城生物质垃圾厌氧消化关键技术研究-国家科技部
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建设部、国家环境保护总局、科技部关于印发《城市污水处理及污染防治技术政策》的通知文章属性•【制定机关】建设部(已撤销),国家环境保护总局(已撤销),科学技术部•【公布日期】2000.05.29•【文号】建城[2000]124号•【施行日期】2000.05.29•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】正文建设部、国家环境保护总局、科技部关于印发《城市污水处理及污染防治技术政策》的通知(建城〔2000〕124号)各省、自治区、直辖市建委(建设厅)、环保局、科委,北京市市政管委:为了引导城市污水处理及污染防治技术的发展,加快城市污水处理设施的建设,防治城市水环境的污染,现将《城市污水处理及污染防治技术政策》印发给你们,请遵照执行。
附件:城市污水处理及污染防治技术政策二000年五月二十九日城市污水处理及污染防治技术政策1.总则1.1为控制城市水污染,促进城市污水处理设施建设及相关产业的发展,根据《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国城市规划法》和《国务院关于环境保护若干问题的决定》,制定本技术政策。
1.2本技术政策所称“城市污水”,系指纳入和尚未纳入城市污水收集系统的生活污水和工业废水之混合污水。
1.3本技术政策适用于城市污水处理设施工程建设,指导污水处理工艺及相关技术的选择和发展,并作为水环境管理的技术依据。
1.4城市污水处理设施建设,应依据城市总体规划和水环境规划、水资源综合利用规划以及城市排水专业规划的要求,做到规划先行,合理确定污水处理设施的布局和设计规模,并优先安排城市污水收集系统的建设。
1.5城市污水处理,应根据地区差别实行分类指导。
根据本地区的经济发展水平和自然环境条件及地理位置等因素,合理选择处理方式。
1.6城市污水处理应考虑与污水资源化目标相结合。
积极发展污水再生利用和污泥综合利用技术。
1.7鼓励城市污水处理的科学技术进步,积极开发应用新工艺、新材料和新设备。
厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势随着城市化进程的加快和经济的快速发展,城市生活垃圾数量不断增加,垃圾处理成为了一个亟待解决的大问题。
传统的生活垃圾处理方式主要有填埋和焚烧两种方式,但这两种方式都存在一些问题,如填埋造成的土地资源浪费和环境污染,焚烧产生的二氧化碳和其他有害气体对环境造成破坏。
为了更加高效地处理生活垃圾并减少对环境的影响,科研人员开始将厌氧技术引入到生活垃圾处理中。
本文将对厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势进行详细介绍。
1. 厌氧消化技术厌氧消化技术是一种利用微生物在无氧条件下分解有机物质产生沼气的生物处理方法。
通过该技术,不仅可以降解有机废弃物中的有机物质,还可以利用产生的沼气发电、供暖等,实现资源的再利用。
目前,国内外已经有很多城市和企业采用厌氧消化技术处理生活垃圾,取得了较好的效果。
厌氧堆肥技术是利用厌氧微生物分解生活垃圾中的有机物质,产生有机肥料的一种处理方法。
该技术相对于传统的堆肥技术来说,短时间内即可完成生活垃圾的处理,同时还可以产生沼气,节约能源。
目前,厌氧堆肥技术在一些发达国家已得到广泛应用,国内也有一些城市和企业开始尝试使用该技术处理生活垃圾。
1. 技术不断完善随着科技的不断发展和创新,厌氧技术在生活垃圾处理中的应用也在不断完善。
目前,一些科研机构和企业正在针对厌氧技术进行深入研究,并不断优化其工艺流程和设备装备,提高了处理效率和资源利用率,降低了处理成本。
2. 沼气的综合利用3. 综合利用厌氧产物厌氧消化和厌氧堆肥产生的沼气和有机肥料是宝贵的资源,未来厌氧技术在生活垃圾处理中还将更加注重综合利用这些产物。
如沼气可以用于发电、取暖等,有机肥料可以用于农业生产,实现资源的循环利用,减少对环境的污染。
4. 国际合作趋势厌氧技术在生活垃圾处理中的应用具有普遍适用性,国际上也越来越重视这一技术的发展。
未来,国际间在厌氧技术研究和经验交流方面的合作将更加频繁,从而推动该技术在全球范围内的应用与推广。
1引言在人们的日常生活与工作当中,每天都会产生大量的有机固体废弃物。
在社会经济发展速度逐渐加快,环境保护问题与能源结构优化问题日益突出的大环境下,只有对有机固体废弃物进行有效的处理,才能够为人们提供一个相对理想的生活环境,为社会经济的可持续发展提供保证。
而厌氧消化技术是一种在厌氧条件下,利用微生物消耗有机物,产生物质和能量,并将物质转化为甲烷和二氧化碳的技术。
将其应用到有机固体废弃物的处理中,具有十分重要的意义。
2厌氧消化技术的应用原理在我国社会经济的发展过程中,每年都会产生将近45亿吨的有机固体废弃物,表1为我国主要有机固体废弃物的年产量和养分含量。
如果不对其进行有效的处理,由此而引发的环境污染问题与资源浪费问题将会越来越严重。
表1我国主要有机固体废弃物的年产量和养分含量厌氧消化技术的应用,其实就是在厌氧环境下,构建一个多种微生物相互共存、依赖并制约的生态平衡系统,整个厌氧消化过程容易受到温度、pH 以及有机负荷等因素的影响。
经过多年的研究与发展,厌氧消化技术的应用过程主要分为以下四个阶段:首先是水解阶段。
在这一阶段,有机物中的大分子聚合物主要由碳水化合物、脂质以及蛋白质构成。
厌氧消化系统中的水解细菌可以分泌出胞外酶。
在胞外酶的作用下,这些大分子聚合物就会转变为单体物质,例如,糖类、脂肪酸以及氨基酸等[1]。
其次是酸化阶段。
在这一阶段,在酸化细菌的作用下,单体物质会转化成短链脂肪酸、醇类、氢和二氧化碳。
其中,短链脂肪酸指的是乙酸、丙酸和丁酸,其随着氢分压的升高,而生成量逐渐减少。
再次是产氢产酸阶段。
在这一阶段中,在微生物的代谢下,短链脂肪酸和醇类会转变为乙酸、二氧化碳和氢。
需要注意的是,有机酸氧化菌和产甲烷菌之间存在着一定的共生关系,即在有机酸氧化菌的作用下,短链脂肪酸和醇类物质会转化成乙酸,而产甲烷菌的基质,就是乙酸[2]。
最后是产甲烷阶段。
产甲烷菌,是一种绝对厌氧微生物。
而产甲烷的过程,其实就是一个放能过程,主要通过乙酸途径和氢与二氧化碳途径产甲烷。
厌氧技术在生活垃圾处理中的应用现状及发展趋势1. 厌氧发酵技术在有机废弃物处理中的应用厌氧发酵技术是一种利用微生物降解有机废弃物的方法,通过在无氧条件下,微生物对有机物进行降解,并产生沼气。
这种技术不仅能够有效处理有机废弃物,还能够产生可再利用的能源。
目前,国内外许多城市已经采用了厌氧发酵技术处理生活垃圾,并取得了良好的效果。
中国南京的某生活垃圾处理场利用厌氧技术处理了大量的有机废弃物,成功实现了产气和有机肥的综合利用,为当地的垃圾处理工作带来了很大的便利。
在污水处理厂中,所产生的污泥也是一种需要处理的有机废弃物。
传统的污泥处理方式多为填埋或焚烧,这既浪费了资源,还产生了大量的温室气体。
而采用厌氧消化技术处理污泥则能够将有机物降解,并产生沼气。
世界上许多污水处理厂已经开始采用厌氧消化技术处理污泥,并取得了很好的效果。
英国伦敦的伊斯灵顿污水处理厂通过引进厌氧消化设备,将污泥处理成了稳定的有机肥,并成功解决了污泥处理和资源利用的问题。
生活垃圾中常常含有大量的有毒气体,如硫化氢、氨气等。
传统的处理方式往往是直接焚烧或者化学吸收,这些方式不仅效率低下,还会产生二次污染。
而厌氧生物处理技术则是利用微生物对有机废弃物进行降解,将有毒气体降解为无害成分。
目前,这种技术在某些垃圾填埋场得到了应用,已经取得了一定的效果,并且在未来有望成为有毒气体处理的主流技术之一。
1. 资源化利用将成为未来发展的主要方向随着资源的稀缺和环境问题的日益严重,厌氧技术在生活垃圾处理中的发展将更加注重资源化利用。
通过厌氧发酵和厌氧消化处理生活垃圾和污泥,不仅能够减少填埋量和焚烧排放,还能够生产沼气和有机肥,实现废物的资源化利用。
2. 技术装备将逐步完善和成熟目前,厌氧技术在生活垃圾处理中的应用还存在一些问题,如设备成本高、技术不成熟等。
未来,随着技术的进步和经济水平的提高,技术装备将逐步完善和成熟,使得厌氧技术在生活垃圾处理中更加普及和成熟。
污泥厌氧消化技术现状及应注意的问题王涛1,2(1.机械科学研究总院环保技术与装备研究所,北京100044;2.机科发展科技股份有限公司,北京100044)摘要:阐述了厌氧消化技术背景与基本原理。
通过对国内示范项目运行情况的研究分析,从处理方面分析了应注意的泥质影响、池形选择、温度与无害化、含固率与搅拌动力等问题;结合行业技术指南分析了处置方面应注意的问题。
通过处理与处置全过程成本经济分析,得出了该技术参考运行成本。
最后给出了该技术的适用条件。
关键词:厌氧消化、中温厌氧消化、处理、处置、无害化、沼气、全过程1.厌氧消化技术概述1.1技术来源厌氧消化是利用兼氧菌和厌氧菌进行厌氧生化反应,分解污泥中有机质的一种污泥处理工艺。
1881年法国Mouras净化器是污水(污泥)厌氧生物处理的雏形;1905年,德国的Imhoff 池的出现,第一次将泥水分离进行厌氧处理;1927年,首次在厌氧消化池中加上了加热装置,使产气速率显著提高;随后,又增加了机械搅拌器,反应速率进一步提高;20世纪50年代初又出现了利用沼气循环的搅拌装置。
多种形式的厌氧消化池形成了现代污泥厌氧消化技术的核心工艺体系。
1.2技术原理厌氧消化的作用机理有两段论、三段论、四段论之分,就两段论可以分为产酸阶段和产甲烷阶段,其中产酸阶段又可细分为水解阶段、酸化阶段、酸性衰退阶段。
水解酸化阶段(酸性发酵):污水中不溶性大分子有机物,如多糖、淀粉、纤维素、烃类(烷、烯、炔等)水解,主要产物为甲、乙、丙、丁酸、乳酸;紧接着氨基酸、蛋白质、脂肪水解生成氨和胺、多肽等。
产甲烷阶段(碱性发酵):产甲烷细菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基质通过不同途径转化为甲烷,其中最主要的基质为乙酸。
全部反应可以概括为:淀脂1.3厌氧消化池分类厌氧消化池从构造上一般分为池顶、池体和池底三部分:池顶主要起到收集沼气的作用;池体主要起到容纳作用;池底一般主要起到排泥的作用。
按照消化池形状可以分为:圆柱形、椭圆形(卵形)和龟甲形等。
国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展一、概述随着全球城市化的快速发展和人民生活水平的提高,餐厨垃圾的产生量呈现出快速增长的趋势。
这些垃圾若不得当处理,不仅会对环境造成污染,还会浪费大量的资源。
寻求高效、环保的餐厨垃圾处理与资源化技术成为了全球关注的焦点。
近年来,生物处理技术在餐厨垃圾处理领域的应用日益广泛,通过厌氧消化、好氧堆肥、黑水虻生物处理等方式,实现了餐厨垃圾的高效降解和资源化利用。
本文将重点介绍国内外餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展,以期为相关领域的研究和实践提供借鉴和参考。
1. 餐厨垃圾的定义与分类餐厨垃圾,亦被称为食物垃圾或有机垃圾,是指日常生活中产生的易腐烂、易变质发臭的废弃物。
这些废弃物主要源于家庭、餐馆、饭店、单位食堂等场所的食物残余和食品加工过程中产生的垃圾。
在住建部2012年底发布的《餐厨垃圾处理技术规范》中,餐厨垃圾被定义为餐饮垃圾和厨余垃圾的总称。
餐饮垃圾主要来源于餐馆、饭店、单位食堂等餐饮场所的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物。
这类垃圾以餐后垃圾为主,具有产生量大、来源多、分布广的特点。
厨余垃圾则主要源于家庭日常生活中的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。
这类垃圾以餐前垃圾为主,油脂含量上略不及餐饮垃圾。
按照更详细的分类,餐厨垃圾可分为家庭餐厨垃圾和餐饮服务单位餐厨垃圾。
家庭餐厨垃圾主要包括剩菜剩饭、菜梗菜叶、动物内脏、瓜果皮核、米面粗粮、豆制品、水产食品(如鱼、虾、蟹、小龙虾等)、碎骨、汤渣、糕饼、糖果、风干食品、茶叶渣、咖啡渣、中药渣、宠物饲料、水培植物、鲜花等。
而餐饮服务单位餐厨垃圾则主要包括食物残渣、残液、废弃油脂等。
餐厨垃圾的处理和资源化利用,对于减少环境污染、推动循环经济和可持续发展具有重要意义。
研究和推广餐厨垃圾的生物处理及资源化技术,是当前环境保护和资源管理领域的重要课题。
2. 餐厨垃圾处理的重要性与紧迫性餐厨垃圾,也被称为食物残渣或泔脚,主要来源于餐饮行业、家庭厨房以及食品加工业等。
第31卷第6期2023年12月环境卫生工程Environmental Sanitation Engineering Vol.31No.6 Dec.2023生物强化促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷性能的研究*杜学勋1,史晶晶2,张斯颖2(1.上海老港固废综合开发有限公司,上海200237;2.中国科学院上海高等研究院,上海201210)【摘要】为探究水原脲芽孢杆菌Ureibacillus suwonensis E11的添加量对餐厨垃圾高温(55℃)厌氧消化产甲烷性能的影响,优化生物强化的实验条件,本研究采用5L连续搅拌厌氧反应器,以餐厨垃圾为底物,以长期驯化的高温厌氧污泥为接种物,通过改变微生物添加量(0、5%、10%、15%、20%),对比高温厌氧消化的产甲烷性能,评价强化效果,确定最佳添加剂量,并结合宏基因组数据揭示生物强化的作用机制。
结果表明:与未添加功能微生物的对照组相比,各生物强化组产甲烷量均有明显提高。
最佳的功能微生物添加量为15%,在此条件下,生物强化组(575.14mL/g)比对照组(452.86mL/g)的累积甲烷产量(以VS计)提高27.00%。
生物强化可以在一定程度上提高乙酸的利用效率。
微生物群落结构分析显示生物强化通过提高几种重要水解细菌以及嗜氢产甲烷菌Methanoculleus的相对丰度,来促进餐厨垃圾高温厌氧消化产甲烷。
【关键词】餐厨垃圾;高温厌氧消化;生物强化;宏基因组中图分类号:X799.3文献标识码:A文章编号:1005-8206(2023)06-0046-08DOI:10.19841/ki.hjwsgc.2023.06.008Study on Bioaugmentation to Promote Methanogenic Performance of Thermophilic Anaerobic Digestion of Food Waste DU Xuexun1,SHI Jingjing2,ZHANG Siying2(1.Shanghai Laogang Solid Waste Comprehensive Development Co.Ltd.,Shanghai200237;2.Shanghai Advanced Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Shanghai201210)【Abstract】In order to explore the effects of adding Ureibacillus suwonensis E11on the performance of methane production during thermophilic(55℃)anaerobic digestion of food waste,and optimize the experimental conditions for bioaugmentation.A5L continuous stirring anaerobic reactor was used in this study with kitchen waste as substrate long-term acclimated high-temperature anaerobic sludge as inoculum.By changing the microbial addition amount(0,5%,10%,15%,20%),the methanogenic performance of high-temperature anaerobic digestion was compared,the enhancement effect was evaluated,the optimal addition dose was determined,and the mechanism of bioenhancement was revealed by combining metagenomic data.The results showed that compared to the control group without the addition of functional microorganisms,all bioaugmentation groups exhibited a significant increase in methane production.The optimal addition rate of functional microorganisms was15%,and under this condition,the cumulative methane production(measured as VS)in the bioaugmentation group(575.14mL/g)was27.00%higher than that in the control group(452.86mL/g). Bioaugmentation could improve the utilization efficiency of acetic acid to a certain extent.Analysis of the microbial community structure revealed that bioaugmentation promoted the methane production during thermophilic anaerobic digestion of food waste by increasing the relative abundance of several key hydrolytic bacteria and the hydrogenotrophic methanogen Methanoculleus.【Key words】food waste;thermophilic anaerobic digestion;bioaugmentation;metagenome0引言餐厨垃圾是居民在日常饭后所剩余的各类残渣的总称,也是城市生活垃圾的重要组成部分[1]。
“十一五”863计划资源环境技术领域“城市生物质垃圾厌氧消化关键技术研究”重点项目申请指南一、指南说明随着社会经济的发展和城市化进程的加快,我国城市固体废物的产生量迅速增加,尤其是城市固体废物中大量存在的生物质垃圾,具有产生量大、易生物降解和高含水的特点,成为固体废物污染环境的主要污染源。
与此同时,城市生物质垃圾中蕴含着大量生物质能,其高含水特性又为这类垃圾的生物能量转化提供了有利条件,针对生物质垃圾的“高固体厌氧消化(High Solid Anaerobic Digestion)技术”成为世界环保科技的研究热点。
目前我国用于处理生活垃圾的厌氧消化技术研究基础薄弱,为数不多的厌氧消化处理设施主要采用进口技术和设备,自主研发能力亟待提高。
开发适合我国城市生物质垃圾特性的厌氧消化关键技术和设备,已成为我国城市固体废物处理领域的迫切要求。
此次发布的是本领域“城市生物质垃圾厌氧消化关键技术研究”重点项目申请指南。
考虑到项目的整体性和系统性,任务落实只针对项目整体进行,课题设置原则上不超过2个,项目申请要求产学研联合,鼓励企业牵头申报。
二、指南内容1.项目名称城市生物质垃圾厌氧消化关键技术研究2.项目总体目标针对我国城市对生活垃圾减量化、资源化技术的重大需求,以城市集中源产生的餐厨和果蔬生物质垃圾为对象,研究开发适合我国城市生物质垃圾特性的厌氧消化技术路线,开发具有自主知识产权的城市生物质垃圾预处理、高固体厌氧消化以及消化产物高值利用关键技术、装备与产品,并通过技术集成和工程示范,形成城市生物质垃圾厌氧消化处理成套技术与装备,形成与填埋、焚烧、堆肥等传统垃圾处理模式互补的技术格局,为提高我国城市生活垃圾处理处置技术水平,建立完善的城市固体废物管理体系提供技术支撑。
3.项目主要研究内容一、高固体厌氧消化关键工艺与装备研发及工程示范研究目标以城市集中源产生的餐厨和果蔬类生物质垃圾为主要对象,开发出2种以上适合我国生物质垃圾特性的高固体厌氧消化技术路线,在物料预处理、高效厌氧反应器等方面形成设备核心制造技术,并在行业骨干企业中形成规模化、系列化设备生产能力,同时针对开发的2种技术路线,建设2个处理能力50~100t/d的示范工程,并提出相应的技术标准、关键设备制造设计规范及系统安全运行操作规程,为城市生物质垃圾高固体厌氧消化技术体系的形成提供技术支持。
研究内容(1)生物质垃圾的均质预处理技术与设备针对餐厨和果蔬类生物质垃圾非均质、半流态等特点,自主研发集除杂、破碎、均质、浆化于一体的预处理技术及专用设备,改善物料的输送及混合特性,保障处理系统的连续稳定运行。
(2)强化水解改性高效厌氧消化工艺与设备针对生物质垃圾固体有机物含量高、消化过程中水解限速的瓶颈问题,开发以物理、化学手段为主的强化水解改性技术,促进有机物从固相向液相转移,改善物料的生物降解和固液分离特性,在此基础上,基于细胞固定化技术,研制适合高负荷条件的高效厌氧反应器,强化系统抗冲击负荷和耐毒性抑制的能力,形成容积负荷大、水力停留时间短、有机物转化效率高的强化水解与单相消化组合的技术路线和配套设备。
(3)高效两相厌氧消化工艺与设备针对高负荷条件下生物质垃圾消化过程易酸化的特点,结合厌氧微生物的生物学特征,开发基于动力学控制的高效两相厌氧消化技术,通过选育优势厌氧微生物菌群和研制适合高固体物料的高效厌氧消化反应器,形成以现代生物技术为主要手段的两相厌氧消化工艺技术路线及配套设备。
(4)厌氧消化系统抑制因素控制技术系统酸化和氨积累是高固体厌氧消化系统中需要解决的2个关键抑制因素。
酸化及氨积累现象影响因素较多,通过研究各级反应器的pH 值、温度、碱度、进料方式、消化液回流比等因素对有机酸浓度、氨氮浓度的影响,建立系统运行参数与控制指标之间的响应关系,开发专用的PLC控制系统及软件,实现厌氧消化系统的自动控制。
(5)生物质垃圾厌氧消化技术集成与工程示范针对以上两种不同的厌氧消化技术路线和优化的预处理技术与设备,结合课题二研发的生物质垃圾消化产物高值利用技术成果,分别建立具有一定规模、系统完整的示范工程,并实现连续稳定运行,提出生物质垃圾厌氧消化技术标准及关键设备设计规范,形成成套化技术和设备。
二、生物质垃圾厌氧消化产物高值利用技术与装备研发及工程示范研究目标以餐厨和果蔬类生物质垃圾的厌氧消化产物—沼气、沼液、沼渣为对象,以消化产物的高值利用为目标,开发可以实现CH4和CO2高纯度、同步回收的沼气分离提纯设备及其配套的高效分离介质,并获得相应的高值产品;研究利用沼液浓缩制取有机液肥技术,研制适合高盐溶液的过滤分离介质及集成化浓缩分离设备;研究消化液的固磷固氮、除盐和重金属钝化技术,通过堆肥获得富含营养元素的有机固体肥;配合课题一建设的两个厌氧消化示范系统,分别进行相应规模的消化产物高值利用工程示范。
通过课题研究,培育高水平专业化的行业骨干企业,建立具有国际先进水平和引领作用的技术研发平台,形成关键设备的规模化、系列化制造标准,为生物质垃圾的资源综合利用提供技术支撑。
研究内容(1)沼气高效分离提纯工艺与设备以实现CH4和CO2同步回收为目标,研究包括高效脱硫、脱碳、脱水及脱除其他有害杂质在内的沼气净化工艺,开发基于吸附分离技术和化学吸收分离技术的2条沼气提纯技术路线及相应的成套化设备,研究分离介质的中毒机理及解毒、再生工艺,研制具有复合功能的高效吸附/吸收分离介质,形成沼气提纯关键设备的规模化系列化制造标准、设计规范及系统安全运行规程。
(2)消化残余物生产高效、无污染有机肥技术与设备针对厌氧消化过程产生的消化液,研制适合高盐溶液的过滤分离介质,开发可以实现组合过滤和高负荷无堵塞运行的有机液肥生产工艺与设备,同步实现沼液中营养成分的浓缩与无机盐的脱除,通过复配腐殖酸等营养元素的,获得肥效优于国内同类产品的高浓度、多养分、无污染复合有机液肥;研究消化液的固磷固氮、除盐和重金属钝化技术,提高沼渣中营养成分的含量,通过堆肥工艺获得高效、无污染复合有机固体肥。
(3)消化产物高值利用技术集成与工程示范结合课题一建设的两个生物质垃圾厌氧消化示范系统,分别配套开展消化产物高值利用工程示范研究。
消化产物高值利用的设备处理能力需满足厌氧消化示范工程的要求,并提出高值利用产品的质量和环境安全技术标准,生产出质量合格的产品。
建设沼液、沼渣肥料产品应用的农业示范园,开展有机肥产品的安全性利用评价研究,建立有机肥产品的质量及环境安全评价技术指标体系,实现消化残余物的安全、高值利用。
4.项目主要考核指标①研制适用于多种物料特性,集除杂、破碎、浆化于一体的生物质垃圾均质预处理技术与专用设备,满足后续处理系统对物料输送与混合的要求,处理每吨物料的比能耗小于15 kWh/t-垃圾;②研制具有自主知识产权、适用于多种物料特性的强化水解改性技术与专用设备,固体有机物的水解率>60%,处理能力大于2.0 t-垃圾/h,设备可以实现连续自动运行;③研制基于细胞固定化技术、适合高负荷条件的机电一体化厌氧消化反应器,要求具有抗冲击负荷、耐酸化和耐毒性抑制能力,经与强化水解改性组合,反应器容积负荷率≥10kg-VS/m3·d,有机物分解率≥90%,容积产气率≥ 4.0 m3/ m3·d,单体反应器容积≥500 m3,完全搅拌时间≤1.0 hr,容积动力比能耗≤10 W/ m3,并形成系列化产品标准;④研发基于动力学控制的高固体物料两相厌氧消化技术及成套化设备,产酸相反应器容积负荷率≥10.0kg-VS/m3·d,产甲烷相反应器容积负荷率≥5.0kg-VS/m3·d,有机物厌氧分解率≥70%,两相厌氧消化反应器要求设备集成,单体反应器容积≥500 m3,完全搅拌时间≤1.0 hr,容积动力比能耗≤10 W/ m3,并形成系列化产品标准;分别获得2~3株产酸菌和产甲烷菌的优势菌种,开发出具有实时在线控制功能的系统软件1套;⑤基于强化水解改性厌氧消化和两相厌氧消化两条技术路线,分别建立两个具有完整系统、处理能力50~100t/d的生物质垃圾厌氧消化示范工程,并实现连续稳定运行,投入系统的单位干有机物料产气率≥400m3/t、生物质资源综合利用率>80%,系统运行过程中的各项环境指标符合国家相关标准;⑥研制基于吸附分离原理和化学吸收分离原理的沼气高效提纯工艺与设备,实现CH4和CO2的同步分离回收。
示范工程的设备处理能力需满足课题一建设的厌氧消化示范工程的要求,并为其进行配套。
沼气提纯指标:甲烷纯度≥95%,二氧化碳纯度≥95%,甲烷回收率≥90%;⑦研发可以同步实现营养成分浓缩与无机盐脱除的沼液浓缩制有机液肥技术与设备,液肥分离因子≥10,设备处理能力需满足课题一建设的厌氧消化示范工程的要求,通过营养元素复配,生产出肥效优于国内同类产品的复合有机液肥。
建设沼液肥料产品应用的农业示范园,建立其产品应用的环境安全评价技术指标体系;⑧研发消化液高效固磷固氮技术,消化液中氨氮和磷的固定率需≥80%,建设利用固磷固氮沼渣的肥料产品应用农业示范园,建立其产品应用的环境安全评价技术指标体系;⑨提出生物质垃圾厌氧消化技术以及消化产物高值利用技术与产品的质量标准、关键设备制造设计规范及系统安全操作规程;⑩申请发明专利15~20项;发表学术论文40~50篇,培养硕士研究生20~30名,博士研究生10~15名。
5.项目执行年限2008年5月至2011年12月6.项目经费来源及构成本课题国拨专项经费控制额2500万元,要求承担单位匹配研究经费不少于2500万元,并自行配套解决相应的示范工程费用。
三、注意事项1.考虑到项目的整体性和系统性,任务落实只针对项目整体进行,下设课题不超过2个。
项目申请要求产学研联合,鼓励企业牵头申报,由研究单位自行组合形成项目申请团队(同一个课题组只能参加一个申请团队),并提出项目牵头单位和项目召集人,由项目牵头单位具体负责项目申请。
本项目采取择优委托的方式确定项目承担单位,不针对项目的具体课题进行评审和立项。
2. 凡在中华人民共和国境内注册一年以上,具有独立法人资格的企业(不包括外国独资企业和外资控股企业)、事业单位均可承担本项目课题。
3.重点项目课题责任人必须是法人,法人是当然的课题依托单位,且须指定一名自然人担任课题组长。
课题组长应具有中华人民共和国国籍,年龄在55周岁以下(截止指南发布之日),具有高级职称或博士学位,每年(含跨年度连续)离职或出国的时间不超过半年,过去三年内没有863计划信用管理不良记录。
4.对于港澳台优秀科技人员、海外优秀华人学者(包括取得外国国籍和永久居留权的),在满足年龄、职称(学位)等基本条件时,只要正式受聘于课题依托单位,且协议期或聘任期覆盖课题执行期,每年在课题依托单位工作时间不少于6个月,也可作为课题组长。