[发明专利]一种城乡生活垃圾绿色转化可再生能源的方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源制备技术领域，具体涉及一种城乡生活垃圾及农作物秸秆绿色转化可再生能源的方法。

背景技术

能源是工业发展的基础，随着世界人口的增加和工业化程度的提高，能源的消耗也在逐年增加。由于石油资源的存量逐渐减少，以生物质为原料制备生物燃料的研发越来越受到人们的关注。生物油、生物乙醇和沼气等都是以生物质为原料生产出来的可代替石油的可再生燃料，因此发展生物油、生物乙醇和沼气等可再生燃料具有十分重要的战略意义。目前，在不少国家，可再生燃料已经被用来代替传统的交通能源(汽油、柴油)等。通过在汽车燃料中混合一定比例的可再生燃料，不仅可以降低温室气体的排放，同时也能降低二氧化硫等污染物的排放。迄今为止，可再生燃料——燃料乙醇已成为交通能源领域发展规模最大、技术路线最为成熟的替代能源之一。据了解，2000年到2009年间，全球燃料乙醇年均增长率达到了14.3％；而在燃料乙醇工业发展最成熟的巴西，乙醇燃料几乎已完全取代传统化石燃料。

然而，随着全球粮食价格飙升以及供应相对紧张，使得以玉米等粮食作物为原料生产的第一代生物乙醇，面临着与粮食安全、土地资源限制等方面的巨大矛盾和冲突。在这种情况下，业界开始研究开发以纤维素为主要成分的农林废弃物为原料的新型生物燃料，希望以此替代第一代燃料乙醇。这种被称为“第二代生物燃料”的工艺，不仅可以缓解对粮食的压力，还可以通过提高替代燃料汽车中的乙醇浓度，从而更大程度地减少温室气体的排放。

生活垃圾包括农作物废弃的秸秆是目前世界上唯一不断增长的潜在原料，也是一种放错地方的能源资源。生活垃圾中含有丰富的纤维素、淀粉及糖类，这些物质通过适当的处理方法就可以得到生物油，生物乙醇和沼气等清洁能源。据统计，我国城市生活垃圾中，有机垃圾平均占60％-70％，塑料占9％-10％，玻璃占3％-5％，其它占15％-25％％。其中有机垃圾包括厨余物、废纸、废织物、草木秸秆、果皮等。

随着城市规模的不断扩大和人口的激增，城市生活垃圾产生量也在大幅度增加。我国城市人均垃圾产生量达到440kg/a，是人均粮食占有量的1.16倍，而且每年正以8％-10％的速度增长，根据国家环保总局预测，2010年中国将产生城市生活垃圾1.52亿吨，2015年和2020年将达到2.1亿吨，中国已成为世界上垃圾包袱最重的国家之一。因此如何有效实现变废为宝，实现能源二次开发，成为广泛关注的热点。

在我国生活垃圾资源化利用的总体水平不高，回收利用技术相对落后，规模化的主导力量介入也不多。中国专利ZL03150530.9和ZL200610116328.5分别公开了一种生活垃圾处理工艺，其过程大致为：将生活垃圾破碎、分选等后，有机物送入水解罐中高温高压水解。分别得到水解液和固体残渣，随后固体残渣生产有机肥。以上两个专利使得生活垃圾资源化利用成为可能，但是利用的形式较单一(仅仅用于堆肥)，资源利用率低。申请号为200710066167.8专利公开了一种高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征是：将生物质原料输送到泥浆化处理器中进行预处理，得到泥浆化生物质原料，在将泥浆化生物质原料加压后输送到高压反应器中，连续进行亚临界或超临界流体反应，完成生物质原料的水解和酯化反应，获得小分子的有机化合物——液体生物燃料，接着液体生物燃料经分离得到生物燃料。但实施该专利首先需要对原料进行泥浆化预处理，增加设备成本；其次水解过程中的温度(460℃)和压力(35MPa)都要求比较高。

另外，大多数现有技术仅停留在实验室阶段，离实际应用还存在很多科学问题。

针对这些问题，本发明在生活垃圾的处理上只需简单的分拣出玻璃、金属和橡胶等不可处理废弃物及可回收利用的物质，剩下的有机物送入装有绿色溶剂的水解处理装置中，快速升温到适当的温度和压力下进行催化水解，同时在线收集不同沸点下的生物油，分别得到不同品质的产品，节省了后期生物油的提质过程。反应后的固体物进一步采用酶解、发酵等方法得到糖类、生物乙醇和沼气等高价值产品，提升整个垃圾处理工艺的经济竞争力。生活垃圾经过绿色溶剂的水解处理过程后，固体尾产物较原生活垃圾更容易进行酶解反应，且转化率也有一定程度的提高，大大提高生活垃圾的利用率。此方法具有操作简单、绿色、环保、省时等特点，具有较好的社会效益和经济效益。

发明内容