[發明專利]水熱法處理廢棄菜葉制備燃料和腐殖酸液體的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110373241.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113322110A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 譚厚章;陶潤澤;楊富鑫
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;C10L5/36;C10L5/06;C05F11/02;C05G3/80
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明公開了一種水熱法處理廢棄菜葉制備燃料的裝置及方法，稱取粉碎后的廢棄菜葉，將濃度為1％～2％的尿素溶液和所述廢棄菜葉混合均勻，固液比為1：10；液體中；在溫度為160℃?220℃、壓力為0.6?2.3MPa以及密封條件下水熱反應15?30min；水熱反應所得產物冷卻后并對其進行固液分離，得到固體產物為燃料，液體產物為腐殖酸液體；對水熱反應后的固體產物，經生物質燃料成型機的壓縮成型后獲得可用于鍋爐燃料的成型生物質燃料，熱解可獲得品質更高的成型炭燃料；對水熱反應后的液體產物，用來加工制備成腐殖酸水溶肥料；該工藝制備的成型生物質燃料和成型炭燃料發熱量高、燃燼率高、無需額外添加粘結劑，整個流程工藝簡單、反應條件相對溫和、運行成本低。

技術領域

本發明屬于生物質資源化領域和燃料利用技術領域，具體涉及一種利用廢棄蔬菜葉制備燃料和腐殖酸液體的裝置及方法。

背景技術

能源是國計民生的基礎支撐，它直接關系到人類的生存，關系到國家和社會的發展穩定。為了緩解能源和環境的雙重壓力，世界各國都在積極發展新型的可再生資源。因此，迫切需要一種清潔的燃料來代替傳統的化石燃料，滿足人類對能源的巨大需求。

隨著蔬菜生產規模的不斷擴大，隨之而來的是大量廢棄菜葉無節制地隨意堆積在公路邊、鄉村道路旁、田間地頭。通常人們會用少量的廢棄菜葉喂養牲畜；大量的廢棄菜葉因無人回收而四處堆放會，不但白白浪費，而且還造成環境污染，腐爛變質后嚴重污染環境甚至傳播疾病；在環境保護好的城市，廢棄菜葉每天都被運送到垃圾處理廠當垃圾處理，造成資源、人力、物力的巨大浪費。如何將廢棄菜葉進行無害化處理和有效利用，并減少農村和城市污染，已經成為當前蔬菜生產急需解決的關鍵問題。

廢棄菜葉屬于有機固體廢物，廢菜葉具有成分復雜、易腐爛分解發臭、產生病原菌、污染空氣和水源等嚴重危害，因此對于廢棄的菜葉必須進行科學、安全、有效的處理，且處理后不產生新的污染，還能通過另一種途徑產生價值。目前國內的廢棄菜葉處理量少、效率不高、或直接傾倒，不僅污染環境，還影響生態發展。

另一方面，農業種植中大量、長期使用化肥，導致土壤有機質缺乏，氮、磷、鉀的比例失衡，農業病蟲害處于較嚴重狀態，過度使用化肥不僅造成能源的大量消耗，而且造成土壤環境污染，導致土壤板結，農作物減產等；因此改良土壤，修復微生態，對促進現代農業發展具有重要意義。腐殖酸作為一種土壤改良劑，在促進植物生長，土壤保肥和減輕土壤重金屬污染等方面作用明顯。因此，腐殖酸的含量可作為水熱液體后續加工成有機液體肥料的重要指標。目前腐殖酸的制備主要通過從風化煤、褐煤、造紙廢料，釀酒廢料中提取。因此，研究一種水熱法處理廢棄菜葉制備燃料和腐殖酸液體的方法具有重要意義。

中國發明專利（公開號CN108753324A）公開了一種水熱碳化玉米秸稈生產腐殖酸和型塊燃料的方法，該發明以玉米秸稈和水為原料，在水熱反應釜內反應，對產物采用原位堿提的方式，反應結束后抽濾得到腐植酸鈉溶液和固體碳化濾渣，對濾液進行酸化、過濾，獲得腐殖酸，或者對濾液進行濃縮、干燥即可獲得腐植酸鈉，濾渣與粉煤混合、成型，獲得型塊燃料。該工藝中原位堿提加入的堿為固體氫氧化鈉，液體產物中不具備肥料所需的微量元素，不利于加工制肥。反應后的固體產物在成型過程中與粉煤混合使工藝加工過程較為復雜，且獲得的型塊燃料品質較低，不能用于商業使用，市場競爭力較低。

中國發明專利（公開號CN105950251A）公開了一種基于水熱碳化的園林垃圾利用方法及固體生物質燃料，該發明對園林垃圾進行水熱處理，將得到的固體產物與經過粉碎、干燥后的園林垃圾按照3：7的比例進行摻混，壓實后制成固體成型生物質燃料。液體副產物經過二氯甲烷萃取和旋蒸得到輕質油。該發明將水熱碳化后的固體產物直接與粉碎干燥后的園林垃圾按照3：7的比例進行摻混壓實使工藝過程較為復雜，壓實成型過程中原料所占比例大于經水熱處理后的固體產物且過程中未添加粘結劑，導致所制得的成型生物質燃料的機械強度和耐久度較低。

發明內容