[發明專利]沼氣提純后剩余廢氣作為氣肥的用途

無效

• 申請號: 201210342005.3
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102835261A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 李秀金;田立斌;鄒德勛;袁海榮;朱保寧;龐云芝
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: A01G7/02
• 分類號: A01G7/02
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 梁慶豐

技術領域

本發明屬于生物質能源中沼氣能源的綜合利用范疇，具體涉及一種將沼氣提純后所剩余的富含二氧化碳的廢氣作為人工栽培系統氣肥的用途。

背景技術

近年來，隨著對能源品質和利用方式要求的提高，對沼氣的利用方式也發生了改變，沼氣提純越發重要。沼氣提純技術即將沼氣中甲烷與二氧化碳、水、硫化氫等氣體分離的技術，它是針對沼氣這種新能源的高值化利用所發展起來的，通過分離富集，沼氣中的甲烷含量可達到97%-99%，其熱值顯著提高。目前主要的沼氣提純技術包括：化學吸收法、水洗法、變壓吸附法、膜分離法。

國內外學者針對沼氣提純技術進行了大量的研究，但在研究提高沼氣甲烷純度的同時忽略了沼氣提純之后剩余富含二氧化碳的廢氣再利用問題。在現有的研究中化學吸收法、水洗法、膜分離法進行沼氣提純的研究都沒有提及二氧化碳的富集與再利用，盡管變壓吸附工藝可以實現二氧化碳的富集，且純度可達到99.5%，但多數將其作為廢物排放。例如公開號為CN101837227A的發明專利中，僅將二氧化碳富集于吸收液中，并未提及回收塔內二氧化碳的收集與利用問題。這些廢氣的排放既造成了二氧化碳資源的浪費，又加重了溫室效應。

隨著國家對新能源的重視程度越來越高以及大量的農業有機廢棄物急待處理利用，生物質能中的沼氣產業快速發展，沼氣提純技術將得到長足的進步，隨之產生的二氧化碳資源非常巨大和寶貴，關于這些碳資源的利用應該進一步加強。

另一方面，設施農業在國民生活生產中的作用越發重要，特別是人工栽培系統對保證農業的增產增收起到了關鍵性的作用。但是在相對密閉的人工栽培系統中，由于植物進行光合作用時對二氧化碳的大量吸收同化，使得系統中碳源不足，嚴重影響到了植物的生長。而在蔬菜大棚、人工溫室或者植物工廠中增施二氧化碳對作物的增產作用非常明顯，一般可達30%，可以為農業生產帶來可觀的經濟收益，因此二氧化碳氣肥增施技術得到了較快的發展。

目前二氧化碳氣肥增施方法大致有如下幾種：

（1）化學反應法：化學反應法是較為常用的方法，其原理是利用碳酸鹽與強酸反應生成二氧化碳。而該方法存在成本高、二氧化碳濃度持續時間短（通常只有1-2?h）、費工時等缺陷，從而限制了在農業生產中的廣泛推廣與應用。

（2）純二氧化碳增施法：該方法一般是利用高壓瓶裝二氧化碳來進行增施，可以較好的控制濃度和流量變化，但成本高昂。

（3）土壤化學法：該方法一般是通過在田間施加碳銨等肥料，利用其自然分解釋放二氧化碳，此方法操作簡便、成本低，釋放二氧化碳的同時也增施了氮肥，但是二氧化碳濃度不易控制，而且容易造成氨氣毒害。

（4）有機廢物簡易發酵法：公開號為CN1582623A的發明專利提出該方法，即通過簡易發酵裝置將農業有機廢棄物直接在大棚內發酵，產生二氧化碳并釋放，可以綜合利用農業廢棄物，但是發酵過程中釋放二氧化碳時也產生了甲烷、硫化氫、氨等氣體，對作物的生長產生影響。

（5）其它：除上述方法之外，還有燃燒法、通風換氣法等，燃燒法通過直接燃燒有機廢物釋放二氧化碳，該方法不僅很難控制二氧化碳的濃度，而且在燃燒過程中會產生二氧化硫、飛灰等空氣污染物，影響作物生長；通風換氣法成本低廉，但很難控制二氧化碳濃度，更難以達到800μL·L^-1，同時也會影響溫室內溫度的變化。

通過上述兩方面分析，可以看出以沼氣提純后剩余的富含二氧化碳的廢氣作為氣肥，不僅有效利用了沼氣提純后剩余的廢氣，而且為溫室作物栽培提供了新的氣源。

發明內容

本發明提供了一種將提純后所剩余的富含二氧化碳的廢氣作為人工栽培系統氣肥的用途，其具體步驟是：將沼氣提純過程中所產生的含有二氧化碳的廢氣進行富集并存儲至儲氣罐中，當該剩余廢氣中硫化氫含量大于10ppm時，將剩余廢氣通入脫硫處理液進行脫硫處理；當氨氣含量大于5ppm時，將氣體通入中脫氨裝置中進行脫氨處理；最后將經過脫硫脫氨處理后的氣體通入布氣系統，布施于人工栽培系統中（如蔬菜大棚、人工溫室或植物工廠等）。根據人工栽培系統中作物固定二氧化碳的方式、作物的二氧化碳補償點及飽和點來調整人工栽培系統中二氧化碳濃度，以保證植物光合作用過程中充足的碳源供給。

人工栽培系統中二氧化碳濃度控制值主要由人工栽培系統中作物固定二氧化碳的方式、作物在當前溫度、光照、水分條件下所具有的二氧化碳補償點及飽和點來確定。針對蕃茄、黃瓜、辣椒等C3作物，二氧化碳濃度控制范圍一般為400ppm-1400ppm。