1、江苏省环境建设计划项目申请书项目名称: 高秸秆含量土壤力学性质研究 申请者: 院 系: 工学院专 业: 农业机械化及其自动化 指 导教师: 职称: 教授 2011 年 9 月 28 日1一、 简表申请者姓名 学号 班级 1年级 电话 E-mail 项目名称 高秸秆含量土壤力学性质研究项目来源 A、自立项目 B、教师科研课题的子项目 C、其它项目类型 A、实验研究 B、调查研究 C、软件制作经费来源 A、学校资助 B、导师课题资助 C、企业资助经费额度 1000 指导教师姓名 指导教师职称 教授合作者姓名、学院、班级申请时间 2011 年 9 月 28日 完成时间 项目研究内容摘要随着科技的发展
2、，环境污染问题也越来越受到人们的关注。而在中国这样一个农业大国，农民每年燃烧秸秆所带来的环境问题也在受到社会各界的重视。因此对于秸秆的处理也刻不容缓。2二、立论依据（包括项目的研究意义、现状分析，并附主要参考文献及出处） 所谓秸秆，其实就是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。不管是小麦、水稻、玉米、薯类、油料，还是棉花、甘蔗或其他农作物，它们收获籽实后的剩余部分就叫“秸秆” 。尽管多年来秸秆都是被焚烧掉的，但它们不仅会释放出不少有毒有害物质，导致人出现咳嗽、支气管炎、红眼病；而且，在焚烧过程中它们也容易引燃周围村庄的树木等易燃物，并且污染大气。秸秆燃烧的危害由于农业作业方式的改变和农民生活水平的提
3、高，一些农村地区不再将植物秸秆作为主要的生活燃料，而是将其付之一炬，一烧了之。殊不知秸秆的燃烧对环境的危害极大。1、浪费生物资源农作物秸秆是农业生产系统中一项宝贵的生物资源，也是保持生态平衡的重要物质基础。如果将 1 亩麦类秸秆直接还田，相当于增施 55 公斤有机质，15 公斤碳铵、3 公斤过磷酸钙、7.5 公斤硫酸钾。根据四川省农业厅土肥生态处和成都市二农科在都江堰市青城乡万安村连续 8 年试验结果，实施秸秆全部还田，从第 3 年起每年减少 20%的施肥量，大、小春产量也不会降低，从第 6 年开始，除育苗和移栽后需要少量提苗肥外，整个生育期可不再施肥，可以增加土壤有机质含量，减少化肥用量、增
4、强土壤的抗旱保水能力。2、破坏土壤生态平衡焚烧秸秆使土壤生态平衡受到破坏表现在:一是烧死微生物。焚烧秸秆时产生温度高达 700，田间过火一遍，大量有益微生物被烧死、破坏了“土肥相融” ，使腐殖质与矿质土粒紧密结合形成的有机无机复合胶体解体，把活土变为了死土；二是烧毁有机物，使秸秆中的炭、氮、木质纤维、树脂等有机物质燃烧殆尽，只剩下一点灰分和无机元素，失去由秸秆还田增加土壤有机质带来的种种益处；三是燃油残留物污染土壤，机收后的麦秸，一般不能直接点火燃烧，很多农户均向秸秆增洒燃油后，才进行焚烧，把燃油中的重金属等有害物质直接或间接遗留在土壤中，造成对土壤的污染。3、污染空气，影响人民身体健康和交通
5、运输野外焚烧秸秆，导致空气中总悬浮颗粒数量明显升高，对人们的健康造成严重危害，使人们的呼吸道、眼科疾病发病率和复发率明显提高，对中老年和儿童及患有呼吸道疾病的人影响最大，严重时会造成人畜窒息。据测定，秸秆焚烧产生的烟雾中含有大量3的 CO、CO2 、氮氧化物、光化学氧化剂和悬浮颗粒等物质，严重地段空气中悬浮颗粒浓度是全年均值的 7 倍以上、CO2 浓度是全年均值的 9 倍以上，这些物质被人体吸入或接触后将会造成伤害。4、野外焚烧秸秆，形成滚滚浓烟，增加了空气中的粉尘。烟雾对阳光具有一定的吸收和散射能力，减少了太阳光的辐射强度，使大气变得浑浊，大大降低了空气能见度，严重时影响到民航、铁路、高速公
6、路的正常运营，对交通构成潜在威胁。飞机因不能清楚识别机场跑道和指示灯而无法启降；高速公路因能见度太低而关闭；汽车因驾驶员的视线受到影响，容易酿成交通事故。5、引发火灾、引发社会矛盾野外集中焚烧秸秆时，加速空气的对流，增加风速，容易改变风向，还会产生飘浮于空中的“火团” ，人为难于控制，容易窜至院落和田间，引发房屋、农作物的火灾，造成人、畜伤亡，农作物、财产损失。6、野外集中焚烧秸秆，人人深受其害。农民的安全、生产受威胁，市民生活规律被打乱，高考学生要学习，市民休闲要锻炼。在农村，因焚烧秸秆引发的火灾，造成邻里矛盾；在城市，市民不能很好休闲，加剧了社会矛盾，给构建和谐社会增加了一定的压力。7、违
7、反国家法律野外焚烧农作物秸秆，违反了国家的法律法规。 中华人民共和国大气污染防治法 第五条和第四十一条。按照法律条文，在第六章法律责任：违反本法第四十一条第二款规定，在人口集中地区、机场周围、交通干线附近以及当地人民政府划定的区域内露天焚烧秸秆、落叶等产生烟尘污染的物质的，由所在地县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门责令停止违法行为；情节严重的，可以处二百元以下罚款。 中华人民共和国消防法 第四十七条 (二)规定违法使用明火作业或者在具有火灾、爆炸危险的场所违反禁令，吸烟、使用明火的；处警告、罚款或者十日以下拘留。2005 年 9 月 5 日，国家环境保护总局、农业部、财政部、铁道部、交通
8、部、国家民航总局联合制定了秸秆禁烧和综合利用管理办法 ，对禁止焚烧秸秆做出了明确规定。秸秆的利用价值其实秸秆“浑身是宝” 。秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质，因此国家一直在期望产业界能够加以利用。据统计，我国每年将产生约 7 亿吨的农作物秸秆，其中玉米、高粱、棉花等秸秆数量约 2 亿吨，麦秸和稻草约 4 亿吨，油料作物秸秆约 1 亿吨。而现在，已有的利用途径中，20的秸秆重新还田，1520的秸秆用作沼气发电固体燃料棒能源（即秸秆发电） ，15的秸秆用在了建筑材料、化学品制造上。4但其实早在在上世纪 70 年代，丹麦、英国等众多发电厂都已对秸秆燃烧发电做过研究，且有实际的运行案例。2006 年
9、 12 月 1 日，我国第一座国家级的生物发电示范项目山东单县秸秆直燃发电项目投产了，该项目是以棉花秸秆和林业废弃物为燃料，装机容量 2.5 万千瓦，总计年发电量 1.6 亿千瓦时，每年不仅会给当地农民带来 3000 万元的收入，而且也会减少 10 万吨的二氧化碳排放量。“秸秆发电的最大优势在于就地取材、为农民增收。 ”招商证券(11.52,-0.23,-1.96%)研究员汪刘胜告诉第一财经日报 ，一般秸秆的材料供应都是在方圆 50 到 100 公里以内，各种农作物的秸秆都可以直接送到工厂来加工。而我国很多地区的燃煤发电厂特别是东部地区的燃煤电厂，还要通过铁路或者其他运输方式将煤炭这样的原料从
10、外地运入，运输成本高企之外，也不利于国内的资源环境保护。中国科学院院士石元春曾在不久前撰文指出，我国目前的秸秆处于冗余状态，每年被露天焚烧的就有上亿吨，而秸秆发电则不存在与其他用途争夺资源的问题。但现在年消费秸秆仅数百万吨，还不到焚烧量的 1%。秸秆作为发电原料，还因其含硫量很低。国际能源机构的有关研究表明，秸秆的平均含硫量只有 3.8。 ，而煤的平均含硫量约达 1%；在低温燃烧时，秸秆产生的氮氧化物也较少，所以工艺流程中秸秆电厂可以不进行脱硫，烟气可直接通过烟囱排入大气。另外，如果按照每年 200 万吨的秸秆收集总量、每吨价格以 200 元向农民回收的话，秸秆发电厂将直接为农民带来 4 亿元
11、的新增收入。当然，除此之外秸秆还可以用于其他地方。比如利用秸秆产生沼气。我认为从某种意义上来说，利用秸秆产生沼气可能对老百姓更加实惠也更加方便。因为其可以创造较为直接的经济利益。因此也就自然而然的牵扯到沼气池的建造问题。首先沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，甲烷含量在 50%以上时才能正常燃烧，发酵正常时沼气中甲烷含量在 65%左右，沼气燃烧时需 56 倍的空气充分混合才能完全燃烧。沼气中含有少量的硫化氢，使沼气带有臭味，硫化氢对金属有较强的腐蚀性，容易造成器具损坏。沼气发酵的条件。一是沼气池不能漏水漏气；二是发酵接种物要足，接种物即富含沼气发酵细菌的污泥，就像发面时要加的酵母一样，主要有老沼气
12、池下层的污泥、老粪坑的底肥、污泥沟的污泥、塘泥及牛粪等；三是发酵原料要足，主要是畜禽粪便等农业废5弃物；四是发酵料液要保持中性或偏碱性，不能呈酸性；五是保持适当温度，气温下降前要采取保温措施。户用沼气设备。户用沼气设备由沼气池、输配系统和燃具组成。沼气池由池体（下部发酵间、上部贮气间） 、进料间、出料间、水压间、活动池盖组成。输配系统包括：导气管、输气管、各种联接件（弯头、二通、三通、变径管等） 、开关、气水分离器、压力表。燃具主要是沼气灶与沼气灯、热水器等，随着技术进步，有的用户增加出料器、脱硫器、流量计等。建一个沼气池要做好布局选址、备料、放线开挖、池体施工和质量检测等几个方面的工作。1、
13、布局选址。一是要选择背风向阳、土质坚实、地下水位低的地方，并且离浅水井至少要隔 1015 米，以防污染井水。二是要尽量避开竹根和树根。如遇到竹根和树根要切断，在切口处涂上废柴油或石灰使其停止生长直至腐烂，以防止其窜入池内，损坏沼气池。三是要建在猪圈下面，做到猪圈、厕所和沼气池三结合。四是池址与用气点的距离一般控制在 25 米以内，以便输气稳定可靠，并节约导气管的成本。 2、备料。建池材料包括普通粘土砖（75 号或 100 号） 、水泥（425 号） 、沙子（粒径 0.150.5 毫米） 、石子（粒径 0.53 厘米，含泥量不大于 2%） 。建池材料选择和使用是否恰当，直接关系到建池质量、使用寿
14、命和建池费用等，施工前应对用料量胸中有数，以免备料过多或过少，造成浪费或停工待料。一般建一个 8 立方米的沼气池，如果采用钢模整体现浇，实际用料为水泥 1.5 吨，中沙 2 立方米，石子 2.5 立方米，直径 6 毫米的钢筋 10 公斤，如遇到池坑浸水量大或土质松软的地方，建材用量应增加。如果采用砖混组合法建池，实际用料为水泥 1 吨左右，沙 2 立方米，石子 1 立方米，砖 1500 多块，直径 6毫米的钢筋 10 公斤。 3、放线开挖。放线是保证建池质量的关键，应按照设计图纸，选好中心桩和标高基准桩，中心桩和标高基准桩必须牢固不变位，以便施工中随时检查，纠正偏差。池坑开挖应按照放线尺寸，开
15、挖池坑不得扰动土胎膜，不准在坑沿堆放重物和弃土，如遇到地下水，应采取引水沟和集水井等排水措施及时将积水排除，引离施工现场；做到快挖快建，避免暴雨侵袭。 4、池体施工。包括池底、池墙、拱顶和密封层的施工，要严格按照国家标准和操作规程。目前沼气池的施工工艺有模具现浇、砖混、预制板块和玻璃钢商品化池。 5、质量检测。为了确保建筑质量和使用后正常产气，沼气池建成后，池体结构层和密封层达到 70%以上的设计强度后，必须严格进行质量检查。首先是直观检查。进入池内，逐块仔细观察池壁、池底、池盖及进、出料管与池体的衔接处等常见漏水、漏气部位有无裂缝、砂眼、小气孔等，还可以用手指或小木棒敲击池体各处，如有空响，
16、说6明抹灰层有翘壳或空洞，应立即查明部位和原因，采取相应的修补措施。其次是漏水检查。打开活动盖，向池内装水至活动盖下口，待池壁吸足水，水位稳定后，画出水位线，静置1 昼夜后，如果水位没有下降，说明无漏水；如果下降刻度在 3%以内，说明在允许范围；如果下降很多且到一定位置，则应根据这一位置检查其上方部位，可能有裂缝或空隙。对于不明显的渗漏部位，可在其表面均匀地撒一次干水泥粉，出现湿点或湿线的地方，便是漏水孔或漏水缝。然后将水排出，进行修补。同时还要进行漏气检查。将水装至距活动盖口下缘 7080 厘米处，盖上活动盖并密封好，然后将导气管接上沼气压力表，继续由进料口或出料口向池内灌水。由于水位上升，
17、发酵间贮气部分容积减小，压力升高，直至压力表 10 千帕（1000 毫升水柱）处停止加水。同时，在出料间液面上做好标记，经 24 小时后，观察压力表读数或出料间液面，若不下降或下降值在 3%以内，则为合格；若下降过多到一定位置，需检查漏气部位，进行修补。因为沼气是易燃物，且发酵需要一定的条件，所以沼气池的建造需要格外的仔细，要求建造者有熟练地技术。所以我认为政府培养一批专门的工人应当是有必要地的。这批工人应当专门用于免费帮助农民建造沼气池。并且应当派专业的技术人员现场指导，教授农民应当怎样发酵，怎样取用等等一系列的注意事项。参考文献2010 年 08 月 25 日 02:19 第一财经日报 王
18、佑关于农田燃烧秸秆的解决方案 王大力王前 黄震 蔺宗宗 中国矿业大学资源与地球科学院学院关于秸秆燃烧的告家长书 常州市新北区龙虎塘中学可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法中华人民共和国消防法中华人民共和国大气污染防治法 三、研究方案1. 项目研究的目标、内容和拟解决的关键问题(1)研究目标：本项目的总体研究目标是变废为宝，将农民随意焚烧的秸秆充分利用，实现其本身的价值，减少环境污染，为农民为国家创造更多的财富、（2）研究内容秸秆的利用价值及实现方法现在已经实现的对秸秆的处理方法，以及普及的地区。考察当地的土地情况。7 秸秆的具体利用利用秸秆发电或产生沼气。研究沼气池的建造以及发电厂的建设。
19、并且如何有效地运输秸秆。(3) 拟解决的关键问题：秸秆的运输机有效地保存。其中涉及的技术问题及专业问题。2. 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析(1)研究方法主要通过实地考察以及民意调查。(2)技术路线与研究方案1、在农忙期间，时间就是金钱，所以对农民来说他们可能没有太多的时间去处理秸秆的问题，所以政府应当在农忙期间找专人回收秸秆，这样就避免了农民随意焚烧秸秆也增加了农民的收入。2、如果要在当地建造沼气池，那就要事先做好宣传，建好沼气池。(3)可行性分析对大家来说如果可以变废为宝，或者可以将本来要扔掉的东西卖钱那应该是人人乐意做的事情。如果按照每年 200 万吨的秸秆收集总量、每
20、吨价格以 200 元向农民回收的话，秸秆发电厂将直接为农民带来 4 亿元的新增收入。所以只要政府肯出面，应当是大家都乐意看到的，愿意配合的。3、本项目的创新之处解决了燃烧秸秆所带来的环境问题，为农民增加了收入。最大限度的实现了秸秆的价值。3384. 预期研究成果（1）一定程度上改善农民的生活（2）有效地减小秸秆燃烧所带来的环境污染。四、研究基础1. 与本项目有关的研究工作积累和已有的研究工作成绩据不完全统计，国家发改委已审批的、包括使用秸秆材料在内的生物质发电项目就有 170余项，总装机 460 万千瓦；估计投产的约 50 个，装机百万千瓦以上。2. 已具备的条件、尚缺少的条件和拟解决的途径（包括利用教学实验室、科研实验室和实习基地等的计划与落实情况）目前政府只是下达了相关规定，禁止燃烧秸秆，并没有出台相关的改善方法。 9五、经费预算支 出 科 目 金 额（元） 计 算 根 据 及 理 由采集样本费 1000 为了试验更加全面，需采集不同性质的样品资料复印费 300 打印相关资料以为更好地整理差旅费 3700 去不同地区采取样本总计 5000
