[01693863]西南地区种养殖业面源污染控制及生物质能源综合利用关键技术研究

1、课题来源与背景：陆川县环境治理工作是开展九洲江流域上游生态修复和水资源保护工作的重点和关键，九洲江流域是广东省湛江市和广西玉林市沿江的重要水资源，尤其鹤地水库是九洲江流域中游的大型水库之一，供水区域包括廉江、遂溪、雷州、吴川、化州五县市和麻章、赤坎和坡头三区，年均供水量15.5亿立方米，总供水人口约380万，是湛江市最重要的饮用水水源。广西、广东两省区党委、政府高度重视九洲江治理。陆川县是九洲江广西境内流域的主要部分，陆川县作为农业和畜禽养殖业大县，农业面源污染已成为是影响九洲江流域及鹤地水库的主要污染因素之一。项目通过对农村有机固体废弃物的资源化利用，可有效治理当地畜禽养殖污染、秸秆处理问题，改善农村环境面貌，项目生产的有机肥可帮助当地减少化肥污染，对九洲江流域农业面源污染控制具有重要的贡献，有力的保障了下游供水安全。项目为2016年广西科技基础与人才专项，项目名称：西南地区种养殖业面源污染控制及生物质能源综合利用关键技术研究；合同编号：桂科AD16380016；项目下达文号：桂科计字【2016】380号；项目经费150万元。项目实施期为2016年6月至2019年6月。 2、技术原理及性能指标：项目重点针对西南地区种、养殖业集中地区的面源污染控制技术及种植水稻秸秆纤维水解技术、畜禽粪便协同多种物料混合厌氧发酵技术进行合作研发，以广西陆川县种、养殖集中区为示范点，开展沼气工程厌氧制气技术示范，提高西南地区厌氧发酵工程整个系统的设计、建设、调试和运行技术，解决区域有机废弃物的环境污染。(1)项目通过微波、酸处理、碱处理和生物酶四种预处理方式破坏纤维结构，比较不同预处理对木质纤维素原料生物可降解性能和产气的影响。通过研究不同预处理方式对秸秆纤维素水解的影响，为大规模沼气工程高效厌氧降解纤维素工艺提供可靠的技术保障。(2)建立全混式厌氧反应器内的流体流动的三维流动力学模型，模拟和分析反应器内气液两相流的流型，分析充气量、运行温度条件、进水流量及反应器主体顶部气压对搅拌系统的影响，通过实验数据校正和完善模型参数用于全混式反应器放大设计和加工，为高含固有机废弃物厌氧发酵提供装备技术支撑。(3)开发高效湿法脱硫吸收塔，研究其操作特性、操作弹性、设计方法，实现在小的吸收液循环量下达到高负荷的脱硫效果。(4)开发完善热泵节能系统，掌握加热解吸液体特性、系统的操作弹性、完善调节功能，实现低温吸收和无外加热源再生，大幅降低系统能耗。(5)项目针对高固含量发酵物料，多原料(猪粪、稻草)混合进料综合产气率达到428.36m³/t-VS。2、开发了具有自主知识产权的全混式厌氧反应器，进水SS可达63680mg/L，COD去除效率可达到90.73％，反应器容积负荷可达5-12kgVS/m³·d。沼气经纯化净化处理，主要指标达到国家《车用压缩天然气》GB18047-2000标准：①甲烷含量为92.68％；②二氧化碳未检出；③氧气含量为0.38％；④总含硫量为2mg/m³；⑤高位发热量为38.49MJ/m³。项目在广西玉林市陆川县滩面镇滩面村建设高浓度有机废弃物资源化示范项目1套(陆川县固体废弃物制备天然气综合利用项目)，日处理固体废弃物500吨/天，总计36172立方米，有效发酵容积34000立方米，具备日产沼气3.6万立方米沼气及制备生物燃气的能力。项目培养人才5人(其中博士后1人，博士1人，硕士3人)；建设西南地区种养殖业面源污染控制及生物质能源综合利用研究团队1个。项目申请专利4项，其中发明专利3项，实用新型专利1项。已获授权专利1项。发表研究论文4篇。 3、技术的创造性与先进性：项目针对高有机物含量和高悬浮物废水开发全混式厌氧反应器，废液可不经固液分离直接进入反应器进行厌氧发酵，反应器能克服传统厌氧技术的不足，厌氧污泥活性高，COD去除效率高。全混式厌氧反应器布水均匀，沼气布气管配气布气均匀、搅拌充分，污泥反应区无死角。通过对优势菌重组富集培养，获得高效优势菌群，显著提高了污泥的比产甲烷活性，使形成的厌氧颗粒污泥更有针对性地快速降解废水中的有机物，提高了产甲烷效率。 4、技术成熟程度、适用范围和安全性：项目将能源一种植业-养殖业有机的结合起来，达到有机废弃物的无害化、资源化、能源化的目标，利用大型生物天然气工程建设，解决区域有机废弃物的环境污染，生产可再生能源缓解能源供需矛盾，生产有机肥替代化肥带动生态有机农业并降低流域面源污染，最终形成一种良性循环的生产方式，建设成当地有示范特色的“民心”工程。该项目开发有机固废的生物发酵系统，有效控制地区环境污染问题，减轻土地负荷，缓解环境压力水平。同时沼渣好氧发酵系统、沼渣基营养土制备系统，节约建设投资与沼渣处理成本，沼渣矿化度高、性能稳定，彻底杀灭致病微生物和寄生虫卵。与国内外同类技术相比，该项目技术创新性强，推广利用前景好。 5、应用情况及存在的问题：项目在广西玉林市陆川县滩面镇滩面村建设高浓度有机废弃物资源化示范项目1套(陆川县固体废弃物制备天然气综合利用项目)，日处理固体废弃物500吨/天，总计36172立方米，有效发酵容积34000立方米，具备日产沼气3.6万立方米沼气及制备生物燃气的能力。