甘蔗葉機(jī)械化粉碎技術(shù)與多途徑應(yīng)用分析

0 引言

甘蔗是多年生實(shí)心草本植物，是我國(guó)重要的糖料作物，2020年我國(guó)甘蔗種植面積達(dá)到135萬(wàn)hm

，甘蔗產(chǎn)量超過(guò)1.08億t。甘蔗高產(chǎn)的同時(shí)，在每年收獲后，大量甘蔗葉被遺棄在田間，甘蔗葉的利用缺少途徑，常常通過(guò)焚燒方式進(jìn)行處理，焚燒過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量懸浮顆粒物、一氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì)，會(huì)造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)也造成了資源浪費(fèi)。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保要求逐漸提升，在甘蔗生產(chǎn)區(qū)也實(shí)施了甘蔗葉禁燒的相關(guān)規(guī)定，積極鼓勵(lì)蔗農(nóng)有效利用甘蔗葉。綜合來(lái)看，甘蔗葉中含有大量的可利用成分，對(duì)甘蔗葉進(jìn)行有效利用不僅能降低利用不當(dāng)造成的環(huán)境污染問(wèn)題，還能為蔗農(nóng)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，合理利用甘蔗葉這一可再生資源具有積極意義。

1 甘蔗葉的特征與利用價(jià)值

甘蔗葉是甘蔗產(chǎn)出的附屬產(chǎn)物，產(chǎn)量很大，甘蔗葉中含有大量有價(jià)值成分，若能被有效利用，能夠有效補(bǔ)充現(xiàn)階段生產(chǎn)生活資源供給。甘蔗葉中包含的營(yíng)養(yǎng)成分包括多糖、氨基酸、纖維素、木質(zhì)素、有機(jī)酸、黃酮、N、P、K等，對(duì)甘蔗葉進(jìn)行有效利用具有以下價(jià)值優(yōu)勢(shì)。1)甘蔗葉的收購(gòu)成本低，可作為原材料替代類(lèi)似的原料，例如甘蔗葉中的全纖維素含量高達(dá)69.5%、木質(zhì)素含量達(dá)17.2%，合理利用情況下能有效替代傳統(tǒng)木材、草料等材料，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本；2)將甘蔗葉粉碎后還田，能夠有效提升土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分，降低化肥用量，提升地力；3)甘蔗葉的利用減少了焚燒帶來(lái)的污染，環(huán)保效益和社會(huì)效益明顯，更有利于蔗田周邊的環(huán)境保護(hù)。

文獻(xiàn)[6]中闡述了測(cè)量有源相控陣天線(xiàn)G/T值的方法，其中天線(xiàn)的G值可由天線(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量得到，天線(xiàn)增益測(cè)得40.1 dB，該增益包含天線(xiàn)的鏈路放大量，由天線(xiàn)的各通道增益可計(jì)算得鏈路放大量為26.6 dB，因此天線(xiàn)實(shí)際增益為13.5 dB。在測(cè)量噪聲功率時(shí)，將有源相控陣天線(xiàn)的方位偏開(kāi)，俯仰轉(zhuǎn)到測(cè)量的仰角上(以保證有源相控陣天線(xiàn)接收不到標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭的發(fā)射信號(hào))，在此條件下測(cè)得的噪聲功率偏大(因?yàn)橛性聪嗫仃囂炀€(xiàn)的遠(yuǎn)副瓣依然可以接收到微弱的信號(hào))。按照文獻(xiàn)[6]的方法測(cè)得G/T值為-11.89 dB/K，因此T為345.9 K，換算得到噪聲系數(shù)為3.41 dB。

留守兒童問(wèn)題愈演愈烈，有關(guān)部門(mén)為此出臺(tái)了相應(yīng)政策，確保外出務(wù)工人員的子女能夠接受良好的教育。近年來(lái)，南陽(yáng)市一些區(qū)縣學(xué)校開(kāi)始逐漸削減借讀費(fèi)，但是仍有一些學(xué)校未給這些孩子提供就讀的機(jī)會(huì)，他們認(rèn)為這些孩子會(huì)給學(xué)校帶來(lái)升學(xué)負(fù)擔(dān)，降低升學(xué)率。因此，有關(guān)教育部門(mén)應(yīng)不斷完善制度，如政府積極鼓勵(lì)城市中的學(xué)校接收外來(lái)務(wù)工人員子女入學(xué)，并制定一系列實(shí)質(zhì)性的獎(jiǎng)勵(lì)政策，以達(dá)到預(yù)期效果，在不斷改進(jìn)體制的同時(shí)讓更多留守兒童可以在父母身邊享受到教育資源［5］。

輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)，主要就是借助當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)金屬手段，進(jìn)而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境當(dāng)中的污染物，深入研究分析其定量以及定性，發(fā)現(xiàn)其中的變化規(guī)律，進(jìn)而采取有效措施，有效改善環(huán)境質(zhì)量。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)，其實(shí)是一項(xiàng)政府行為，上級(jí)政府部門(mén)通過(guò)借助先進(jìn)的技術(shù)手段，進(jìn)而有效的監(jiān)測(cè)到所存在的一些破壞環(huán)境均衡以及違反環(huán)境法律的行為，在這一過(guò)程當(dāng)中，所監(jiān)測(cè)到的一系列的數(shù)據(jù)，能夠?qū)椛洵h(huán)境起到良好的監(jiān)督以及舉證的作用。

2 甘蔗葉處理與利用研究

肥料化利用是甘蔗葉資源利用的最直接途徑，肥料化利用主要有兩種形式：一是粉碎后直接還田；二是粉碎后收集堆漚制肥。由于甘蔗葉的產(chǎn)區(qū)以熱帶、亞熱帶為主，直接還田的氣候條件較為適宜，甘蔗葉在土壤中腐敗速度較快，基本不會(huì)對(duì)第二年的甘蔗生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。表1所示為粉碎還田與焚燒還田的主要參數(shù)對(duì)比，可見(jiàn)粉碎后直接還田對(duì)于甘蔗的產(chǎn)量提升具有積極作用。堆漚制肥的方式主要應(yīng)用于不適于直接還田的地區(qū)，或需利用堆漚制備沼氣或其他資源的場(chǎng)合，可將堆漚后的廢料作為肥料直接還田。

3 甘蔗葉的機(jī)械化粉碎技術(shù)

3.1 粉碎價(jià)值

粉碎設(shè)備有兩種驅(qū)動(dòng)形式，一是利用拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)，多為田間直接粉碎；二是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，多為場(chǎng)地固定粉碎機(jī)。粉碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)包括撿拾或喂入機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、粉碎刀架、輸出機(jī)構(gòu)等。其中粉碎刀架技術(shù)是決定甘蔗葉粉碎質(zhì)量的關(guān)鍵因素。根據(jù)粉碎刀具形式和結(jié)構(gòu)的不同，現(xiàn)階段甘蔗葉粉碎設(shè)備主要包括直刀粉碎機(jī)、甩刀粉碎機(jī)、錘爪式粉碎機(jī)、L型刀片粉碎機(jī)、鞭式粉碎機(jī)等

。

3.2 粉碎設(shè)備的類(lèi)型與特征

粉碎處理是甘蔗葉有效利用的基礎(chǔ)工作，現(xiàn)階段甘蔗葉的粉碎主要有兩種形式，一是田間直接粉碎，這種方式主要用于還田處理，粉碎后的甘蔗葉通過(guò)機(jī)械化深翻作業(yè)能夠與土壤實(shí)現(xiàn)充分混合，利于甘蔗葉在土壤中的腐化過(guò)程；二是將甘蔗葉集中收集后利用專(zhuān)用粉碎機(jī)械進(jìn)行集中粉碎，這種方式避免了田間粉碎時(shí)甘蔗葉中混有過(guò)量的泥土、砂石等雜物，有利于更好保證甘蔗葉凈度。

4)L型刀片粉碎機(jī)。L型刀片粉碎機(jī)的刀片形狀類(lèi)似L，刀刃與橫向刀刃所成角度可在60°～90°之間調(diào)整和選擇，L型刀片粉碎機(jī)是針對(duì)田間粉碎作業(yè)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行的升級(jí)和研發(fā)，與普通甩刀粉碎機(jī)相比，L型刀片粉碎機(jī)能更好地破碎田間殘留的甘蔗，降低甘蔗葉在田間直接粉碎的根茬阻力影響，提高作業(yè)效率，降低能耗。

5)鞭式粉碎機(jī)。鞭式粉碎機(jī)多用于田間粉碎，其刀具呈多節(jié)布置，通常包括2～3節(jié)的刀片組成，鞭式刀片具有一定的柔性，在刀軸高速旋轉(zhuǎn)下既能起到切割甘蔗葉的作用，又能起到抽打作用，能夠有效切碎蔗葉，并利用鞭式刀片的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)根茬等較硬結(jié)構(gòu)的粉碎，能夠一次作業(yè)達(dá)到免耕播種或粉碎還田的農(nóng)藝要求。

3)錘爪式粉碎機(jī)。錘爪式粉碎機(jī)與刀片粉碎機(jī)原理存在一定差異，以錘爪作為粉碎部件，錘爪既具有一部分撕剪的能力，還具有很強(qiáng)的沖擊捶打能力，在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，錘爪的慣性力更大，能夠?qū)Ω收崛~產(chǎn)生搗碎效果，具有良好的粉碎質(zhì)量，且錘爪體積大、硬度高使用壽命長(zhǎng)，不易損壞。但錘爪式粉碎機(jī)所需配套動(dòng)力大，能耗更高。

2)甩刀粉碎機(jī)。甩刀粉碎機(jī)是在直刀粉碎機(jī)技術(shù)上進(jìn)行的改良，用以進(jìn)一步提高甘蔗葉的粉碎效率，更適合大量甘蔗葉的高效率粉碎作業(yè)。甩刀粉碎機(jī)根據(jù)甩刀形狀的不同，種類(lèi)也存在一定差異，常用的甩刀類(lèi)型包括Y型甩刀和T型甩刀兩類(lèi)。Y型甩刀開(kāi)刃方向多角度，有效增加了粉碎過(guò)程的剪切效果，且運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程阻力小，有利于高效率粉碎；T型甩刀既有縱向刀刃又有橫向刀刃，能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向同時(shí)切割的效果，其多用于精細(xì)粉碎的設(shè)備使用，該機(jī)型通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以固定式大型粉碎設(shè)備為主。

1)直刀粉碎機(jī)。直刀粉碎機(jī)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛，其工作過(guò)程通常依靠刀軸的快速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)甘蔗葉的劃切。為保證粉碎質(zhì)量，直刀粉碎機(jī)的刀片安裝間距較小，刀片的排列密度大，對(duì)于甘蔗葉粉碎效果較好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足大部分甘蔗葉再利用的粉碎質(zhì)量要求，但對(duì)于部分需要精細(xì)粉碎的場(chǎng)合則不適用，且粉碎效率相對(duì)較低。

劉凱玉[27]研究了經(jīng)過(guò)堿化和氨化處理秸稈的奶牛瘤胃NDF降解率，結(jié)果表明，堿化秸稈的NDF有效降解率顯著高于干秸稈（P＜0.05），而且堿化秸稈的NDF慢速降解部分較氨化秸稈提高了17.25%。Pan等[28]的研究表明，尿素和氫氧化鈉處理都會(huì)提高秸稈的NDF的有效降解率，但氫氧化鈉的作用更明顯。華金玲等[29]以成年公羊?yàn)榛A(chǔ)研究了氨化秸稈各時(shí)間段的NDF降解率，試驗(yàn)表明氨化秸稈的NDF降解率顯著高于相應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的未處理秸稈，NDF的最大降解量提高了22.83%。孫國(guó)強(qiáng)等[30]指出，將尿素和氫氧化鈣按玉米秸風(fēng)干質(zhì)量的4%添加時(shí)，72 h NDF瘤胃降解率顯著高于未處理玉米秸。

4 甘蔗葉的合理應(yīng)用途徑

4.1 肥料化利用

近年來(lái)，甘蔗葉的價(jià)值得到了社會(huì)認(rèn)可，其再利用工作也得以有效開(kāi)展，很多學(xué)者根據(jù)甘蔗葉的組成成分展開(kāi)研究，為甘蔗葉的科學(xué)處理、加工、利用豐富了理論基礎(chǔ)。徐振華

針對(duì)蔗葉柔性刀切斷還田機(jī)展開(kāi)研究，利用LS-DYNA有限元分析軟件對(duì)粉碎過(guò)程進(jìn)行了仿真，證實(shí)了主刀輥?lái)槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)，從刀輥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的最優(yōu)工作方式，得到了粉碎過(guò)程蔗皮的最大應(yīng)力值為2.68 MPa，蔗芯的最大應(yīng)力值為0.57 MPa，為柔性刀結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化提供參考。鄭勇等

針對(duì)甘蔗葉剪切特性展開(kāi)研究，利用電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)甘蔗葉進(jìn)行剪切試驗(yàn)研究，明確了甘蔗葉葉鞘、葉脈、葉薄片各個(gè)位置的剪切力學(xué)特性，統(tǒng)計(jì)并獲得了甘蔗葉抗剪切強(qiáng)度和剪切模量，為粉碎質(zhì)量的提升創(chuàng)造有利條件。文少白等

針對(duì)甘蔗葉不同還田方式對(duì)土壤養(yǎng)分的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)甘蔗葉粉碎、焚燒和深埋不同還田方式，統(tǒng)計(jì)了甘蔗生長(zhǎng)過(guò)程的差異性特點(diǎn)，證實(shí)了粉碎還田和深埋還田對(duì)于提高甘蔗產(chǎn)量的意義。艾浩

利用甘蔗葉特性研究了活性炭的制備方法，明確了制備過(guò)程的最佳工藝條件，并對(duì)制備成的活性炭吸附性能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。付志濱

以組合堿的形式對(duì)甘蔗葉進(jìn)行預(yù)處理，探索酶解的最佳條件，通過(guò)正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)明確了組合堿預(yù)處理?xiàng)l件為組合堿體積比4∶1，并得出了酶解的最佳溫度、預(yù)處理時(shí)間等參數(shù)，有效縮短了反應(yīng)時(shí)間。

4.2 飼料化利用

甘蔗葉中富含粗纖維、脂肪、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且含糖量相對(duì)于其他植物葉片或秸稈更高，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)畜牧業(yè)作為飼料使用十分適宜。將甘蔗葉與其他糧食或植物原料進(jìn)行混合，或?qū)⑵溥M(jìn)行氨化、青貯處理，能進(jìn)一步提高飼料的適口性和營(yíng)養(yǎng)含量，同時(shí)降低牲畜飼喂過(guò)程的飼喂成本，降低企業(yè)的經(jīng)營(yíng)投入。

4.3 能源化利用

甘蔗葉的能源化利用具有多種形式，從應(yīng)用過(guò)程的消耗量來(lái)看，主流的能源化利用形式包括：沼氣制備和直燃發(fā)電兩種。由于甘蔗葉的纖維化含量平均可達(dá)69.5%左右，十分適合利用堆漚發(fā)酵的方式制備沼氣，相對(duì)于普通的秸稈、草木堆漚，其沼氣產(chǎn)生量更高。此外，我國(guó)南方地區(qū)近年來(lái)建設(shè)了多個(gè)甘蔗葉直燃發(fā)電項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了甘蔗產(chǎn)區(qū)的蔗葉就近能源化利用。

急性腎功能衰竭是由于多種原因?qū)е禄颊唧w內(nèi)的腎小球?yàn)V過(guò)率持續(xù)或突然的下降，從而使患者的腎臟在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法正常排泄。急性腎衰竭是繼發(fā)于嚴(yán)重感染、創(chuàng)傷、休克，中毒和溶血等多種原因?qū)е碌募毙阅I損害的總稱(chēng)。在患者的急性腎衰竭的救治方法中，血液凈化能夠起到非常關(guān)鍵的作用。血液凈化方法基本類(lèi)型有腹膜透析、血液濾過(guò)和血液透析三類(lèi)。在應(yīng)用血液透析療法的治療過(guò)程當(dāng)中，循證護(hù)理對(duì)急性腎衰竭的治療起到一定作用。為探究急性腎功能衰竭應(yīng)用血液透析療法的循證護(hù)理效果，本研究對(duì)我院2017年2月—2018年1月收治的60例急性腎功能衰竭患者的護(hù)理方式及效果進(jìn)行探討，現(xiàn)將研究結(jié)果報(bào)道如下。

4.4 醫(yī)藥原料利用

甘蔗葉中含有能被醫(yī)藥企業(yè)利用的活性成分，從甘蔗葉中能夠提取出黃酮類(lèi)、多酚類(lèi)、多糖類(lèi)、過(guò)氧化物酶類(lèi)、苷類(lèi)等抗氧化成分，具有降血糖、抗菌、抗神經(jīng)類(lèi)炎癥等藥用價(jià)值。甘蔗葉相對(duì)于傳統(tǒng)的中藥藥材更易獲取，收集成本更低，其所能提取的有價(jià)值成分較高，將其提取物應(yīng)用于醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)能夠有效降低醫(yī)藥企業(yè)的原材料成本。

4.5 制備活性炭

活性炭制備是利用甘蔗葉轉(zhuǎn)換為高價(jià)值產(chǎn)品的新思路，通過(guò)將甘蔗葉與指定濃度的活化劑進(jìn)行混合，利用恰當(dāng)?shù)慕輹r(shí)間、料液成分和溫度控制，使甘蔗葉在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下完成熱解。研究表明活性炭的制備溫度為700 ℃，活化時(shí)間60 min，在恰當(dāng)?shù)牧弦罕认履軌蛐纬纱罅康奈⒚准?jí)孔隙，達(dá)到良好的吸附能力要求。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，甘蔗葉做為蔗田生產(chǎn)的附屬產(chǎn)物，具有高產(chǎn)、高利用價(jià)值的特點(diǎn)，為避免農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程造成甘蔗葉資源的浪費(fèi)，應(yīng)以甘蔗產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)主管部門(mén)為主導(dǎo)，積極引導(dǎo)農(nóng)民參與甘蔗葉的利用工作，并為甘蔗葉回收利用相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)、轉(zhuǎn)化利用企業(yè)創(chuàng)造便捷的政策條件和技術(shù)支持。幫助甘蔗葉得到有效合理的利用，使甘蔗生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值得到進(jìn)一步提升。

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