化学工程与能源技术学院

复合菌群构建及降解填埋场陈垃圾强化沼气生产

 

一.项目背景

因国家对环保的重视程度日益增长,且垃圾填埋占用大量的土地,因此,目前国内大部分生活垃圾将采用焚烧的方式进行处理,而原有的生活垃圾填埋场将封场。一般的生活垃圾在封场1年左右将基本停止产气,但其内仍有一定量的纤维素、木质素未完全生化分解。国内目前封场或即将封场的生活垃圾填埋场较多,垃圾存量大,如能通过筛选、培养、驯化一种高效的菌群能够将陈垃圾中的难降解的纤维素、木质素较快降解,并具有一定的经济价值地生产沼气,将具有良好的产业化应用前景和社会效益。

二.项目内容

1. 高效纤维质降解菌种的筛选、培养、驯化

通过限制性底物培养技术得到一组能够高效降解纤维质的功能菌群ZL01,该菌群能够在35℃、40h内将滤纸明显降解,CMC酶和木聚糖酶活力分别为18.5U和30.2U。连续传代、-80℃冷冻保存后,该菌群对底物的降解效果和酶活力表达基本不变,表明该菌群稳定性良好;菌群结构分析初步结果表明:菌群由一些兼性厌氧微生物和厌氧微生物共存于此体系中。

2、复合菌群降解填埋场陈垃圾强化沼气生产

2.1 纤维质降解菌群制备

纤维质降解菌群扩大培养装置:

将扩大培养好的纤维质降解菌群与复合厌氧产甲烷菌种与垃圾渗滤液(根据需要适当补加入一定量的碳、氮等营养素)按一定比例混合均匀,于无氧条件下培养至达到一定浓度即可用于垃圾场指定的试验区域进行返灌接种。通过返灌泵打入试验区域,根据试验区面积每天返灌一定的量至符合要求为止。

纤维质降解菌群与复合厌氧产甲烷菌种混合培养、生产试验现场

2.2 沼气生产现场试验数据

以填埋1.5半至3年的陈垃圾(上层约5米为1年半的,下层5米为2-3年的)的陈垃圾为试验区,区域面积约1000平方,深度约10米,向试验区域返灌加有纤维素木质素和复合厌氧甲烷菌种的混合渗滤液,使其含水率达到一定量,于常温条件下自然产气,而后于试验区域收集所产沼气,每天取样检测其产气量、沼气成分含量,结果如下:

时间(天)

第1-5天

累计

6-10天

累计

11-15天累计

16-20天

累计

21-25天累计

26-30天累计

产沼气量

(m3

4457.7

2612.5

4098.7

3623.2

2406.8

2430.0

产甲烷量

(m3

690.3

366.0

425.0

535.6

606.0

545.0

平均装机容量(KW)

20.1

10.7

12.4

15.6

17.7

15.9

2.3 陈垃圾生产现场试验数据分析及经济效益

以40万吨陈垃圾(隆回垃圾场3年的垃圾量)做经济效益预估:

投入成本:

直接投入的管道、管件及阀门、水泵成本:18万元

菌种:6万元

人员费:10万元

合计:34万元

收入及利润:年多发电240万度,以0.45元/度计算,

收入为:108万元, 公司得纯利润:74万元;

若能拿到国家补贴,以0.63元/度计算,

收入为:151万元, 公司得纯利润:117万元;