二十一世纪是生物的世纪。

生活区沼气池

1.全量化收集养殖粪污中添加改性生物炭进行厌氧发酵制备沼气

该改性生物炭是由不同来源的农林废弃物高温裂解制备获得的,通过将改性生物炭配合复合厌氧菌群作为厌氧发酵促进剂来改善全量化收集养殖粪污的产沼气进程,解决全量化收集养殖粪污为原料的沼气工程中的酸累积和游离氨抑制问题有效促进挥发的酸的转化效率、氨抑制能力,减轻游离氨对发酵系统的抑制作用,提高了有机进料负荷和容积产气率,提高了沼气站甲烷纯度,提升了厌氧发酵的稳定性,同时得到的富含生物炭的发酵残余物,可进一步生产有机肥或土壤改良剂用于农作物种植和土壤改良。

一种全量化收集养殖粪污的高负荷厌氧发酵产沼气方法

2.太阳能——地源热泵复合式沼气池加热系统

由于在一定温度范围内，温度对发酵效率具有正向促进作用,合理控制温度在未来沼气工中是非常必要的。本世界采用太阳能——地源热泵复合式沼气池加热系统，可以实现太阳能直接供热模式、地源热泵二次加热模式、太阳能热泵模式、地源热泵单独加热模式和地埋管侧土壤温度回补模式‚其中地源热泵二次加热模式是当天气不是很好时，经集热器加热蓄存在水箱的水温（30～40℃ ）不能满足直接加热的温度要求，利用地源热泵机组对其再加热；太阳能热泵模式是水箱温度（15～30℃ ）较低时，关闭热泵的地下换热系统，太阳能集热器为地源热泵提供低位的热源。本系统优先利用太阳能，沼气池加热时首先采用太阳能直接供热和地源热泵二次加热模式，在发酵池内温度仍小于设定温度（35℃ ）时，采用太阳能热泵模式和地源热泵模式。在夏季利用太阳能对地埋管侧土壤温度进行回补保证系统长期有效稳定的运行。

太阳能-地源热泵沼气池加热系统集热面积优化

3.计算

根据资料，人和猪的粪便中干物质含量近似，产气量几乎相等。整个世界日均人粪便生成总量约647kg，干物质含量为20%，日均生活垃圾生成总量1293kg，干物质含量最高可达35%，此处取30%，发酵原料容重60kg/m³，在35℃下的发酵滞留期约为20天，要求池内装料85%，（干物质）产气量0.42m³/kg.

据公式，V＝（G•Ts•HRT）/（r•m）. 式中：G—每天可供发酵的原料湿重（千克）；Ts—原料中干物质含量的百分比（%）；HRT—原料在池中的滞留天数（水力滞留期）；r—发酵原料浓度换算成的容重（千克/立方米），r＝原料浓度×发酵液容重，发酵液容重一般取水的容重，即1000千克/立方米；m—池内装料有效容积（%）

经计算需沼气池大小约202m³，日均沼气量约217m³. 通过脱硫、脱水、脱碳等一系列净化处理后，可成为与天然气燃烧效果类似的气体燃料。可与电热水器共同维持本世界生活区烹饪、洗浴所需热量。

生活垃圾厌氧发酵综合处理技术在县域低碳循环经济中的应用及政策研究

农业区

1.酶技术制取乙醇或甲醇

醇能是由纤维束通过各种转换而形成的优质液体燃料，其中最重要的是甲醇和乙醇。乙醇又称酒精，人们常将用作燃料的乙醇称为“绿色石油”，这是因为各种绿色植物（如玉米芯、水果、甜菜、甘蔗、甜高粱、木薯、秸秆、稻草、木片、锯屑、草类及许多含纤维素的原料）都可以用作提取乙醇的原料。生产乙醇的方法主要有: 利用含糖的原料（如甘蔗）直接发酵;间接利用碳水化合物或淀粉（如木薯）发酵; 将木材等纤维素原料酸水解或酶水解。随着现代生物技术的发展，发达国家已普遍采用淀粉酶代替麸曲和液体曲。发酵法生产乙醇流程图见图。

2.制备生物柴油

能源植物油脂、动物油脂及餐饮地沟油脂等，均可通过酯化反应得到生物柴油。生物柴油的生产方法可以分为三大类:物理法、化学法和生物法。物理法包括直接混合法与微乳液法;化学法包括裂解法、酯交换法和酯化法;生物法主要是指生物酶催化剂合成生物柴油技术。生物柴油制备方法见图。

3.富含蛋白质类农业废物的气化利用

生物质气化是生物质热化学转换的一种技术，基本原理是在不完全燃烧的条件下，将生物质原料加热使较高分子量的有机碳氢化合物链裂解，变成较低分子量的CO、H2、CH4等可燃性气体，在转换过程中要加气化剂（空气、氧气、或水蒸气），其产品主要指可燃性气体与N2等的混合气体，称为生物质燃气。生物质气化机理示意图见图。

4.综合利用

经过以上系统化综合处理，农业生产的废物被转化为工业原料参与到工业生产中。其中，生物柴油在一定程度上可以替代石油直接用作燃料油燃料，用于本世界中短程货运、救护车等汽车。

同时，生活区垃圾经过厌氧发酵后，得到的富含生物炭的发酵残余物,可进一步生产有机肥或土壤改良剂用于农作物种植和土壤改良。

农业区废物经处理后的残渣、废水进入工业区污水处理系统，进行沉积净化，池渣再循环进入厌氧发酵系统，实现重复利用。