CN115504757B - 一种农业秸秆封存固碳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业秸秆封存固碳的方法，包括以下步骤：步骤一：秸秆收集；步骤二：秸秆粉碎操作；步骤三：秸秆压缩操作；步骤四：干燥操作；步骤五：固化封存操作；步骤六：复垦回填操作。本发明的有益效果是，本发明直接封存农业秸秆，秸秆本身来源于农业废弃物，价廉易得，同时，农业秸秆自身的呼吸作用已经将CO2的捕集动作完成，故减少了能耗，降低了碳排放，进一步降低经济成本，秸秆本身对环境无害，固化层化学性质稳定，也不会对周边土壤造成污染，且固化层结构稳定，不易造成地质事故，封存固态的秸秆比封存气态或液态的CO2更加绿色安全无风险。

Description

一种农业秸秆封存固碳的方法
技术领域
本发明涉及碳减排技术领域，特别是一种农业秸秆封存固碳的方法。
背景技术
现有碳减排技术主要分为CO2的捕集、运输、利用与封存四大环节，其中封存主体均为CO2，或为气态、或为液态，技术性价比较低，且有泄露风险。
另一方面，农业秸秆被各地政府禁止焚烧后，主要分为两大类处理方式，一是直接还田以增强土壤肥力，二是综合利用。综合利用分为燃料化、肥料化、饲料化、原料化、基料化五大类，将秸秆生物质加工成不同的可利用资源。
植物可直接将大气中的CO2吸收转化为有机碳化合物，作为废弃物的农业秸秆如若不加以处理，将被微生物分解，碳元素又将重新进入碳循环，回归大气,如若将农业秸秆综合利用，或许能获取一定的环境经济效益，但综合利用过程大量的能耗将增加碳排放，并且综合利用后，农业秸秆固定的碳元素依旧会回归碳循环，无法实现有效碳减排。
综上，碳减排技术需要革新，农业秸秆的处理问题也需要得到更好地解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决碳减排技术革新以及农业秸秆处理问题，设计了一种农业秸秆封存固碳的方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种农业秸秆封存固碳的方法，包括以下步骤：
步骤一：秸秆收集；
步骤二：秸秆粉碎操作；
步骤三：秸秆压缩操作；
步骤四：干燥操作；
步骤五：固化封存操作；
步骤六：复垦回填操作。
作为本技术方案的进一步描述，所述步骤一中，收集的秸秆已经过自然干燥，秸秆含水率约30％。
作为本技术方案的进一步描述，所述步骤二中，采用秸秆粉碎机对收集的秸秆进行粉碎操作，粉碎前，启动秸秆粉碎机空转2-3分钟，无异常现象后进行秸秆粉碎操作。
作为本技术方案的进一步描述，所述步骤三中，采用压块机对粉碎后的秸秆进行压块操作，压块效率为0.1吨/小时，功率15千瓦。
作为本技术方案的进一步描述，所述步骤四中，对压缩的农业秸秆进行热风干燥，将秸秆含水率降至2％以下，以免给微生物营造生存环境进而分解秸秆。
作为本技术方案的进一步描述，所述步骤五中，选取合适的封存场地，封存场地要求地质结构较为稳定，地质层较密，可选择裸地、草地、有林地开挖，或可直接利用开采后的矿坑进行封存，其次要远离水源、人居区及其他保护区，一般选取地下水水流流向的下游地区。
作为本技术方案的进一步描述，所述步骤六中，挖掘填埋用井坑，挖掘深度在地面下100m～400m，井坑底部及四壁均用固化层进行加固防渗，挖掘面积不超过100m2，以防止地面凹陷，铺设步骤一-步骤五预处理后的秸秆，60cm～100cm一层，每层秸秆上面铺设一层生石灰，再加以压实加固，铺设高度最高不超过地面下100m，四周由固化层封盖。
作为本技术方案的进一步描述，固化层主要成分为：25-55％的矿粉、25-55％的硅酸盐水泥熟料、4-10％的助黏剂、2-8％石灰、2-8％硬石膏、1-5％的活性氧化镁，百分比为质量分数。
其有益效果在于，1.本发明直接封存农业秸秆，秸秆本身来源于农业废弃物，价廉易得，同时，农业秸秆自身的呼吸作用已经将CO2的捕集动作完成，故减少了能耗，降低了碳排放，进一步降低经济成本。
2.秸秆本身对环境无害，固化层化学性质稳定，也不会对周边土壤造成污染，且固化层结构稳定，不易造成地质事故，封存固态的秸秆比封存气态或液态的CO2更加绿色安全无风险。
3.本发明将农业秸秆直接封存，同时降低水分、减少微生物，尽可能营造微生物不适宜生存的环境，以防止微生物分解秸秆，固化层则起到物理意义上的隔绝作用，阻断农业秸秆固定的那部分碳进入碳循环，从而达到长期稳定封存效果，实现碳减排目的。
4.由于本方法用地较深，且结构稳定，封存后回填，可恢复土地原有功能，不大量侵占土地资源。
5.同时，农业秸秆封存固碳也减少了农业废弃物，解决了处理问题。
具体实施方式
首先说明本发明的设计初衷，一方面，现有的碳减排技术性价比较低，且有泄露风险。另一方面，植物可直接将大气中的CO2吸收转化为有机碳化合物，作为废弃物的农业秸秆目前的处理方式均有弊端，无法实现有效碳减排,碳减排技术需要革新，农业秸秆的处理问题也需要得到更好地解决,因此，本发明设计了一种农业秸秆封存固碳的方法。
下面将对本发明进行具体描述，一种农业秸秆封存固碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：秸秆收集；在所述步骤一中，收集的秸秆已经过自然干燥，秸秆含水率约30％。
步骤二：秸秆粉碎操作；在所述步骤二中，采用秸秆粉碎机对收集的秸秆进行粉碎操作，粉碎前，启动秸秆粉碎机空转2-3分钟，无异常现象后进行秸秆粉碎操作。
步骤三：秸秆压缩操作；在所述步骤三中，采用压块机对粉碎后的秸秆进行压块操作，压块效率为0.1吨/小时，功率15千瓦。
步骤四：干燥操作；在所述步骤四中，对压缩的农业秸秆进行热风干燥，将秸秆含水率降至2％以下，以免给微生物营造生存环境进而分解秸秆。
步骤五：固化封存操作；在所述步骤五中，选取合适的封存场地，封存场地要求地质结构较为稳定，地质层较密，可选择裸地、草地、有林地开挖，或可直接利用开采后的矿坑进行封存，其次要远离水源、人居区及其他保护区，一般选取地下水水流流向的下游地区。
步骤六：复垦回填操作，在所述步骤六中，挖掘填埋用井坑，挖掘深度在地面下100m～400m，井坑底部及四壁均用固化层进行加固防渗，挖掘面积不超过100m2，以防止地面凹陷，铺设步骤一-步骤五预处理后的秸秆，60cm～100cm一层，每层秸秆上面铺设一层生石灰，再加以压实加固，铺设高度最高不超过地面下100m，四周由固化层封盖，固化层主要成分为：25-55％的矿粉、25-55％的硅酸盐水泥熟料、4-10％的助黏剂、2-8％石灰、2-8％硬石膏、1-5％的活性氧化镁，百分比为质量分数。
铺设生石灰有以下几大作用：
①生石灰会吸收水分形成熟石灰，起到了干燥剂的作用；
②生成熟石灰时，伴有巨大的热量放出，且熟石灰为氢氧化钙，呈碱性，具有消毒灭菌的效果，减少了微生物，可防止秸秆腐化分解；
③生石灰吸水后将硬化结块，达到固化稳定的作用；
④生石灰和熟石灰都可以吸收空气中的二氧化碳形成碳酸钙，达到固碳效果。
封存若干年后，即使有CO2气体产生，但四周的固化层对CO2吸收作用，且能有效阻挡CO2逸散到大气中，封存结束后，及时覆土回填，根据不同地质条件和不同破坏程度，采取不同的复垦回填方案，并且进行生态恢复，力求不破坏该土地原有功能，归还土地所有人。
1.本发明直接封存农业秸秆，秸秆本身来源于农业废弃物，价廉易得，同时，农业秸秆自身的呼吸作用已经将CO2的捕集动作完成，故减少了能耗，降低了碳排放，进一步降低经济成本。
2.秸秆本身对环境无害，固化层化学性质稳定，也不会对周边土壤造成污染，且固化层结构稳定，不易造成地质事故，封存固态的秸秆比封存气态或液态的CO2更加绿色安全无风险。
3.本发明将农业秸秆直接封存，同时降低水分、减少微生物，尽可能营造微生物不适宜生存的环境，以防止微生物分解秸秆，固化层则起到物理意义上的隔绝作用，阻断农业秸秆固定的那部分碳进入碳循环，从而达到长期稳定封存效果，实现碳减排目的。
4.由于本方法用地较深，且结构稳定，封存后回填，可恢复土地原有功能，不大量侵占土地资源。
5.同时，农业秸秆封存固碳也减少了农业废弃物，解决了处理问题。
本发明一方面解决农业秸秆的处理问题，另一方面实现低成本碳减排，安全无污染，性价比极高，可大规模推广应用。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种农业秸秆封存固碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：秸秆收集；
步骤二：秸秆粉碎操作；
步骤三：秸秆压缩操作；
步骤四：干燥操作；
步骤五：固化封存操作；
步骤六：复垦回填操作；
所述步骤一中，收集的秸秆已经过自然干燥，秸秆含水率为30%；
所述步骤二中，采用秸秆粉碎机对收集的秸秆进行粉碎操作，粉碎前，启动秸秆粉碎机空转2-3分钟，无异常现象后进行秸秆粉碎操作；
所述步骤三中，采用压块机对粉碎后的秸秆进行压块操作，压块效率为0.1吨/小时，功率15千瓦；
所述步骤四中，对压缩的农业秸秆进行热风干燥，将秸秆含水率降至2%以下，以免给微生物营造生存环境进而分解秸秆；
所述步骤五中，选取合适的封存场地，封存场地要求地质结构较为稳定，地质层较密，可选择裸地、草地、有林地开挖，或可直接利用开采后的矿坑进行封存，其次要远离水源、人居区及其他保护区，选取地下水水流流向的下游地区；
所述步骤六中，挖掘填埋用井坑，挖掘深度在地面下100m~400m，井坑底部及四壁均用固化层进行加固防渗，挖掘面积不超过100m2，以防止地面凹陷， 铺设步骤一-步骤五预处理后的秸秆，60cm~100cm一层，每层秸秆上面铺设一层生石灰，再加以压实加固，铺设高度最高不超过地面下100m，四周由固化层封盖；
固化层主要成分为：25-55%的矿粉、25-55%的硅酸盐水泥熟料、4-10%的助黏剂、2-8%石灰、2-8%硬石膏、1-5%的活性氧化镁，百分比为质量分数。
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