[发明专利]一种废弃生物质综合利用方法

说明书

本发明涉及一种废弃生物质综合利用方法，属于生物质综合利用技术领域。技术方案是：将废弃生物质按含水率的不同分别进行处理；含水量大于等于20%的废弃生物质用厌氧发酵的方法产生沼气，含水量小于20%的废弃生物质用高温裂解的方法产生裂解气；沼气和裂解气一起进入发酵罐，利用厌氧发酵罐中的产甲烷菌对裂解气进行消化，用裂解气中H₂和CO₂的合成CH₄，提高沼气中CH₄的含量，生产高热值的生物天然气，同时生产生物炭和生物有机肥。本发明有益效果：能处理各类废弃的生物质、生成的生物天然气热值稳定、含硫化氢少，符合环保标准。同时，生产有机肥和生物炭，系统内部能源得到充分利用，结构简单，投资少效益高。

技术领域

本发明涉及一种废弃生物质综合利用方法，属于生物质综合利用技术领域。

背景技术

在各种可再生能源中，由于核能、大型水电具有潜在的生态环境风险，风能和地热等区域性资源制约，大力发展遭到限制，而生物质能却以遍在性、丰富性、可再生性等特点得到人们认可。生物质的独特性，不仅在于能贮存太阳能，还是一种可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，煤、石油、天然气等能源实质上也是由生物质能转变而来的。生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。开发生物质能源是保证社会可持续发展的必然选择。生物质来源于太阳能，取之不尽，用之不竭。光合作用吸收二氧化碳，产生碳水化合物和氧气，为自然界各种生命体提供能量，最终分解为二氧化碳和热能，释放到大气中，构成了自然界的碳循环和能量的转化。每年生长的生物能量巨大，而作为能源利用的生物能只占总量的1%左右，开发潜力巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种废弃生物质综合利用方法，利用生活中废弃的生物质进行无害化处理，生产生物天然气、生物有机肥、生物炭，一举多得，利国利民，解决已有技术存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是：

一种废弃生物质综合利用方法，将废弃生物质按含水率的不同分别进行处理；含水量大于等于20%的废弃生物质用厌氧发酵的方法产生沼气，含水量小于20%的废弃生物质用高温裂解的方法产生裂解气；沼气和裂解气一起进入发酵罐，利用厌氧发酵罐中的产甲烷菌对裂解气进行消化，用裂解气中H₂和CO₂的合成CH₄，提高沼气中CH₄的含量，生产高热值的生物天然气，同时生产生物炭和生物有机肥。

所述含水量高的废弃生物质，包括人畜禽粪污、厨余垃圾等；所述含水量低的废弃生物质，包括秸秆、木屑、工业有机残渣等。

具体的工艺步骤：

①含水量大于等于20%的废弃生物质作为原料进入除砂池，兑入沼液，使含固率为20%，按顺时针搅拌，使原料中泥沙沉淀，用除砂机除去底部泥沙；除去泥沙的原料用传输泵导入均浆池，再次兑入沼液，使含固率达到10%，加热达到45℃后，将原料输入到发酵罐内进行厌氧发酵；

②含水量小于20%的废弃生物质进行破碎，粒度小于15mm，进入烘干脱水釜加热，烘干脱水温度控制在120℃，并保持5分钟；烘干脱水结束后进入碳化釜，碳化釜为双腔结构，内腔装烘干脱水后的原料，外腔是生物燃气燃烧腔，周边排布多个烧嘴；碳化釜加热原料到650℃，并保持10分钟；生物质原料炭化过程中产生的挥发分，进入二次裂解釜，二次裂解釜用电极加热产生裂解气进入发酵罐，厌氧发酵原料和裂解气同时在发酵罐内进行发酵；

③发酵罐的温度保持在38℃，发酵罐顶部的气体包含厌氧发酵的沼气和裂解气，气体中的氢气和二氧化碳不断的被合成甲烷，产品为高热值生物燃气。气体中甲烷含量达88%（mol/mol）以上；氢气含量小于3%（mol/mol），mol/mol为摩尔比例；发酵罐顶部气体经脱硫塔后，硫化氢的含量低于4mg/m³,产品为高热值生物燃气。