本发明专利技术公开了一种利用垃圾充填废弃井巷并制取生物质能源的方法，属于生物技术与煤炭资源综合利用领域。本发明专利技术是一种将生物技术结合生物质垃圾和废弃井巷两大资源进行产甲烷的方法，首先筛选城市垃圾和农林业垃圾，然后利用生物技术分别培养产氢产乙酸菌菌落和产甲烷菌菌落；选择煤体保存完整的废弃巷道，将分类后的垃圾和菌落放入废弃井巷中，再向井巷中注入垃圾浆液和水，封闭使填充的巷道形成一个密封装置，利用生物发酵产出甲烷。本发明专利技术利用生物质垃圾充填废弃矿井，既可以解决废弃矿井空间和土地资源的浪费，又可以利用微生物法还原煤炭中大分子有机物生产甲烷从而获取新能源，缓解环境压力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，具体是生物技术结合生物质垃圾和废弃井巷两大资源进行产甲烷的方法，属于生物技术与煤炭资源综合利用领域。
技术介绍
现代人类生产发展的同时，产生了许多生物质垃圾，可分为城市垃圾，农作物废弃物，林业废弃物等。而这些垃圾含有大量有机质，具有较大利用价值。充分回收并利用生物质垃圾不仅减少了城市对环境的破坏，还能创造出有价值的资源。近几年，将生物质垃圾进行有效利用逐渐兴起，但大多数还是在地表进行填埋处理，这样的处理方式一方面会浪费珍贵的土地资源，还会对地表的生态环境造成严重破坏。在煤矿方面，由于开采条件困难或未来开采储量已经跟不上效益等原因，造成大量废弃矿井的产生。废弃矿井形成的大量采空区具有较大的潜在危害，如采空区塌陷造成的地表下沉、土地资源破坏、生态环境恶化等。因此对采空区进行充填是减少这些潜在危害发生的有益举措。此外，废弃井巷中往往仍含有一部分遗留的煤炭资源，如何能有效利用这部分遗留资源对于资源的可持续利用有重要意义。—种利用垃圾充填废弃井巷并制取生物质能源的方法，一方面能有效减少地表填埋生物质垃圾产生能源这一方法引起的土地资源与生态环境的破坏；另一方面通过对城市垃圾的预处理，将其作为一种特殊材料充填至废弃矿井中的井巷等采空区，极大程度的消除了由采空区引起的一系列地质灾害；同时废弃井巷中的的残留煤炭资源也能的到利用。因此，该方法对于建设资源节约型、环境友好型社会有重要意义。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种利用生物质垃圾充填废弃矿井并制取生物质能源的工艺方法。利用生物质垃圾充填废弃矿井，既可以解决废弃矿井空间和土地资源的浪费问题，又可以利用微生物法还原煤炭中大分子有机物生产甲烷从而获取新能源。这样，提高资源利用率的同时有效的减轻城市垃圾填埋造成的环境压力。本专利技术提供了一种利用垃圾充填废弃矿井并制取生物质能源的方法，包括以下步骤: (1)筛选城市垃圾: 将城市垃圾先经过人工粗选将大块物件进行拣选，然后将剩余物质放入简易筛选机进行筛选:输送带匀速缓慢地将城市垃圾运输，当垃圾经过输送带末端lm时，上端的固定磁铁将垃圾中的金属物质吸引使其偏离运行轨道从而完成磁选过程；接着通风机逆风将下落垃圾中的轻型物质和重型物质分离，最后物料进入滚筒筛；滚筒筛倾斜度设置为3°?5°，滚筒内有13mm以下网格、13mm?50mm网格和50mm?200mm网格，网格为固定安装在滚筒筛内，这样物料进入滚筒内后随着滚筒的转动，不同规格的物料通过不同规格的筛选网格分离:首先小于13mm的网格将泥土等小颗粒过滤，然后13mm?50mm筛选网格将蔬菜、果皮等厨余垃圾分离出来，最后剩余瓶子、包装盒等大件物品可由50mm?200mm筛选网格分离，更大的物料直接从底端脱离；经过这一系列综合筛选工艺分离出厨余垃圾这样的生物质垃圾； (2)将农、林业垃圾用破碎机破碎至粒径为10cm以下； (3)将厨余垃圾和农、林业垃圾用压实机分开压实:将厨余垃圾压实成立方体块；农、林业垃圾按5:1?10:1比例用加热型螺旋式压实机压实成中部有凹槽的长方体块； (4)利用现代微生物分离和纯培养技术分别培养产氢产乙酸菌菌落和产甲烷菌菌落；将破碎的垃圾采用生物质液化技术制成浆液。最后将产氢产乙酸菌菌落接入浆液中发酵，形成富含乙酸和这种分解菌富集度较高的垃圾浆液； (5)将压实的厨余垃圾块放入农林业垃圾块的凹槽内，在垃圾块上方添加配制好的产甲烷菌液，再用农林业垃圾块盖上，使凹口闭合，形成一个密闭反应室，富集培养产甲烷菌；经步骤(5)盖合后形成一个长X宽X高=lmXlmXlm的立方体密闭反应室。(6)选择煤体保存完整的废弃巷道，将四周漏洞修复、填充、喷浆，修理平整，保持密闭性良好；处理井巷地面，先把地面修复平整，然后铺上一层厚度为10cm?15cm煤粉或灰分，再在上面铺2层防渗透复合膜(200mm)，再在上面铺一层15cm?20cm细砂，然后铺上一层20cm?30cm残煤； 所述废弃巷道一般较长，建议以分段充填方式进行充填，一般采取每隔200m进行充填。(7)将步骤(5)中的压实垃圾块利用矿车运输装置搬入废弃井巷中分层、错位、间隔摆放(层间距为10cm?15cm，错距与间距均为压实垃圾块边长的一半)，并在垃圾块之间填入块煤，摆放层数依井巷高度而定； (8)为了便于后期微生物在巷道内发酵，用抽气栗对巷道进行10h?15h的抽气工作； (9)将地下水或矿井水进行富集培养、浓缩、加热至35°C左右； (10)将步骤(4)的垃圾浆液通过管道注入废弃井巷内； (11)待浆液沉降下去后，将步骤(9)加热的水通过管道注入井巷内； (12)关闭所有阀门(每种原料与巷道连接的管道上均设有阀门)，关闭密封门，这样巷道内完全密闭，利用好氧生物前期10d?15d的分解反应消耗02，利于后期厌氧微生物的厌氧反应，即分解垃圾和煤层中的大分子有机物，经过一些列代谢反应，最后产生甲烷； (13)经过30d?45d的反应后，产气处于稳定期；利用瓦斯浓度检测器检测到瓦斯浓度达到70%?80%后，可先抽取1L气体进行产出气体分析，这时产出的气体成分主要是C02和CH4 (共占90%以上)，还有H2 S、H2、CO (共占5%?7%)和其它烃类气体(3%以下)；对巷道进行抽气，最后这些气体经过气体处理工艺，目前较成熟和稳定的压力水洗法工艺:根据CHjP C02、H2 S在水中的溶解度不同而实现气体分离，在整个过程温度变化不大的条件下，CH4在水中的溶解度随压力变化不大，而0)2和H2S在较高压力下在水中的溶解度大，且C0jPH2 S在较低压力下因在水中的溶解度小而释放出来，从而实现对C0jPH2 S气体组分的分离，完成净化提纯；然后用干燥剂将剩余气体进行干燥(此时的甲烷浓度可在90%以上)，再用有机溶剂吸收，最后采用加压法可得到高浓度的甲烷气体； (14)最后通过罐装或管道运输运往客户端利用。垃圾的压实工艺已经相当成熟，厨余垃圾这样的生物质垃圾本身水分较高，但粘结性不好，我们可以适当晒干，破碎，然后加入适当剂量的粘结剂进行压实；林业垃圾本生木素含量较高，当加热后当其温度达到140?180°C时就会塑化而富有粘性，因而不需要再压实过程中加粘结剂。考虑到农业废弃物的季节性，我们可以在农业废弃物回收淡季时主要回收林业垃圾，而当农业垃圾回收较多时可以进行林农业垃圾按5: 1?10: 1比例混合进行加热压实，同样不需要添加粘结剂。研究表明，以乙酸盐为底物产生的甲烷占自然界甲烷量的67%。而产氢产乙酸细菌可以利用有机物产生乙酸和氢气，这两种物质又是产甲烷菌产甲烷利用的底物，生物菌落培养技术可以增大特种细菌的丰富度，从而增强后期煤的分解能力。地下水和矿井水中含有多种利用煤中的碳源进行分解的微生物。地下水进行富集培养，能够增大其中的微生物丰富度，也可以实现煤的降解产甲烷。地下水加热至30°C左右，是因为此温度段接近大多数嗜温产甲烷菌的最高活性段，这样对矿井水或地下水加热处理可以增大水中微生物的密度和增强微生物反应活性； 本专利技术的有益效果: (1)将生物质垃圾得到绿色、充分的回收和利用，节约资源，减少浪费，提高了资源的利用率； (2)可以增强微生物分解煤和垃圾中大分子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用垃圾充填废弃井巷并制取生物质能源的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）筛选城市垃圾：将城市垃圾先经过人工粗选将大块物件进行拣选，然后将剩余物质放入简易筛选机进行筛选：输送带将进料稳定持续倒下，然后下料经过固定磁铁将金属物质磁选，接下来风选将轻型物质和重型物质分离，最后物料进入滚筒筛；滚筒里面有13mm以下网格，13mm～50mm网格和50mm～200mm网格,经过这样的综合筛选工艺分离出厨余垃圾这样的生物质垃圾；（2）将农、林业垃圾用破碎机破碎至粒径为10cm以下；（3）将厨余垃圾和农、林业垃圾用压实机分开压实：将厨余垃圾压实成立方体块；农、林业垃圾按5:1～10:1比例用加热型螺旋式压实机压实成中部有凹槽的长方体块；（4）利用现代微生物分离和纯培养技术分别培养产氢产乙酸菌菌落和产甲烷菌菌落；将破碎的垃圾采用生物质液化技术制成浆液；最后将产氢产乙酸菌菌落接入浆液中发酵，形成富含乙酸和这种分解菌富集度较高的垃圾浆液；（5）将压实的厨余垃圾块放入农林业垃圾块的凹槽内，在垃圾块上方添加配制好的产甲烷菌液，再用农林业垃圾块盖上，使凹口闭合，形成一个密闭反应室，富集培养产甲烷菌；（6）选择煤体保存完整的废弃巷道，将四周漏洞修复、填充、喷浆，修理平整，保持密闭性良好；（7）将步骤（5）中的压实垃圾块利用矿车运输装置搬入废弃井巷中分层、错位、间隔摆放，层间距为10cm～15cm，错距与间距均为压实垃圾块边长的一半，并在垃圾块之间填入块煤，摆放层数依井巷高度而定；（8）为了便于后期微生物在巷道内发酵，用抽气泵对巷道进行10h～15h的抽气工作；（9）将地下水或矿井水进行富集培养、浓缩、加热至35℃；（10）将步骤（4）的垃圾浆液通过管道注入废弃井巷内；（11）待浆液沉降下去后，将步骤（9）加热的水通过管道注入井巷内；（12）关闭所有阀门，关闭密封门，这样巷道内完全密闭，利用好氧生物前期10d～15d的分解反应消耗O2，利于后期厌氧微生物的厌氧反应，即分解垃圾和煤层中的大分子有机物，经过一些列代谢反应，最后产生甲烷；（13）经过30d～45d的反应后，产气处于稳定期；利用瓦斯浓度检测器检测到瓦斯浓度达到70%～80%后，先抽取1L气体进行产出气体分析，这时产出的气体成分主要是CO2和CH4，还有H2 S、H2、CO和其它烃类气体；（14）最后通过罐装或管道运输运往客户端利用。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯国瑞，郭军，王贵文，任鸿瑞，郭育霞，戚庭野，张玉江，李振，申辰，白锦文，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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