農業廢料

農業廢料，農業廢料主要包括農作物殘體和動物便溺。農林業廢棄物是農村燃料的一個主要來源。這類物質大都是鬆散體，如秸稈、稻殼、鋸屑、蔗渣、樹葉等，容重約為0.1克/厘米3。重量輕，體積大，貯放占地多，難以遠距離運輸，且形狀各異，爐型適應性差，從而限制了使用範圍。

基本介紹

• 中文名：農業廢料
• 外文名：agricultural waste
• 特點：對河流的影響尤大
• 媒介：水道
• 學科：氣象環境
• 處理：再次利用

大部份農作物殘體都被利用，所以其棄置一般不會造成污染；但動物便溺則往往被直接衝進水道中，成為一個主要的污染來源，對河流的影響尤大。此外。耕種用的農藥和肥料可能濾進泥土中，然後進入河流和海洋，造成水污染。

處理方法

水土保持局為了保護環境,在處理農業廢料上曾對農、牧場主,食品加工廠和城鄉人民進行技術指導.並幫助訂計畫,設計出處理動物糞肥和處理污水的一套廢料裝備系統.同時還通過耕種,幫助城鄉居民充分利用周圍環境回收各種廢料。

生物質熱解氣化

植物類固體燃料在缺氧條件下熱解產生以一氧化碳(CO)為主要成分的可燃氣體。這種氣體燃料輸送方便，燃燒充分，控制靈活，能擴大可燃生物質燃料的套用範圍。

發展概況20世紀20年代末，德國首先利用煤和木炭氣化，繼而採用木柴氣化。第二次世界大戰中製取煤氣代替石油驅動車輛。戰後由於大量開採石油使氣化技術停滯不前。直到1973年石油危機，已開發國家為尋求代用能源，再次研究生物質的氣化技術，並較多地考慮利用農林業加工後的廢異物，如鋸木屑、稻殼、玉米芯等以擴大能源的來源，同時能減輕廢棄物對環境的污染。美國利用農業廢棄物和城鎮垃圾作原料，氣化後用於烘乾作業和發電。瑞典、比利時、澳大利亞等一些生產木材較多的國家，利用加工木材後的廢棄物進行氣化以驅動車輛或用於發電。中國在抗日戰爭時期，由於燃油短缺，曾利用木柴和木炭氣化以驅動車輛。80年代國中國開始研製新一代的氣化裝置用於燃燒農業廢料，現已制有能輸出2萬、5萬、15萬和60萬千卡/時的煤氣發生爐。

燃燒器的結構:

形式生物質熱解氣化過程是在同一個燃燒器里完成的，分氧化、還原、乾餾、乾燥四個階段。根據流入空氣和流出可燃氣(通常稱為煤氣)的方向，有上吸式、下吸式和平吸式煤氣發生爐三種結構形式(見圖)。

上吸式煤氣發生爐燃料由頂部裝入爐內，使之停留在爐篦上，由爐篦下引入空氣，點火燃燒。由於空氣充足，燃料氧化生成二氧化碳(CO₂)，並釋放出熱量Q₁，此階段謂之氧化階段，其反應式為：

C+O₂→CO₂+405.899千焦/摩

此熱流氣體向上運動，二氧化碳和上層燃料碳接觸，在缺空氣條件下，吸入熱量Q₂還原成一氧化碳(CO)，謂之還原階段，其反應式為：

C+CO₂→2CO-164.453千焦/摩

當放熱率大於吸熱率，氣化過程便能正常穩定進行。在氧化階段中，燃燒溫度可達1200～1500℃。還原階段溫度降至700～900℃。熱氣體繼續上流，燃燒中的揮發質和焦油被分離，形成焦炭，這就是乾餾階段，溫度在300～700℃間。最上層的物料在低於300℃熱流體的溫度下，水分被蒸發，這就是乾燥階段。一氧化碳同揮發氣、水蒸氣和空氣中的氮氣一齊由上部流出。這一煤氣的熱值約為4163.7千焦/米(≈995千卡/米)。為提高單位容積煤氣的熱值，可在進入空氣中加一定量的水，水蒸氣和灼熱的燃料接觸，可產生一部分熱值較高的氫氣。此時煤氣的熱值約為5104.7千焦/米(1219.5千卡/米)。

燃料中的焦油易被高溫氧化區分解，燃料中的水分亦可參加反應形成氫，可隨時打開爐蓋添加燃料，空氣便於調節，燃燒穩定。煙氣中焦油含量少，但灰分高於上吸式，流出煤氣的溫度較高。燃料的適應性範圍大，因而適用於一般的生物質，是採用較多的一種爐型。平吸式煤氣發生爐進入空氣和流出的煤氣在同一水平位置上。燃燒快，爐溫高，煤氣溫度也高，將超過灰分熔點，易產生結渣。還原區容積小，還原成CO的量也隨之減少。適用於燃燒含焦油和灰分少的焦炭、木炭等燃料。

經熱解氣化而得到的煤氣中仍含有少量焦油，因此用煤氣作發動機燃料時，須經淨化。煤氣是一種有毒氣體，易爆炸，使用中需注意安全。

化學方法

植物原料所含聚糖在催化劑與水的作用下水解成單糖的解聚過程。用於水解生產的主要植物纖維原料為森林採伐剩餘物、木材加工廢料和農業廢料。20世紀60年代以前，水解科研及生產系以木質原料為主，當時常用“木材水解”一詞。水解工業是以植物纖維為原料通過水解獲得單糖等中間產物，再經生物化學或化學加工轉換成一系列有機化工產品及蛋白飼料等產品的化工生產部門。

原料

木質原料有等外材、梢頭木、木片、刨花、板皮、板條及木屑等。林產品工業領域中的廢渣廢液，如栲膠渣、纖維板生產廢水，也不同程度地用於水解生產，硫酸鹽法預水解液也有用於水解生產的。製漿生產中的亞硫酸鹽法紙漿廢液，作為含糖水解液早已在全球範圍內大量用作發酵原料。農業廢料有玉米芯、甘蔗渣、燕麥殼、棉籽殼、稻殼以及玉米稈、麥稈等。據估計80年代全世界每年用於水解生產的原料約700萬噸，林業原料及農業原料各占一半。

產品

水解生產的產品主要有酵母、糠醛、酒精(乙醇)、木糖醇、木糖、飼料糖漿、木質素植物刺激素、木質素植物生長刺激肥料、木質素活性炭等。由水解產品經再加工可形成大量二次產品及系列產品。例如糠醛除了本身可作為產品直接套用外，還是呋喃化工系列產品(包括呋喃類藥物)的基本原料。按80年代末期統計數字，全球由植物纖維原料直接生產的飼料酵母每年在45萬噸以上(未包括由製漿廢液等工業廢水生產的產品)，糠醛及酒精的年產量分別為25萬噸及12萬噸左右。

水解廠副產品的種類與所選擇的主產品種類及水解工藝有關。如採用稀酸滲濾水解法生產酒精時，可得副產品糠醛、酵母、石膏、液體二氧化碳、乾冰等。生產結晶木糖醇或結晶木糖時，可同時得到飼料酵母或飼料糖漿。醋酸及醋酸鹽是糠醛生產的副產品。

水解

所得單糖中，屬於己糖的除葡萄糖外，尚有甘露糖及半乳糖，戊糖為木糖及阿拉伯糖。在高溫酸水解條件下，單糖將進一步發生分解。已得到生產套用和正處於研究開發中的水解方法主要有以下幾個：稀硫酸高溫滲濾水解法 簡稱滲濾水解法。是國際上目前大規模工業生產酵母和酒精唯一套用的一種水解方法。水解時由水解器頂部向器內連續泵入高溫稀酸溶液，使其透過(滲濾)水解物料層及時地將已水解出的單糖液(水解液)排出反應空間，以減少糖的分解，獲得高的得糖率。半纖維素、纖維素的水解速度及其水解出的單糖的分解速度均相差甚遠，植物纖維原料的形態在水解過程中變化很大，這些因素要求水解溫度要由低(175℃)向高(190℃)逐漸升溫，且要嚴格控制滲透速度。水解時，硫酸濃度為0.5～0.8%，水解液比(水解液采出量與乾基原料重量比)為14左右。滲濾法水解生產工藝包括原料製備(粗大原料削片、粉碎)、水解、水解液中和、澄清等基本工序。

能源資源

能夠提供某種形式能量的、處於自然儲存狀態的物質。能源資源的多少，一般用儲量來表示。中國是一個能源資源比較豐富的國家。煤炭資源僅次於蘇聯和美國，居世界第3位。煤炭理論蘊藏量為15，000億噸，至1982年，已探明的煤炭保有儲量為7，000億噸。中國水力資源的理論蘊藏量為6.8億千瓦，居世界首位。目前已開發的水力資源，僅占可開發蘊藏量的4%左右。中國石油地質儲量估計達到300～500億噸，目前已探明的儲量累計有70多億噸。天燃氣有5，000億立方米。

農村能源資源 中國農村能源資源能夠開發利用的有：

①薪炭林。中國森林資源中薪炭林面積約為5，400萬畝，估計年產薪炭柴430億斤，折標準煤1.2億噸，它是農村能源構成中的主要部分。

②生物質能。農作物秸桿、木材廢料、樹皮、雜草等和人畜糞便等非常豐富。這些有機物經過高溫(攝氏35～40度)無氧發酵提取沼氣。目前農村生物質能利用甚低，直接燃燒掉的農業廢料，估計折合標準煤約2.7億噸。

③小水電資源。農村的小水電資源十分豐富，可達1萬千瓦以下的小水電站9，052座，年發電可達649億度，占中國水力資源的33%。④零星煤炭資源： 中國零星煤炭資源可達10，038萬噸，折標準煤7，170萬噸。

⑤太陽能資源： 中國國土上的太陽能資源平均每年有相當於2千億噸標準燃料的能量。中國西部地區，主要包括西藏、青海、四川西部、雲貴地區，是中國輻射資源最豐富的地區。其它地區也比較豐富。

⑥風能資源： 東南沿海及其島嶼、華東、華北沿海風力資源較豐富，年平均風速達6～7米/秒，西北地區地勢較高，風速較大，年平均風速4米/秒以上。西南多山地區，一些山區風口，風速大，風向穩定。一小風口如同一座小煤窯。以上這些農村能源資源均可供鄉鎮企業開發利用。

農業廢料利用

沼氣

各種有機物質在一定的溫度、濕度、酸鹼度及空氣隔絕條件下，經過微生物發酵分解作用所產生的一種可燃氣體。沼氣分為天然沼氣和人工沼氣。人工沼氣是用秸桿、糞便、水等物質，經過低溫或中溫發酵製成，屬二次能源。沼氣是生物質能的一種利用方法，其原料來源很廣，如城市有機垃圾、畜糞、農作物的秸桿以及農業廢料均可用於沼氣生產。在美國，已開始用城市污水或有機垃圾作原料生產沼氣。沼氣的用途，一是用作燃料。沼氣是有機物在厭氧條件下，通過微生物的作用轉化而成的可燃氣體，這可用於生活爐灶、鍋爐、內燃機動力和發電及沼氣燈等。據測算，一個五口之家的農戶，建一個10立方米的沼氣池，可取得相當於792公斤原煤的熱能。二是用作化工原料。如用沼氣可製取一氯甲烷、二氯甲烷及合成氨、碳黑等。從能量利用的角度看，發展沼氣是綜合利用生物質能的最好途徑之一，是解決農村能源問題的良好選擇。

甲基燃料

一種包 含甲醇(CH₃OH)、乙醇(C₂H₅OH) 和丙醇(C₃H₇OH)的醇類混合物燃 料。可從木材、農業廢料或城市垃 圾中製得。燃燒時火焰清亮，不排 放硫氧化物或微粒，不污染空氣。在室溫下為液體，易於運輸和貯存，適 用於採暖、發電和交通運輸等部門。 內燃機不經改裝即可使用含量高達 30%的甲基燃料混合物，在降低排 放物的同時，可節省燃料10%，加速 度提高7%。甲基燃料也可用於稍 加改裝的內燃機和電廠鍋爐。由於 目前價格比較昂貴和供應問題尚待 進一步解決，故使用範圍受到一定 限制。

農業廢料生產酒精

傳統以玉米、薯乾等糧食為原料生產工業用酒精，既耗用大量糧食又受到一定限制。利用農業廢料如稻穀、 玉米稈、玉米芯、棉籽殼、向日葵殘渣、甘蔗渣等製取酒精的方法，可為農副產品廣開利用途徑。

工藝流程

原料→洗滌水解→蒸煮→軟化→糖化發酵→蒸餾→成品

洗滌水解

先將原料用水徹底洗滌乾淨， 除去泥沙、石塊等雜物(質)，然後瀝乾水分。 經粉碎機碎成 1~2 厘米大小的原料， 然後入水泥池或缸中，用清水浸泡7天左右，使原料進行水解，有條件者可向池中通入蒸氣，以加速解。

蒸煮軟化

將浸泡水解好的原料撈出移入大鍋中蒸煮，裝料量占鐵鍋體積的 1/3 為宜，加 入 清 水，水 面 離 鍋 沿 15 厘 米，隨 即 向鍋內徐徐注入濃硝酸， 使鍋內溶液達到pH 值 5 即可。 然後緊蓋鍋蓋加熱煮沸，保持溫度在 105℃以上， 煮沸小時後，向鍋內加氧化鈣，調整鍋內溶液至 pH 值為5 即可，將熟料撈出。

糖化發酵

將撈出的熟料攤在水泥地上， 待溫度降至 50℃左右時，拌入酒麴糖化發酵。把一般酒麴磨碎，用水調成漿狀，按熟料與酒麴 100︰1 的比例， 充分攪拌均勻，然後入發酵池 (大鍋中的剩餘溶液一併加入)，保持發酵 30~35℃，經 5 天左右完成糖化發酵。

蒸餾取酒

將完成糖化發酵的料， 移入蒸餾器進行加熱蒸餾， 其方法同一般釀製白酒的方法一樣。 然後從蒸餾管中收集餾液，即為含乙醇 50%~60%的酒精。

5.殺菌：採用濕熱殺菌法（沸水滅菌）對羊肉醬進行後殺菌。 當瓶裝或袋裝羊肉醬灌裝後，趁熱殺菌。 先將殺菌鍋中的水升溫到 50~60℃，把剛灌裝後的產品放入殺菌鍋內， 加熱至鍋內水沸計算殺菌時間：120 毫升瓶裝醬殺 菌 25 分 鐘，260毫升瓶裝醬殺菌 40 分鐘，17×11.8 厘米、21×15.8 厘 米、32×17.8 厘米蒸煮袋殺菌時間分別為 20、30、40 分鐘。

6.冷卻：羊肉醬經殺菌後，從殺菌鍋中 取 出。 瓶裝醬在室溫下自然冷卻到37℃。 袋裝醬可用涼水快速冷卻至室溫。

7. 檢驗： 經冷卻後的羊肉醬在常溫（20~30℃）下保存3天，剔出脹蓋，脹袋或有異味的不合格品。

8.貼標、裝箱、入庫：經檢驗合格的產品，將瓶、袋擦乾淨後，貼上產品標籤，裝箱入庫。 庫溫穩定在 20~25℃。羊肉醬加工工藝簡單，技術先進實用。 全過程能實現機械化操作，主要工藝參數容易控制，產品質量有保證。工藝涉及的設備不多，容易操作，投資少，見效快，效益好。生產原料來源廣，生產季節不受限制，生產規模可自由調整。 因此，該項技術非常適用於各種規模的肉類食品加工企業。