CN106269799A - 一种有效利用生物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能源环保技术领域，具体涉及一种有效利用生物质的方法；以生物质电厂为核心系统，以沼气发酵、微藻养殖和大棚蔬菜种植中的一个或几个作为配套辅助系统，得到联合系统，利用各系统产生废弃物作为其他系统的生产原料或满足其他系统运行的必要条件；形成一个废物回收利用的循环体系，各个系统产生的废弃物作为其他系统的原料或辅助条件，最大限度消除或减少废弃物的排放，达到节能、减排、增效、充分利用生物质资源的目的，提高生物质能的利用效率；同时，有效的将氮元素和微量元素反补回土地，减少化肥和其他肥料的施用量，降低了微藻、蔬菜及粮食作物生产的成本。
Description
技术领域
本发明涉及能源环保技术领域，具体涉及一种有效利用生物质的方法。
背景技术
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，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，具有可再生性、低污染性、广泛分布性的特点。
近年来，产生大量的生物质后，大多都是被丢弃，造成了环境的污染，和资源的浪费，所以近年来对生物质的开发利用，对环境保护和废物回收领域具有重要意义。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种有效利用生物质的方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
一种有效利用生物质的方法，以生物质电厂为核心系统，以沼气发酵、微藻养殖和大棚蔬菜种植中的一个或几个作为配套辅助系统，得到联合系统，其中，利用各系统产生废弃物作为其他系统的生产原料或满足其他系统运行的必要条件，整个联合系统的产出物为生物质电能、沼气、微藻产品和蔬菜产品。有效利用各个系统产生的废弃物作为其他系统的原料或辅助条件，最大限度消除或减少废弃物的排放，达到节能、减排、增效、充分利用生物质资源的目的。
进一步，所述的生物质电厂，其燃料为含水量为20～40％的生物质。
进一步，所述的沼气发酵系统，指甲烷菌群利用生物质为原料发酵生产甲烷的系统。
进一步，所述的生物质电厂，其产物为烟气、烟气余热和电厂灰，其中，烟气经除尘、降温后，可作为碳源用于微藻养殖，还可以用于大棚蔬菜种植；烟气余热，可在冬季时对沼气池、蔬菜大棚和微藻养殖液进行加热，使得在冬季沼气发酵、蔬菜大棚和微藻养殖能够继续进行；电厂灰可浸泡进行稀释，作为微藻养殖中微量元素补充剂，也可作为原料生产复合肥，用于蔬菜大棚。生物质电厂排放的烟气温度为140℃左右，绝大多数情况下，烟气中携带的余热多数未被有效利用，造成浪费，其中蔬菜生长对温度有要求，中国北方地区冬季温度低于0℃，在冬季时用烟气余热对大棚进行加温，将温度控制到20℃左右保障蔬菜进行正常的生产，大大提高了蔬菜生产成本；电厂灰中主要成分为Ca、K、Mg、Na、F、Al、P、Ti、Mn、S等等元素，几乎含有植物生长所必须的全部矿物元素。
进一步，所述的沼气发酵，其产物是沼液和沼渣，其中，沼液稀释后可作为大棚蔬菜的杀虫剂，经化学灭菌处理后，可作为肥料加入微藻养殖系统，可与微藻养殖废水混合作为蔬菜大棚中的灌溉用水、叶面肥；沼渣可作为蔬菜大棚中的有机肥，在土壤中再次发酵，起到补充大棚内二氧化碳的作用，同时沼渣可以利用电厂烟气余热进行干燥，然后作为锅炉燃料进行燃烧。沼液为沼气发酵后的残液，含有多种生物活性物质，如氨基酸、微量元素、植物生长刺激素、B族维生素、某些抗生素等，对植物具有助生长、杀菌和抗虫害的作用，可以用于蔬菜或粮食作物的灌溉或作为杀虫剂，也可作为微藻养殖的培养液；沼渣为沼气发酵后的残余有机物，沼渣含有腐植酸10～20％，有机质30～50％，全氮1.0～2.0％，含磷0.4～0.6％、全钾0.6～1.2％，是一种缓、速兼备的有机肥料。
进一步，所述的微藻养殖，产生的废水可作为肥料用于蔬菜大棚，同时，也可以注入沼气发酵池，作为沼气发酵菌的氮源。
进一步，所述的大棚蔬菜种植，蔬菜采收后的废弃物可作为沼气发酵的原料。
进一步，所述的废弃物，是指蔬菜采收后残余的腐败菜叶、藤蔓和菜根。
进一步，所述的微藻养殖系统，是指以跑道池、各式光生物反应器、兼养型微藻养殖装置等设施养殖微藻的系统。
进一步，将所获得的生物质进行分类，含水量小于40％的生物质用于电厂锅炉燃烧的原料，而含水量大于40％的生物质，以及含氮量较高的生物质用于沼气发酵。
进一步，所述的微藻，是指能在淡水、低盐水或无/低盐污水中生长的微藻种类，包括但不限于以下类别：小球藻、栅藻、束丝藻、念珠藻。
进一步，所述烟气是指生物质电厂燃烧生物排放的烟气。
进一步，所述的烟气余热是指烟气中携带的热能。
进一步，所述的电厂灰指生物质电厂燃烧生物质后排放的生物质灰分。
进一步，所述的沼液是指沼气发酵系统发酵生产沼气后残余的液体成分。
进一步，所述的沼渣是指沼气发酵系统发酵生产沼气后残余的固体成分。
进一步，所述的微藻养殖废水，是指微藻采收之后无法再回收利用的废液。
进一步，所述的沼气是指沼气发酵利用生物质为原料产生的以甲烷为主要其他成分的混合气体。
进一步，所述的生物质电能，是指生物质电厂通过燃烧生物质产生热能和蒸汽，利用蒸汽驱动汽轮发电机产生的电能。
进一步，所述的沼气，是指利用生物质为原料发酵产生的以甲烷为主要其他成分的混合气体。
进一步，所述的微藻产品，是指微藻养殖系统中收获的微藻泥或微藻粉。
进一步，所述的蔬菜产品，是指利用蔬菜大棚种植方式生产的叶、花、瓜、果、豆及根茎类蔬菜。
综上所述，本发明的有益效果在于：以生物质电厂为核心系统，以沼气发酵、微藻养殖和大棚蔬菜种植中的一个或几个作为配套辅助系统，得到联合系统，产出为生物质电能、居民生活用沼气、微藻粉、有机肥、复合肥、蔬菜等产品；其中，生物质电厂系统产生的烟气、烟气余热、电厂灰，沼气发酵系统产生的沼气、沼液、沼渣，微藻养殖系统产生的废水和大棚蔬菜种植系统产生的废弃物，形成一个废物回收利用的循环体系，各个系统产生的废弃物作为其他系统的原料或辅助条件，最大限度消除或减少废弃物的排放，达到节能、减排、增效、充分利用生物质资源的目的，提高生物质能的利用效率；同时，有效的将氮元素和微量元素反补回土地，减少化肥和其他肥料的施用量，降低了微藻、蔬菜及粮食作物生产的成本。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围，
实施例1
在2月中旬～11月中旬，以一座2×12.5MW的生物质电厂为例，每小时排放的烟气量为150000Nm3，温度为140℃的烟气，1、将烟气通入干燥车间，设定通入烟气温度为140℃，出口烟气为60℃，可满足将1000吨含水量为80％的沼渣或高含水生物质，干燥至含水量为30％；2、烟气经除尘、降温后，可作为碳源用于微藻养殖，还可以用于大棚蔬菜种植3、将出口烟气通入沼气池，调节沼气池的发酵温度为25℃；4、电厂灰可浸泡进行稀释，作为微藻养殖中微量元素补充剂，也可作为原料生产复合肥，用于蔬菜大棚；5、微藻养殖的废水可作为沼气发酵用水；6、含水量＞40％的生物质，利用生物质电厂的粉碎机，粉碎至粉末状，加入至沼气发酵系统中，经过沉淀、两次厌氧发酵和后处理，产出沼气、沼渣和沼液。
沼气发酵，其产物是沼液和沼渣，其中，沼液稀释后可作为大棚蔬菜的杀虫剂，经化学灭菌处理后，可作为肥料加入微藻养殖系统，可与微藻养殖废水混合作为蔬菜大棚中的灌溉用水、叶面肥；沼渣可作为蔬菜大棚中的有机肥，在土壤中再次发酵，起到补充大棚内二氧化碳的作用，同时沼渣可以利用电厂烟气余热进行干燥，然后作为锅炉燃料进行燃烧。
微藻养殖，产生的废水可作为肥料用于蔬菜大棚，同时，也可以注入沼气发酵池，作为沼气发酵菌的氮源。
大棚蔬菜种植，蔬菜采收后的残余的腐败菜叶、藤蔓和菜根，可作为沼气发酵的原料。
中国南方地区，全年四季均可按照此实施例进行，此地区以北，仅2月中旬～11月中旬可按照此案例实施。
实施例2
在11月中旬～2月中旬，一座2×12.5WM生物质电厂，每小时排放140℃烟气150000Nm3。本实施例，因冬季气温较低、天气变化复杂，光照欠缺，单方面提升微藻培养液的温度，也难以大幅度提升微藻产量，微藻生产的单位生产成本高于销售成本，所以放弃微藻养殖，同时沼渣干燥工作也终止，沼渣不干燥，进行堆肥，用作来年蔬菜大棚生产的有机肥，热量集中供给沼气池发酵和蔬菜大棚使用。
1、将烟气通入干燥车间，设定通入烟气温度为140℃，出口烟气为60℃，可满足将1000吨含水量≥80％的沼渣或高含水生物质，干燥至含水量为30％烟气，2、出口烟气用于蔬菜大棚加热；3、电厂灰作为原料生产复合肥，用于蔬菜大棚。
Claims (8)
1.一种有效利用生物质的方法，其特征在于，以生物质电厂为核心系统，以沼气发酵、微藻养殖和大棚蔬菜种植中的一个或几个作为配套辅助系统，得到联合系统，其中，利用各系统产生废弃物作为其他系统的生产原料或满足其他系统运行的必要条件，整个联合系统的产出物为生物质电能、沼气、微藻产品和蔬菜产品。
2.如权利要求1所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的生物质电厂，其燃料为含水量为20～40％的生物质。
3.如权利要求1所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的沼气发酵系统，指甲烷菌群利用生物质为原料发酵生产甲烷的系统。
4.如权利要求1所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的生物质电厂，其产物为烟气、烟气余热和电厂灰，其中，烟气经除尘、降温后，可作为碳源用于微藻养殖，还可以用于大棚蔬菜种植；烟气余热，可在冬季时对沼气池、蔬菜大棚和微藻养殖液进行加热，使得在冬季沼气发酵、蔬菜大棚和微藻养殖能够继续进行；电厂灰可浸泡进行稀释，作为微藻养殖中微量元素补充剂，也可作为原料生产复合肥，用于蔬菜大棚。
5.如权利要求1所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的沼气发酵，其产物是沼液和沼渣，其中，沼液稀释后可作为大棚蔬菜的杀虫剂，经化学灭菌处理后，可作为肥料加入微藻养殖系统，可与微藻养殖废水混合作为蔬菜大棚中的灌溉用水、叶面肥；沼渣可作为蔬菜大棚中的有机肥，在土壤中再次发酵，起到补充大棚内二氧化碳的作用，同时沼渣可以利用电厂烟气余热进行干燥，然后作为锅炉燃料进行燃烧。
6.如权利要求1所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的微藻养殖，产生的废水可作为肥料用于蔬菜大棚，同时，也可以注入沼气发酵池，作为沼气发酵菌的氮源。
7.如权利要求1所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的大棚蔬菜种植，蔬菜采收后的废弃物可作为沼气发酵的原料。
8.如权利要求7所述的有效利用生物质的方法，其特征在于，所述的废弃物，是指蔬菜采收后残余的腐败菜叶、藤蔓和菜根。
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