[發明專利]一種有機廢棄物快速轉化能源的方法

有效

• 申請號: 201810482512.4
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108676818B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李歡;劉躍嶺;景琦
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P7/52;C12P7/56;H01M8/18
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 徐羅艷

本發明公開了一種有機廢棄物快速轉化能源的方法，包括以下步驟：S1、對有機廢棄物進行厭氧發酵，以使所述有機廢棄物中的大分子有機質轉化為可溶的小分子有機質，得到發酵液；S2、對所述發酵液進行固液分離，分別獲得固相部分和液相部分；S3、所述固相部分作為殘渣進行處置或再利用，所述液相部分進入液流催化燃料電池以使所述液相部分中的有機質轉化為電能。本發明能快速、高效地將有機廢棄物轉化為電能。

技術領域

本發明涉及有機廢棄物能源化技術領域，尤其是涉及一種有機廢棄物快速轉化能源的方法。

背景技術

有機廢棄物包括有機廢水、污泥、餐廚垃圾等，這些廢棄物含有大量水分，但同時也含有較高的有機質含量，具有轉化能源的潛力。目前有機廢棄物能源化的主要途徑包括熱化學法和生物法等。熱化學法包括焚燒、混燒、熱解等技術，這些技術都需要對有機廢棄物進行預先脫水、干燥，需要消耗大量能量，同時燃燒過程的能量回收效率較低。生物法主要是通過厭氧微生物將有機廢棄物轉化為甲烷等可燃氣，但這一方法處理周期長，有機質轉化率低，甲烷還需要進一步燃燒產熱或產電，因此總體能量效率也較低。除上述方法外，燃料電池是一種新型的有機質轉化能源途徑，具有較高的能源效率。在多種燃料電池中，液流催化燃料電池可以在低溫條件下(100℃)利用含有大量水分的復雜有機質作為燃料。然而，現有的液流催化燃料電池不能轉化脂類，催化劑也無法與處理殘渣分離，因此還不能實際用于處理有機廢棄物。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日前已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

為彌補上述現有技術的不足，本發明提出一種有機廢棄物快速轉化能源的方法，能顯著提高有機廢棄物轉化能源的效率。

本發明為達上述目的提出以下技術方案：

一種有機廢棄物快速轉化能源的方法，包括以下步驟：

S1、對有機廢棄物進行厭氧發酵，以使所述有機廢棄物中的大分子有機質轉化為可溶的小分子有機質，得到發酵液；

S2、對所述發酵液進行固液分離，分別獲得固相部分和液相部分；

S3、所述固相部分作為殘渣進行處置或再利用，所述液相部分進入液流催化燃料電池以使所述液相部分中的有機質轉化為電能。

本發明提供的上述技術方案，結合了厭氧發酵技術和改進的液流催化燃料電池技術，其中厭氧發酵技術可以實現含有脂類成分的復雜有機廢棄物的快速轉化和分解，液流催化燃料電池技術可以將發酵液快速、直接轉化為電能，從而提高有機廢棄物轉化電能的效率。以有機廢棄物污泥為例，相對于厭氧消化15～30天的處理周期和僅15～40％的能量轉化率，本發明的方法處理周期可以縮短為3～7天，能量效率可以提高至45～50％。

優選地，所述液流催化燃料電池采用質子交換膜隔離陰陽兩極，陽極電解液采用磷鉬酸作為催化劑，以及，采用空氣或純氧作為陰極氧化劑；當所述液相部分進入所述液流催化燃料電池后，使所述液流催化燃料電池于80～95℃運行，以使所述液相部分中的有機質轉化為電能。

優選地，所述磷鉬酸溶解于所述液流催化燃料電池的陽極電解液中。更優選地，在完成所述液相部分中的有機質轉化為電能的過程后，往所述陽極電解液中加入銨鹽以形成磷鉬酸銨沉淀進行磷鉬酸的回收。

優選地，所述磷鉬酸附著于所述液流催化燃料電池的陽極電極上，并且，在完成所述液相部分中的有機質轉化為電能的過程后，剩余水分直接流出所述液流催化燃料電池。

優選地，所述磷鉬酸與不溶性顆粒結合，并且，在完成所述液相部分中的有機質轉化為電能的過程后，采用過濾法、離心法或磁場分離法回收所述磷鉬酸；其中，所述不溶性顆粒包括碳微球和/或磁性顆粒。