城市园林生物质废弃物及其炭化循环利用探索:基于深圳基地的试验

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随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,园林绿化产业规模日益扩大。大面积绿化(公园、公共绿地、行道树等)产生的树枝、树叶、残遗花草等园林废弃物量日益增多,以往焚烧或填埋等园林处理方式不能满足资源化利用和城市环境保护的要求,更不能与城市可持续发展相适应。而园林废弃物含有丰富的有机质和营养元素,通过无害化处理可以资源化循环利用于城市生态环境建设。生物质炭化是将生物质废弃物通过热裂解转化成生物质炭的过程,而园林废弃物制成的生物质炭应用于城市土壤具有改良土壤、固碳减排和治理环境的作用,为城市环境产业所高度关注。顺应国家低碳园林战略,课题组在前期农作物秸秆炭化研究的基础上,在深圳基地进行城市园林生物质炭化以及生物质炭应用于城市生态环境的试验研究。
  本研究以我国沿海优秀绿化城市——深圳市为例,在城市园林废弃物的产生量及其处理方式调查基础上,开展园林废弃物炭化及生物质炭城市土壤和生态环境应用的循环利用及工程技术路线设计,跟踪分析炭化设备研发和炭化工程系统的试验,讨论和提出未来需要解决的技术和机制措施。主要认识和进展如下:
  (1)调研了深圳市园林废弃物的年产生量及处理方式。目前,深圳市建成的绿道总长2443公里、公园数量为942个,建成区绿化覆盖率达45.1%,森林覆盖率达40.7%,人均公园绿地面积约16平方米。园林废弃物通常在就地收集打包,在处理点粉碎后运出焚烧发电、或定点堆沤发酵、部分用作木材加工和制作生物质颗粒燃料等,森林公园等管养面积小,绿化面积大多采取就近还林等处理方式,总体资源化处理效率较低,导致园林废弃物整体循环利用率仅在25%以下。
  (2)结合课题组农业秸秆生物质炭科学研究和技术发展基础,提出了园林废弃物热解炭化和生物质炭土壤利用的资源化循环处理技术路线,规划了园林生物质炭的示范应用路径和方式,并提出园林生物质炭产品开发及应用的产业展望。
  (3)针对城市园林生物质安全和循环处理要求和深圳市产业环保政策,进行园林生物质炭化设备及工艺的工程化开发,围绕烟气和废水的零排放控制,设计和试验了连续式内热炭化炉的生产工艺及生产条件,探索热解炭化的工艺参数和运行条件,在多次反复试运行基础上,形成了设备和工程结构,初步实现园林生物质炭化规模化生产的工程化。
  (4)对炭化工程系统进行了空试和生产试验,以木屑为原料进行的多次调试得到了进出料绞龙与炭化主体风机的匹配速度;通过烘干系统的三次改造,逐步发展出烘干效果和烟气热能利用率最佳的网带式烘干系统,完善和匹配了尾气冷却过滤和净化装置,确保环保达标。
  (5)最后以园林废弃物为原料,对烘干系统和炭化系统进行了整体试验,达到烘干速率为150kg·h-1,进料速率为250kg·h-1,滞留时间为60min,炭化得率达20%的工程化生产效果。烘干系统达到了原料含水量可达10%,炭化得到生物质炭养分含量和物理性质良好,重金属含量低,适合回用城市土壤改良。
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