本发明属于生物转化，具体涉及一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统及其方法。
背景技术：
1、航空业温室气体排放是温室气体排放增长最快的来源之一。生物航煤作为一种以可再生资源为生产原料的航空燃料，具有低碳排放的优势，已成为实现零碳航空目标的有效途径。虽然目前许多公司已在进行生物航煤制造的相关研究，但是其生产成本过高仍限制了其大规模推广，实现低成本、绿色低碳可持续的生物航煤生产面临巨大挑战。因此，探索实际高效的生物航煤制造工艺对于航空业的发展具有重要的现实意义。
2、不同类型的原料可以通过不同的技术路径转化成生物航煤，包括醇制航煤、油制航煤、气制航煤以及糖制航煤，但是醇类原料、油脂类原料价格较高，以合成气为原料时技术难度大且设备成本高，糖类原料转化率较低，因此迫切需要一种低成本、高转化率的生物航煤制备方法。
3、餐厨垃圾作为城市生活垃圾的重要组成部分，产生量大、增长迅速，且处理方式多样但效率不一，大量餐厨垃圾的积累，对于环境、生态和经济等多方面有着重要影响，因此，如何资源化利用餐厨垃圾是城市发展过程中亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统及其方法，解决现有的生物航煤制备方法成本高、转化率低的问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、本发明的第一个方面，公开了一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，包括依次连接的餐厨垃圾厌氧消化单元、生物质生产单元、油脂提取单元和生物航煤生产单元；
4、餐厨垃圾厌氧消化单元，用于将餐厨垃圾转化为含有甲烷和二氧化碳的沼气，并混合氧气；
5、生物质生产单元，用于将含有甲烷和二氧化碳的沼气和氧气的混合气转化为含油脂生物质；
6、油脂提取单元，用于将含油脂生物质转化为油脂；
7、生物航煤生产单元，用于将油脂转化为生物航煤。
8、优选地，还包括热电联产单元，热电联产单元分别连接餐厨垃圾厌氧消化单元、生物质生产单元、油脂提取单元和生物航煤生产单元，热电联产单元用于将废弃物转化为电能、热能和含氮污泥。
9、进一步优选地，热电联产单元包括第二厌氧发酵罐、第四闪蒸罐、第四混合器、燃烧室和第七压缩机，第二厌氧发酵罐分别连接餐厨垃圾厌氧消化单元、油脂提取单元和生物航煤生产单元，第二厌氧发酵罐、第四闪蒸罐、第四混合器和燃烧室依次连接，第七压缩机连接燃烧室。
10、优选地，餐厨垃圾厌氧消化单元包括依次连接的厌氧发酵罐、第一混合器和脱硫装置；生物质生产单元包括依次连接的发酵罐和第二分离器，发酵罐连接脱硫装置，发酵罐内接种有嗜甲烷菌与光合自养微生物，第二分离器连接油脂提取单元。
11、进一步优选地，餐厨垃圾厌氧消化单元还包括研磨器和烘干机，研磨器、烘干机和厌氧发酵罐依次连接。
12、优选地，餐厨垃圾厌氧消化单元还包括第二压缩机和变压吸附装置，第二压缩机、变压吸附装置和第一混合器依次连接。
13、优选地，生物质生产单元还包括第一贮料槽和第一泵，第一贮料槽用于为发酵罐提供生物反应所需的缓冲液和营养物质，第一贮料槽、第一泵和发酵罐依次连接。
14、优选地，油脂提取单元包括依次连接的第二贮料槽、溶气气浮反应器、细胞破碎反应器和分离提纯模块，第二贮料槽连接第二分离器；生物航煤生产单元包括加氢脱氧反应器，分离提纯模块连接加氢脱氧反应器。
15、进一步优选地，油脂提取单元还包括萃取精馏塔和真空精馏塔，分离提纯模块、萃取精馏塔、真空精馏塔和加氢脱氧反应器依次连接。
16、本发明的第二个方面，公开了一种利用沼气生物转化制备生物航煤的方法，对餐厨垃圾厌氧消化，得到含有甲烷和二氧化碳的沼气；将氧气与含有甲烷和二氧化碳的沼气混合，得到氧气-沼气混合气；氧气-沼气混合气通过生物发酵、分离、油脂提取、加氢脱氧，生成生物航煤。
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18、本发明提供的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的方法，以餐厨垃圾为原料，通过厌氧消化生成沼气；以沼气为原料，通入氧气进行生物发酵和细胞破碎，得到油脂，再以油脂为原料合成生物航煤，从而资源化利用餐厨垃圾生物转化得到生物航煤。在该方法中，首先，以餐厨垃圾为原料制备生物航煤，能够降低生产成本同时减少温室气体排放，实现负成本碳资源到高附加值生物航煤的成功制备；其次，由餐厨垃圾发酵产生含有甲烷和二氧化碳的沼气，通过在同一生物反应器中共培养来同时固定甲烷和二氧化碳，能够提高沼气中一碳气体的转化效率。因此，该方法能够解决现有生物航煤制备方法存在的成本高、转化率低的问题。
19、进一步地，设置的热电联产单元能够将全流程产生的污废水与油脂提取单元产生的副产物固体生物质发酵产生沼气，将沼气和未反应的甲烷废气燃烧并用于发电，产生的电能和热能为本发明的系统供电和供热，从而实现能量的高效回收利用。将全流程产生的污废水与油脂提取单元产生的副产物固体生物质发酵产生含氮污泥，将含氮污泥脱水后作为氮肥副产品出售，从而提升工艺的经济性。
20、进一步地，餐厨垃圾厌氧消化单元中通过设置脱硫装置去除硫化氢，能够防止腐蚀系统，避免影响工艺系统的稳定运行。
21、进一步地，由于餐厨垃圾粒径较大时无法保证较高产率，因此通过添加研磨器预先研磨，以提升餐厨垃圾厌氧消化的沼气产率。由于餐厨垃圾含水率一般高达60%~80%，过高的含水率会影响后续反应的进行，因此通过添加烘干机以降低餐厨垃圾含水率。
22、进一步地，餐厨垃圾厌氧消化单元中设置的第二压缩机和变压吸附装置，通过由空气直接制备氧气，可以降低工艺成本。
1.一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，包括依次连接的餐厨垃圾厌氧消化单元、生物质生产单元、油脂提取单元和生物航煤生产单元；
2.根据权利要求1所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，还包括热电联产单元，热电联产单元分别连接餐厨垃圾厌氧消化单元、生物质生产单元、油脂提取单元和生物航煤生产单元，热电联产单元用于将废弃物转化为电能、热能和含氮污泥。
3.根据权利要求2所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，热电联产单元包括第二厌氧发酵罐（34）、第四闪蒸罐（35）、第四混合器（37）、燃烧室（38）和第七压缩机（36），第二厌氧发酵罐（34）分别连接餐厨垃圾厌氧消化单元、油脂提取单元和生物航煤生产单元，第二厌氧发酵罐（34）、第四闪蒸罐（35）、第四混合器（37）和燃烧室（38）依次连接，第七压缩机（36）连接燃烧室（38）。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，餐厨垃圾厌氧消化单元包括依次连接的厌氧发酵罐（3）、第一混合器（5）和脱硫装置；生物质生产单元包括依次连接的发酵罐（12）和第二分离器（13），发酵罐（12）连接脱硫装置，发酵罐（12）内接种有嗜甲烷菌与光合自养微生物，第二分离器（13）连接油脂提取单元。
5.根据权利要求4所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，餐厨垃圾厌氧消化单元还包括研磨器（1）和烘干机（2），研磨器（1）、烘干机（2）和厌氧发酵罐（3）依次连接。
6.根据权利要求4所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，餐厨垃圾厌氧消化单元还包括第二压缩机（8）和变压吸附装置（9），第二压缩机（8）、变压吸附装置（9）和第一混合器（5）依次连接。
7.根据权利要求4所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，生物质生产单元还包括第一贮料槽（14）和第一泵（15），第一贮料槽（14）用于为发酵罐（12）提供生物反应所需的缓冲液和营养物质，第一贮料槽（14）、第一泵（15）和发酵罐（12）依次连接。
8.根据权利要求1~3任意一项所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，油脂提取单元包括依次连接的第二贮料槽（16）、溶气气浮反应器（18）、细胞破碎反应器（21）和分离提纯模块，第二贮料槽（16）连接第二分离器（13）；生物航煤生产单元包括加氢脱氧反应器（27），分离提纯模块连接加氢脱氧反应器（27）。
9.根据权利要求8所述的一种利用沼气生物转化制备生物航煤的系统，其特征在于，油脂提取单元还包括萃取精馏塔（23）和真空精馏塔（24），分离提纯模块、萃取精馏塔（23）、真空精馏塔（24）和加氢脱氧反应器（27）依次连接。
10.一种利用沼气生物转化制备生物航煤的方法，其特征在于，对餐厨垃圾厌氧消化，得到含有甲烷和二氧化碳的沼气；将氧气与含有甲烷和二氧化碳的沼气混合，得到氧气-沼气混合气；氧气-沼气混合气通过生物发酵、分离、油脂提取、加氢脱氧，生成生物航煤。
