[发明专利]一种有机废弃物厌氧-热解耦合富产能源气体的方法

说明书

本发明提供了一种有机废弃物厌氧‑热解耦合富产能源气体的方法，该方法利用厌氧消化技术耦合热解技术制备高产率的能源气体。利用厌氧消化后的固体剩余物作为原料，热解过程中加入无机废弃物1‑10％，并控制热解温度在600‑800℃，厌氧处理后的醋糟热解产生的能源气体较醋糟提高24％，加入无机废弃物后，热解产生的能源气体较醋糟直接热解提高近60％。本方法不仅可以提高能源气体产率，还可以为无机废弃物的资源化利用提供有效路径，总体上使得醋糟的干基减量率达到85％以上。

技术领域

本发明属于固体废弃物能源化利用、生物质热解技术领域，具体涉及一种有机废弃物厌氧-热解耦合富产能源气体的方法。

背景技术

生物质能作为唯一含碳资源的绿色再生能源，分布广泛，来源充足，将是理想的能源选择去解决日益突出的能源问题和环境问题，实现能源供给的多元化，同时可以获得高附加值化学品。有机固体废物是一类重要的生物质资源，传统燃烧产生的固体颗粒物造成严重的污染影响了我国农业绿色发展，其绿色转化利用是可再生能源领域的研究热点之一。有机固体废物热解气化可以得到合成气、甲烷、焦油和残渣，合成气与甲烷作为能源气体，可以作为燃料进行燃烧发电或燃料电池发电。对于一些有机质较高的有机废物如餐厨废物、酿醋废物、农林废物等，通常利用厌氧发酵生产沼气技术实现能源化利用。然而单一的厌氧发酵技术只能部分处理有机废物，得到的沼渣会形成二次污染。基于有机废物的生物质组成，将厌氧处理后的沼渣经过干燥，作为热解反应的原料，通过厌氧-热解耦合技术实现其能源化与资源化利用是最佳路径。

无机废物，如铝渣灰、粉煤灰、生物质灰，出炉后将被掩埋或土壤修复剂使用，然而这些高炉出来的灰渣的成分生物有效性较差，不能被植物利用，掩埋后往往会形成二次污染，这些灰渣中富含钙、铝、钾、钠、硅等元素，对生物质的裂解反应具有催化作用，将这些无机废物作为催化剂，应用于有机废物的热解，可以实现其资源化应用。

发明内容

基于以上固体废弃物的处置出现的环境问题与资源化利用方面的不足，本发明提供了一种有机废弃物厌氧-热解耦合富产能源气体的方法。

该方法包括以下步骤：

(1)固体含量大于30％的有机废弃物与接种物一起加入厌氧发酵罐进行厌氧发酵30-40天；

(2)厌氧消化反应出料经固液分离后，沼液回流进入CSTR反应器循环使用，并按1：1-1：3的比例加入新的有机废弃物，进行厌氧发酵反应。

(3)步骤(2)得到的固体剩余物经过干燥，进入热解反应器热解。

步骤(1)中有机废弃物包括餐厨废物、酿醋废物、农林废物等半纤维素含量较高的有机废物。

步骤(1)中厌氧发酵控制反应温度在30-40℃。

步骤(1)中厌氧发酵发生产沼气反应，得到能源气体CH₄。

步骤(3)中热解反应控制温度在600-800℃。

步骤(3)中热解反应中按1-10％的比例添加无机废弃物(如铝渣灰、粉煤灰、生物质灰)作为催化剂。

步骤(3)中热解反应得到富氢的能源气体，并副产高性能生物炭吸附材料。

步骤(3)中热解反应器为固定床、流化床与沸腾床。

本发明所述的厌氧-热解耦合技术是以厌氧预处理后的固体剩余物作为热解的原料，厌氧发酵过程中通过甲烷菌的作用，在厌氧系统中，一些游离于生物质大分子周围的有机分子(如蛋白、脂肪)与无定形状态的半纤维素发生水解反应生成沼气，剩余的纤维素与木质素不能被厌氧系统所利用，干燥后进入热解反应器，采用无机废物作为催化剂，利用热化学法制备H₂、CH₄、CO等能源气体应用于供电、供热与供气。其优势在于：