城市生活废弃物生物质炭化的研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nadiazhao
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近几年来,生物质炭化技术已经广泛用于农业生活和生产的资源化处理,各类秸秆、猪粪等生物质炭化产物开始用于农业的发展中。生物质炭技术的应用不仅仅体现在农业领域上,还应用于了环境领域、能源领域方面、还有功能材料领域。而在城市化加剧的当下,城市生活中生物质废弃物的产生量也在增加,目前我国对城市生物质废弃物的处理有肥料化处理、饲料化处理、基质化处理、能源化处理和材料化处理几类方法。但是由于生物质废弃物产生的基数过大,目前所针对处理的方式并不能将城市生物质废弃物进行规模的处理,所以需要探索和开发出更多的生物质废弃物处理方法。而本文将生物质炭化的技术和生物质废弃物的处理结合起来,去研究城市生物质废弃物的生物质炭化应用。
  首先根据城市生活中最为常见同时没有充足处理的几类生物质废弃物进行删选,最终将目标定为茶叶废弃物、咖啡渣、中药渣和厨余骨头这四种城市生物质废弃物。对这四类废弃物在目前城市生活中的应用和产量进行统计得知,茶叶废弃物具有吸附作用,还能资源化利用(制备有机肥等),制作生活中的枕芯等用途,茶叶的年产量高达243万吨,而从茶叶的生产开始直到泡完茶叶后整个流程所产生的废弃物都是茶叶废弃物;咖啡渣中含有大量可供动物吸收的养分,可作为动物饲料添加剂等作用,每生产1kg的咖啡,会产生0.9kg的咖啡渣,而在国内咖啡的年产量高达14万吨,按照这样的比例,咖啡渣的年产量也能达到12.6万吨;中药渣可以用于发酵,还有用作饲料、制备有机肥等作用,中药是中医的根本所在,而中医有起源于我国,所以中药在我国的产量也是极为丰厚的,同时,中药渣伴随的产生,其产量也是可观的;厨余骨头在具有食用作用的同时,还具有其他作用,比如用于医学的骨宁的生产、用于农学的有机肥料的生产等等,而根据每年家禽、家畜所产生的肉类产量,也可以计算出骨头的年产量,在我国,家禽、家畜骨头的年产量可以达到1250万吨。这四种生物质废弃物虽然在El常的城市生活中已经得到了部分的废弃物再利用,但是由于它们数量的庞大,导致还是有一大部分的生物质废弃物没能得到再利用,而导致了城市工作和生活的环境问题。
  将这四类城市生物质废弃物进行生物质炭化实验,收集该四种城市生活废弃物,进原料初步处理并通过炭化机进行不同炭化温度下生物质炭化处理,对炭化产物进行分析评价。生物质炭的产率随着炭化温度的升高而相对降低,但基本上在30%以上。分析了茶叶渣、咖啡渣、中药渣和厨余骨头分别在450℃、500℃和550℃三个炭化温度下的生物质炭性质,对比了同种原料在三种炭化温度下产生的生物质炭的性质差异和500℃炭化温度下不同原料所产生的生物质炭的性质差异。研究表明,在各类生物质炭中,厨余骨头炭全磷的含量在450℃、500℃和550℃时分别高达170.04g/kg、86.05g/kg、125.46g/kg;而三种温度下产生生物质炭速效磷的含量分别为40.33g/kg、48.50g/kg、39.86g/kg,远远高于其他三种废弃物的生物质炭。而其中厨余骨头炭的灰分含量也高达75.10%,远远高于茶叶废弃物炭的9.06%、咖啡渣炭的5.19%和中药渣炭的15.64%。在将各类生物质炭的性质进行不用角度的比较后,可以发现厨余骨头炭与其余三种生物质炭有明显的不同,在磷含量差异显著的情况下,可以考虑是否能够让磷含量极高的厨余骨头炭达到代替磷肥用于生产的作用,有待于进行更深度的研究。而在对各类生物质炭的表面官能团类型和比例进行分析后,发现芳香碳所占比例很高,尤其是中药渣炭中芳香碳比例达57.63%,厨余骨头炭芳香碳比例达52.16%,说明了生物质炭表面结构的稳定性。
  在如今,城市生活废弃物没法得到广泛处理,更多的生物质废弃物没能得到循环利用而给环境带来了更大的破坏,城市生活废弃物的生物质炭化是值得去探索和发展的。而在本文的研究中,虽然初步对四类城市生物质废弃物进行了生物质炭化,并进行了基础的分析和讨论,但是缺乏了更深度的研究,如何将四类生物质炭应用于生活和生产才是下一步要进行的探索。
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