固体废弃物处置与综合利用成果汇编
固体废弃物处置与综合利用成果汇编
天津科技大学(TianjinUniversityofScienceand
Technology),位于天津市,是中央和地方共建、天津市重
点建设高校,入选国家“111计划”、教育部“卓越工程师
教育培养计划”高校、天津市“双一流”建设高校、国家建
设高水平大学公派研究生项目、国家“特色重点学科项目”
建设高校、国家级新工科研究与实践项目、国家级大学生创
新创业训练计划、中国政府奖学金来华留学生接收院校,为
CDIO工程教育联盟、“一带一路”高校食品教育科技联盟成
员单位。学校创建于1958年,时名为河北轻工业学院,是全
国首批4所轻工类本科院校之一,隶属轻工业部。1959年,
天津大学制浆造纸专业的主要师资和实验设备调入学校。1
964年,北京轻工业学院发酵工学专业、无锡轻工业学院塑
料成型加工专业先后调入学校。1968年,学校改名为天津轻
工业学院。1971年,天津大学制浆造纸专业全部调入学校。
1972年,北京轻工业学院盐化专业和轻工业部塘沽盐业专科
学校合并后划归学校。1998年,学校的管理体制改为中央与
地方共建、以天津市管理为主。2002年。经教育部批准,学
校更名为天津科技大学。
以生物质废弃物汉麻秆芯为碳源、磷钨酸为催化剂
,采用水热碳化结合高温活化技术制备;产品比表面积最大
可达到2310.4m2/g,产品表面孔隙率高,属微孔活性碳材料
,多孔碳材料具有部分石墨化结构。
此外,产品具有优异的吸附性能,对亚甲基蓝最佳吸
附量高达2424.2mg/g,高于其它类型活性炭产品。同时利用
大麻纤维具有的抗菌、防紫外线功能及大麻杆芯活性炭的优
异吸附性能,开发新下一代生物医疗保健产品(抗菌除臭保
健鞋垫及保健袜子)。
汉麻杆芯基活性炭微观形貌如SEM图所示:
活性炭(SEM)
碳材料分别在吸附性能和电化学性能方面表现出了优
异的性能,相关研究成果正在申请发明专利(申请号:201
910236183.X;201910235345.8)。
上述相关研究工作的积累,为汉麻基碳材料的产业化
应用及开发新一代生物保健产品打下了坚实的基础。
相关研究成果正在申请发明专利(申请号:20191
0236183.X;201910235345.8)。
项目简介
焚烧飞灰一般是在城市垃圾焚烧过程中产生的,由烟
气净化系统收集或者沉积在烟道底部的物质。其中含有较高
浓度的钠钾等盐类离子及Pb、Cd、Hg等重金属元素和二噁英
,属于危险废物。
主要技术特点
首先将焚烧飞灰通过水浸取工艺处理,去除其中的可
溶性盐类物质,经固液分离后的飞灰残渣去水泥窑生产水泥
;浸取液利用MVR蒸发结晶与冷却或真空结晶相结合工艺,
实现其中主要盐类氯化钾与氯化钠的分离,产品符合工业级
要求;所产蒸馏水TDS≤500mg/L,回收循环利用,达到资源
化高值化处理目的。
经济及社会效益
以中型垃圾焚烧厂为例,飞灰浸取液约40m3/h。年可
提取氯化钠14000吨,提取氯化钾8000吨左右。(吨售价氯
化钠按100元,氯化钾按2000元计),加上危险飞灰处理补
贴费用,其经济效益非常可观。
目前国内对飞灰合法的处理出路基本上是填埋进安
全填埋场。水洗后的飞灰与水泥窑共处置技术相结合对环境
零排放,解决了目前难以解决的飞灰处理难题。
(1)化工分离与纯化理论及应用;(2)复杂体系
含盐废水分质结晶处理技术;(3)含盐废固的资源化利用
;(4)蒸发结晶工艺与装置的研究与设计;(5)卤水化工
与热力学。
1、研创玉米秸秆、棉杆、麦草等农作物秸秆综合
利用成套技术与设备;
这项技术与设备的研发旨在实现农作物秸秆的综合利
用。通过对玉米秸秆、棉杆、麦草等农作物秸秆的处理,可
以将其转化为有用的产品或能源。
2、高值饲料、有机肥料、成型燃料、纸浆材料。
利用这套技术与设备,农作物秸秆可以被加工成高值
饲料,用于养殖业的发展。同时,还可以将其转化为有机肥
料,用于农田的施肥。此外,农作物秸秆还可以被加工成成
型燃料,用于能源生产。另外,农作物秸秆还可以被加工成
纸浆材料,用于纸张生产。
成本低、多联产、工业化
天然产物、生物活性物质功能及机理研究;“食品
添加剂与功能配料生产和应用技术”、“天然活性物质及其
营养调控”,从食品添加剂的绿色制造和营养功能两方面提
高食品质量与安全水平;
食品安全检测技术与装备开发、食品质量与安全控
制、食品安全与风险评估等
本项目属于发酵工程领域,涉及到菌种的选育、发
酵工艺与生产工艺的开发等内容。
乳清含乳糖5-6%,是生产干酪时所得的一种副产品。
世界上每年有上亿吨乳清产生,但其资源利用程度不高,一
半以上的乳清作为废弃物被排放到自然界中,这不仅造成了
资源的巨大浪费,同时对环境造成了很大的污染。
主要技术内容:
(1)针对目前乳清酒精发酵菌种存在发酵速度慢、
耐乙醇能力差、糖残留量高和酒精产率低等问题,本研究通
过现代育种技术和基因敲除手段,选育了一株耐高温、耐酒
精的优良酿酒酵母菌种,其高温耐性和酒精耐性分别为40℃
和20%(V/V),可广泛用于多种原料的燃料乙醇发酵。
(2)针对乳清酿酒酵母工程菌普遍存在的葡萄糖阻
遏效应,致使乳清发酵时存在发酵速度慢、酵母二次生长等
问题。本研究通过同源重组技术,在酿酒酵母胞内将K。ma
rxianus乳糖酶基因LAC4和乳糖通透酶基因LAC12分别整合于
分葡萄糖阻遏关键酶基因MIG1和中性海藻糖酶基因NTH1编码
区,使酿酒酵母具备利用乳糖产乙醇的能力的同时,去除葡
萄糖阻遏、提高酒精耐性和高温耐性,在此基础上利用基因
敲除技术阻断限制半乳糖代谢的关键基因GAL80,最终构建
了高效利用乳糖发酵生产燃料乙醇的酿酒酵母工程菌,发酵
时间从96h缩短到60h,乳糖利用率达到95%以上。
(3)针对由于乳清中乳糖含量低,采用分批发酵乳
清生产燃料乙醇存在着发酵效率低,发酵速度慢等问题。本
研究通过对乳糖代谢反应动力学、固定化细胞和连续发酵等
工艺条件的探究,建立了固定化连续发酵乳清生产燃料乙醇
的新技术和生产工艺路线,发酵周期从60h缩短到36h,提高
了发酵设备的发酵效率。
重金属污染与人民的生活息息相关。近年来,关于
怎样解决农产品重金属污染问题,有很多专家都进行了研究
。
国内采取有效的去除农产品中重金属残留的技术手段
主要有物理方法、化学方法、微生物修复等。其中化学方法
研究较多,且降解效果好,但可能带来二次污染、二次破坏
,甚至把无毒或低毒物质变成有毒或毒性更大的物质;物理
方法简单、易操作,但可能影响农产品的品质;而微生物修
复技术安全简单、没有二次污染和二次破坏。
对于土壤的微生物修复,有细菌土壤微生物修复和真
菌土壤微生物修复。木霉属于半知菌门,丝孢目,木霉属。
木霉菌在生物防治和环境保护领域具有巨大的应用前景,对
多种病原微生物引起的病害具有很好的防治效果,是目前研
究较多、应用较广泛的生防菌之一。
本项目利用棘孢木霉发酵米糠和麸皮,生产微生物菌
剂,降低农产品重金属铅含量,有利于提高农产品副产物的
利用率,净化生态,改善粮果蔬品质,是生产绿色健康食品
的有效途径。项目的创新性在于既发挥了棘孢木霉的生物防
治作用,又利用了棘孢木霉对重金属铅的耐受作用,为无公
害和绿色农产品生产提供新技术。
快递行业的现状及发展趋势,了解相关国内外的法
律法规及企业应对措施,对当前快递包装材料及结构进行分
析调查。
问题一:快递包装存在的问题
通过对资料查阅及调查问卷来对快递包装进行调查及
分析,发现快递包装存在以下问题:标准化程度不高,成本
增加,不易分拣;包装材料使用不合理,资源浪费;包装材
质不环保;使用寿命短,大部分包装到了消费者手里,就会
立刻被丢弃。由此产生的包装废弃物对环境造成巨大污染,
严重影响了人类的生存质量。
问题二:解决途径
经过调研和查询相关资料后,针对快递市场现有问题
提出两条解决途径:一对瓦楞纸箱循环利用的系统与设计进
行规划;二对可重复利用快递包装箱的系统与设计进行探究
。并对这两条解决途径的可行性进行探究,根据校园实践总
结,结合当前社会企业针对快递现状的应对措施,分别对两
条途径进行具体规划,以期实现快递包装环保、可重复利用
的目的。
SAS和响应面相结合的方法优化四角蛤蜊和泥螺糖
胺聚糖提取工艺,确定最佳工艺条件,掌握四角蛤蜊和泥螺
高纯糖胺聚糖制备关键技术;
发酵工程和酶工程技术发酵凡纳滨对虾下脚料,筛选
最佳发酵时间为48h、最佳营养糖类为葡萄糖、最佳固液比
为1:2,发酵后的固体物质进一步脱乙酰化和降解制备功能
性低聚壳聚糖,发酵液中加入枯草芽孢杆菌和豆粕粉,进一
步固体发酵,烘干制备营养价值很高的复合蛋白粉,实现了
对虾废弃物高值化利用的零排放。
主要创新点:符合"节能减排、资源利用最大化
、绿色环保"的宗旨,解决目前贝、虾加工业附加值低
、精深加工滞后、二次污染的关键技术问题,实现低值贝类
和对虾加工废弃物的高值化利用。
1、生物干化即通过采取过程控制手段,在利用微
生物活动而产生的较高温度下,生物降解污泥中的有机成分
,同时配合强制通风加快污泥中水分的挥发和散失,最终使
干化污泥的含水率大大降低。城市污泥生物干化最大的特点
在于可以将微生物好氧发酵活动中产生的能量用于干化过程
,不需外加热源。因此生物干化相对于其他干化工艺(如热
干化)最大的区别就是生物干化是一种非常环保、经济、节
能的干化技术。
在干化过程中融入人为的控制是生物干化的另一个特
点,强制对物料进行鼓风,从而加快干化过程的进行,缩短
干化周期,提高效率。作为对污泥进行预处理最终用于垃圾
焚烧或者衍生燃料(RDF)的手段,该方法在欧洲得到普遍
应用。
2、效益分析:城市污泥热干化的处理成本约为230~
280元/吨(湿污泥),而生物干化处理成本为40~60元/吨(
湿污泥)。
经过多年攻关,课题组开发出一条发菜细胞高密度
培养生产发菜多糖的同时,菜细胞与废液用于荒漠化治理的
绿色生产工艺路线,形成了由三项国家发明专利和两项国际
发明专利组成的知识产权保护体系。
发菜细胞培养液具有与发菜相同的药理活性,可替代
发菜作为生产功能性食品或药物的原料,发菜多糖与野生发
菜多糖结构与功能完全一致。
以一吨发菜细胞培养液计算,发酵周期为20天,发菜
多糖产量2.5kg,提取收率为60%,实得发菜多糖1.5kg,纯
发菜多糖的价格约0.8万元/kg。
同时获得发菜细胞藻种约2kg。相应生产总成本0.4万
元计,效益为:1.5kg×0.8万元/kg2kg×0.05万元
/kg-0.4万元=0.9万元。
2kg藻种可用于两亩沙漠化土地种播种,年增加藻丝
体可达到8-10kg。因此效益为:1.5kg×0.8万元/kg10
kg×0.05万元/kg-0.6万元=1.1万元。
同时,可在一定程度上有效治理两亩荒漠化土地。
因此,具有重大的经济和社会效益。
该项目在对发菜生物学特性和人工培养途径进行了
系统研究的基础上,针对发菜藻体生长缓慢,室外大田式培
养成本高、风险大等制约因素,采用细胞培养技术,对发菜
细胞进行液体悬浮培养,在较短周期内获得大量发菜细胞及
发菜多糖等生物活性物质,并以发菜细胞培养液为原料研制
开发相应的保健制品。
该研究改变了只能从发菜藻体中提取发菜多糖的现
状,实现了发菜细胞及其代谢产物的工厂化生产,不消耗野
生发菜资源,不破坏发菜生长地生态环境。以发菜细胞培养
液为原料研制开发的发菜啤酒和发菜果蔬粉,因其含有发菜
多糖等发菜生物活性物质而具有一定的保健功能,具有较为
广阔的市场前景。
可分选式电路板破碎机,结合破碎和分选两种功能
,高速旋转的刀具破碎物料高效快捷,大大提高工作效率,
同时尺寸不同的刀具可以保证废弃电路板破碎程度符合筛网
通过尺寸,具有对称结构的刀具可以多次利用,降低成本;
刀盘之间装有定位套,便于刀具的安装和拆卸;刀具固定于
刀具转轴之上,减轻了破碎过程中刀具与电路板的碰撞切削
造成的冲击对主轴、刀具转轴和电机的影响;
破碎机采用磁选皮带和重液相结合的分选方式,极大
程度上分离出金属与非金属,便于金属材料的回收,有效节
约金属资源,减小环境污染。
该项目利用全棉秆原料生产漂白化机浆,成浆白度
70%-75%ISO,裂断长3000m左右,松厚度2.0-2.4cm3/g。
可替代阔叶木漂白化机浆或化学浆用于白卡纸芯层配
抄和轻型纸配抄生产。
该技术主要利用企业现有PRC-APMP生产线实现全棉秆
漂白化机浆生产,另需少量药品配制槽(罐)、计量泵等设
备。
与杨木原料相比,在达到同等质量指标条件下,全棉
秆漂白化机浆化学品费用较高而原料成本明显降低,预计综
合制浆生产成本可节约数百元/吨浆左右。
本项目利用废弃土制备免烧骨料以代替沙石制备新
型环保建材,包括免烧砖、透水砖和人造卵石。
自主研发免烧法裹壳骨料技术,其具有原料广泛易得
、制造工艺简单、自动化生产、成本低、节能环保等优点;
免烧骨料的绝干泥的掺入量不低于63%,骨料筒压强度大于
6.5Mpa,冻融损失率低于10%;骨料其他性能满足轻集料标
准(GB/T17431.1-2010);污染物含量指标满足建设用碎石
、卵石标准GB/T14685-2011;骨料可替代沙、碎石、卵石等
天然骨料,应用于免烧砖、透水砖、混凝土砌块。
免烧砖满足国标GB28635-2012,抗压强度最高达到5
3MPa;透水砖抗压强度大于20MPa,透水系数大于0.1mm/s;
人造卵石表面光滑,内部致密坚实,具有良好性能。
此项技术可有效解决大宗废弃泥土处理难题,授权发
明专利7项,申请国内发明专利4项、国际PCT专利2项。
废弃土制备建材样品实物照片
授权发明专利7项,申请国内发明专利4项、国际P
CT专利2项
(1)军工新材料研制;(2)精细化学品制备与应
用;(3)污染控制技术;(4)定位分布贡献方法;(5)
分布构效关系。