[发明专利]二氧化碳零排放型有机废弃物能源化利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于废弃物处理和清洁能源开发领域，具体涉及一种二氧化碳零排放型有机废弃物能源化利用的方法。

技术背景

石化燃料的过渡开发和利用造成全球气候变暖、酸雨和生态环境破坏和退化已经是不争的事实，而且石化燃料也正面临耗竭的处境，因此基于环境和能源考虑，人类迫切需要一种没有污染的可再生能源。氢能是一种理想的清洁可再生替代燃料，它燃烧后只生成水，没有其它温室气体，可以通过燃料电池直接高效地转化为电能。从环境的角度来考虑，利用各种有机废弃物进行厌氧发酵制氢是近几年的一大研究热点，并被认为是最有可能率先实现商业化应用生物制氢技术。

厌氧发酵制氢的生化机理决定了能够进行厌氧发酵产氢的有机物质主要是糖类、淀粉和纤维素类等碳水化合物原料，蛋白质和脂类较难进行厌氧发酵产氢；而且，碳水化合物发酵产氢的同时伴随各种小分子有机酸和醇类等副产物的形成，不能完全转化为氢。以上两个原因造成有机废弃物厌氧发酵制氢的能源回收效率和有机质利用率较低。为此，通常采用厌氧发酵联产氢气和甲烷的工艺来提高能源回收效率，首先利用有机废弃物进行厌氧发酵产氢，再利用产氢剩余物(包括蛋白质、各种氨基酸、脂类，以及有机酸、醇等碳水化合物的产氢副产物)进行厌氧发酵产甲烷，即传统的沼气发酵。

当沼气作为最终利用形式(如直接燃烧)时，严格意义上来讲，它不是清洁能源，因为即使提纯后的沼气(甲烷)在燃烧利用后仍然会向大气排放二氧化碳。因此，最清洁的利用方式是将沼气转化为电能进行利用。然而，无论是厌氧发酵制氢，还是沼气发酵+沼气发电，都伴随二氧化碳的产生，从整个有机废弃物的能源化利用过程来看，只有将二氧化碳吸收、固定、再利用，才是真正意义上的二氧化碳零排放型有机废弃物能源化利用方法。

除了氢气和沼气，有机废弃物厌氧发酵的产物还有沼渣和沼液。沼渣通常作为肥料进行利用，当施用于食用植物(粮食作物、果园、蔬菜等)时，需要进行深加工以去除沼渣中的有毒物质(尤其是重金属)，此时沼渣的处理成本较高。如果将沼渣作为非食用植物(如能源草)的肥料时，无需进行深加工可直接使用，但是，目前还没有沼渣用作能源草种植肥料的相关研究报道。沼液通常用作液体肥或农业灌溉用水，但是沼液中含有丰富的氮、磷、金属元素等物质，而单位面积土地对这些物质的接纳能力是有限的，当没有足够的土地接纳沼液时，过量的沼液排放反而会污染当地环境。另一方面，微藻在利用二氧化碳作为碳源进行光合生长时，需要氮、磷、钾、微量元素、维生素等营养物质，而这些物质正是沼液的主要成份，因此，可以将沼液处理和微藻固定二氧化碳结合起来，但是，目前还没有沼液处理和微藻固定二氧化碳(来自于有机废弃物厌氧发酵)耦合的相关研究报道。

目前，国内外只有单独的有机废弃物厌氧发酵制氢研究、单独的有机废弃物沼气发酵+沼气发电技术、单独的二氧化碳吸收、固定、再利用研究(微藻固定空气或火电厂烟道气中的二氧化碳)。将厌氧发酵制氢、沼气发酵、二氧化碳吸收、微藻固定二氧化碳、沼液处理、能源草种植等多项技术集合起来的二氧化碳零排放型有机废弃物能源化利用方法，且该方法能够同时获得氢和电两种清洁能源，这样的方法目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种二氧化碳零排放型有机废弃物能源化利用的方法。该方法能在处理有机废弃物的同时，获得氢气和电两种清洁能源，且不向外界排放二氧化碳。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的二氧化碳零排放型有机废弃物能源化利用的方法，包括以下步骤：

(1)原料收集和预处理：收集各种有机废弃物分别贮存于原料储存池，利用预处理装置对各种有机废弃物进行除杂、破碎、粉碎、除砂等预处理，破碎至粒径≤20mm；