固体废物处理与资源化

作者:   更新时间:2013-09-18

研究内容

 


生物质废物高效厌氧消化生产清洁能源:研究开发了两相多级厌氧消化、“自载体生物膜”厌氧消化和固态干发酵等新工艺技术,可以把作物秸秆、人畜粪便、餐厨垃圾、果蔬垃圾等生物质废物转化成清洁能源——生物气,实现了从“废弃物”到“生物气”的能源化转化。重点研究纤维素材料的化学预处理技术、新型发酵工艺和反应器、多原料混合厌氧发酵工艺参数等。研究发现,碱化学预处理可有效提高纤维素材料—秸秆的厌氧消化性能,从而为秸秆规模化生物气化奠定了技术基础。该技术获得了国家授权发明专利,并被列为农业部“农业与农村十大节能减排技术”之首;相关研究还受到了国际媒体的关注,美国Science Daily和Live Science进行了专门的报道。利用该技术在全国已经建成了5个村镇集中供气工程。餐厨和果蔬垃圾两相多级厌氧消化生产生物燃气研究获得了国家“863”重点项目的支持,并正在建设示范工程。

 

                        
    
                        

 

生物气提纯生产车用“生物燃气”:通过对不同气体成分与不同吸收剂的化学反应特性研究,开发出了可同时脱碳/脱硫的高性能、环保型化学吸收剂,并通过优化化学吸收塔器的结构尺寸、水-气混合介质运动规律和反应特性研究,研制出了提纯程度高、甲烷损失小、生产成本低的化学吸收提纯装置;同时,研究了不同气体成分在水及水溶液中的溶解特性和解析特性,分析了压力、液气比、进气量、用水量、温度等对CO2、H2S的脱除效果和解析效果的影响,开发出了绿色环保的压力水洗提纯工艺,并研制出了相应的设备,解决了现有设备操作压力高、连续运行稳定性差、提纯效果不理想等问题。这两种提纯设备都在工程中得到了应用,为“生物气”向车用“生物燃气”的转化提供了必需的设备保障。

 

             


生物气重整制取
生物基化学品针对生物气的成分特点,研制出了专门的催化剂,并首创生物气制合成气工艺流程及化学反应过程,使生物气高效率地成功转化为了“生物合成气”。在国内率先建立了将厌氧消化“生物过程”与生物气制合成气的“化学过程”耦合为一体的、完整的新工艺过程,实现了从废弃物到高值化学品的转化,开辟了利用生物质废物制取化学品的新路线,并获得了“863”项目计划的支持。


         

有机废弃物堆肥化技术与设备:开发出了利用日光温室增保温的槽式堆肥反应器,并研制出了全自动控制的往复行走、旋转搅龙式翻堆设备,具有搅拌均匀、发酵完全、处理量大、节约能源、有机肥料生产成本低等特点,能实现连续生产。中试装置处理能力到达5吨/日,可用于市政污泥、粪便、有机垃圾的堆肥化处理和肥料化利用。

    

 

“生物反应器型”卫生填埋技术:在国内率先开展了“生物反应器型”卫生填埋技术,通过渗滤液循环、水分调节、养分调节等措施,对卫生填埋单元进行控制,提高微生物数量和活性,加快垃圾生物降解速度,提高填埋气的产量。该技术可使垃圾填埋气的产量提高1倍以上、填埋用地减少1/4、稳定化时间缩短2/3。为节约垃圾填埋占地和恢复可再生能源提供了新的技术。         

      

 

CO2捕集与生态农业应用:提出通过化学吸收、压力水洗等方法,把从沼气或其他工业废气中分离出来,将其用作温室作物的“气肥”。在实现CO2减排的同时,为设施农业温室用CO2施肥提供原料,以减少施肥成本、提高温室农产品的产量和品质,最终形成利用光合作用实现CO2农业生态循环与利用的理论与应用技术,为CO2减排与农业增收开辟了新的途径。



                      承担项目    


城市生活垃圾筒仓式干法厌氧生物制气设备研发与示范工程【“十一五”科技支撑项目,900万元】
城市生活垃圾生物制气设备“三化”体系和标准化设计平台建设【“十一五”科技支撑项目,500万元】
秸秆原料规模化沼气发酵装备及生态循环利用模式综合示范【“十一五”科技支撑项目,500万元】
规模化沼气发酵系统系列关键设备产业化与工程【“十一五”科技支撑项目,100万元】
城市生物质垃圾厌氧消化关键技术研究【国家高技术研究发展计划“863”重点项目,500万元】
秸秆高效生物转化与催化合成制取“生物合成气”技术研究【国家高技术研究发展计划“863”项目,50万元】
城市生物质垃圾厌氧消化生产车用生物燃气技术研究【中美国际科技合作项目,250万元】
秸秆高效厌氧发酵生产沼气与集中供气工程示范【科技部农业科技成果转化资金,100万元】
湖泊营养物基准研究【国家水重大专项子课题,80万】
垃圾填埋生物反应器的调控与生物稳定特性的模拟研究【教育部科学技术重点项目】
作物秸秆两项多级厌氧发酵新技术研究【农业部】
中温厌氧发酵技术与工程示范【农业部】
山东德州秸秆沼气集中供气示范工程【农业部】
黑龙江青龙山秸秆沼气集中供气示范工程【农业部】
黑龙江四方山秸秆沼气集中供气示范工程【农业部】
广西桂林秸秆沼气集中供气示范工程【农业部】
废旧塑料回收利用技术规范【国家环保总局】
生活垃圾生物反应器转化与催化制取合成气研究【北京市自然科学基金】
北京市再生资源产业发展布局研究【北京市】
北京市“十一五”固体废物规划【北京市】
北京市“十一五”循环经济发展规划【北京市】
北京顺义秸秆高效厌氧发酵生产沼气与集中供气工程【北京市】
秸秆成型燃料引燃技术研究【北京市】
利用有机废弃物生产车用沼气技术开发【河南元辰生物能源开发公司】
利用玉米秸秆生产车用沼气技术【河南洛阳市齐心源生态能源公司】




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                         国内外报道





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参考译文:
把稻草加入你的油箱里:提高稻草中生物燃料的产量
科学日报(2008年5月28日)——中国的科研人员发现了一种将稻草转化为廉价可再生能源的方法
将在7月16日美国化学会《Energy & Fuels》杂志上刊登的这篇文章介绍了一种可以将稻草基生物燃料的产率提高65%的方法。
李秀金和他的团队指出,中国是世界最大的稻米生产国,每年收割后废弃的稻草达2.3亿吨。然而由于秸秆中复杂的木质纤维素结构阻碍了微生物与生物质的充分接触,导致科学界一直没有把稻草作为生物气的原料来重视。李秀金的团队利用NaOH对稻草进行预处理。这一方法可以使微生物和生物质更好地接触,从而显著提高生物气产量。基于这项技术,中国政府已经建成了3个示范基地。
                                                                           
                              美国Science Daily新闻稿                     




 

 

                
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                                新华网专访 





                        领导和同行参观


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                 国家发改委农经司高俊才司长参观北京顺义项目 农业部科教司白金明司长参观山东德州项目


                       
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        2009年全国秸秆能源化现场会在我校山东德州项目点举行 2009年全国秸秆能源化现场会的全国代表参观山东德州项目点



 

 




                         国际交流




  积极开展各种学术交流,与美国加州大学、华盛顿州立大学、德国国家生物能源研究中心、瑞典卡尔马大学、加拿大瑞尔森大学等大学建立了良好的合作关系。曾多次受邀到美国、加拿大、德国、瑞典等国家进行访问和学术交流。聘请了5位国外著名教授为兼职教授,并与美国、加拿大等著名大学建立了联合培养研究生的机制,已联合培养博士生2人,并在申请国际项目等方面进行了合作。


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