱電肥 聯產模式，實現資源高效利用，廢物零排放［15］。據報道，截至2007年底，全國沼 氣工程總數到達26871處［16］，并且主要以畜禽養殖業的廢棄物為原料工程居多［17，18］。而微生物制氫技術是指利用異養型的厭氧菌或固氮菌分解小分子的有機物 制氫 的過程，具有微生物比產氫速率高、 不受光照時間限制、可利用的有機物范圍廣、工藝簡 單等優點，是農業廢棄物利用非常具有潛力的方向［19］，目前對其有較多的實驗研 究［20-24］，但該技術至今沒有被廣泛的利用,工程實例較少，只在哈爾濱有世界首 例發酵法生物制氫［25］。

直燃熱解又分直燃和熱解兩方面。直燃作為一種傳統獲得熱能的技術一直存在，例如使用秸 稈（其能源密度能達到13 376-15 466 kJ/kg［26］）和草原地區牛馬糞便直燃做飯 、取暖，但隨著社會發展與人民生活水平的提高，絕大部分正逐步由煤、燃氣或電取代，目 前只有在貧困地區少量使用，在城市周圍或比較富裕地區秸稈消耗為零［27］。而現 階段直燃有表現為生物質固體成型燃料供熱與發電和有機垃圾混合燃燒發電，例如使用生物 質能成型燃料在工業鍋爐和電廠中代替部分煤、天然氣、燃料油等化石能源［28］， 將收集的廢舊農膜、城市垃圾直接放進焚燒爐里焚燒，產生的熱能可以用于采暖或發電。農 業廢棄物通過熱解技術可以轉化為清潔的氣體燃料、熱解油和固體熱解焦等產品，富氫燃料 氣體部分可以進入鍋爐燃燒、進行城鎮（或集中居住的較大鄉村）的集中供熱供氣、供發電 機發電或者供燃料電池等；熱解液體經過加工制備生物柴油、生物汽油或者生產酸、醇、酯 、醚等有機化工產品，對我國的原油資源短缺有所緩解；固體熱解焦由于空隙發達、比表面 積較大可作為吸附材料用于環境污染治理，或者作為燃料供熱解所需的熱源。迄今為止，國 內外對與農業廢棄物有關的生物質進行過多方面的加工研究。例如：唐蘭等［29］對 生物質在高頻耦合等離子體中的熱解氣化行為進行研究表明該技術能大幅度提高生物質氣的 熱值及產率；張振華等［30］對鋸末、稻殼、紙屑、櫥芥、塑料和橡膠6種固體廢棄 物 熱解表明除谷殼外液體產物收率都在50%左右，并且其中汽油和柴油餾分共達到60%以上，是 一種具有很高價值的粗成品；梁新等［31］通過對生物質熱裂解制得熱解油并進行熱 解油的精制研究；德國進行固體廢棄物熱解的工業化示范［32］。

4 基質化

基質化是指利用經適當處理的農業廢棄物作為農業生產（如栽培食用菌、花卉、蔬菜等，及 養殖高蛋白蠅蛆、蚯蚓等）的基質原料。作為基質,主要起支持、固定植株，并為植物根系 提供穩定協調的水、氣、肥環境的作用，應達到有適宜理化性質，易分解的有機物大部分分 解，施入土壤后不產生氮的生物固定，通過降解除去酚類等有害物質，消滅病原菌、病蟲卵 和雜草種子等標準［33］；其關鍵在于原料的選取及配比，和原料的前處理。玉米秸 、稻草、油菜秸、麥秸等農作物秸稈，稻殼、花生殼、麥殼等農產品的副產物，木材的鋸末 、樹皮等，甘蔗渣、蘑菇渣、酒渣等二次利用的廢棄有機物，雞糞、牛糞、豬糞等養殖 廢棄物都可以作為基質原料［34］。劉偉等［35］采用爐渣、菇渣、鋸末和玉 米秸混配有機基質，施用有機固態肥，番茄產量最高達36.05kg／m3以上, 蔣偉杰等 ［36，37］采用向日葵稈、玉米稈、玉米芯、菇渣、鋸末等作為原料配制成基質栽培蔬菜 ，產 量和品質均得到大幅度提高，李瑞哲等［38］使用蘑菇底料、動物糞便等農業廢棄物 對蚯蚓生長的影響進行研究，以便為低成本高效生產蚯蚓這種高效動物蛋白，制造優質飼料 的添加劑。

5 工業原料化

農業廢棄物中的高蛋白資源和纖維性材料可以生產多種生物質材料和農業資料，例如秸稈作 為紙漿原料、保溫材料、包裝材料、各類輕質板材的原料，可降解包裝緩沖材料、編織用品 等，或稻殼作為生產白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶瓷的原料； 棉籽加工廢棄物清潔油污 地面；或棉稈皮、 棉鈴殼等含有酚式羥基化學成分制成聚合陽離子交換樹脂吸收重金屬； 或利用甘蔗渣、玉米渣等二次利用廢棄物制取膳食纖維食品，提取淀粉、木糖醇、糖醛等, 或者把廢舊農膜、編織袋、食品袋等經過一定的工藝處理后作為基體材料，同時加入適當的 添加劑，通過一定的處理和復合工藝形成以球-球、球-纖維堆砌體系為基礎的復合材料［39，40］。目前我國已經成功開發出了"秸稈清潔紙漿及綜合利用新技術”，因此只要 能科 學合理地應用，適當擴大規模，實現清潔生產，在一定時期內秸稈仍將是一種較可靠的非木 材纖維造紙原料［27］。使用秸稈制造各類輕質板材其保溫性、裝飾性、耐久性均屬 上乘，不僅可以彌補木材的短缺，減少森林的砍伐， 保護森林資源， 而且還可消耗大量以 稻草、麥秸為主的秸稈資源，降低秸稈焚燒所帶來的大氣污染， 具有較高的生態效益。原 料化是農業廢棄物利用的一個重要途徑，其關鍵是依靠科技開發利用，最大程度的利用農業 廢棄物中有益的物質循環利用，是未來農業廢棄物利用的一個重要方向。

6 小 結

針對農業廢棄物的特性應用現代的生物工程技術提升農業廢棄物的肥料化、飼料化、能源化 、基質化及工業原料化水平，使技術上向機械化、無害化、資源化、高效化、綜合化發展， 產品上向廉價化、商品化、高質化、多樣化和多功能化靠攏。物盡其用、變廢為寶、高效利 用廢棄物達到消除污染、改善農村生態環境、促進農業可持續發展的目標。

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Development of the Application of Resource Utilization Technology in Agricultura l Waste

CHEN Zhiyuan SHI Dongwei WANG Enxue ZHANG Zheng(Hangzhou Energy and Environment Engineering Co. Ltd, Hangzhou Zhejiang 310020,China)