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1、第12章固体废物的资源化一、基本要求了解各典型固体废物的来源、性质；掌握城市生活垃圾、粉煤灰、煤矿石、秸秆典型固体废物的处理与综合利用途径。二、教学重点与难点重点：城市生活垃圾、粉煤灰、煤矿石、秸秆等典型固体废物的处理与综合利用途径。三、教学内容（一）城市生活垃圾的处理与资源化1、城市生活垃圾的分类根据垃圾的组成可简易分为有机物、无机物、可回收废品三大类，又可细分为可回收废品、易堆腐物、可燃物及其他无机废物四大类。根据垃圾的物化性质分类即根据城市生活垃圾的化学成分、可燃性、燃烧热值、堆腐性等指标来进行分类。按可燃性可分为可燃性垃圾和不可燃性垃圾；按垃圾的化学成分可分为有机垃圾和无机垃圾；按热值
2、可分为高热值垃圾和低热值垃圾；按堆腐性分可为可堆腐垃圾和不可堆腐垃圾。按垃圾产生及收集来源分类可分为该法食品垃圾、庭院垃圾、普通垃圾、建筑垃圾、清扫垃圾、商业垃圾、危险垃圾和其他垃圾等。2、城市生活垃圾的组成城市生活垃圾的组成和性质是城市生活垃圾资源化的重要依据，决定着城市生活垃圾资源化的途径。自然环境、气候条件、城市发展规模、居民生活习性（食品结构）、家用燃料（能源结构）以及经济发展水平等都对城市生活垃圾组成有不同程度的影响。近年来，工业发达国家的城市生活垃圾成分也有了根本的变化,世界上现代化的城市中家庭燃料构成已从过去用煤、木柴改用煤气、电力,垃圾中曾占很大比例的炉渣大为减少。许多国家城市
3、居民的日常食品改为冷冻、干缩、预制的成品和半成品，家庭垃圾中的有机物，如瓜皮、果核等大为减少,而各类纸张或塑料包装物、金属、塑料、玻璃器皿以及废旧家用电器等产品大大增加。一般，工业发达国家垃圾成分是有机物多，无机物少。而不发达国家则是无机物多，有机物少。南方城市较北方城市有机物多，无机物少。而可回收组分的数量视垃圾是否分类收集而有所不同。3、城市生活垃圾的性质表示城市生活垃圾的化学性质的特征参数有元素组成、挥发分、灰分及灰分熔点、固定碳及发热值等。城市生活垃圾的化学性质是选择加工处理和回收利用工艺时十分重要的参数。元素组成主要指C、H、0、N、S及灰分的质量分数，是城市生活垃圾中很重要的特性参
4、数。测定垃圾化学元素组成可以估算垃圾的发热值，以确定垃圾具体处理方法，如采用焚烧方法、堆肥还是其他方法，也可用于好氧处理方法中生化需氧量的估算。因此，测定垃圾元素组成，对选择垃圾处理工艺是很重要的。垃圾的化学组成及成分（质量分数）一般为：10%20%C,1%3%H,0.5%1.0%N,0.1%1.2%S:灰分为10%25%,水份为40%60%,热值约为29305020KJkg（7001200kcalkg）。垃圾的化学元素组成很复杂，测定方法亦很繁琐，常由专业部门进行测定方可提供可靠数据。挥发分垃圾在600C温度下的灼烧减量，是表示垃圾中有机物含量的参数。挥发分又称挥发性固体的质量分数，用联（%
5、）表示：Ws=（m；?ml）/（m.3mi）100%灰分（A）及灰分熔点灰分是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质，是反映垃圾中无机物含量的参数。其数据测定方法与灼烧残余量（）测定基本相同,灰分质量分数（）为：A=I一WS灰分熔点的高低受灰分化学组成的影响，主要与Si、AI等元素含量有关；垃圾的组成成分不同，其灰分含量及灰分熔点也不同。发热值又称有机垃圾的发热值，是指单位质量有机垃圾完全燃烧，并使反应产物温度回到燃烧前起始温度时所放出的热量。根据燃烧产物中水份存在状态的不同，又分为高位发热值与低位发热值。低位发热值（简称低热值）是指单位质量有机垃圾完全燃烧后，燃烧产物中的水份冷却到20C的水蒸气时所
6、放出的热量；同样将其水份冷凝为0的液态水时所放出的热量称为高位发热值（简称高热值）。城市生活垃圾发热值对分析垃圾燃烧性能，对能否采用焚烧处理工艺提供重要依据。根据经验，当城市生活垃圾的低热值大于3350kJkg（800kcal/kg）时，可不加助燃剂进行垃圾燃烧。城市生活垃圾中含有大量有机物，大致分为碳水化合物、脂肪、蛋白质，能提供生物体的碳源和能源，这是进行生物处理的物质基础。城市生活垃圾中碳水化合物含量较多，主要是纤维素，且有大量的纸、布、蔬菜类等。垃圾中的各类有机物物质的生化分解速度及分解产物是不相同的。通常情况下，脂肪产气量最大，产气中甲烷含量很高；蛋白质产气量较少，但产气中甲烷含量高
7、;碳水化合物的产气量与甲烷量都较低。而分解速度,碳水化合物最快，其次是脂肪，蛋白质最慢。碳水化合物中，单糖、二糖类易被生物降解，多糖类中，淀粉极易降解，木质素较难降解。4、城市生活垃圾分选与资源化利用（1）城市生活垃圾的分类收集分两类收集按可燃垃圾和不可燃垃圾分类收集。分三类收集按可燃物、不可燃垃圾和可回收利用废品（如玻璃、塑料瓶、金属等）三类分类收集。分四类收集按可燃物、金属类、玻璃类和陶瓷及其他不可利用废物四类分类收集;分五类收集按可燃物、金属类、玻璃类、不可利用废物和危险废物(如干电池、日光灯管、水银温度计等)五类分类收集，其中危险废物单独收集。(2)城市生活垃圾资源化综合系统综合系统包
8、括前期系统和后期系统,既包括了破碎、分选等预处理系统,也包括热分解，利用微生物的堆肥、沼气、糖化、蛋白化以及焚烧回收热能系统。将各个单元处理加以更好组合起来，成为一个新系统。综合系统决不意味着各个分系统的简单相加，也要着眼于某个系统中改进单元操作或者工艺设计，改进设备等问题，包括分系统和总系统的相互作用。图12-1我国城市生活垃圾高温消解与分选处理典型原则工艺流程图12-4国外城市生活垃圾分选回收及资源化的三种典型原则工艺流程图5、城市生活垃圾资源化新技术(1)糖化处理利用生物酶的催化作用，催化水解含纤维素的固体废物，回收精制转化产品的工艺已受到国内外的重视。城市垃圾中有比例甚高的含纤维素物质
9、，如果能将这些物质单独回收,可采用糖化技术从中回收饲料葡萄糖、精制葡萄糖，乃至单细胞蛋白与酒精等产品。(2)废纤维素水解生产酒精生物燃料由于纤维素、半纤维素和木质素间互相缠绕，且纤维素本身存在晶体结构，会阻止水解酶接近纤维表面，故纤维原料的直接酶水解效率很低，必须通过预处理除去木质素、溶解半纤维素，或破坏纤维素的晶体结构，增大纤维素与酶接触的表面，才能提高纤维原料水解效率。常用的预处理方法主要有蒸气爆破、碱水解及稀酸水解等。从葡萄糖转化为乙醇的生化过程简单，反应条件温和，所采用的发酵工艺主要为连续发酵工艺，因连续发酵具有生产率高、微生物生长环境恒定、转化率高等特点。所用的连续发酵装置主要有连续
10、搅拌器、充填床、流化床和中空纤维发酵器等。为了降低酒精的生产成本，现采用了同时糖化和发酵工艺。(2)生产单细胞蛋白单细胞蛋白(SingIecellPrOtein简称SCP)是通过培养单细胞生物而获得的生物体蛋白质，又称微生物蛋白。包括细菌、放线菌中的非病原菌、酵母菌、霉菌和微型藻类等。它们可利用各种废物中无害无毒基质如碳水化合物、碳氢化合物、石油副产品等，在适宜的培养条件下生产微生物蛋白。这些微生物蛋白不仅蛋白质含量高于传统的蛋白质食品，而且氨基酸组成齐全，配比适当，富含人畜生长代谢必需的8种氨基酸组分和多种维生素，是理想的食品和动物饲料来源。美国路易斯安那州立大学的CaIIihan等人研究了
11、以蔗渣为基质生产单细胞蛋白的生产工艺流程。(二)煤系固体废物的处理与资源化我国是一个煤炭资源丰富的国家，在可燃矿产资源中，煤炭占96%。目前我国一次能源消费中76%以上是煤炭，煤炭年产量约10亿3居世界第一位。在煤炭开采和燃烧使用过程中，将会排出大量的煤系固体废物，主要包括粉煤灰和煤砰石，它们的排放量约占工业固体废物排放总量的20%30机因此，对于煤系固体废物的资源化利用日益引起人们的广泛重视。1、煤肝石的处理与资源化利用(1)煤肝石的来源及危害煤肝石是指煤炭开采、洗选加工过程中产生和被分离出来的的固体废弃物，也是可利用的资源，具有双重性。它是成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低(一般在20%
12、以下)、比较坚硬的黑色岩石。它包括露天开采的剥离岩石和井工开采的掘进砰石(占45%).采煤砰石(占35%)及选煤肝石(占20%)。煤砰石已是我国排放量最大的工业固体废弃物之一。2005年排放砰石量约1.92.0亿t;目前全国国有煤矿现有肝石山1500余座，堆积量30亿t以上(占我国工业固体废物排放总量的40%以上)，占用土地300400公顷，而且每年约以2亿t的速度递增。煤砰石长期堆放于地表，若不处理利用，不仅占用大量土地、影响自然景观、破坏小区内的生态环境，而且在煤肝石运输、装卸、堆放过程中，会造成大气、土壤、水体污染及地质灾害发生。(2)煤研石的化学特性煤砰石是由有机物(含碳物)和无机物(
13、岩石物质)组成的混合物。煤砰石的无机组分多在80%以上，而可燃物仅占10%左右，煤砰石还含有较高有害组分硫。主要化学成分见表12-1所不O表12/煤砰石的主要化学成分()SO2Al2O3CaOMgOFe2O3R2O烧失量406515351714291-2.5217(3)国内煤肝石的处理与资源化利用用煤砰石作燃料煤秆石含一定量的碳和其他可燃物，发热量一般为4186.8-12560.4kJkg(Iooo3000kcalkg),是一种值得回收利用的资源。煤肝石用作燃料的方法主要有：回收煤炭、用作沸腾炉燃料和发电、用于制煤气。用煤肝石作建筑材料(a)生产水泥由于煤砰石的化学成分和矿物组成与粘土相似，含
14、SiO240%-60%,AI2O3I5%3O%,还有CaO、Fe2O3等，因此，利用燥肝石可以生产水泥，以代替部分或全部粘土。此外，煤砰石中还含有少量可燃物，所以煤阡石用于制水泥不仅可以代替粘土，节约土地资源，而且可以节约能源。(b)制成目前，煤砰石砖年产量已达200亿块，年资源化利用煤砰石约5000万t,可节约土地2957542500亩(1971.72816.7ha),煤肝石烧结砖是以煤肝石为原料替代部分或全部粘土烧制而成。煤砰石砖强度高、热阻大，隔音好，可降低建筑物墙体厚度，减少用砖量；同时由于煤砰石破外观整洁，抗风化能力强，色泽自然，可以省去抹灰、喷涂等建筑工序，降低建筑和维护成本，与传
15、统粘土砖相比有着更高的性价比和更强的市场竞争力。(c)瓷砖由于燥砰石中的主要化学成分一般能满足瓷砖生产要求，因此以煤砰石为主要配料可生产釉面破、陶瓷锦砖（马赛克）和细瓷和高强瓷等。（d）生产轻骨料煤砰石生产的轻骨料和用轻骨料配制的碎是一种轻质、保温性能较好的新型建筑材料。煤肝石内所含可燃物质和菱矿在焙烧过程中析出气体起膨胀作用，同时其中又含有大量硅铝物质，因此是生产轻骨料的理想材料。用这种轻骨料配制的轻质混凝土重量轻、吸水率低、强度高、保温性能好，可用于建造大垮度桥梁和高层建筑物。用它作钢筋混凝土楼板，在配筋相同的情况下，跨度可由4m增至7m,保温和防火性能也有改善，造价可降低10机（e）其他
16、如用于地基工程、筑路和修筑堤坝，用于煤矿塌陷区土地复垦和矿井充填，制备优质高岭土和造纸涂料级超细高岭土，合成碳化硅超细微粉等。在农业上的应用煤肝石在农业上的应用主要为制作肥料煤砰石含有大量有机质，含量一般在15%25%,高者可达25%以上，并含有植物生长所必须的B、CuZnMo、MnCo等微量元素和较大的吸收容量，这种煤砰石适宜于制肥料。砰石肥料主要有两类：一类是有机一无机复合肥；另一类是煤砰石微生物肥料。2、粉煤灰的处理与资源化利用（1）粉煤灰的来源粉煤灰实际上是煤的非挥发物残渣，是煤粉经高温燃烧后形成的种似火山灰质的混合材料，主要是燃煤电厂、冶炼、化工等行业排放的固体废物。燃煤电厂燃燃烧产
17、生的高温烟气经收尘装置捕集而得到粉煤灰（或称飞灰）。少数煤粉燃烧时因碰撞而初结成块沉积于炉底成为底灰。粉煤灰约占灰渣总量的80%90%,底灰约占总量的10%20%。我国是产煤和燃煤大国，电热电厂和热力厂排放的粉煤灰，已堆放6000万t,占地超过20多万亩。而且，每年仍有约700万I粉煤灰要堆放在灰场里。因此，如何利用粉煤灰资源已引起普遍的关注。（2）粉煤灰的基本性质粉煤灰的化学成份与原煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关，性能差异也很大，主要成分为氧化硅、氧化铝、氧化铁，总量约占粉煤灰的85%左右；氧化钙、氧化镁、氧化硫含量较低。粉煤灰的活性取决于SiO?和ALCh的含量；CaO含量对粉煤灰的
18、活性有利，但一般含量不高。表12-2为我国一般低钙粉煤灰的化学成分，与黏土成分类似。表12-2我国一般低钙粉煤灰的化学成分成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2O及K2O烧失量含量/%406017352-151-10052.00.1-20.54126粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，它本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状及有水存在时，能在常温，特别是在水热处理（蒸汽养护）条件下，与氢氧化钙或其他碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料。这也正是粉煤灰能够用来生产各种建筑材料的原因所在。（3）粉煤灰处理与资源化利用粉煤灰具有颗
19、粒小，孔隙率高，比表面积增大，活性大和吸附能力增强，耐磨强度高（7度），压缩系数和渗透系数小等优点。粉煤灰中的C、Fe.Al及稀有金属可以回收；CaOsSiO2等活性物质可广泛用做建材和工业原料；Si、P、K、S等组分可用于制作农业肥料与土壤改良剂，其良好的物化性能可用于环境保护。粉煤灰用作建筑材料粉煤灰用作建筑材料，是粉煤灰利用的最主要途径之一，它包括生产水泥、混凝土、烧结砖、蒸养破、砌块与陶粒等。（a）生产水泥粉煤灰中含有大量活性AI2O3、SiO2和CaO,当其掺入少量生石灰和石膏时，可生产无熟料水泥，也可掺入不同比例熟料生产各种规格的水泥。其生产工艺有粉煤灰与水泥熟料共同磨细制成水泥和
20、粉煤灰（磨细灰或原灰）与磨细的水泥均匀混合制成水泥二种方法。在磨制水泥时，可以加入不同比例的粉煤灰，生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥（掺加量15%）、粉煤灰硅酸盐水泥（掺加量为20%40%）、砌块水泥（掺加量为60%70%）和无熟料水泥。（b）配制混凝土粉煤灰在混凝土中的应用是近几年来应用发展最快的技术之一。粉煤灰采用球磨机磨细，可使粉煤灰需水量比下降，活性提高，质量均匀。粉煤灰作为混凝土的矿物掺合料，在混凝土中的作用主要表现为火山灰“活性效应”、“形态效应”、“微集料效应”、“降低水化热效应”、“限制温度裂缝效应”和“吸附效应”六个方面。将细度大、活性高、含碳量低的高质量粉煤灰用于取代水泥
21、作混凝土掺合料，不仅可减少水泥等材料用量、改善位性能，而且在一些特殊混凝土中已成为必需的重要掺和材料。（c）生产建材制品粉煤灰制品较多，目前常用制品主要是粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养植、粉煤灰硅酸盐大型砌块和板材等。（d）粉煤灰外加剂用于砂浆和混凝土中的粉煤灰掺和料，改善并提高了混凝土各项技术性能，起到了减水、缓凝、抗渗、泵送等外加剂的作用。主要有JFA粉煤灰减水剂、粉煤灰泵送剂等。（e）其他如制备粉煤灰砂浆，用作保温建筑材料等。粉煤灰用于地基工程粉煤灰成分及其结构与粘土相似，能代替砂石、粘土用于公路路基、修筑堤坝、房屋建筑地基。筑路和修筑堤坝是煤肝石利用的重要途径之一。粉煤灰可与适量石灰混合，加
22、水拌匀，碾压成二灰土。目前我国公路常采用粉煤灰、粘土、石灰掺合作公路路基材料。掺入粉煤灰后路面隔热性能好，防水性和板体性好，利于处理软弱地基。英、美、法、德和日本等国家大量使用自燃后的煤砰石作公路路基和堤坝材料，具有很好的抗风雨侵蚀性能。在地基处理方面，粉煤灰还可用于CFG水泥粉煤灰碎石桩复合地基，由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌和，用振动沉管打桩机制成具有可变粘结强度的桩型。通过调整水泥掺量及配比，可使桩体强度在C5C20之间变化，其中的粉煤灰具有细骨料及低标号水泥作用。粉煤灰用作充填材料回填可大量使用粉煤灰，主要用于工程回填、围海造地、矿井回填等方面。粉煤灰颗粒均匀细腻、易胶凝固结，回
23、填夯实后能达到一强度，回填工程的性能如承载力、变形等都比较好，无须加工处理即可直接用于工程。安徽淮北电厂与煤矿配合，用粉煤灰回填煤矿塌陷区千余亩，复土后造地种植农作物，既解决了电厂排灰出路，有造了土地。粉煤灰用于农业生产粉煤灰具有质轻、疏松多孔的物理特性，还含有磷、镁、钾、硼、铜、铝、镒、铁、钙、硅等植物所需的元素，因而广泛应用于农业生产。(a)粉煤灰用作土壤改良剂粉煤灰具有良好的理化性能，能广泛用于改造重粘土、生土、酸性土和盐碱土，弥补其粘、酸、瘦、板的缺陷。粉煤灰掺人土壤后，土壤密度降低，孔隙度增加，透水与透气性得到明显改善，酸性被中和，团粒结构得到改善。粉煤灰还具有抑盐压碱作用，从而有利
24、于微生物的生长繁殖，加速有机质的分解，提高土壤保温保水能力和有效养分含量，增强作物的防病抗旱能力。(b)粉煤灰直接作农业肥料粉煤灰含有大量可溶性硅、钙、镁、磷等农作物所必需的营养元素。当其含有大量可溶性硅时，可作硅肥(或硅钙肥)；当含有较高可溶性钙、镁时，可作改良酸性土壤的钙镁肥；当含有大量Sio2、CaOMgC)及少量P2O5、S、FeMo、ZnsB等有用组分时，可被视为复合微量元素肥料。粉煤灰还可用于制造各种复合肥，如利用粉煤灰加碳酸钾、补助剂Mg(OH)2、煤粉，经焙烧研制成硅钾肥。回收粉煤灰中的有用物质(a)分选空心微珠空心微珠是51%60%SiO2、26.2%39.9%Al2O32.
25、2%8.7%Fe2O3及少量K、Fe、CaMg、Na、S的氧化物等组成的熔融结晶体，它是在14002000C温度下或接近超流态时，受到COz的扩散、冷却固化与外部压力作用而形成的。快冷时形成能浮于水上的薄壁珠,慢冷时形成圆滑的厚壁珠。空心微珠的粒径在75125m范围内，密度一般只有粉煤灰的1/3。空心微珠质量小、强度高、耐高温、绝缘性能好，常应用于石油化工裂化催化剂和化学工业化学反应催化剂、绝缘材料和塑料的填料等。(b)回收煤炭资源我国热电厂粉煤灰一般含碳5%7%,其中产灰含碳大于10%的电厂占30%,这不仅严随影响漂珠的回收质量，不利于作建材原料，而且也浪费资源。其回收方法主要有浮选法、静电
26、分选法两种。(c)回收金属物质粉煤灰含Fe2()3、AI2O3和大量稀有金属，在一定条件下，这些金属物质均可回收。如粉煤灰含Fe2O3一般在4%20%,最高达43%,当Fe2O3含量大于5%时，即可回收。Fe2O3经高温焚烧后，部分被生成Fe3O4和铁粒，可通过磁选回收。辽宁电厂在一定磁场强度下，分选得含铁50%以上的铁精矿，铁回收率达40%以上。粉煤灰用作环保材料粉煤灰因其特殊的理化性能而被广泛应用于环保产业。如：用于垃圾卫生填埋填料；用于制造人造沸石和分子筛；利用粉煤灰制备絮凝剂；用作吸附剂等。(a)环保材料开发可利用粉煤灰制造人造沸石和分子筛、铝铁复合混凝水处理剂等。利用粉煤灰生产分子筛
27、的工艺技术与常规生产相比，生产每I分子筛可节约0.72lAl(OH)3、1.8t水玻璃和0.8t烧碱，且生产工艺中省去了稀释、沉降、浓缩、过滤等流程，生产产品质量优于化工合成的分子筛。粉煤灰还可用于制絮凝剂。(b)用于废水治理作为吸附剂直接处理含油废水、含氟废水、电镀废水与含重金属离子废水、含磷废水等。此外，粉煤灰具有脱色、除臭功能，能较好地去除废水中的COD、BOD,可广泛用于有机废水、制药废水、造纸废水的处理。粉煤灰用于活性污泥法处理印染废水，不仅能提高脱色率，并能显著改善活性污泥的沉降性能，克服污泥膨胀。(三)秸秆类废弃物处理与资源化1、秸秆的特点秸秆类废弃物主要由植物细胞壁组成，它含有
28、大量的粗纤维和无氮浸出物，也含有粗蛋白、粗脂肪、灰分和少量其他的成分。植物细胞壁包含的纤维素和半纤维素较易被生物降解，而木质素除本身难以分解外，在植物细胞壁中，还常与纤维素、半纤维素、碳水化合物等成分混杂在一起，阻碍纤维素分解菌的作用，使得秸秆难以被生物所分解利用。如何使作物秸秆中的木质纤维素得到有效的分解，是作物秸秆处理和利用的关键。同时，从作物秸秆的营养特点分析，其蛋白质、可溶性碳水化合物、矿物质和胡萝卜素含量低，而粗纤维含量高,因而其适口性不好，家畜采食量小、消化率低。秸秆拥有植物生长所需要的一切营养成分，是良好的饲料资源；同时，它的有机物含量较高,又可作为作物的有机肥料和土壤有机质的来
29、源;此外,它还可以用作其他行业的原料。秸秆类废弃物的资源化利用主要体现在以下几方面：利用其含热量和可燃性作为能源使用；利用其营养成分制作肥料和饲料；提取其中的有机和无机化合物，生产化工原料和化学制品；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；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。2、秸秆资源能源化利用技术(1)秸秆能源化产沼气秸秆类农业固体废弃物其碳素含量高，其碳氮比一般在30：1以上，适合用于生产沼气。但由于其中木质素、纤维素、半纤维素、果胶和蜡质等化合物的含量较高，在厌氧产沼气时分解和产气速度较慢，通常在入沼气池前要进行，以提高产气速度
30、。预处理方法为高活性菌种接种和与粪便合理配料。(2)秸秆能源化液化技术水解液化技术是指秸秆中纤维素和半纤维素在催化剂的作用下，经过水解反应生成葡萄糖，然后通过发酵转化成燃料静的过程。水解工艺主要有酸水解、酶水解和发酵水解等工艺。热解液化技术是指秸秆在完全缺氧或有限氯供给的条件下，以较高的升温速率(IOoIoO(TCs)将秸秆加热到中温(500600),热裂解析出的挥发物在反应器内停留极短的时间(W2s)即被快速冷却成液态产物(生物油或热裂解油)，液态产物的产率可高达7080%o直接液化技术是将秸秆加一定的溶剂和催化剂放在高压釜中，通入氢气和惰性气体，在适当的温度和压力下将秸秆直接液化。直接液化
31、技术早在20世纪60年代国外就开始研究,最著名的是PERC法,该工艺为将木片、木屑放在Na2CO3溶液中，用Co加压至28MPa,使原料在3OO35OC温度下反应，分离得到4050%的液体产物(生物油或液化油)。(3)秸秆能源化气化技术秸秆能源化气化技术其实质是无氧或缺氧条件下高温热解过程。秸秆在缺氧状态下加热发生热解反应，秸秆由固态转变为CO、CH4、比等可燃性气体。秸秆气化技术包括干燥、热解、氧化和还原反应等过程。秸秆热解是个复杂的化学反应过程，在不同的反应路线下可得到不同的产物。一般在温度高于250C时开始发生热解反应，在温度较高时，秸秆的热解产物是由数百种碳氢化合物组成复杂的混合气体。
32、由于秸秆中含有较多的氧，当温度升高到一定程度后，氧将会参加反应发生氧化反应而使温度迅速提高，从而加速完成热解。还原反应是秸秆气化的主要过程，其反应过程是燃烧后的水蒸气和二氧化碳与碳反应生成氢和氧化碳,从而完成了固体桔秆向气体燃料的转变。秸秆气化工艺有固定床气化工艺(固定床气化炉)、流化床气化工艺(流化床气化炉)、干储气化工艺(干储气化炉)等。干福气化工艺是把经过干燥后的农业废弃物置于干偏反应器内，在隔绝空气的条件下加热，使其中的秸秆受热分解，得到蒸气气体，气体经冷凝可获得木焦油和木醋酸，不能冷凝的气体是可燃气，剩在反应器中的是木炭。目前应用最广的是连续隧道式干储气化炉。3、秸秆资源肥料化利用技
33、术秸秆中含有丰富的有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硫等肥料养分，是可利用的有机肥料资源。(1)秸秆还田技术秸秆还田可增加土壤有机质和速效养分含量，培肥地力，缓解氮、磷、钾比例失调的矛盾，并可改良土壤结构，使土壤容重下降，孔隙度增加，更加有利于涵养水分。同时，秸秆还田还为土壤微生物提高了充足的碳源，促进微生物的生长、繁殖，提高土壤的生物活性。秸秆覆盖地面，干旱期可减少土壤水分的地面蒸发量，保持耕田的蓄水量；雨季可缓冲雨水对土壤的侵蚀，抑制杂草生长，改善地-空热交换状况。此外，秸秆还田还可降低病虫害的发病率，减轻土壤盐碱度，增加作物的产量，提高作物的品质，优化农田生态环境。秸秆作为有机肥料还田，利用方
34、法有秸秆直接还田和秸秆间还接出两种方法。秸秆直接还田技术秸秆间接还田技术（2）稽秆生化快速腐熟技术生化快速腐熟技术是利用先进技术培养能分解粗纤维的优良微生物菌种，生产出可加快秸秆腐熟的生化制剂，采用现代化设备控制温度、湿度、数量、质量和时间，经机械翻抛、高温堆腐、生物发酵等过程,将秸秆制造成优质生物有机肥的先进方法。具有自动化程度高，腐熟周期短，产量高，无环境污染，肥效高等优点。催腐剂堆肥技术；速腐剂堆肥技术；酵素菌堆肥技术。4、秸秆资源饲料化利用技术（1）微生物贮存技术秸秆微贮技术,就是将作物秸秆晒干粉碎后,经过碱化处理,加入一定量的生物转化剂，在密封的窖（池）内进行厌氧发酵，经过一系列化学
35、和生物学作用，使原料变成带有酸味、营养价值高的优质饲料。（2）青贮法技术秸秆的青贮工艺是将新鲜的秸秆切短或锄碎（原料切碎），装入青贮池或青贮塔内（入窖），通过封埋等措施造成厌氧条件（压实、密封），利用厌氧微生物的发酵作用（贮存），以提高秸秆的营养价值和消化率。这是生物处理法中应用最广泛、操作最简单的方法。秸秆青贮其实质是将新鲜植物紧实地堆积在不透气的容器中，通过微生物（主要是乳酸菌）的厌氧发酵，使原料中所含的糖分转化为有机酸，主要是乳酸。当乳酸在青贮原料中积累到一定浓度时，就能抑制其他微生物的活动，并制止原料中养分被微生物分解破坏，从而将原料中的养分很好地保存下来。乳酸发酵过程中产生大量热能，
36、当青贮原料温度上升到50时，乳酸菌也就停止了活动，发酵结束。通过此发酵过程，秸秆的营养成分发生了变化，不易消化的成分变成了易于消化的成分，从而使秸秆的饲料价值和消化率得到了提高。青贮饲料养分损失少，蛋白质、纤维素保存较多，营养价值比干秸秆高。此外，由于青贮原料是在密闭并停止微生物活动的条件下贮存的，因此可以长期保存不变质，最长可达20-30年。但青贮法对纤维素消化率的提高较少，筛选某些纤维分解菌，以提高青贮饲料的消化率仍是需要重点解决的问题。（3）氨化法处理技术秸秆氨化处理技术，就是在秸秆中加入一定比例的氨水、无水氨（液氨）、尿素等，在密闭条件下通过它们的作用，破坏木质素与纤维素之间的联系，促
37、使木质素与纤维素、半纤维素分离，使纤维素及半纤维素部分分解、细胞膨胀、结构疏松，从而提高秸秆的消化率、营养价值和适口性的加工处理方法。氨化秸秆的原理可分为碱化作用、氨化作用和中和作用三个方面。因此，各种农作物秸秆都可进行氨化处理。氨化方法主要有堆垛氨化法、氨化池法、氨化炉法、塑料袋氨化法等。(4)热喷处理技术秸秆热喷处理就是将侧碎成约8cm长的农作物秸秆，混入饼粕、鸡粪等，装入饲料热喷机内，在一定压力的热饱和蒸汽下，保持一定时间，然后突然降压，使物料从机内喷爆而出，从而改变其结构和某些化学成分，并消毒、除臭，使物料可食性和营养价值得以提高的一种热压力加工工艺。5、秸秆资源材料化利用技术(1)以
38、秸秆为原料制备人造板技术沥青基植物纤维复合板沥青基复合板具有优异的防水和防渗漏性能，特别适用于建筑的外墙以及潮湿的环境中。水泥基植物纤维复合板(简称PRC)是在水泥木屑板的基础上，将多年生的木材换成一年生植物纤维与水泥复合而成的新型建筑材料，是一种具有即保温节能、吸声隔音、耐水防火、无毒无味、轻质、高强安全等特性的环境协调型建材。石膏基植物纤维复合板石膏基植物纤维复合板是以半水石膏、秸秆、工业废渣等为原料，经半干法压制成型的新型墙体板材。(2)以秸秆为原料制备发泡材料植物纤维发泡制品，是将农作物的秸秆、稻草、稻麦壳、芦苇或甘蔗渣、木屑等植物纤维性废弃物经粉碎成粉末后，与适宜的黏合剂、耐水剂、填
39、充料等助剂在一定的工艺下压制而成的，用于制造餐具、托盘、包装内衬及多种包装容器的包装产品。该类产品因其不消耗木材，同时原料来源很广泛且为再生资源，形成过程和废弃后，入土可为肥，在一定的原料组分下，还可作为饲料，不会对环境造成污染，因此具有明显的环保优势和资源优势。6、秸秆资源原料化制取化学品技术以植物纤维性废弃物为原料制取化学制品，也是综合利用农业废弃物、提高其附加值的有效方法。如甘蔗渣、玉米芯、稻壳等含1/4-1/3的多缩戊糖，经水解可制得木糖；稻壳、麦秸、高粱秆、玉米皮和豆荚可制得淀粉；稻壳可作为生产白炭黑、活性炭的原料；用甘蔗渣、玉米渣皮等可以制取膳食纤维。另外，以秸秆废弃物为原料还可制
40、取草酸、酒精等。(1)提取低聚木糖技术低聚木糖也称木寡糖，主要有效成分为木二糖和木三糖，是一种由半纤维素降解而得的低度聚合物。由于低聚糖具有耐酸、耐热、不易分解等特点，较适合用在酸奶、乳酸菌和碳酸饮料等酸性饮料当中。低聚木糖主要以富含半纤维素的玉米芯、稻壳、棉籽壳、秸秆和稻草等为原料，经过一定的处理制得。(2)提取糠醛技术糠醛，学名吠喃甲醛，它是一种重要的有机化工原料，在合成树脂、石油化工、染料、医药和轻化工等方面都有着广泛的用途。植物纤维原料在催化剂和热作用下，戊聚糖水解为戊糖，然后再脱水生成糠醛。水解反应用场需要加入硫酸、盐酸和过磷酸钙等催化剂。但由于过磷酸钙价格较贵，而盐酸具有较强的挥发性，故通常采用硫酸作催化剂。目前，生产糠醛的原料包括玉米芯、向日葵壳、棉籽壳、稻壳、甘蔗渣、棉麻秆、阔叶林等秸秆废弃物，其中玉米芯中多缩戊糖的含量为最高。四、作业及解答
