利用生活垃圾菌解生产天然气的方法与流程

本发明涉及固体废物的处理，尤其涉及将固体废物转变为有用或无害的物料，具体而言，涉及将生活垃圾转变为天然气的方法。

背景技术：

城市垃圾日益增多，而能源危机却日益加剧。目前，对于城市生活垃圾，已经有许多处理方法，例如中国专利98111279x号《城市垃圾的气化方法垃圾气化炉》、200410011274．7号《一种垃圾型煤及生产方法》、200510004873-0号《一种新型城市垃圾无害化资源化处理装置》等。这些方法均有一定处理垃圾、使其资源化的效果，但这些方法尚未满足大规模的消化城市生活垃圾要求，改善环境的效果并不彻底，有的还会带来二次污染，其耗费能量的情况、回收成本的高低，尚无法判断。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种利用生活垃圾菌解生产天然气的方法，以达到大规模处理城乡生活垃圾、保护生态环境、提供廉价能源的目的。

发明人从天然油气形成的原理得到启示，坚信城乡生活垃圾经过长时间密闭菌解，可以形成类似天然气的天然气。因此发明人提供的利用生活垃圾菌解生产天然气的方法包括：

第一步，修建处理城乡生活垃圾的天然油气田设备

大规模处理城乡生活垃圾天然油气田（ch4）结构包括垃圾混料池、天然油气田、重金属分离池3大部分，其中垃圾混料池是一个带搅拌的混合池，有若干闭封活动盖和物料出口；天然油气田是一个闭封闷罐，它有足够大的容量，有多重式进料门、天然气出口和菌解之后的垃圾渣出口；天然油气田（ch4）内扁圆形腰宽长100米，高50米，光滑倾斜10-20底平面宽80米，长数公里，底地面上有四条光滑浇半圆型大槽沟，四条巨型不锈钢螺旋推进器；重金属分离池包括格子筛、分离器、槽沟、重金属收集器；整个装置还设有控制柜，由电脑芯片及安装的各个程序控制设备运转。

第二步，配制垃圾混合料

将生活垃圾不分类直接运到垃圾混料池的前门，启开池顶闭封活动盖，将生活垃圾倒入池内；装满小池后，关掉小池闭封活动盖，接着将城市大型屠宰场清除动物内脏物，清洗动物内脏富含特异性酶的大量污油血水，公共厕所粪便污水，养猪场、奶牛场粪便污水加水淋于池中，开启搅拌器，与垃圾充分混匀，得到垃圾混合料，送料完成后关闭进料门，所述特异性酶是由活细胞产生的、具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或rna。

第三步，垃圾混合料密闭菌解

垃圾混合料从垃圾混料池后门进入天然气田进料门，再开启多重式送料门，陆续送混合料入气田之内的四条巨型螺旋推进器前端，关掉该分格的入口，密闭3-4年，使垃圾料在其中由微生物菌群菌解，产生天然气；天然气在气田顶部集聚，达到足够的驰放压力，经提纯设备脱水、脱co2后即从天然气出口送出作为民用燃料。

第四步，垃圾渣制造肥料

从天然气田排出的垃圾渣进入格子筛，筛出的垃圾进入分离器，利用重力原理分离出重金属；分离了重金属的物料送出油气田外另行处理，分离重金属后的大量生活垃圾渣进入分离大池下部，从下层格子筛以上分离池内大量生活垃圾渣经过出口送入挤压带上，压干水，送去制造肥料；含重金属的渣经过富集，送往重金属回收企业作为原料，筛余物送制砖厂。

上述方法的第一步中，所述垃圾混料池有输送垃圾的皮带式运输机，有大功率的搅拌机，有富含特异性酶大量废水的输送管道；所述天然气田是一个倾斜扁圆形腰宽长100米，高50米，地面光滑10-20度，数公里长光滑斜坡地面的大型密封闷罐式建筑物，底部为经过防腐蚀、防渗漏处理的底板，顶部有集气室以及带控制阀门的天然气出口管，有计算机程序控制它们经3—4年以上时间菌解，直至腐熟高度泥浆化后垃圾渣由出口放出；所述金属分离池内有格子筛、重金属分离器和输送筛出的细粒的螺旋式输送机、输送重金属和筛余物的带式运输机。

上述方法的第二步中，所述城市大型屠宰场清除动物内脏物，清洗动物内脏物富含特异酶的大量污油血水，公共厕所粪便，养储场、奶牛场粪便大量污水；所述特异性酶是由活细胞产生的、具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或rna。

上述方法的第三步中，所述多重式送料门是依次安装、采用程序控制、逐个开关的门道；所述密闭的方法是在所有与外界相通的门道均用橡胶带加以密封。

上述方法的第三步中，所述经脱水、脱co2后的天然气主要成分是无色无味的甲烷（ch4），其产生的能量可达到37.3j/m³，其燃烧时热值可达到25000kj/m³，燃烧后产生二氧化碳和水。

上述方法的第四步中，所述筛出的大量生活垃圾渣经分离重金属后是添加基础无机氮磷钾肥料的有机颗粒肥料。

本发明的原理是：封闭闷罐可燃气体气田是断氧环境，没有氧气，城乡生活垃圾不能够氧化，这些物质在天然油气田内，经过5℃~50℃的常温下，生活垃圾中的有机物质在菌解过程中，因温度太低不会生成二恶英之类有害物质；大量的生活垃圾，就给闭封的新型天然气气田提供了菌解的丰富材料，并在闭封的特定环境里被多种低等生物菌群、微生物菌群菌解，从而避免垃圾对环境的污染。

发明人指出：在闭封闷罐特大天然油气田中加热菌解，是本发明的关键工序，该闭封闷罐特大天然气气田是一个摸拟天然汽油田制成的；自然界里，地球、地壳夹缝空间似的断氧环境里菌解使一种物质转化生成另外一种物质。从垃圾混料池源源不断送来的混合料在闭封闷罐特定的环境里被多种水生低等生物菌群、微生物菌群菌解。这如古老大片的原始森林，一根又一根粗大、坚硬的树木；海洋大片的动植物、巨大的恐龙巨鲸等具有坚硬表皮。这些大量动植物在地壳变动被埋在地底菌解，高度泥浆化，才创造了转化生成天然气、石油、煤的物理条件。而在菌解菌化成泥浆初级阶段转化释放出大量以甲烷为主的气体，形成天然油气田；源源不断的比原始森林纤细得多，比恐龙、巨鲸个体小得多的大量生活垃圾，在闭封闷罐的环境中，每一种生物都产生各种各样的酶，大型屠宰场动物内脏清洗物，可产生大量的特异酶，这些酶并不在细胞内部，而是分泌到城市生活垃圾中。胞外酶通常能化解不溶性物质。酶也能催化吸能反应，使含能量少的生活垃圾转变成富含能量的产物而促成脂肪、蛋白质、碳水化合物、木质、树脂等，在源源不断送入大量生活垃圾进气田里；大量生活垃圾源源不断生成以甲烷为主的燃气，又受源源加热气体膨胀，在这三众条件下，不断压缩气田内空间而激剧增大静地压力、腐烂、恶嗅、断氧、高度泥浆化的环境里，凡是有机化学合成的分子物质，不管结构如何新颖复杂，甚至是剧毒物质，只要一接接触微生物细菌，准逃不了生物菌群及多种微生物菌群，在众多、大量酶催化中，加速菌解，高度泥浆化、增大自由能反应、光合分解细，甲烷分解细菌，纤维分解细菌，蛋白质分解细菌等多种微生物菌群按各自的功能发生作用，在3～4年以上时间里充分菌解富含现代动、植物的生活垃圾生物量里储存的生物光能转化生成大量的天然气，其主要成分为：甲烷占总量的60％～80％、二氧化碳占总量的20％～40％、水分约为30～160g／m³、硫化氢5g／m³，污染极小，是一种高质量燃料。

在闭封闷罐的可燃气体气田里，不但能使大量的生活垃圾生产出高质量燃料，而且在这种特定环境里的微生物细菌群的菌解功能强盛，是这一特定环境外任何其他生物望尘莫及，不论是有机物或元机物，凡动植物能利用的营养物质，微生物细菌如动物体内的大肠杆菌，甚至是剧毒的物质一概可以菌解，每1h的菌解量其自身重量2000倍的糖。对于垃圾℃中商品包装塑料袋、纸袋上的彩色镀金胶薄，如果放在锅里经100℃以上高温煮10min后，只有纸片被煮烂，彩色脱落于水中，说明这些商品包装袋上的重金属非常有限，会随垃圾渣排出。

当年日本731部队生产杀人武器，兴建剧毒试验基地、生产大量剧毒的废弃物，这些载满污浊、罪恶、剧毒脏物的污水，冲进土地、江河。年复一年，逐渐被细菌菌解而逐渐净化；一些掩埋地底被多种低等水生物菌群、微生物菌群菌解转化成别的物质。若干年后，在开矿山、修公路、铁路、开山打洞过程中，从未发现从地底冒出来的细菌病毒源头。东北黑土地被开发产粮，如今经检测这些黑土地上种出来的粮食，并没有剧毒物质，只剩下重金属超标。这个情况说明闭封闷罐的气田里．生活垃圾中有毒物质，禽流感、死鸡、鸭以及死猪、牛的一体病毒，甚至是剧毒物质，经3～4年以上都能被多种低等永生物菌群，微生物菌群菌解、被转化，供农家肥原料、生产复合肥。

此外，在5℃～50℃的常温高压下，垃圾中的塑料被高效菌解成苯二甲酸和乙二醇，生成的苯二甲酸与乙二醇被微生物进一步菌解，最终生成二氧化碳和水。在闭封闷罐、闷热、恶嗅环境里，微生物菌群，不但可以菌解塑料，还能以塑料为营养生存，进行繁殖，增多、壮大，大量化解塑料。这就为解决生活垃圾中白色污染开辟了一条出路。

本发明的利用生活垃圾菌解生产天然气的方法，能够有效地减少城乡生活垃圾的污染，改善环境状况，节约堆放垃圾的土地资源；还能化害为利，生产燃气供城市居民作生活燃料，不仅有经济效益，而且有更好的社会效益，本发明适用于所有的城镇。

附图说明

图1为本发明的利用生活垃圾菌解生产天然气的方法流程示意图。

具体实施方式

实施例：天然油气田的大小由城市规模大小、城乡生活垃圾量的多少而定。

在一个人口一千万人的城乡可建直径100米长、高50米宽，长数公里，扁圆形的钢筋混凝土闭封闷罐天然油气田。要建设这样的闭封闷罐天然油气田。难度确实很大。但是要解决这个问题，并不难。我国不知有多少长形的大小山沟，只要稍加改造建设成闭封闷罐特大型天然油气田，就可供若干大、中、小城市、乡村建设成高度现代化的生活垃圾处理城。或者就像修建高速公路、铁路，打穿连接几座小山的山洞之间建天燃油气田相链接，连接部分可建安装不锈钢板吸热器与油气田内一处高空间输出以甲烷(ch4)为主的几次降温分离管道。就能将大量的生活垃圾，连同农村桔杆，原始森林的枯枝败叶以及大草原人、畜粪便、河岸草滩水草，一起源源不断地送入巨大空洞闭封闷罐天然油气田里，自然就能获得一座永不枯竭巨大的天然油气田。一年四季菌解蓄存的天燃气，基本上就能解决整个地区，冬季取暖所需要的燃料供应。我国的长江下游三角洲地区，人口密度大，城市的密度也大，所以土地资源特别昂贵，每一座城市都修建一座城市生活垃圾处理厂，太浪费土地资源，而且现代化处理城乡生活垃圾的水平不高，对环境的污染太大了，不如在若干座大城市、乡村中，共同协商选择合适地点建设一座用生活垃圾生产天然气的油气田装置，主要包括垃圾混料池、天然气气田、重金属分离池3大部分。

装置中的垃圾混料池是一个圆形混合池，前端有大型螺旋输送机，用来输送收集的城乡垃圾，池中的混合器带有搅拌机，混合池有4个闭封的活动盖，4个混合料出口，有2根富含特异性酶大量废水的输送管道；将生活垃圾不分类直接运到垃圾混料池的前门，启开池顶闭封活动盖，将生活垃圾倒入池内；装满小池后，关掉小池闭封活动盖，接着将富含特异性酶大量废水淋于池中垃圾之上，开启搅拌器，充分混匀，得到垃圾混合料，从混合料出口用输送带送入天然油气田，地面四条巨型不锈钢螺旋推进器前端送料完成后关闭进料门。天然油气田的结构，其密封闷罐特大型油气田是扁圆形的，扁圆腰最宽长度100米，高50米。倾斜10-20度底平面宽80米，数公里长，从源源不断推入天然气田生活垃圾混料处，并列四条相接不相连巨型不锈钢螺旋推进器在四条浅半圆型大槽沟中，缓慢经历3—4年时间里向天然气田出渣门推，只有数公里长的特大型天然气田，才能承载连续3—4年不断送料后，还能连续不断送入大量的混合料。

气田底部为经过防腐蚀、防渗漏处理的底板，顶部有集气室以及带控制阀门的燃气出口管，垃圾混合料在该气田里不断进行菌解，直至腐熟后垃圾渣由出口放出，送入重金属分离池。密闭的方法是在所有与外界相通的门道均用橡胶带加以密封。

特大天然油气田顶部地面安装大型不锈钢传热板向特大天然汽油田内供然加速菌解，降温时或冬季到来，盖上保温盖保温。长形天然油气田有一段高空间。甲烷(ch4)是一种比空气轻的气体，其密度是0.717g／l，自然就浮现在天然油气田上部的一段较高空间顶部。所以菌解出的以含甲烷为主的气体就往这段高空间顶部管道流动，经过一根管道穿过三个降温室，含甲烷燃料气体的三次降温，是在管道内完成的，第一次降温是使含甲烷燃料气体的温度降至10℃～1℃，其中的水汽就冷凝在管道的壁上，汇聚后流回闭封罐天然油气田里，第二降温是使含甲烷燃料气体的温度降至二氧化碳液化温度，使二氧化碳液化后排出管道外，第三次降温除去硫化氢，其余的气体就是纯度达到95％的甲烷气体。其产生的能量可达到37.3mj／m³，其燃烧时热值可达到25000kj／m³。

生活垃圾在菌解过程中生成的大量二氧化碳，大量塑料包装袋、瓶制品在天然油气田中菌解3～4年后分解出二氧化碳和水，这两种二氧化碳液化后收集起来了，可制取碳酸盐。甲烷、二氧化碳这两种气体都被利用起来，这就减少了处理大量生活垃圾产生的温室气体的排放。

大量的生活垃圾在闭封闷罐、天然油气田里菌解产生的恶臭气体，被严密控制在闭封闷罐天然油田里，对周围环境没有污染。

装置中的重金属分离池包括格子筛、分离器、槽沟、重金属收集器，从天然气气田排出的垃圾渣进入格子筛，分离大池是一个向前倾斜的深坑，菌解后生活垃圾渣过上层格子筛时纷纷落入格子筛下的倾斜的重金属分离器上，从上往下滚动，经过分离器上的小槽沟分离重金属。小槽沟输出的重金属送制砖厂，粉碎制砖。

没有菌解的生活垃圾渣，从上层格子筛上清除出天然气田外，送入制砖厂粉碎制砖。

分离大池底下层格子筛下的重金属清除天然油气田外外，送入制砖厂粉碎制砖。

在分离大池中从下格子筛往上拉出大量生活垃圾渣进入挤压带上，压干后的生活垃圾渣送复合肥料厂。整个装置还设有控制柜，由电脑芯片及安装的模块以及软件控制设备运转。