[发明专利]一种废弃生物质资源化利用和无害化处理方法

说明书

本发明属于环境保护技术领域，具体为一种废弃生物质资源化利用和无害化处理方法。生物质包括餐厨垃圾、食用菌菌渣、藻类、农作物秸秆、稻壳、豆渣、菜籽饼、沼渣、污泥和畜禽粪便；本发明以金属盐作为抑制剂，对同时富含氮和含氧碱金属盐的生物质通过一锅法热解，得到环境友好的生物炭材料；反应过程中，高化合价的金属盐与生物质中不稳定含氧碱金属盐发生交互作用，抑制金属氰化物的产生。本发明解决了生物炭中的剧毒金属氰化物，工艺简单，抑制剂容易获得，来源广泛，绿色环保，对生物质能的发展起到重要的推动作用，能够实现巨大的经济效益、社会效益和生态效益。

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及废弃生物质资源化利用和无害化处理方法。

背景技术

生物质能被认为是可以同时解决环境污染和能源紧缺两大问题的绿色资源。随着人口的增长和社会的发展，以及人们对环境保护的意识增强，越来越多的废弃生物质如餐厨垃圾、食用菌菌渣、秸秆、豆渣、污泥和沼渣等，需要通过生物炭技术进行处理，从而实现废弃物的资源化利用。在此过程中，由于生物质原料种类多样，组分复杂，在其衍生的生物炭中往往伴随着多种污染物的产生，如重金属和类金属（Fe、Cd、Pb、As等）、多环芳烃、持久性自由基、水溶性有机物和新型的剧毒污染物金属氰化物等。其中金属氰化物对生物的急性毒性作用显著，无论在制、运输或使用生物炭的过程对人体健康和环境都造成一定的安全风险。

这种剧毒的金属氰化物的生成与生物质原料的性质密切相关。一些富含氮以及不稳定含氧碱金属的生物质在热解过程中，往往倾向于生成金属氰化物如氰化钾（KCN）或氰化钠（NaCN），并保留在生物炭中。目前的生物炭技术并未将金属氰化物纳入环境风险因素，因此，解决生物炭技术过程中的金属氰化物污染问题，具有十分重要的环境意义。

金属氯化物、金属磷酸盐因其热力学稳定性强，通常不易与含氮化合物发生络合作用，因此在其衍生的生物炭中不生成金属氰化物。另外，高化合价的金属盐（如含Ca、Mg、Fe的金属盐）在参与生物质热解的过程中，当生物质中含有不稳定含氧碱金属盐时，高化合价的金属盐能与含氧碱金属盐发生交互作用，阻碍含氧碱金属盐与含氮化合物的络合反应，从而降低金属氰化物的产生。因此，在此发现中，以金属氯化物、金属磷酸盐和高化合价金属盐作为抑制剂，与具有生成金属氰化物风险的生物质原料共热解，通过一步反应可以抑制金属氰化物的产生，实现生物炭的无害化处理。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效、环境友好的废弃生物质资源化利用和无害化处理方法。

本发明提供的废弃生物质资源化利用和无害化处理方法，以金属盐作为抑制剂，对同时富含氮和含氧碱金属盐的生物质通过一锅法热解，得到环境友好的生物炭材料；所述生物质主要包括：餐厨垃圾、食用菌菌渣、藻类、农作物秸秆、稻壳、豆渣、菜籽饼、沼渣、污泥和畜禽粪便；具体步骤如下：

（1）将生物质冷冻干燥或烘干，烘干温度为60 ~ 100℃，烘干时间为12 ~ 48小时；粉碎生物质过80目筛；

（2）对步骤（1）中的生物质与金属盐抑制剂在水溶液中混合，金属盐与生物质的质量比为1:（0.2 ~ 500）；振荡8 ~ 24小时；将得到的混合物冷冻干燥或烘干，放入瓷舟内，置于管式炉中，在惰性气体氛围下进行热解，热解温度为500 ~ 800 ℃，维持1 ~ 8小时，惰性气体流量为0.2~1.0 L/min；

（3）热解反应后，将所得产物冷却至室温后取出，得到生物炭。

本发明中，步骤（2）所述的金属盐抑制剂选自金属氯化物、金属磷酸盐、高化合价的金属草酸盐和金属氧化物。