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赤峰:新技术让农村废弃物“变废为宝”

时间:2020-05-27 15:31   来源:创新内蒙古

日前,一种采用“氢氧化钠湿式固态常温预处理提高玉米秸生物气产量方法”专利技术进行高效转化秸杆生物质能源,生产生物天然气(BNG)的新技术在赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇新能源产业园区落地转化并进入产业化阶段,该项目的实施为农村居民提供清洁能源的同时实现农村农作物秸秆、规模养殖场畜禽排泄物等实现就地转化,有效改善农村的居住条件,助力美丽乡村建设。

生物天然气(BNG,Bio-naturalGas)是以农作物秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾、农副产品加工废水等各类城乡有机废弃物为原料,经厌氧发酵和净化提纯后达到一定品质要求的可燃性气体,与常规天然气成分、热值等基本一致,可用作车用燃气,也可并入天然气管网。同时,厌氧发酵过程中产生的沼渣沼液还可生产有机肥,不仅保护生态环境,还能助力生态循环农业。

玉米秸原料复合体中木质素常与纤维素和半纤维素“包裹”在一起,这种“包裹”结构直接用于沼气生产无法获得有效的降解,导致后续厌氧消化效率低、经济性差,为了提高项目的可行性,必须对玉米秸秆进行预处理。目前的预处理方法有物理、生化和化学等方法,其目的都是希望通过预处理改变玉米秸的物理结构或把它降解成简单的成分,以利于随后厌氧菌的消化利用,从而提高生物产气量,但各种预处理方法都各有利弊。

对此,赤峰元易生物质科技有限责任公司提供了一种通过少量氢氧化钠,在湿式固态条件下,对玉米秸进行常温化学预处理,以达到降低预处理时的碱用量来降低成本,同时缩短预处理时间和提高玉米秸厌氧消化生物气产量的方法。有效解决了传统预处理技术中纤维素利用率低、厌氧消化效率低、经济性差等难题,提纯得到的甲烷纯度达到96%以上、可同品质替代化石天然气的生物天然气,使单位TS产气量达到350450立方米(传统方法单位TS产气量仅为200300立方米),甲烷含量由40%50%提高到55%62%,且生产过程绿色化,避免了能源的流失和环境的二次污染。2019年该技术通过自治区科技成果转化项目在赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇新能源产业园区进入产业化阶段。

据项目负责人赤峰元易生物质科技有限责任公司董事长陈立东介绍:“我们采用专利技术对原料进行预处理,无需对秸秆进行组分分离,只需破坏掉木质素与纤维素、半纤维素之间的联结,对木质纤维原料进行‘改性’,就可显著提高其可生物降解性能和为后续厌氧消化提供高质量的‘基料’,处理工艺简洁、方法高效,不产生任何废水、废液,无任何化学污染问题;相对于液态化学预处理,采用该技术不仅免除了处理液净化回用的能耗,而且大大简化了处理设备,节省成本;技术降低了67%的氢氧化钠使用量,预处理时间从30天缩短至3天,缩短近90%;相对于未处理的玉米秸秆,经该技术处理后,缩短了40%的发酵产气周期,提高了60%-100%的产气量,更易于产业化推广。”

据陈立东介绍,目前国内生物天然气的平均成本在2-2.5/立方米之间,与普通天然气的批发价格相当,项目所产生物天然气可并入现有的燃气管网,也可用作汽车燃料,或直接供应给农村居民使用。

该技术转化后,可使秸秆成本降到140/吨,生物气的成本也因此降低到1.82.0/立方米。每立方米生物天然气生产成本构成中预处理费用增加0.2元,原料及运营成本降低约0.65元。以阿鲁科尔沁旗生物天然气项目年产1100万立方米生物天然气为例,技术转化成果应用后年可增加项目收入约495万元。

高效转化秸杆生物质能源的关键技术应用及产业化与传统的秸杆转化技术相比,实现了生物气装置的规模化、工业化运营。据了解,该项目建设成后,年可消纳农作物秸秆5.65万吨(含水率15%计)和禽畜粪污2.67万吨(含水率85%计)。日产沼气6万立方米,可提纯生产生物天然气(BNG3万立方米/天,即年产生物天然气(BNG1095万立方米,有机肥5万吨,工业二氧化碳1.3万吨。项目运行后,预计经过2年的工艺优化、技术升级以及模式的稳定及推广,将逐步形成成熟的项目投资、建设、运营模式,并且计划在我国蒙东、东北、华北地区布局11个规模化生物天然气(BNG)项目,计划于2021年前逐步完成所有项目建设。 

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