[发明专利]综合利用生物秸秆的五联产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及一种综合利用生物秸秆的五联产工艺。

背景技术

在我国，每年夏秋收之际，总有大量的小麦、玉米秸秆在田间焚烧，不仅造成雾霾，污染了环境，同时也造成了严重的资源浪费。小麦、玉米等生物秸秆是一种具有多用途的生物质资源，秸秆含有纤维素、半纤维素、木质素、粗蛋白、酶等有机物，还含有氮、磷、钾、钙、镁等营养元素。

例如，生物秸秆可以直接用作食草动物的饲料，但适口性较差，采食量少。一般经过秸秆氨化处理后，粗蛋白由3%～4%提高到8%左右，有机物的消化率提高10～20个百分点，并含有多种氨基酸，可以代替30%～40%的精饲料。还可杀死草籽，防止霉变。秸秆也可以粉碎成糠，作动物辅助饲料。

但是饲用存在的问题主要为：一是生物秸秆蛋白质等营养成分低，纤维素含量高，营养转化率低，反刍动物不宜过多食用，只能作为饲养反刍动物的补充饲料；二是养殖业对秸秆的品质要求比较高，要求干燥、不能霉变；三是秸秆饲料化主要是自产自用、自贮自用，而专业化工业化加工市场化利用模式尚处于起步阶段，没有充分发展；四是下游粪污能源化和肥料化利用不足，对上下游进行整合集成的一体化模式少，生物秸秆养畜的综合效益有待提高。

秸秆还田对增加土壤有机质、提高土地综合肥效和生产能力，起到了重要的作用。近年来，通过推广机械粉碎直接还田，我国秸秆还田比率逐年提高。机械进行秸秆还田还可以提高农业的生产效率，减轻农业的劳动强度，节约时间，解决劳动力不足问题。然而机械收获费用高，且由于秸秆收储利用需求过低，农民和农机手并不以提高秸秆收集率作为作业目标。

而且秸秆直接还田的弊端也是显而易见的：a、若植物本身有病菌、虫害，秸秆还田会将病菌埋伏地下，易诱发下茬庄稼再生病害；b、直接还田秸秆太多，导致腐熟速度慢，将会影响下茬庄稼发芽、生根等；c、秸秆碳氮比高，直接施到土壤微生物会争夺氮元素造成与植物争氮的不良现象，导致农作物初期黄苗；d、未经发酵的秸秆中的氮、磷、钾、硫、镁等植物性肥料元素在秸秆中多以结合状态存在，不能被植物吸收利用。

秸秆还可堆肥还田，堆肥还田主要是在田间地头挖积肥凼，将农作物秸秆堆成垛，添加适量的家畜粪尿或污泥等，调整碳氮比和水分，或者添加菌种和酶，使秸秆发酵生成有机肥。然而存在的问题是基本以个体家庭为单位，加上劳动力不足，没有形成规模。

秸秆还可过腹还田，秸秆过腹还田是对秸秆经过一定的物理、化学或生物方法处理制成饲料，饲喂牛、马、羊等大牲畜，并将其粪便还田。秸秆过腹还田是目前我省畜禽养殖集中区秸秆还田普遍采用的方式，多种秸秆均可实施过腹还田，秸秆饲喂牛、羊、马等牲畜后，以畜粪尿施入土壤，既可以解决人畜争粮的矛盾，又能实现秸秆综合利用。然而存在的问题是大型牛羊养殖场数量较少且分散，规模养殖比重低。

秸秆还可用来做秸秆生物反应堆，秸秆生物反应堆主要是通过微生物反应堆进行发酵生产CO₂，对农作物进行气体施肥，技术方便简单，运行成本低廉，增产增收效果明显，适用于温室大棚瓜果、蔬菜等经济作物种植，是蔬菜种植区秸秆还田的有效方式。转化为清洁能源，效果十分明显。然而存在的问题是大棚蔬菜种植区面积极小且分散，秸秆利用比重低。

此外，秸秆也可以通过制浆造纸、沼气、固化成型燃料、热解气化、直燃发电等方式利用。

生物秸秆是较好的造纸原料，可以缓解木浆纸原料紧张的局面。目前小麦秸秆造纸技术成熟，发展态势良好，是秸秆工业化利用最好的秸秆类型。重点提升现有草浆企业，加强秸秆制浆新技术的研究和产业化，采用清洁生产技术规模化适度发展草浆，积极推进清洁制浆工艺技术研发，促进秸秆造纸企业产业化，生态化开发道路。然而秸秆综合利用生产规模普遍偏小，技术水平低，经济效益差。

秸秆能源化利用还存在诸多问题，主要表现在：a是生物质发电利用秸秆比重偏低；目前，全国现有的秸秆发电厂年可消耗秸秆近4000万吨，实际利用秸秆量约1800万吨；b是秸秆热解气化和“炭气油”联产工程普遍存在着规模偏小、产品档次低等方面的问题，尤其是秸秆气化集中供气工程；c是秸秆固化成型虽已形成560万吨的产能规模，但因专用炉具不配套等因素，年实际利用秸秆量不到200万吨。

综上所述，目前迫切需要围绕实现保护生态和环境，并以扩大秸秆利用规模和提高秸秆利用经济效益为核心，来全面促进秸秆的资源化、商品化、产业化，带动农民增收、农村经济发展和环境改善。

发明内容