二、复杂组分废物分离与提质预处理技术研究

作者:   更新时间:2013-10-21

 
1 城市生活垃圾快速好氧发酵反应器高效分选技术
    针对我国城市生活垃圾大多是混合收集,导致后端处理困难的问题,提出了通过快速好氧发酵反应器来改善混合垃圾的分离性质,实现混合垃圾有机组分的快速高效分离。该技术可以在2-3天内将城市生活垃圾中90%以上的有机成分快速分选出来。生物燃气产气潜力比分选前有所提高。目前已在中美两国得到工程化应用。研究包括:

 ♦  好氧发酵过程控制技术:利用气-固体系复杂流场和质量分布模拟技术,对样机中物料的降解和生物群落的繁衍进行了过程分析和优化,找到了适合城市垃圾性状的过程控制参数体系,在缩短处理时间的同时提高了生物质选出率;

 ♦  结构强度优化技术:借助现代化机械设计和计算技术,开发了针对我国城市垃圾成分和比重的特种环保装备结构,耐腐蚀性和制造成本显著优于国外同类产品。



 

                                                                                 快速分离原理和过程

                
                  
滚筒式生物反应器                     反应器内部示意图                   分离的可生物降解物质


                         
                                 反应器内部流场模拟                                     分离后垃圾产气效果对比
 

 
2 秸秆化学与生物预处理提高生物降解性和甲烷产量    
    
   
针对秸秆富含木质纤维素,生物降解性差、产气率低、消化时间长的问题,对多种化学处理剂、白腐真菌进行了筛选和产气性能研究,发明了使用快速简便、处理成本低、没有任何污染的“碱固态化学预处理”(发明专利),并筛选出了多种预处理真菌。可使玉米秸、麦秸和稻草的产气率提高65%以上,消化时间缩短50%以上。同时,对相关机理进行了研究,探明了预处理过程秸秆的化学组分、分子结构和微观组织的变化规律和特征,分析了其对提高降解性和甲烷产量的影响。

玉米秸收获 秸秆化学预处理 秸秆真菌预处理 预处理与未预处理产气率对比
          
   
化学预处理前后稻草物理结构电镜图 氨化预处理与未预处理玉米秸秆
红外光谱图
氨化预处理与未预处理稻草
抽出物


3
酶法降解和去除餐厨垃圾中油脂研究

   
油脂不仅难以消化,还会在厌氧消化过程中会形成硬脂酸钙颗粒漂浮在厌氧反应器表面,或包裹于微生物表面影响物质运输与传递。提出通过投加脂肪酶的方法,把餐厨垃圾中的油脂预先降解为容易消化的组分,然后再进行厌氧消化。这样,一方面可以高效地将油脂转化为沼气,提高餐厨垃圾沼气产量,同时,无需在厌氧消化前进行油脂去除,从而降低前处理的能耗和成本。

         
              硬脂酸钙颗粒漂浮在反应器表面                      油脂分散于反应器中抑制反应进行