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生物油燃料優(yōu)勢和缺點范文第1篇

關鍵詞 新能源汽車；鋰離子電池；燃料電池；生物燃料

中圖分類號 F4 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）172-0194-02

當下，我國汽車保有量增長快速，一方面導致對石油的需求量大幅增長，自上世紀以來我國石油進口依存度迅速上升，1993年尚處于原油凈出口國，1995年石油進口依存度則變?yōu)?.3%，2007年達到49%[ 1 ]，2015年我國石油進口量超越美國，達到740萬桶/日，成為世界上最大的石油進口國[ 2 ]。另一方面汽車在生產(chǎn)和使用的過程中加重了環(huán)境污染，危及了人類的日常生活。2013年我國只有約1%的城市空氣質量符合世界衛(wèi)生組織的標準，2014年國家減災辦、民政部于正式將霧霾天氣列為自然災情，2015年我國東北部、華北中南部、黃淮及陜西北部等地陸續(xù)出現(xiàn)重度污染天氣。因此迫于資源、環(huán)境的雙重壓力，開發(fā)節(jié)能環(huán)保的新能源汽車已成為我國汽車產(chǎn)業(yè)的必然選擇。按照動力提供方式的不同，新能源汽車主要可分為充電式電動汽車、燃料電池汽車、燃氣汽車、生物燃料汽車等類別分述如下。

1 新能源汽車的分類

1.1 充電式電動汽車

充電式電動汽車以蓄電池為動力源，通過電機驅動，提供動力。這種汽車具有結構簡單、噪聲小、排放少、能量轉換效率高、適用范圍廣等等優(yōu)點。但其缺點也較多，比如過分依賴充電設施，充電時間長，續(xù)駛里程短，電池壽命短、制造成本較高等，因而在商業(yè)化的過程中困難重重。目前，研制經(jīng)濟的、持久的、高效的電池是充電式電動汽車發(fā)展的關鍵性問題，經(jīng)過20多年的研究發(fā)展，目前已開發(fā)出多種適用性較強的蓄電池，如早期的鉛酸電池、在混動汽車中采用的鎳氫電池以及在當前及以后有著極大發(fā)展空間的鋰離子電池等等。鋰的原子序數(shù)為3，是最輕的堿金屬元素，其化學特性十分活潑，易形成電荷密度很大的氦型離子結構。鋰離子電池的儲能能力是在電動自行車上廣為應用的鉛酸電池的3倍，其在地殼中的蘊藏量第27位，可利用資源較豐富，因此有很大的發(fā)展前景。

以目前應用最為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例，鋰離子電池的工作原理如下：整個電池以含鋰的磷酸鐵鋰作為正極材料，負極為碳素材料（常用石墨）。兩極之間為聚合物隔膜，一方面可分隔正負極，另一方面也是鋰離子在正負極往返的通道所在。當對電池充電時，正極發(fā)生脫嵌，形成的鋰離子在電解液的幫助下，通過隔膜，進入負極碳層的微孔中，同時正極產(chǎn)生的電子也會通過外電路向負極遷移。放電時，鋰離子從負極碳層中脫嵌，又嵌回正極。

目前，歐洲、美國、日本等主要發(fā)達國家均斥巨資進行鋰電池技術的研發(fā)，在中國由于國家新能源產(chǎn)業(yè)政策的推動鋰離子電池制造業(yè)也得到了篷勃發(fā)展，各種鋰離子電池技術不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)商業(yè)化電動汽車用鋰離子電池的企業(yè)更是達到300家之多，但是鋰離子電池的核心材料比如正負極材料、電池隔膜以及電解液卻“技不如人”，過度依賴進口，因而生產(chǎn)成本難以下降，目前其價格3倍于鉛酸電池，因此，產(chǎn)品難以規(guī)?；a(chǎn)。近幾年來，我國鋰離子電池核心技術取得巨大突破，所有關鍵性材料均初步實現(xiàn)了自動生產(chǎn)，生產(chǎn)成本降幅較大，不少產(chǎn)品價格僅為剛面市的1/3左右，這與鉛酸電池相比，已形成明顯的性價比優(yōu)勢。鋰離子電池成本的下降，使得充電式電動汽車的商業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)不再是一句空話。

1.2 燃料電池汽車

在諸多的新能源汽車中，燃料電池汽車目前被公認為是21世紀最核心的技術之一，可以說它對汽車工業(yè)發(fā)展的重要性，不亞于微處理器之于計算機業(yè)。燃料電池汽車直接將燃料的化學能轉化為電能，中間不經(jīng)過燃燒過程，不受卡諾循環(huán)的限制，能量利用率高達45%～70%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%～40%；燃料電池汽車最終排放物為H2O，幾乎不排放氮氧化物和硫化物，CO2排放量遠低于汽油的排放量（約其1/6）。

整車的核心部件燃料電池并不需要充放電的操作，在一定程度上它很類似于汽油汽車，直接將燃料（常用H2、甲醇等等小分子燃料）注入貯存箱，即可獲得動力。根據(jù)所用電解質類型的不同分為五個大類，分別為熔融碳酸鹽燃料電池、聚合物電解質燃料電池、堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。目前在汽車工業(yè)中應用的多為聚合物電解質燃料電池，它以荷電的薄膜狀高分子聚合物作為電解質，以離子交換的形式選擇性地傳導離子（H+，OH-），達到導電的目的[3]。工作時與直流電源相當，陽極作為電池負極，燃料在陽極發(fā)生氧化反應；陰極作為電池正極，氧化劑在陰極發(fā)生還原反應；反應生成的離子通過隔膜在電池內遷移，而電子則通過外電路對外做功輸出電能，整個體系形成回路。

燃料電池但其在商業(yè)化的過程中仍存在著一些困難與瓶頸急需解決，比如由于采用貴金屬催化劑鉑及造價高昂的全氟磺酸膜，因此生產(chǎn)成本極高；再如由于工作環(huán)境多為酸堿性較強的溶液，對部分元件具有一定的腐蝕性，因而耐久性較差。目前隨著非鉑催化劑及無氟耐久性膜材料研發(fā)的成功，生產(chǎn)成本呈下降趨勢，燃料電池汽車的市場普及率逐年上升。雖然以家用小汽車的形式進入普通家庭尚有一段時間，但燃料電池大巴已經(jīng)完全可以產(chǎn)業(yè)化。目前，國外生產(chǎn)一輛燃料電池大巴造價約在400萬元左右，若引入其核心部件及技術，采用國內人工生產(chǎn)，采用國內輔件及包裝，可將其成本降至100萬元左右，這一價格已與傳統(tǒng)大巴接近，如果我國能搶占先機，與行業(yè)內先進的外企緊密合作，加快研發(fā)核心技術，假以時日，燃料電池大巴完全可能成為我國經(jīng)濟綠色增長的支柱產(chǎn)業(yè)。

1.3 燃氣汽車

燃氣汽車是以液化石油氣、壓縮天然氣及氫氣為燃料的氣體燃料汽車。目前市場供應以天然氣為主要燃料。與常規(guī)燃油汽車相比，燃氣汽車的排放污染很小，鉛，CO排放量減少90%左右，碳氫化合物排放減少60%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，且尾氣中無硫化物和鉛，因此它是一種較為實用的低排放汽車。此外這種汽車能大幅度降低使用成本，一方面由于目前天然氣的價格低于汽油及柴油，營運過程中能使燃料費用下降50%左右；另一方面由于發(fā)動機采用天然氣做功，運行平穩(wěn)、無積碳，發(fā)動機壽命長、也無需頻繁更換火花塞及機油，維修費用亦可下降50%以上。但它也有不少缺點，比如由于存有大量高壓系統(tǒng)使用的零部件，安全系數(shù)及密封性要求高；天然氣汽車動力性比常規(guī)燃油下降約5%～15%；受到能源不可再生的約束限制；燃氣缸占地面積大等。

天然氣汽車工作時，高壓天然氣經(jīng)過減壓調節(jié)器減壓后送到混合器中，與凈化后的空氣混合后，利用傳感器、動力閥和計算機調節(jié)混合氣的空燃比，以使燃燒更加充分，再經(jīng)化油器通道進入發(fā)動機氣缸燃燒做功。我國于1988年正式推行燃氣汽車，多采用氣/油混動改裝的形式，并于同年建造了第一座加氣站。發(fā)展迄今，我國已經(jīng)加氣站近千座，改造汽車數(shù)十萬輛。中國從對燃氣汽車的推廣力度仍逐年上升，各大城市均有部署，可見目前以氣代油，是最切實可行的一條新能源汽車之路。

1.4 生物燃料汽車

生物燃料汽車的創(chuàng)新之處在于從農林產(chǎn)品、工業(yè)廢棄物和生活垃圾中提取燃料，比如從玉米出發(fā)制備的汽車用乙醇燃料，利用回收食用油為源料獲得的生物柴油等等。生物燃料與傳統(tǒng)的石油燃料不同，它是一種可再生能源。近年來，生物燃料汽車得到了迅速發(fā)展，美國認為生物燃替代汽油切實可行并將其列為國家重點發(fā)展項目，目前使用生物柴油燃料的汽車己經(jīng)累計運行1 600萬km；歐盟于2005年也推行法規(guī)，要求成員國2010年生物柴油消費量從占交通運輸油料總消費量的2%提高到5.75%，2020年進一步提高到占20%。生物燃料汽車降低了對石油的需求，且其運行中的排放污染也大大降低，以常規(guī)燃油汽車相關數(shù)據(jù)為分母，生物燃料汽車尾氣中有毒物含量僅為10%，顆粒物約20%以下，CO和CO2排放量僅為10%，硫化物和鉛含量為0，同時，燃料燃燒較為徹底，對發(fā)動機的維護保養(yǎng)要求低[4]。

盡管生物燃料有較多的優(yōu)點，但其發(fā)展遇到難以克服的瓶頸。第一，產(chǎn)能有限。在生物燃料汽車推行力度最大的美國，據(jù)有關資料顯示，即便將所有玉米和大豆都拿來制造生物燃料，也僅能滿足國家柴油需求量的6%和汽油需求量的12%。而玉米和大豆首先是糧食產(chǎn)品，只能將其少量產(chǎn)品用于生產(chǎn)生物燃料。在我國，若能將農業(yè)副產(chǎn)品秸桿加以利用，則將對生物燃料汽車的推廣有很大的促進。第二，耗水量太大。生物燃料主要來源于農業(yè)，每年農業(yè)消耗掉的水資源高達70%，若將其產(chǎn)品大量用于制造燃料，往往是得不償失的。而我國是人均水資源擁有量位于世界后列，用大量的水換回少量燃料，只能說看上去很美，實際操作性較低。第三，存在與糧爭地的問題，生物燃料的推廣已經(jīng)造成美國和墨西哥玉米價格上漲，并可能導致發(fā)展中國家糧食短缺，因此有業(yè)內人士指出使用糧食生產(chǎn)生物燃料是“反人類的罪行”。

2 結論

當下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)迎來了篷勃發(fā)展的大好機遇。但由于多數(shù)新能源汽車造價過高，許多關鍵技術還未完全攻克，而且配套基建設施遠不足以支撐行業(yè)的發(fā)展，這些因素嚴重阻碣了新能源汽車行業(yè)的良性發(fā)展。從我國新能源汽車近幾年發(fā)展的態(tài)勢來看，目前還難以實現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。從價格方面來看，新能源汽車的造價普遍高于傳統(tǒng)汽車，如果國家不提高購車補助，很難提高民眾對新能源汽車的購買熱情。從技術角度來看，我國的電池、燃料等相關技術的研發(fā)才剛剛起步，遠遠落后歐美等發(fā)達國家。從配套設施角度來看，我國目前的配套設施基本處于空白狀態(tài)，比如很多城市未建設電動車充電站，如果不能及時充電，電動車無法前行，這給使用帶來不便。雖然在當今中國新能源汽車的推廣困難重重，但從國家對汽車工業(yè)的發(fā)展部署來看，發(fā)展新能源汽車己經(jīng)被確定為汽車工業(yè)未來的發(fā)展方向。因此，我國汽車企業(yè)和相關科研機構必須抓住機遇，在提高自身實力的同時，推動我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。

參考文獻

[1]國務院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟研究部，等.中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2009）[M].北京：社會科學文獻出版社，2009.

[2]中國石油新聞中心.“中國成為最大石油進口國”意味著什么[EB/OL].[2015-05-19（7）：59].http：//pc. /system/2015/05/19/001542111.shtml.

生物油燃料優(yōu)勢和缺點范文第2篇

第二代生物燃料指的是以麥稈、稻草和木屑等農林廢棄物或藻類、紙漿廢液為主要原料,使用纖維素酶或其他發(fā)酵手段將其轉化為生物乙醇或生物柴油的模式。第二代生物燃料與第一代最重要的區(qū)別在于其不再以糧食作物為原料,從而最大限度地降低了對食品供應的威脅。第二代生物燃料不僅有助于減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴,也能減少溫室氣體的排放,對實現(xiàn)全球可持續(xù)性發(fā)展具有重要作用。許多國家都制定了或是正在執(zhí)行相關計劃,大力發(fā)展第二代生物燃料。

Frost & Sullivan預計2011年將是第二代生物燃料技術大規(guī)模工業(yè)化的一年,市場規(guī)模將以每年200,000噸的速度擴大。在2017年前后,第二代生物燃料有望成為能源的重要組成部分。

技術分析

第二代生物燃料的發(fā)展離不開技術,唯有其技術的不斷更新,方能使其發(fā)揮優(yōu)勢,不斷開拓市場。目前生物燃料生產(chǎn)技術的主要技術方法主要有水解發(fā)酵、氣化發(fā)酵、氣化催化合成和熱解。雖然這些技術現(xiàn)在都還處在實驗階段,但是近年來各國及各大企業(yè)都投入巨資研發(fā),成果不斷。

我國擁有豐富的纖維素資源。據(jù)估算,我國每年生產(chǎn)的農作物秸稈、谷糠和餅粕的總產(chǎn)量高達7.8 億噸以上,其中玉米秸稈占3.3億噸(占總量的42.4%)、小麥秸稈占1.5億噸(占19.7%),而稻草秸稈占1.2億噸(占15.3%),此三類纖維素占全國總纖維素產(chǎn)量的77.4%以上。不過,目前大量的秸稈主要被用于生物質直燃發(fā)電,燃燒轉換效率并不高。由于缺乏成熟的秸稈制備燃料乙醇技術,纖維素制備乙醇的轉化成本偏高。一旦該項技術取得重大突破,無論從單位秸稈生產(chǎn)出產(chǎn)品的熱值還是產(chǎn)品的價值計算,都將構成生物質直燃發(fā)電的有力競爭對手。

纖維素乙醇所應用的技術主要是水解發(fā)酵技術,該技術首先采用弱酸、弱堿或者酶水解原材料,破壞纖維素和半纖維素,使其轉化成為C5、C6糖類。這些糖類再進一步發(fā)酵成為酒精。

纖維素乙醇技術的優(yōu)點是以熱水和酶作為基礎,流程簡單,碳排放明顯低于其他生物燃料技術。全程不需要高溫高壓。纖維素預處理階段基本就能將纖維素全部水解,而不能處理的木質素也可以通過分離燃燒產(chǎn)生能源。當然它也有其缺點,比如預處理成本比較高、產(chǎn)率較低等等?，F(xiàn)在各主要公司的研究團隊和相關科研機構都加大了對預處理過程及新型水解酶和酵母的研發(fā)力度,使該技術的發(fā)展充滿機會。帝斯曼公司于2010年6月28日宣布研發(fā)出新型的酵母技術,據(jù)稱能將水解和發(fā)酵效率提高一倍。

市場分析

第二代生物燃料目前正處于起步階段,在國內還沒有形成大規(guī)模生產(chǎn)。現(xiàn)在國內主要的生物燃料公司,包括吉林燃料乙醇有限責任公司、河南天冠集團、安徽豐原生物化學股份有限公司和黑龍江華潤酒精有限公司,都屬于第一代生物燃料企業(yè)。但是隨著近年來糧食價格不斷攀升以及中國政府引導發(fā)展非糧生物燃料政策的出臺,這些企業(yè)在積極研發(fā)下一代生物燃料技術。08年以來,重點發(fā)展的非糧燃料企業(yè)多采用1.5代生物燃料技術,原料主要采用木薯(華南)、甘薯(華中、西南)與甜高粱(華北、華東)等作物。隨著近年來薯類成本上升較多,薯類制備生物乙醇能否維持盈利也是該產(chǎn)業(yè)的一大疑問。

中國參與第二代生物燃料技術研發(fā)的只有河南天冠集團等少數(shù)幾家企業(yè),但運營規(guī)模還非常小,諾維信公司已經(jīng)同中糧集團和中石化開展合作,研究纖維素乙醇。2008年,美國纖維素乙醇的成本為約2到4美元每加侖(3.6-7.2人民幣/升)。第一代乙醇工廠以玉米為原料生產(chǎn)乙醇的成本約為每加侖1.5美元(2.7人民幣/升),但加上稅收和分銷支出,其價格比燃氣價格更高。纖維乙醇的價格必須通過可行的技術達到降低目的。

技術發(fā)展及市場競爭

由于整個行業(yè)還處于剛剛起步階段,市場規(guī)模偏小,因而沒有激烈的市場競爭。先期進入的企業(yè)一旦確立了技術優(yōu)勢,就能在市場競爭中處于有利地位。隨著政策扶持力度加大和新進入企業(yè)增多,預計未來技術進步的步伐會越來越快。

替代品的威脅

作為傳統(tǒng)化石能源的替代品,生物燃料的重要性會隨著石油、煤炭等能源的儲量減少和價格攀升逐步增強。然而,由于目前生產(chǎn)成本相對較高、技術尚不成熟,生物燃料也受到包括生物質直燃發(fā)電、太陽能、風能、水電在內的其他可再生能源的威脅。不過,在可預計的未來,生物燃料有望憑借其能夠兼容現(xiàn)有汽油機、柴油機、能與汽油、柴油摻雜使用而且能量密度高、蓄能方便等優(yōu)勢占有越來越重要的地位。

穩(wěn)定的銷售模式

在中國,生物燃料包括生物乙醇和生物柴油兩個組成部分。生物乙醇市場的主要銷售渠道是中石油、中石化加油站。而生物柴油市場因為規(guī)模小,目前的主流渠道是廠家直供輔以民營加油站。由于生物乙醇的售價是與成品油聯(lián)動的,收購價格也按發(fā)改委相關文件執(zhí)行,因此受渠道議價能力影響不大。但生物柴油市場由于沒有相關文件指導,生產(chǎn)、供應量偏小,客戶分散,市場渠道尚不穩(wěn)定。有待政府更進一步的指導和扶持來實現(xiàn)常規(guī)化和穩(wěn)定化。

原料供應分散且不足

足量、穩(wěn)定的原料供應才能支持生物燃料的快速發(fā)展。以中國纖維素乙醇為例。纖維素乙醇主要以農林廢料為原料。據(jù)中國農業(yè)部統(tǒng)計,全國每年秸稈等農業(yè)廢料產(chǎn)量在7億噸以上,但去除農民焚燒填埋和生物質直燃消耗等去處,僅剩余3億噸以上。目前中國國內沒有統(tǒng)一的秸稈供應商,主要依賴于生物燃料企業(yè)自己從農民和大型農場所在地收購,這也增加了秸稈收購和儲運成本。

市場進入門檻高

生物油燃料優(yōu)勢和缺點范文第3篇

須考慮代用燃料的發(fā)展問題.汽車使用醇類燃料作為石油的替代燃料,也許是一個解決能源消耗和尾氣排放的手段之一.其中,丁醇是一種極具潛力的新型生物燃料,被稱為第二代生物燃料,可以用來完全或者部分替代化石燃料,從而緩解石油危機.

1 丁醇性能的優(yōu)缺點

丁醇可作為汽油的代用燃料.丁醇與其它普通醇類燃料如乙醇和甲醇相比,具有很多優(yōu)點.丁醇的熱值大約是汽油的83%,乙醇和甲醇的熱值分別只有汽油的65%和48%,丁醇的熱值比乙醇要高30％左右,因此相同質量的丁醇可比乙醇多輸出約1／3的動力;丁醇的揮發(fā)性遠低于乙醇,只有乙醇的1／6左右,丁醇的吸濕性遠小于甲醇、乙醇和丙醇;這些低碳醇能與水完全互溶,而丁醇則具有適度的水溶性,丁醇的這一特性使它在純化階段降低了能源消耗;丁醇比乙醇的腐蝕性低,能夠利用現(xiàn)有管道運輸,同時由于比其它低碳醇具有相對較高的沸點和閃點,其安全性更高;此外,丁醇與汽油、柴油的互溶性較好,因此可以不必對現(xiàn)有的發(fā)動機結構作大的改動,而且可以使用體積分數(shù)幾乎為100％的丁醇燃料.



盡管作為發(fā)動機燃料丁醇比其它低碳醇具有更多的優(yōu)勢,但將丁醇直接應用到發(fā)動機中仍然存在一些潛在的問題,例如:① 與發(fā)動機性能的匹配性.盡管丁醇與甲醇、乙醇相比具有更高的能量,但它的熱值仍然比傳統(tǒng)的汽油或柴油燃料低,因此,汽油或柴油發(fā)動機利用丁醇作為替代燃料需要增加燃油供給量.② 盡管甲醇、乙醇的密度比丁醇低,但它們較高的辛烷值允許發(fā)動機有更高的壓縮比和燃燒效率,較高的燃燒效率減少了溫室氣體的排放量.③ 丁醇比乙醇、甲醇的黏度高,這使得丁醇應用在柴油發(fā)動機中不會產(chǎn)生燃油泵內不足和潛在的磨損問題.然而將丁醇應用于火花點火式發(fā)動機(簡稱SI發(fā)動機)時,較高的黏度將產(chǎn)生潛在的沉積或腐蝕等問題.

2 丁醇生產(chǎn)的發(fā)展過程

2.1 丁醇生產(chǎn)的歷史

Wirtz在1852年發(fā)現(xiàn)正丁醇可以作為一種常規(guī)的燃料組成部分.十年之后,Pasteur于1862年通過試驗得出結論,丁醇是厭氧轉化乳酸和乳酸鈣的直接產(chǎn)物.1876—1910年,許多學者研究了丙酮-丁醇的生產(chǎn)方法和有關的溶劑［1］.

通過ABE(丙酮、丁醇、乙醇)發(fā)酵法工業(yè)生產(chǎn)丁醇和丙酮始于1912—1916年,這是已知最早的工業(yè)發(fā)酵法之一,在生產(chǎn)規(guī)模上排名第二,僅次于通過酵母發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的規(guī)模,而且它是已知的最大型的生物技術工藝流程［2-3］.在發(fā)酵過程中主要有三類典型的產(chǎn)物:① 溶劑(丙酮、丁醇、乙醇);② 有機酸(乙酸、乳酸、丁酸);③ 氣體(二氧化碳、氫).生物合成的丙酮、丁醇、乙醇共享相同的代謝途徑,即從葡萄糖到乙酰輔酶A(acetylCoA),但隨后的分支進入不同的途徑.通過發(fā)酵法生產(chǎn)的丁醇皆是生物丁醇,自從19世紀60年代通過ABE發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇的產(chǎn)量持續(xù)下降,幾乎所有的丁醇都是通過石油化工方法生產(chǎn)的.發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇的產(chǎn)量下降,主要是因為石油化工原料的價格比淀粉糖基如谷物、糖蜜的價格低,因此用石油燃料生產(chǎn)丁醇越來越受到歡迎,在這個階段ABE發(fā)酵法被使用得越來越少.

19世紀80年代,石油危機促進了生物燃料的發(fā)展.那時人們最關注的代用燃料是乙醇,人們雖然熟悉乙醇的生產(chǎn),但并沒有認識到為了將乙醇與汽油混合,進行脫水這一非常消耗能源的步驟是必要的,同時也沒有認識到運輸乙醇-汽油燃料的困難性,因為乙醇-汽油燃料不能利用現(xiàn)有的管道運輸,任何濃度的乙醇-汽油燃料都會對橡膠密封產(chǎn)生腐蝕和損害.盡管乙醇是一種能量等級較低的醇類物質,而且具有腐蝕性、難于提純、易揮發(fā)、有爆炸危險性等缺點,但它較高的產(chǎn)量使得乙醇成為主要應用的生物燃料.過去的30年中,能源密集型的乙醇生產(chǎn)仍然不能滿足人們對燃料、能源、清潔空氣的需求.近年來,為了應對石油化工產(chǎn)品和污染治理成本的上升,且生產(chǎn)乙醇的技術、設備稍作調整就可以直接用于生產(chǎn)丁醇,因此,許多國家開始重新關注丁醇.

2.2 利用非糧食生物質提高丁醇生產(chǎn)能力

生物丁醇可通過發(fā)酵法利用淀粉或糖類制取,然而,由于成本高、產(chǎn)量相對較低、發(fā)酵時間長等原因,使得用ABE發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇無法在工業(yè)規(guī)模上與采用合成法生產(chǎn)丁醇進行競爭.隨著人們對丁醇這一代用燃料越來越關注,許多公司紛紛研究新方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)ABE發(fā)酵法,從而使生物丁醇的生產(chǎn)可達到工業(yè)規(guī)模.基于生物化學轉換非糧食木質纖維素的第二代生物丁醇生產(chǎn)相比現(xiàn)有的能源密集型生物丁醇生產(chǎn)具有一些潛在優(yōu)勢.

有研究表明,改良菌株具有更高的利用淀粉的能力,同時能在發(fā)酵培養(yǎng)液中積累較高濃度的丁醇(17～21 g•L-1)［2］.除了使用玉米,丙酮-丁醇生產(chǎn)還使用了液化玉米粉和玉米漿,60 g•L-1的液化玉米粉和玉米漿產(chǎn)生約26 g•L-1的溶劑.由于發(fā)酵酶作用物的成本對丁醇價格影響最大,利用其它可再生能源和經(jīng)濟上可行的基材例如淀粉基包裝材料、玉米纖維水解物、大豆蜜糖、水果加工工業(yè)廢料等進行丁醇發(fā)酵,從這些替代性可再生資源中生產(chǎn)的溶劑總量為14.8~30.1 g•L-1［3］.在關于多糖的研究中,其焦點是纖維素和半纖維素,它們是地球上最豐富的可再生利用資源.大量糖類已用于生產(chǎn)丁醇,使用改良菌株進行分批發(fā)酵,可以提高丁醇的產(chǎn)量.

小麥麩是小麥制粉工業(yè)的副產(chǎn)品,主要包括半纖維素、淀粉和蛋白質.經(jīng)稀硫酸水解的小麥麩皮水解產(chǎn)物中含有53.1 g•L-1的總還原糖、21.3 g•L-1的葡萄糖、17.4 g•L-1木糖和10.6 g•L-1的阿拉伯糖［4］.一種工業(yè)酶作用物液化玉米淀粉(LCS)已經(jīng)被成功用于ABE生產(chǎn),分批發(fā)酵LCS(60 g•L-1)過程中產(chǎn)生18.4 g•L-1的ABE產(chǎn)品,與葡萄糖相當.如果向分批發(fā)酵反應器放入糖化的液化玉米淀粉(SLCS),通過氣體剝離重新獲得ABE,此法可以得到81.3 g•L-1的ABE［5］.

同時,隨著丁醇制備技術的不斷成熟,丁醇的生產(chǎn)成本也逐漸下降.美國ButylFuel公司的成果表明,使 用微生物發(fā)酵法可以由1 L玉米制備0.27 L丁醇,其成本僅為0.317美元•L-1,遠低于利用石油化工方法制備丁醇的成本1.350美元•L-1.而如果使用飼料等廢棄物代替玉米,此生產(chǎn)成本可進一步下降［6］.

3 丁醇作為生物燃料應用的進展

如前所述,丁醇和其它低碳醇相比具有許多優(yōu)勢,并且大量新技術的使用也可提高丁醇的產(chǎn)量.另外許多因素都促進了生物燃料的發(fā)展,例如不確定的石油價格、溫室氣體排放、提高能源安全和能源多樣性的需要等.目前很多研究團隊已將丁醇作為一種替代生物燃料進行研究,將丁醇與汽油或柴油混合應用在發(fā)動機上，或應用在一些基本的燃燒反應器中.

3.1 丁醇的基礎燃燒試驗

在丁醇的基礎燃燒試驗中,研究人員測量了層流層的燃燒速度,同時還研究了在預混和燃燒或擴散燃燒中形成的中間物質.利用這些試驗數(shù)據(jù)開發(fā)了丁醇的化學反應動力學模型.這些預測模型可以提供對丁醇燃燒特性更好的理解,并可以解釋通過石油衍生原料和其它生物原料獲取的丁醇在燃燒特性方面的差異.Sarathy等［7］的試驗結果表明,丁醇的層流燃燒速度在當量比介于0.8和1.1之間時增加,相對應的最大燃燒速度為47.7 cm•s-1,隨后在達到較高的當量比時燃燒速度下降.

一個早期的關于靜態(tài)反應器的研究指出,丁醇的熱解是通過C3H7－CH2OH鍵的裂變開始的,產(chǎn)生了正丙基自由基和羥甲基自由基.羥甲基自由基進一步分解為甲醛和氫自由基,而正丙基自由基分解為乙烯和甲基自由基［8］.有學者研究了丁醇的燃燒速度,因為燃燒速度是決定傳播和穩(wěn)定預混火焰的關鍵參數(shù)之一.Roberts使用火焰錐的陰影圖像測量了丁醇的燃燒速度,結果表明,丁醇的最大燃燒速度和正丙醇、異戊醇是類似的,約為46 cm•s-1［9］.

3.2 在可變操作參數(shù)單缸發(fā)動機（CFR發(fā)動機）中使用丁醇作為混合燃料的研究

Yacoub等［10］多次進行了關于應用直鏈醇C1－C5(甲醇-正戊醇)與汽油混合使用在CFR發(fā)動機上的研究,試驗條件為:空氣和燃料按化學計量比混合,轉速為1 000 r•min-1.對發(fā)動機的工作條件進行了優(yōu)化,使混合燃料中氧的質量分數(shù)分別為2.5%和5.0%,相應丁醇的體積分數(shù)分別為11%和22%.研究結果表明:丁醇比無鉛汽油容易產(chǎn)生燃燒爆震,所有醇-汽油混合燃料的試驗均顯示CO排放減少,總的HC排放也減少.盡管如此,所有混合燃料與汽油相比未燃燒醇排放較高,醇含量越高未燃燒醇的含量也越高;所有混合燃料的醛排放較高,甲醛是主要成分;NOx排放可能增加也可能降低,取決于不同的操作條件.

Gautam等［11-12］在900 r•min-1、空氣和燃料為化學計量比的試驗條件下,使用6種醇-汽油混合燃料在 CFR發(fā)動機上進行試驗,每種混合燃料由體積比為9∶1的汽油和醇組成,混合用的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇.試驗結果表明,混合燃料中氧含量越高,抗爆震性能越高,火焰速度越快.在最大功率工況條件下,排放試驗結果表明,醇-汽油混合燃料比純汽油的排放明顯降低,CO排放降低16%~20%,CO2排放降低18%~23%,NOx排放降低5%~11%,總的HC排放降低17%~23%.這是因為混合燃料有更好的抗爆震性能,允許更高的壓縮比,從而提高發(fā)動機的輸出能量.醇-汽油混合燃料與純汽油相比,循環(huán)燃料消耗量高3%~5%,但比油耗低15%~19% .

Szwaja等［13］在一臺單缸CFR發(fā)動機上通過改變點火提前角研究了丁醇的燃燒特性,丁醇的體積分數(shù)為0%~100%,壓縮比為8~10,轉速為900 r•min-1,空氣和燃料為化學計量比.試驗結果表明,最高峰值壓力隨丁醇體積分數(shù)的增加而提高.因此,混合燃料最佳點火正時應延遲.通過試驗,研究人員從燃燒、能量密度以及理化性能等角度證明了丁醇可代替汽油作為純燃料或燃料混合物.

3.3 在SI發(fā)動機中使用丁醇作為混合燃料的研究

目前關于SI發(fā)動機中使用丁醇的研究非常廣泛,但關于丁醇-汽油混合燃料燃燒和丁醇燃料發(fā)動機的研究還很少.幾乎所有關于丁醇-汽油混合燃料的研究都集中在不同運行工況下對發(fā)動機的性能評價、燃料消耗量和排放物方面.研究表明,與純汽油相比,在保證發(fā)動機性能不變的條件下,向汽油中添加體積為20%~40%的丁醇能使發(fā)動機在更稀的混合氣狀態(tài)下工作.丁醇體積分數(shù)為20%~40%的丁醇-汽油混合燃料未燃HC排放與無鉛汽油類似,但隨著丁醇體積分數(shù)的增加,未燃HC排放也會增加.丁醇體積分數(shù)為20%的丁醇-汽油混合燃料與純汽油相比,NOx排放物降低到較低的水平.隨著丁醇體積分數(shù)的提高,燃油消耗率輕微增加,這與混合燃料的熱值下降有關.例如,丁醇體積分數(shù)為40%的丁醇-汽油混合燃料比汽油的熱值低10%,燃油消耗率增加10%［14］.

研究人員研究了基于不同混合比的丁醇-汽油混合燃料的汽油發(fā)動機的性能,結果顯示:丁醇是一種非常有前景的代用燃料,在節(jié)能方面具有很大的潛力;丁醇可降低14%的制動燃油消耗率并減少排放［15］.

Dernotte等［15］研究了丁醇-汽油混合燃料的燃燒和排放特性,結果表明,BU40(丁醇體積分數(shù)為40%)的HC排放達到最低值,除了BU80(丁醇體積分數(shù)為80%),NOx排放沒有明顯變化.通過指示平均有效壓力(IMEP)的變化發(fā)現(xiàn)加入正丁醇提高了燃燒的穩(wěn)定性,同時減少了點火延遲.

Wallner等［16］用一臺四缸直噴SI發(fā)動機研究了純汽油、E10(乙醇體積分數(shù)為10%的乙醇汽油)和BU10(丁醇體積分數(shù)為10%)的燃燒和排放性能,發(fā)動機轉速從1 000~4 000 r•min-1,負載從0 Nm升至150 Nm.結果顯示,BU10燃燒速度比E10和純汽油的高,三種燃料的燃燒穩(wěn)定性沒有明顯不同,在發(fā)動機整個工作范圍內IMEP小于3%.相比于E10,BU10和純汽油在高負載時更容易爆震.相比于純汽油,BU10的油耗大約增加3.4%,E10的油耗大約增加4.2%,而三種燃料的制動熱效率非常類似.在純汽油和兩種混合燃料之間,CO和HC排放沒有顯著的差異,NOx排放BU10最低.由于丁醇的辛烷值低,在高負載的條件下需要推遲點火時間.根據(jù)試驗結果,BU10代替E10能夠改善燃油經(jīng)濟性并且保證排放性和燃燒穩(wěn)定性不下降.

目前國外關于丁醇的研究熱點之一是丁醇的低溫燃燒特性.Oliver等［17］給出了丁醇兩種同分異構體在低溫(550~700 K)條件下的燃燒氧化反 應路徑.Subram［18］通過試驗和仿真給出了正丁醇在750~850 K下詳細化學反應動力學機理,幾乎100%的燃料消耗是通過脫氫反應完成的,其中62%的原始燃料轉化成乙醛等物質,其它38%轉化成C3H7CHO等物質.

4 結 論 

丁醇、丁醇-汽油混合燃料的燃燒持續(xù)期與汽油相當,混合燃料與汽油相比減少了點火延遲.當使用正丁醇-汽油混合燃料時,由于燃燒加快,為了獲得最大輸出轉矩,需要延遲火花點火正時.通過測算IMEP,正丁醇、正丁醇-汽油混合燃料的燃燒穩(wěn)定性并沒有明顯變化.

截至目前,研究使用的發(fā)動機有CFR發(fā)動機、光學引擎發(fā)動機、單缸或多缸發(fā)動機.其中一些發(fā)動機使用了渦輪增壓、可變氣門、直噴等先進技術.從現(xiàn)有的研究中可以總結如下:

(1) 丁醇在混合燃料中體積分數(shù)小于20%時,不需要調整發(fā)動機就可以獲得和汽油燃料相同的發(fā)動機功率;當丁醇體積分數(shù)達到30%時,發(fā)動機最大功率開始下降;隨著丁醇體積分數(shù)的增加,燃料消耗量增加。這是由于和汽油相比,混合燃料的能量密度降低.丁醇-汽油混合燃料和乙醇-汽油混合燃料相比熱值高,試驗中燃料消耗量低.

(2) CO、HC、NOx排放的減少或增加取決于具體的發(fā)動機(如點噴或直噴)、操作條件、丁醇-汽油的混合比等.混合燃料與純汽油相比,未燃燒醇的排放增加,而且丁醇的占比越高,未燃燒醇的排放越高.混合燃料的排放物中醛類物質較高,其中甲醛是主要成份.和乙醇、醇汽油相比,隨著丁醇體積分數(shù)的增加,苯類物質排放增加,因此直噴點燃式發(fā)動機燃燒丁醇-汽油混合燃料會排放較多的碳煙.

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生物油燃料優(yōu)勢和缺點范文第4篇

關鍵詞 高含水率；生物質；成漿；氣化

中圖分類號：TQ511 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）17-0143-01

工業(yè)進程的加快和水環(huán)境的污染，導致高含水率生物質不斷增加。如果釀酒業(yè)產(chǎn)生的酒糟廢液、水體富營養(yǎng)化滋生的藻類，以及污水處理廠產(chǎn)生的生物污泥。這些高含水率有機生物質具有共同的特點：1）高水率高，甚至達到95%以上；2）含有一定的熱值；3）難處理，處理不當引起不同程度的二次污染；4）脫水能耗高，而且需要專門的設備。如何對這些高含水率生物質，引起了越來越多學者的關注。

水煤漿是20世紀70年代石油危機中發(fā)展起來的一種新型低污染代油燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動性和穩(wěn)定性，可以泵送、霧化、貯存與穩(wěn)定著火燃燒。高含水率生物質一方面含水率高，多數(shù)為高濃度懸浮體系，另一方面含有一定熱值，作為能源時與水煤漿具有相似性。將高含水率生物質與煤混合，通過一定的處理工藝制備生物質水煤漿，依托成熟的氣流床氣化技術，實現(xiàn)其與煤的共氣化，不僅能很好地解決高含水率生物質的資源化難題，又能簡化它們的處理與處置流程。生物質水煤漿氣化使企業(yè)、工業(yè)園區(qū)或城鎮(zhèn)社區(qū)變污染負效益為資源正效益，充分體現(xiàn)了其在能源結構調整，資源合理利用及清潔生產(chǎn)等方面的綜合作用。本文以藍藻、水葫蘆和污泥等高含水率生物質為例，探討其與煤共氣化的工藝的可行性。

1 物性分析

按照國家煤質分析標準（GB/T 212-2001）對神府煤進行工業(yè)、元素及熱值分析。由于污泥、藍藻和水葫蘆是作為能源物質與煤成漿共氣化，所以采用與煤相同的處理方法，也按國家煤質分析標準對污泥、藍藻和水葫蘆進行相關分析，分析結果列于表1。

從表1可以看出，污泥的含水率超過80%，藍藻和水葫蘆達到94%以上，因此把他們定義為高含水率生物質。將高含水率生物質直接與煤制備水煤漿，用生物質所含的水代替部分制漿用水，省去了高能耗的干燥過程。這3種生物質中都具有高含水率、高灰分、高揮發(fā)分、高氮含量和低碳含量的特點。高含水率生物質單獨氣化需要干燥，且能量密度低，與煤制漿共氣化可以有效地克服這些缺點。藍藻中氮含量接近煤的10倍，水煤漿氣化爐內部是弱還原的氣氛，燃料中的氮以還原態(tài)的形式存在，不會生成氮氧化物，消除了引起二次污染的隱患。另一方面，污泥、藍藻和水葫蘆的高位熱值都在10 MJ·kg-1以上，藍藻甚至接近20 MJ·kg-1。這些生物質與煤一起作為燃料進入氣化爐，對所含熱值進行了充分利用，變廢為寶。

2 成漿性

高含水率生物質制備漿體，是實現(xiàn)高含水率生物質與煤氣流床共氣化的關鍵。筆者以污泥、藍藻、水葫蘆為例，研究了其與煤的成漿性。

1）當萘磺酸鈉作為分散劑時，煤的單獨成漿濃度為62.5%。污泥加入降低了水煤漿的成漿濃度，污泥在漿體中的質量百分比越高，污泥煤漿的成漿濃度越低。通過對污泥進行預處理，能有效地提高污泥煤漿的成漿濃度，當污泥占神府煤質量的10%時，污泥煤漿的成漿濃度為60%。

2）藍藻自身粘度的大小對藍藻煤漿的成漿濃度有著重要的影響。添加藥劑、高速攪拌、加熱和厭氧消化等方法能降低含水藍藻的粘度，有利于藍藻煤漿成漿濃度的提高。當藍藻與添加水的質量比為1：1時，藍藻煤漿的成漿濃度可以達到62.5%。

3）通過粉碎、球磨使水葫蘆變成漿狀體，粘度降低。水葫蘆粘度降低有利于水葫蘆煤漿成漿濃度的提高。當水葫蘆與煤的質量比為23.9/100時，水葫蘆煤漿的成漿濃度為60%。

高含水率生物質本身粘度的大小對生物質煤漿的成漿濃度有著重要的影響，有效的降粘處理對提高成漿濃度有利。當高含水率生物質添加合適的比例時，能制備出滿足工業(yè)要求的高含水率生物質煤漿。

3 氣化活性

采用高溫熱天平分別對污泥、藍藻和水葫蘆與神府煤CO2氣化反應速度進行了實驗，并采用動力學模型進行了活化能的計算。污泥加入后降低了煤與CO2氣化反應時的活化能，起到了催化作用。隨著污泥添加量的增大，混合物的活化能降低。神府煤與CO2氣化時的活化能為178 kJ/mol，污泥的加入使煤氣化活化能降低了50 kJ/mol，有利于氣化反應。藍藻中含有大量的K、Ca、Fe和Mg等金屬離子，這些金屬離子對煤的氣化具有催化作用。水葫蘆能提高煤的反應速率，添加的Fe3+離子對煤的CO2氣化具有催化作用。

依托成熟的氣流床氣化技術，實現(xiàn)高含水率生物質與煤的共氣化具有可行性。高含水率生物質與煤制漿共氣化時，一個顯著的優(yōu)勢是“大規(guī)模”，此工藝具有其他工藝無法比擬的處理量，一旦實現(xiàn)工業(yè)化，將對高含水率生物質的處理作出巨大貢獻。

參考文獻

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生物油燃料優(yōu)勢和缺點范文第5篇

【Abstract】Food waste is an important issue in recent years， which troubling environmental governance all the time. So doing a good food waste treatment engineering research work is very important. First， Yantai city food waste treatment project construction background are introduced briefly in this paper， then paper introduces the common features of kitchen waste， finally analyzes the kitchen garbage disposal technology， according to the specific circumstances of Yantai city， makes a detailed analysis of the anaerobic fermentation technology for reference.

【關鍵詞】餐廚；垃圾處理；工程技術；研究

【Keywords】kitchen； waste treatment； engineering technology； research

【中圖分類號】X7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0150-02

1 引言

餐廚垃圾的形成與人們的生活飲食習慣有著緊密的關系，一旦美食變成了餐廚垃圾，會對周邊的環(huán)境帶來惡劣的影響，并且給了不良分子從中提取地溝油的機會，威脅人們的食品安全，因此，加強餐廚垃圾處理技術的研究分析刻不容緩。

2 煙臺市餐廚垃圾處理工程建設背景

煙臺市作為我國重點沿海城市之一，人口高達650多萬，市區(qū)人口高達180多萬，自改革開放以來，煙臺市的經(jīng)濟技術得到不斷發(fā)展，加上煙臺市這一港口城市得天獨厚的有利條件，其旅游業(yè)得到迅猛發(fā)展，極大地帶動了煙臺市整體的經(jīng)濟發(fā)展，使得整體的社會經(jīng)濟取得了穩(wěn)定高效的發(fā)展，其綜合實力位于山東省前列。經(jīng)濟發(fā)展的同時食品安全問題也日益嚴重。經(jīng)過粗略的數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，煙臺市林林總總的餐飲企業(yè)高達2000多家（包括食品加工廠在內），由這些食品企業(yè)每天產(chǎn)出的食品殘渣、廢料、廢棄的食用油脂等高達170多噸，這些指的就是餐廚的固定垃圾，年產(chǎn)生量約合6萬多噸。對這些餐廚垃圾進行化驗分析發(fā)現(xiàn)，其內部成分中包含大量的人畜共患傳染病的病原微生物和黃曲霉素、苯等有毒物質，而人們又常常會用這些餐廚垃圾飼養(yǎng)牲畜、提煉地溝油等，也就是在無形之中又將這些攜帶病原微生物的有害物質送回了人類食物的供應鏈系統(tǒng)中，這對市民的身體健康構成了極大的威脅。[1]除此之外，餐廚垃圾隨意傾倒的現(xiàn)象較為嚴重，這給生態(tài)環(huán)境問題帶來困擾。經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn)，將餐廚廢棄物中的蛋白質、有機物質等進行加工得出的油脂有著廣泛的用途，其發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣可用來發(fā)電。因此，為了保護生態(tài)環(huán)境，維護食品安全，減少資源浪費，必須將餐廚廢棄物納入規(guī)范化管理、資源化利用的軌道。

3 餐廚垃圾存在的共同特點

餐廚垃圾的形成與人們日常的生活飲食習慣有著緊密的關系，餐廚垃圾是由于食品運輸環(huán)節(jié)不當導致新鮮的食物變成食品中的垃圾。尤其是在中國的餐桌上，飲食浪費F象較為嚴重，每天產(chǎn)生的餐廚垃圾量驚人，其成分復雜，主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙

巾等多種物質的混合物。在這些餐廚垃圾中存在的共同特點是：

第一，含水成分較高，其水分程度可高達80%-95%；

第二，餐廚垃圾中富含的有機物質高達總體成分的75%，主要包括淀粉、脂肪、蛋白質等；

第三，油脂成分豐富，這也是餐廚垃圾點突出對人們危害較為嚴重的一點，不法分子將餐廚垃圾中的油脂重新提煉，作為食用油重返餐桌，嚴重危害著人們的生命健康，但同時經(jīng)過處理過的油脂可作為生物燃料，具有較高的利用價值；

第四，餐廚垃圾極易腐爛，垃圾成分中的病菌較多，傳播的速度較快，很容易成為病原的傳播者。

4 餐廚垃圾處理技術分析

餐廚垃圾也就是食品垃圾，成分的復雜性使得餐廚垃圾處理起來較為困難，針對我國餐廚垃圾含水量較多的問題，目前采用的較多的垃圾處理方式主要是填埋、焚燒、飼料化、堆肥和厭氧發(fā)酵等。垃圾處理的結果是：一是將餐廚垃圾中的微生物進行發(fā)酵處理，最終使其生成可用的有機化肥；二是將餐廚垃圾中的有機生物經(jīng)過厭氧發(fā)酵后轉換成可用的沼氣。下面對這些垃圾處理方法做出具體的分析。[2]

4.1 填埋

填埋是餐廚垃圾處理中最為簡單的一種方式，就是對餐廚垃圾進行集中運輸然后再進行統(tǒng)一的填埋處理。根據(jù)餐廚垃圾含水成分大、有機生物含量高的特點，這種方式的處理過程存在一定優(yōu)勢，但是也存在一定的弊端。其主要優(yōu)勢是，處理過程簡單，沒有復雜的工藝，并且可以集中運輸處理，成本低廉。而存在的缺點是，需要占用大量的土地，由于餐廚垃圾極容易發(fā)生腐爛，發(fā)酵會產(chǎn)生大量的廢水和臭水，垃圾中水分會對周邊土壤、地下水造成嚴重的污染，有害水分的揮發(fā)或擴散又很容易造成水、氣的循環(huán)污染。

4.2 焚燒

餐廚垃圾焚燒與填埋的方式有共同的特點，即處理方式較為簡單，可集中運輸統(tǒng)一處理，并且這種處理方式較為徹底，不會產(chǎn)生附加成分，焚燒過程中產(chǎn)生的大量的熱量完全可以作為發(fā)電燃料，實現(xiàn)了垃圾的資源化管理。[3]同時這種方式也存在一定的弊端，餐廚垃圾的成分較為復雜，部分垃圾成分的可燃值較低，在其水分含量較高的情況下會增加處理燃燒的成本。

4.3 飼料化

餐廚垃圾中的蛋白質和脂肪成分較高，將餐廚垃圾經(jīng)過處理后可用作飼料，考慮到餐廚垃圾中的水分較大，所以在進行飼料加工之前首先必須進行脫水處理，飼料制作完成后應注意儲存條件和儲存的時間，保證飼料的質量不受環(huán)境因素的影響。進行飼料化處理的優(yōu)點在于，經(jīng)過處理后的產(chǎn)品具有較高的利用價值，并且這種餐廚垃圾處理的方式相對來說工藝已經(jīng)日漸成熟。[4]但是處理過程中也存在一定的缺點，比如，在飼料制作過程中會產(chǎn)生二次污染，并且餐廚垃圾的成分決定了飼料的質量，從目前情況看，飼料的銷售情況通常會受到適用范圍等條件的限制，在飼料的制作過程中，制作周期較長，期間可能會對環(huán)境造成一定的污染。

4.4 厭氧發(fā)酵

厭氧發(fā)酵是指利用餐廚垃圾在厭氧條件下通過微生物的代謝活動產(chǎn)生沼氣。此方法有助于餐廚垃圾的減量化處理和資源化利用。目前對于煙臺市來說，厭氧發(fā)酵處理技術是最值得推行的一種技術，下面主要對這種處理技術做出詳細的分析。厭氧消化大致可分為水解、產(chǎn)酸和脫氫、產(chǎn)甲烷3個階段。首先是水解階段。大分子物質或不溶性物質在兼性細菌產(chǎn)生的水解酶作用下分解成低分子可溶性有機物。該階段細菌釋放到廢水中的胞外酶催化有機物增溶及發(fā)生縮小體積的反應。不溶性有機物主要為脂肪、蛋白質和多糖類，這些物質在胞外酶的催化作用下分解為長鏈脂肪酸、氨基酸和可溶性糖類。通常情況下，蛋白質和多糖類的水解速率大于脂肪，所以脂肪的水解成為厭氧消化穩(wěn)態(tài)程度控制的關鍵因素，脂肪水解過程是一個緩慢的過程，所以制約了整個厭氧消化的速率。其次是產(chǎn)酸和脫氫階段。產(chǎn)氫細菌利用揮發(fā)酸生成氫，生成的氫氣部分從廢水中逸出，這將導致有機物內能下降，廢水的COD值下降。該階段反應速率快，當厭氧反應器中垃圾物的平均停留時間小于產(chǎn)甲烷細菌生長的時間，說明大部分溶性小分子有機物已經(jīng)轉化為揮發(fā)酸。該階段不是整個厭氧消化過程的速率限制性階段。最后是產(chǎn)甲烷階段。產(chǎn)甲烷階段是有機物的真正穩(wěn)定階段。產(chǎn)甲烷的反應由嚴格的專性厭氧菌完成，這類細菌將產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)酸氧化成甲烷和二氧化碳。產(chǎn)甲烷的反應速率一般^慢，該階段也使得厭氧消化的速率放緩。產(chǎn)甲烷菌是嚴格的厭氧菌，它們對于環(huán)境因素的變化很敏感，并且生長周期長，所以在實際操作過程中，要使用垃圾泥回流的方式，達到保持產(chǎn)甲烷菌數(shù)量的目的。[5]此種技術的優(yōu)點是：具有較高的有機負荷承擔能力；全封閉處理過程可減少二次污染；能回收生物質能。其中存在的不足是：工程投資大；設備安裝調試相對困難，工藝較復雜；產(chǎn)生的沼液量較大，處理難度大，無害化程度低。

【參考文獻】

【1】馬德金.餐廚垃圾處理的有關工程技術探討[J].科技促進發(fā)展，2011（S1）：75-78.

【2】劉立凡，廖永偉，梁捷，等.我國餐廚垃圾處理技術與研究進展[J].廣州化工，2014（04）：41-43.

【3】呂永，曹永軍.城市餐廚垃圾資源化處理技術分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（08）：130.