CN102500604A - 固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，解决了生活垃圾制沼气在气温较低的地方发酵困难的问题，同时实现整体系统循环的零碳排放体系及大型可再生生物碳循环体系。采用的方案是：将生活垃圾预处理后进入大型沼气池发酵；沼气供燃气轮机富氧燃烧发电；沼液用于生物燃料电池底物清洁发电；沼渣作为生物有机肥料，用其生产的速生林用于生物质燃料电厂。利用电厂燃烧产生的烟气循环保证大型沼气池的发酵温度，实现稳定高效产气；利用纯氧与再循环尾气作为电厂的助燃气体，提高燃烧效率，降低尾气处理成本；利用碳捕集技术对烟气中的CO₂进行捕集，实现零碳排放体系；利用沼液及沼渣生物化处理方式实现可再生生物碳循环体系。

Description

固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术

技术领域

本发明涉及固体生活垃圾的能源化利用技术，同时通过可再生生物碳循环技术实现固体生活垃圾的能源化利用过程中的零碳排放，属于循环经济、可再生能源和节能减排技术领域。

背景技术

生活垃圾污染已成为全球性的环境问题，仅中国城市生活垃圾年产生量就达上亿吨，占世界垃圾总产生量的26.5％，且每年以8-9％的速度增长。近年来随着城市居民生活水平不断提高，城市生活垃圾的有机质含量不断增加，因此将生活垃圾进行合理有效的应用，不仅有利于改善环境，同时也是一种变废为宝的能源化利用方式。目前城市生活垃圾常用的处理方法主要有卫生填埋、堆肥、焚烧和生物发酵制沼气等，它们所占比例分别为82.4％、4.7％和12.9％。焚烧能够实现快速、显著地减容，并对废物的有用成分加以充分利用。但是垃圾在焚烧地过程中要排放大量烟气，特别是二噁英，对环境影响十分严重。填埋的方法工艺简单、成本较低、适应性广，但是该方法占地较多，产生水污染及大气污染，并且不能对有效的资源进行综合利用。相对于填埋方法，堆肥方法实现了垃圾资源化，同时堆肥的成品中较多地保存了氮，但是该方法占地多，臭味大，有些物质不易腐烂，某些病菌不易杀死，周期较长，运输费用较高，因此很难形成大规模化的处理。生活垃圾生物发酵制沼气，是一个较好的垃圾处理方法。在生活垃圾生物发酵制沼气产生沼气的同时，还能产生副产物生物有机肥。该技术具有低碳、节能、环保、可持续的优点，因此受到人们的普遍关注。然而在生活垃圾生物发酵制沼气的过程中，垃圾发酵需要合适的温度，因此在冬季气温较低的地方不能普遍推广，同时存在生物发酵产气量少、生活垃圾发酵制沼气后所产生的大量废液及废渣未能进行高效利用的问题。

垃圾在发酵过程中，发酵温度的控制是制沼气的关键技术。查阅专利文献，中国专利公开号CN2769264Y，名称为“带有保温加热装置的沼气池”的公开内容中，对沼气池提供了保温加热装置，通过采用沼气池加热炉、土暖气、灶坑加热器、太阳能热水器、热泵热水器、空气源热水器对沼气池进行加热，并采用树脂复合材料及水泥材料对沼气池的外部进行保温，该沼气池的温度能够维持在较高的范围，但是能耗较大，设备也比较复杂。中国专利公开号CN201746548U，名称为“一种寒冷山区保温沼气池”，该沼气池的外壁表面设有保温层，沼气池的上方覆盖一层秸秆保温层，在秸秆上面建暖棚，具有投资成本低，设备能耗小等优点，但是该沼气池发酵温度较低，不能实现连续化大型产气。

以上两种方法均未解决生活垃圾在北方的冬天以较低的能耗，在沼气池中稳定高效的进行产气的问题。

沼气具有清洁、热值高的特点，用于燃气轮机发电是其重要的一种应用途径。目前世界上较为常用的沼气发电机组类型有活塞式引擎机组(内燃机组)，燃气涡轮机组，蒸汽涡轮式锅炉机组。其中活塞式引擎机组是现在最主要单独使用的发电机组。

燃气轮机及蒸汽锅炉在发电的过程中采用富氧燃烧的技术相对于传统的空气燃烧技术能够提高其热效率、同时尾气中的CO₂浓度较高易捕集，这在全球变暖、CO₂减排、节能低碳的国际形势下无疑是一个较好的选择。对于富氧燃烧技术若将纯氧与N₂混合气体作为助燃气体，增加了尾气中的NO_X的生成，使得尾气处理成本提高。因此找到一种合理的气体与氧气混合作为助燃气体解决以上尾气处理的问题十分重要。

生物燃料电池很适合应用在低有机物含量环境中的能源回收。由于微生物可自行分裂增殖，容易保持燃料电池中的生物触媒量，并且其操作条件温和适用于废水的处理。对于以食品、农业加工厂废水、矿山废水以及城市废水为研究对象，利用微生物燃料电池在处理废水同时发电的研究正受到研究人员的热烈关注。城市生活垃圾进行发酵后产生的沼渣主要用作肥料，产生的沼液一般用于肥料、生物农药、饲料以及培养料液，目前为止还没有将沼液用于生物燃料电池的相关报道，由于生物燃料电池是利用微生物对底物进行新陈代谢转化为电能，相对于其它用途具有能量转化率较高的特点，因此将生活垃圾发酵产生的沼液找到一种合理的处理手段，将沼液直接作为生物燃料电池的底物进行发电，对于沼液的利用开拓了一个新的研究方向。

目前，对于沼渣的处理一般为直接用于生物有机肥料，用于植物的生长，该过程能够形成较为合理的生物碳循环体系，但是到目前为止还没有形成较为大型完备的植物生长后的循环利用体系。

发明内容

本发明提供了一种固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，目的在于不利用外加热源对沼气池进行加热的条件下，解决生活垃圾在北方的冬天以维持较高的温度进行固体垃圾制沼气发酵的问题，同时实现整体循环零碳排放体系以及大型完备的可再生生物碳循环技术体系。

本发明的固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术采用的方案如下：

首先将生活垃圾去除塑料，玻璃，大块的无机垃圾以及金属后进行粉碎筛分，筛分至80目以下进入大型沼气池发酵，发酵后的沼液沼渣进入分离单元进行分离。由大型发酵池产生的沼气经干燥脱硫后进入沼气储气罐进行储存，储存的沼气供燃气轮机进行富氧燃烧，采用火花点火全燃沼气发动机，压缩比为10∶1至15∶1之间，喷嘴的位置装有火花塞。分离单元产生的沼液与含有机物的废水混合，混合废水经一级沉淀、水解、预酸化处理，同时调节液体的pH值接近中性后用于生物燃料电池底物进行发电，生物燃料电池发电后产生的废液经生物脱氮除磷法三级处理后直接达标排放。分离单元产生的沼渣粉碎后，作为生物有机肥料用于速生林的生长，培养的速生林用于生物质燃料电厂进行富氧燃烧发电和作为低品质木材使用。整个循环过程实现了再生生物碳循环体系。

其中燃气轮机发电厂与速生林燃料电厂经富氧燃烧后产生的尾气50-80％循环至大型沼气池，循环的尾气包括燃气轮机燃烧沼气产生的90-95％的高浓度CO₂，锅炉燃烧生物质燃料产生的尾气经处理后含90-95％的高浓度CO₂，以及生物质电厂蒸汽透平机经发电机后产生的再循环余热蒸汽。利用两电厂尾气余热保证沼气池温度稳定在45-60℃，以实现高效稳定产气，该方法解决了北方冬天产气率较低的问题。

为了解决燃气轮机尾气以及锅炉尾气燃烧产生NO_X的问题，并提高燃烧效率，燃气轮机发电厂与速生林燃料电厂以纯O₂与20-40％的尾气的混合气体作为两电厂的助燃气体，其中尾气包括燃气轮机燃烧沼气产生的含90-95％的高浓度CO₂气体以及锅炉燃烧生物质燃料产生的尾气经处理后含90-95％的高浓度CO₂气体。

本发明与现有技术相比，其显著的效果和创新体现在：

1.本发明实现了对生活垃圾大型化集中处理，同时对沼气池的发酵温度实现可控。

2.本发明在不需要外加能源的条件下解决了北方冬季沼气池发酵温度较低的问题，保证了大型沼气池稳定高效的产气。

3.由沼气池产生的沼液与其他废水混合用于生物燃料电池进行发电，提高了对沼液的利用效率，同时降低了废水的处理成本。

4.利用沼气池产生的沼液以及沼渣进行生物化处理，生产供速生能源植物生长用有机肥料并生产速生能源植物的方式实现了再生生物碳循环体系。

5.利用纯氧与再循环的高浓度CO₂混合气体作为燃气轮机和生物质燃料电厂的助燃气体，提高了燃烧效率，降低了尾气的处理成本。同时利用碳捕集技术实现整体循环体系的零碳排放。

附图说明

图1为固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术原理示意图。

图2为固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术系统、设备组成框图。

图3为固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术的大型沼气池结构示意图。

图4为固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术包括城市固体生活垃圾预处理系统，大型沼气池发酵系统，分离单元，沼气通过燃气轮机发电系统，沼液制备生物燃料电池发电系统，生物燃料电池产生的废液处理系统，沼渣制备生物有机肥系统，由生物有机肥培养的速生林发电系统，空分装置，烟气循环系统、烟气捕集系统。

如图2所示，固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术的系统及设备组成包括城市固体生活垃圾1，城市固体生活垃圾预处理系统2，沼气净化系统3，大型沼气池4，分离单元5，沼液预处理系统6，生物燃料电池7，沼渣粉碎系统8，生物有机肥料9，速生林培养体系10，锅炉11，沼气储存罐12，大型燃气轮机13，锅炉尾气净化系统14，循环尾气净化系统15，纯氧缓冲罐16，鼓风机17，压气机18，空分装置19，第一电力发电机20，粉碎21，蒸汽透平22，循环尾气捕集23，干燥24，燃气轮机以及锅炉尾气捕集25，第二电力发电机26，废液处理系统27，排水管道28，食品厂废水29。

具体实施如下：固体生活垃圾1经垃圾预处理系统2，预处理系统包括：去除塑料，玻璃，大块的无机垃圾以及金属，然后进行粉碎筛分，筛分至80目以下，进入大型沼气池4进行发酵。发酵后的料液进入分离单元5进行分离。由大型沼气池4产生的沼气进入沼气净化系统3，经沼气净化系统3后的沼气进入沼气储存罐12储存，由沼气储存罐12提供沼气在大型燃气轮机13中进行富氧燃烧，由燃气轮机产生的机械力带动发电机20进行发电，大型燃气轮机13产生的尾气一部分循环至大型沼气池4对大型沼气池进行加热，一部分与纯氧混合经压气机1作为大型燃气轮机13的助燃气体，余下部分经干燥24后得到90-95％的高浓度CO₂，高浓度CO₂进行捕集封存25。由分离单元5分离得到的沼液与食品厂废水29混合共同进入预处理系统6，经沼液预处理系统6处理后的液体直接用于生物燃料电池7发电，由生物燃料电池7产生的废液经废液处理单元27处理后进行排放。由分离单元5分离得到的沼渣，经粉碎8后作为生物有机肥料9用于速生林生长10。经速生林体系10得到的速生林50％作为低品质木材进行销售，50％经粉碎21后进入锅炉11进行富氧燃烧，由锅炉产生的蒸汽经蒸汽透平22带动发电机26进行发电，由锅炉燃烧产生的尾气经净化系统14净化后含有90-95％的高浓度CO₂，高浓度CO₂部分循环至大型沼气池4对大型沼气池进行加热，部分高浓度CO₂与纯氧混合共同进入鼓风机17进入锅炉11作为生物质燃料富氧燃烧的助燃气体，余下部分的CO₂进行压缩封存25，经蒸汽透平22发电后的余热水蒸气循环至大型沼气池对大型沼气池进行加热。纯氧由空气经空分装置19制备，制备的纯氧经纯氧缓冲罐16后与燃气轮机以及锅炉尾气产生的高浓度CO₂混合作为助燃气体进行富氧燃烧。与大型沼气池换热后的循环尾气经尾气净化系统15成为85-95％的高浓度CO₂，高浓度CO₂进行捕集压缩封存23。

图3为大型沼气池的结构示意图，大型沼气池结构包括沼气池的进料口30，沼气排气管道31，再循环尾气供给管道32，转轴33，传输皮带34，温度控制系统35，沼气池出料口36，大型沼气池顶部玻璃37，沼气池出料口泵38，泵的出料口39，大型沼气池的池底以及池壁40，大型池沼气集气室41，循环尾气排出管道42，排水管道43。

具体实施如下，经预处理后的固体生活垃圾由入料口30进入大型沼气池，沼气池的底部由转轴33以及传输皮带34组成，由入料口30供给的城市生活垃圾堆积在皮带轮上进行发酵，皮带轮上分为若干区域，进料时间为每天进料5次，发酵周期为15-18天，根据入料时间的不同确定出料时间，保证每一批出的料液发酵时间相同，发酵好的料液经沼气池出料口36由泵38抽出，经泵的出料口39进入换热单元与经预处理后的城市生活垃圾进行换热，沼气池剩余的料液由转轴33带动传输皮带34向前移动。沼气池产生的沼气聚集在沼气集气室41，最后由沼气的排气管道31经沼气净化装置进入沼气储存罐储存。循环尾气经尾气供给管道32，进入大型沼气池的夹层中，尾气的供给量由大型沼气池的控温系统35控制，维持大型沼气池的发酵温度在45-60℃之间，经换热后的尾气经尾气排出管道42排出。经换热后的循环尾气经换热后产生的冷凝水由排水管道43排出。其中大型沼气池为双层结构，其池外壁及底部采用树脂复合材料及水泥材料进行保温，池内壁及底部采用砖砌而成，顶部均为玻璃钢材质。

如图4所示，固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术工艺流程如下：

垃圾预处理系统：

生活垃圾经人工分选，气流分选，磁性分离、有色金属分离去除塑料，玻璃，大块的无机垃圾以及金属后进行粉碎筛分，达到80目以下进入垃圾储存罐进行储存，经大型沼气池进料管进入大型沼气池进行发酵，每天进料3-5次。

利用大型沼气池系统进行可控、连续、稳定地生产沼气：

大型沼气池的温度控制在45-60℃。沼气池的夹层中通入再循环尾气，再循环尾气包括燃气轮机产生的烟气、锅炉尾气经处理后含90-95％的CO₂气体以及生物质电厂蒸汽透平机发电后产生的余热蒸汽，其中大型沼气池的温度由温度控制系统通过调节再循环尾气的通入量进行调节。发酵时间为15-18天，发酵好的料液根据大型沼气池的发酵周期进行间歇出料，由泵抽出进入分离单元进行分离，分离单元主要由大型压滤机组成，由分离单元分离得到沼液和沼渣。

沼渣的利用及循环：

沼渣经粉碎达到80目以下，作为生物有机肥料，生物有机肥料用于速生林的生长，速生林的生长周期为1-2年，50％作为生物质燃料用于生物质电厂发电，50％作为低品质木材进行销售，从而实现碳的生物循环。

沼液的利用及循环：

由分离单元产生的沼液COD含量为100-400mg/L，为了提高生物燃料电池底物的有机物含量，向沼液中加入COD含量较高的食品加工厂废水或屠宰厂废水。将混合后的液体进入初级沉淀池进行沉淀，沉淀池底部的沼渣循环至大型沼气池，经沉淀池处理后的混合废水经水解、预酸化处理，或采用天然微生物菌群将复杂大分子有机物分解为简单小分子有机物，同时调节液体的pH值接近中性。经预处理后的液体COD含量在500-1000mg/L，作为生物燃料电池底物，底物停留时间与料液进料周期相同。生物燃料电池启动时间80-150h，电池的阳极采用碳电极，其上固定有从深水或污水处理厂采集的污泥进行厌氧和电极通电培养的产电微生物，力求采用无介体微生物燃料电池，进行直接电子传递。阴极为与空气相接触的含铁离子的空心棒式复合阴极或板式复合阴极。生物燃料电池的最大输出功率密度为100-300mW/m²，电子回收率可达到75-95％。经处理后液体的COD去除率可达85-90％。发电后产生的废液经生物脱氮除磷法三级处理后实现达标排放。

沼气的利用及碳循环：

大型沼气池产生的沼气聚集在沼气池的顶部集气室，由沼气出口管道排出，经冷凝脱水、脱硫装置进入沼气储存罐进行储存，沼气由储存罐经压气机进入燃气轮机燃烧，由燃气轮机产生的机械力带动发电机进行发电。其中燃气轮机采用火花点火全燃沼气发动机，该种发动机适合大型、中型沼气池使用，压缩比为10∶1至15∶1之间，喷嘴的位置装有火花塞。

烟气的循环利用：

燃气轮机的燃烧技术及速生林电厂中锅炉的燃烧技术均采用0.1MPa，25℃的空气经空分后生产的纯O₂与体积分数40-70％的尾气进行混合作为助燃气体，其中尾气为含体积分数90-95％CO₂的气体，其中纯氧的比例为体积分数28-50％，余下的尾气根据大型沼气池的发酵温度进行分配，保证沼气池正常工作温度，最后剩余部分进行压缩封存。其中沼气经燃气轮机富氧燃烧的尾气中主要含有CO₂以及水蒸气，尾气在压缩封存时进行冷凝除水。锅炉经富氧燃烧后含有大量CO₂以及少量的粉尘、SO_X、NO_X，尾气首先经常规气轮机尾气脱硫及脱硝剂脱除SO_X以及NO_X，之后通过布袋进行除尘，处理后的尾气中含有90-95％高浓度CO₂。与大型沼气池换热后的再循环气体经干燥除杂后含体积分数90-95％高浓度CO₂，高浓度CO₂通过直接压缩进行碳捕集，用于工业生产或进行封存。由蒸汽透平机发电后的余热蒸汽同时循环至大型沼气池，与沼气池换热后变成液态水，通过排水管道排除。通过碳的生物循环和碳捕集使整个循环过程实现零碳排放。

通过速生林能源以及生物能源实现生物碳循环系统：

利用沼液制备生物燃料电池，利用沼渣产生的有机肥料用于速生林生长，通过速生林对碳的快速吸收能力实现生物碳循环系统，同时利用速生林提供生物质燃料，利用生物质电厂进行生物质燃烧发电，从而在提供电力的同时实现整体能源系统的生物碳循环。

电力的产生：

第一电力系统为沼气在燃气轮机中燃烧驱动燃气透平产生的机械力，带动发电机发电。第二电力系统为沼液与食品厂废水混合经预处理后作为生物燃料电池底物进行发电。第三电力系统为沼渣经无害化处理后用于速生林生长，速生林经粉碎后作为生物质燃料用于生物质电厂发电，生物质燃料在锅炉中燃烧产生的蒸汽驱动发电机进行发电。该固体垃圾可再生零碳排放能源化利用的技术，不仅提供了北方寒冷地区的城市生活垃圾资源化利用的技术，解决了生活垃圾利用效率低、容易对环境造成污染的难题，同时产生电力，使垃圾转化为清洁的能源，实现垃圾的能源化。

Claims (6)

1.一种固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，其特征在于该技术采用的方案如下：

首先将生活垃圾去除塑料、玻璃、大块的无机垃圾以及金属后进行粉碎筛分，筛分至80目以下进入大型沼气池发酵，发酵后的沼液沼渣进入分离单元进行分离，由大型发酵池产生的沼气经干燥脱硫后进入沼气储气罐进行储存，储存的沼气供燃气轮机进行富氧燃烧，采用火花点火全燃沼气发动机，发动机压缩比为10∶1至15∶1之间，喷嘴的位置装有火花塞；分离单元产生的沼液与含有机物的废水混合后经一级沉淀、水解、预酸化处理，同时调节液体的pH值接近中性，经处理后的液体COD含量在500-1000mg/L，作为生物燃料电池底物进行发电，生物燃料电池发电后产生的废液经生物脱氮除磷法三级处理后直接达标排放；分离单元产生的沼渣粉碎后，作为生物有机肥料用于速生林的生长，培养的速生林用于生物质燃料电厂进行富氧燃烧发电和作为低品质木材使用；其中燃气轮机发电厂与速生林燃料电厂经富氧燃烧后产生的尾气50-80％循环至大型沼气池，循环的尾气包括燃气轮机燃烧沼气产生的90-95％的高浓度CO₂、锅炉燃烧生物质燃料产生的尾气经处理后含90-95％的高浓度CO₂，以及生物质电厂蒸汽透平机经发电机后产生的再循环余热蒸汽，利用循环尾气的余热保证沼气池温度稳定在50-60℃；燃气轮机发电厂与速生林燃料电厂以纯O₂与20-40％的尾气的混合气体作为两电厂的助燃气体，其中尾气包括燃气轮机燃烧沼气产生的含90-95％的高浓度CO₂气体以及锅炉燃烧生物质燃料产生的尾气经处理后含90-95％的高浓度CO₂气体。

2.根据权利要求1所述的固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，其特征在于燃气轮机的燃烧及速生林电厂中锅炉的燃烧均采用0.1MPa，25℃的空气经空分后产生的纯O₂与体积分数20-40％的尾气进行混合作为助燃气体，其中尾气为燃气轮机燃烧沼气产生的含90-95％的高浓度CO₂气体以及锅炉燃烧生物质燃料产生的尾气经处理后含90-95％的高浓度CO₂气体，其中纯氧的比例为体积分数30-50％，余下的尾气循环至大型沼气池保证沼气池正常工作温度，最后剩余部分进行压缩封存，尾气在压缩封存时进行冷凝除水；其中沼气经燃气轮机富氧燃烧的尾气中主要含有CO₂以及水蒸气，锅炉经富氧燃烧后含有CO₂以及粉尘、SO_X、NO_X，尾气首先经常规气轮机尾气脱硫及脱硝剂脱除SO_X以及NO_X，之后通过布袋进行除尘，处理后的尾气中含有体积分数90-95％浓度的CO₂，与大型沼气池换热后的再循环气体经干燥除杂后含体积分数90-95％浓度的CO₂进行压缩封存；由蒸汽透平机发电后的余热蒸汽同时循环至大型沼气池，与沼气池换热后变成液态水，通过排水管道排除，通过碳的生物循环和碳捕集使整个循环过程实现零碳排放。

3.根据权利要求2所述的固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，其特征在于该技术方案包括城市固体生活垃圾预处理系统，大型沼气池发酵系统，分离单元，沼气通过燃气轮机发电系统，沼液制备生物燃料电池发电系统，生物燃料电池产生的废液处理系统，沼渣制备生物有机肥系统，由生物有机肥培养的速生林生物质发电系统，空分装置，烟气循环系统、烟气捕集系统。

4.根据权利要求3所述的固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，其特征在于该技术的系统及设备组成包括城市固体生活垃圾(1)，城市固体生活垃圾预处理系统(2)，沼气净化系统(3)，大型沼气池(4)，分离单元(5)，沼液预处理系统(6)，生物燃料电池(7)，沼渣粉碎系统(8)，生物有机肥料(9)，速生林培养体系(10)，锅炉(11)，沼气储存罐(12)，大型燃气轮机(13)，锅炉尾气净化系统(14)，循环尾气净化系统(15)，纯氧缓冲罐(16)，鼓风机(17)，压气机(18)，空分装置(19)，第一电力发电机(20)，粉碎(21)，蒸汽透平(22)，循环尾气捕集(23)，干燥(24)，燃气轮机以及锅炉尾气捕集(25)，第二电力发电机(26)，废液处理系统(27)，排水管道(28)，食品厂废水(29)。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，其特征在于大型沼气池产生的沼气聚集在沼气池的顶部集气室，由沼气出口管道排出，经冷凝脱水、脱硫装置进入沼气储存罐进行储存，沼气由储存罐经压气机进入燃气轮机燃烧，由燃气轮机产生的机械力带动发电机进行发电；由分离单元产生的沼液COD含量为100-400mg/L，向沼液中加入食品加工厂废水或屠宰厂废水，将混合后的液体进入初级沉淀池进行沉淀，沉淀池底部的沼渣循环至大型沼气池，经沉淀池处理后的混合废水经水解、预酸化处理，或采用天然微生物菌群将复杂大分子有机物分解为简单小分子有机物，同时调节液体的pH值接近中性，处理后的液体COD含量在500-1000mg/L，作为生物燃料电池底物，底物停留时间与料液进料周期相同，生物燃料电池启动时间50-120h，电池的阳极采用碳电极，其上固定有从深水或污水处理厂采集的污泥进行厌氧和电极通电培养的产电微生物，采用无介体微生物燃料电池，进行直接电子传递，阴极为与空气相接触的含铁离子的空心棒式复合阴极或板式复合阴极，生物燃料电池的最大输出功率密度为100-300mW/m²，电子回收率75-95％，经处理后液体的COD去除率85-90％，发电后产生的废液经生物脱氮除磷法三级处理后达标排放；由分离单元分离得到沼渣，粉碎到80目以下，经粉碎后作为生物有机肥料用于速生林生长，速生林的生长周期为1-3年，经速生林体系得到的速生林50％作为低品质木材进行销售，50％经粉碎后进入锅炉进行富氧燃烧，由锅炉产生的蒸汽经蒸汽透平带动发电机进行发电。

6.根据权利要求1-5所述的固体生活垃圾能源化利用及可再生生物碳循环技术，其特征在于所说的大型沼气池结构包括：

沼气池的进料口(30)，沼气排气管道(31)，再循环尾气供给管道(32)，转轴(33)，传输皮带(34)，温度控制系统(35)，沼气池出料口(36)，大型沼气池顶部玻璃(37)，沼气池出料口泵(38)，泵的出料口(39)，大型沼气池的池底以及池壁(40)，大型池沼气集气室41，循环尾气排出管道(42)，排水管道(43)；

大型沼气池的工作过程如下：

经预处理后的固体生活垃圾由入料口进入大型沼气池，沼气池的底部由转轴以及传输皮带组成，由入料口供给的固体生活垃圾堆积在皮带轮上进行发酵，皮带轮上分为若干区域，进料时间为每天进料3-5次，发酵周期为15-18天，每一批出的料液发酵时间相同，发酵好的料液经沼气池出料口由泵抽出，经泵的出料口进入分离单元进行分离，沼气池剩余的料液由转轴带动传输皮带向前移动，沼气池产生的沼气聚集在沼气集气室，最后由沼气的排气管道经沼气净化装置进入沼气储存罐储存，循环尾气经尾气供给管道，进入大型沼气池的夹层中，尾气的供给量由大型沼气池的控温系统控制，维持大型沼气池的发酵温度在45-60℃之间，经换热后的尾气经尾气排出管道排出，经换热后的循环尾气经换热后产生的冷凝水由排水管道排出，其中大型沼气池为双层结构，其池外壁及底部采用树脂复合材料及水泥材料进行保温，池内壁及底部采用砖砌而成，顶部均为玻璃钢材质。

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