王靂

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷進(jìn)步，我國對于能源的需求量越來越大，而過去所使用的能源開發(fā)方式已經(jīng)難以應(yīng)對現(xiàn)在企業(yè)對于能源的要求，我國能源開發(fā)的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)充分利用我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)的秸稈作為燃料進(jìn)行使用，然而雖然能夠節(jié)省其他成本較高的燃料，但是秸稈在燃燒之后會產(chǎn)生很多有害氣體，長此以往會造成及其嚴(yán)重的環(huán)境污染，如土壤礦化等、本文對玉米的秸稈進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的工藝進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈；發(fā)酵；產(chǎn)沼氣工藝；分析

我國在進(jìn)行小麥、玉米等農(nóng)作物生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)大量的秸稈剩余，一般農(nóng)戶會將這些秸稈當(dāng)成普通燃料來使用，雖然能夠節(jié)省燃料的成本，但是燃燒秸稈造成的環(huán)保隱患是很嚴(yán)重的，沒有對剩余秸稈進(jìn)行有效處理，不僅會破壞大氣環(huán)境，還會引起大型的火災(zāi)事故。但是秸稈又是一種可利用的能夠再生的資源，如果能科學(xué)地進(jìn)行利用，反而可以改善生態(tài)環(huán)境，節(jié)省能源。

1 玉米秸稈的使用概況

秸稈作為肥料還田是秸稈利用的主要方法之一，由于其簡單易行，政府部門一直鼓勵農(nóng)民采用這種方法，并獲得了良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益。秸稈還田后，土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分都有所增加，對改善土壤結(jié)構(gòu)有重要作用。秸稈覆蓋和翻壓對土壤有良好的保墑作用并抑制雜草生長。實踐證明，秸稈還田能有效的增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、改善土壤、培養(yǎng)肥力，特別是解決我國氮、磷、鉀比例失調(diào)的矛盾，補(bǔ)充磷、鉀化肥不足有十分重要的意義，此外還可以改善農(nóng)村的生態(tài)環(huán)境。

秸稈肥料利用方面，由于我國人均占有耕地面積小，機(jī)械化程度低，耕地復(fù)種指數(shù)高，倒茬時間短，加之秸稈碳氮比值高，給秸稈還田帶來困難。常常會因為翻壓量過大、土壤水分不夠、施氮肥不夠、翻壓質(zhì)量不好等原因，出現(xiàn)妨礙耕作、影響出苗、燒苗、病蟲害增加等現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會造成減產(chǎn)。秸稈飼料利用方面，秸稈在結(jié)構(gòu)中含有生物化學(xué)上十分穩(wěn)定的各種復(fù)雜結(jié)合形式，不能被動物消化吸收，而且草食動物的瘤胃微生物缺乏降解木質(zhì)素的酶，秸稈細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)不能釋放出來，從而限制了動物對纖維素和半纖維素等成分的降解和利用，導(dǎo)致秸稈消化率低。

2 發(fā)酵玉米秸稈產(chǎn)生沼氣的工藝分析

2.1 玉米秸稈的特性

玉米秸稈的主要成分為粗纖維、粗蛋白、碳水化合物、脂肪以及一些比較容易降解的物質(zhì)，由于玉米秸稈中的硫元素的含量比較少，因此在燃燒玉米秸稈后產(chǎn)生的二氧化硫以及二氧化氮氣體也隨之減少，能夠有效減少酸雨的發(fā)生概率，還可初步實現(xiàn)二氧化碳零排放，生物秸稈中鉀、氮、碳以及磷等元素都是可以促進(jìn)農(nóng)作物生長的營養(yǎng)性元素。由于玉米秸稈的構(gòu)成細(xì)胞十分堅實，其細(xì)胞壁的成分主要是木質(zhì)素，從生物化學(xué)的角度來看，玉米秸稈的機(jī)構(gòu)既復(fù)雜又穩(wěn)定，對玉米秸稈實施發(fā)酵產(chǎn)沼氣的過程中，由于其細(xì)胞中的木質(zhì)素進(jìn)行消化講解的能力很弱，水解的過程相對比較緩慢，程度不高，對降解階段過后氣化以及酸化過程也會產(chǎn)生影響。

2.2 工藝原理

進(jìn)行秸稈發(fā)酵工藝時，需要將玉米秸稈放到粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，在已經(jīng)被粉碎的玉米秸稈中加入酵菌劑，并且要做好堆漚以及其他的預(yù)處理，再將這些經(jīng)過加工的混合性的玉米秸稈投放到沼氣池來實施厭氧發(fā)酵，完成發(fā)酵后，不僅僅可以獲得沼氣，還可獲得用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)肥料。

在進(jìn)行這項工藝時，發(fā)揮最大作用的技術(shù)主要是生物酶技術(shù)以及厭氧消化技術(shù)。在玉米秸稈產(chǎn)生厭氧消化的反應(yīng)時，其原理主要是，作為有機(jī)物的生物秸稈在厭氧的環(huán)境下，通過微生物對其的作用發(fā)生了分解，由原有物質(zhì)轉(zhuǎn)化成二氧化碳以及甲烷，在這個過程中，玉米秸稈還能完成合成自身的細(xì)胞物質(zhì)過程。另外，玉米秸稈進(jìn)行厭氧消化的過程實際上是一個生物與化學(xué)互相轉(zhuǎn)化的過程。

玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)沼氣的過程可被分為三個階段，第一階段主要發(fā)生水解現(xiàn)象，玉米秸稈內(nèi)部的不溶于水的復(fù)合型有機(jī)物通過一定的化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成可溶于水的化合物；第二階段主要進(jìn)行產(chǎn)酸，上一階段得到的可溶于水的化合物通過化學(xué)反應(yīng)再轉(zhuǎn)化成乙醇以及短鏈酸；最后一個階段是產(chǎn)生甲烷的階段，前兩階段獲得的新物質(zhì)再次通過一些厭氧菌進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以達(dá)到產(chǎn)生主要成分是二氧化碳以及甲烷的能夠燃燒的混合性氣體，也就是我們需要的沼氣。

3 結(jié)語

這種新型的通過發(fā)酵產(chǎn)沼氣的工藝與傳統(tǒng)的房角技術(shù)相比有很多優(yōu)勢，最主要的是不需要大量的水來進(jìn)行發(fā)酵，能夠有效解決發(fā)酵用水，但是我國對于這項工藝的研究還有許多可發(fā)展的空間，實驗人員應(yīng)當(dāng)對實驗過程中存在的問題進(jìn)行探究與解決，使通過發(fā)酵玉米秸稈生產(chǎn)沼氣的方式更加科學(xué)，能夠為我國得節(jié)約能源的環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

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