固体废弃物处理中的蒸汽爆破技术
蒸汽爆炸技术
蒸汽爆炸技术
蒸汽爆炸技术是一种利用蒸汽的高压和高温形成爆炸的技术。
在这种技术中，蒸汽被加热至超过其饱和温度和饱和压力，然后突然释放压力，导致蒸汽迅速膨胀和瞬间释放能量，产生爆炸效应。
蒸汽爆炸技术通常用于工业生产中的清洗、清理和研磨等领域。
其原理是利用蒸汽的高压能够迅速而彻底地清除污染物、沉积物或固体表面的杂质。
蒸汽被加热后，压力突然释放，蒸汽迅速膨胀，生成的动能和冲击力可以有效地将污染物或杂质从表面剥离或冲刷掉。
蒸汽爆炸技术具有高效、环保、无化学残留物等优点，被广泛应用于食品加工、化工、石油化工、电力等行业。
然而，蒸汽爆炸技术也存在一定的安全隐患，如果操作不当或设备失效，可能导致爆炸事故发生，造成人员伤亡和设备损坏。
因此，在使用蒸汽爆炸技术时，必须严格遵守相关安全规定和程序，确保设备的正常运行和操作人员的安全。
同时，定期的设备维护和检修也是确保蒸汽爆炸技术安全使用的重要措施。
蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析
蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的技术经济分析随着全球对可持续能源的需求不断增长，秸秆厌氧发酵作为一种绿色能源技术，受到了越来越多的关注和发展。
然而，秸秆作为一种难以降解的生物质，其直接利用效率较低，需要进行预处理以增加厌氧发酵的产气率和稳定性。
蒸汽爆破预处理技术是一种广泛应用于生物质处理的方法，具有高效性、环保性等优势。
本文将从技术和经济两个方面对蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵的可行性进行分析。
一、蒸汽爆破预处理技术的原理和优势蒸汽爆破预处理技术是利用高温高压蒸汽对生物质进行处理，使得其纤维素和半纤维素分解产生出易于厌氧发酵的可溶性有机物。
该技术具有以下优势：1、高效性。
蒸汽处理能够在短时间内使得秸秆中的纤维素和半纤维素分解产生大量的可溶性有机物，提高了发酵的产气率和稳定性。
2、环保性。
该技术不需要使用化学药剂，不会产生污染物，对环境无害。
3、适用性强。
蒸汽处理适用于各种类型的生物质，同时可以对不同种类的生物质进行不同的处理方案，以达到最佳处理效果。
二、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的应用蒸汽爆破预处理技术已经被广泛应用于秸秆厌氧发酵中。
其处理流程主要包括将秸秆经过机械粉碎后加入蒸汽处理器中，在高温高压的蒸汽环境下进行处理，处理后得到的秸秆被送入厌氧反应器进行发酵。
该处理流程具有高效性、环保性、稳定性等优势，可以大幅度提高秸秆的发酵效率和产气率。
另外，蒸汽爆破预处理技术还可以与其他预处理技术如碱处理、酸处理等结合使用，以达到更好的处理效果。
比如，在秸秆厌氧发酵中，将蒸汽处理和酸处理结合使用，可以在短时间内大幅度提高发酵的产气率和稳定性，进一步增加该技术在生物质处理中的应用范围。
三、蒸汽爆破预处理技术在秸秆厌氧发酵中的经济效益从经济效益方面考虑，秸秆厌氧发酵技术的应用可以减少能源的消耗，降低碳排放量，提高发酵产物的附加值。
同时，将蒸汽爆破预处理技术应用于秸秆厌氧发酵中，可以进一步提高发酵产气率和稳定性，降低发酵成本，进一步增加产生的经济效益。
固体废弃物处理中的蒸汽爆破技术
固体废弃物处理---固体垃圾蒸汽爆破工艺目前我国城市生活垃圾年产量达1亿多吨，且每年以8%-10%的速度增长，其中50%以上成分是有机物，主要是采用卫生填埋法处理（自然发酵），其存在着：（1）产生的渗滤液和填埋气体对环境造成巨大威胁；（2）处理周期长，生产成本高。
而沼气固态发酵充分利用了固体垃圾和秸秆的特点，使得未发酵完的底物能方便作为肥料和饲料等用；同时在还田及其体积、添加量上、运输上都具有沼气湿发酵不可比拟的优点。
从这些方面来看，沼气固态发酵应用前景广阔。
但目前迫切强化需要固态发酵沼气技术工程化研究，提高固态发酵沼气技术水平和实用性。
笔者从固体原料预处理和周期刺激固态发酵沼气两个方面着手研究，提出一种周期刺激汽爆秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的方法。
首先将风干秸秆或筛选的有机垃圾经过汽爆处理后放入固态发酵罐体中；然后将汽爆物料与沼气迅速混合，密封于发酵罐体中进行固态发酵；通入发酵的沼气排净罐体中的空气，采用外界周期压力变化以强化固态发酵的速率；迅速排气收集沼气。
5.14.1 固体垃圾蒸汽爆破过程（1）粉碎作用在汽爆过程中，垃圾内部的蒸汽从高压瞬间释放到低压时的爆破力使垃圾粉碎。
该粉碎过程比机械粉碎更彻底，更完全，因为蒸汽会充满垃圾的所有周质空间，无孔不入，爆破使得大小有机垃圾都能够完全粉碎。
这样可以省略垃圾分选步骤中的机械粉碎步骤。
（2）分解作用在高温条件下，垃圾中的蛋白质、脂肪、纤维素等大分子物质部分降解，特别是一些难以生物降解的物质，如园艺垃圾中的纤维素、木质素会在汽爆过程中部分水解，或者它们的分子结构发生有利于生物降解的改变，这是因为蒸汽无孔不入，能够在有机物的分子水平上发生作用。
这将会提高垃圾厌氧消化的转化率，缩短消化时间。
（3）消毒作用在密封的汽爆罐内，蒸汽压力达到8-12个大气压，蒸汽温度达到160℃左右，垃圾在汽爆罐内保持5分钟左右，垃圾中的有害病毒和细菌大部分被杀死。
这样在后面的处理过程中，工作人员会更加卫生安全。
蒸汽弹射爆破
蒸汽爆破蒸汽爆破即汽爆(Steam Explosion）,是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。
其技术本质为：将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解.由于其既避免了化学处理的二次污染问题,又解决了目前生物处理效率低的问题，是生物质转化领域最有前景的预处理技术。
中文名：蒸汽爆破外文名：Steam Explosion类型：自然现象发生对象：生物质，植物作用:结构重排主要介绍植物细胞中的纤维为木素所粘结，与高温、高压蒸汽作用下，纤维素结晶度提高，聚合度下降，半纤维素部分降解，木素软化，横向连结强度下降，甚至软化可塑，当充满压力蒸汽的物料骤然减压时,孔隙中的气剧膨胀，产生“爆破”效果,可部分剥离木素，并将原料撕裂为细小纤维。
可以认为，在蒸汽爆破过程中存在以下几方面作用：①类酸性水解作用及热降解作用：蒸汽爆破过程中，高压热蒸汽进入纤维原料中，并渗入纤维内部的空隙。
由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解,低分子物质溶出，纤维聚合度下降。
②类机械断裂作用：在高压蒸汽释放时，已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来,纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动,使纤维发生一定程度上的机械断裂。
这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂，还原端基增加,纤维素内部氢键的破坏，还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。
③氢键破坏作用：在蒸汽爆破过程中，水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。
同时高温、高压、含水的条件又会加剧对纤维素内部氢键的破坏，游离出新的羟基，增加了纤维素的吸附能力。
瞬间泄压爆破使纤维素内各孔隙间的水蒸汽瞬间排除到空气中，打断了纤维素内的氢键。
分子内氢键断裂同时纤维素被急速冷却至室温,使得纤维素超分子结构被“冻结”，只有少部分的氢键重组。
蒸汽爆破技术基础
蒸汽爆破技术基础1.2.1固体多组分物料结构蒸汽爆破技术多用于固体多组分物料的预处理，特别是木质纤维素原料。
木质纤维素原料一般含有纤维素、木质素和半纤维素三大组分，约占固体物料总重量的80%。
对于秸杆，其中纤维素含量一般为30-35%，半纤维素含量一般为25-30%，木质素的含量一般为10%左右。
对于木材，其中纤维素含量一般为45-50%，半纤维素含量一般为10-20%，木质素的含量一般为25-30%。
除三大类组分外，固体物料还含有蛋白质、脂类、灰分、水分、果胶、低分子的碳水化合物等。
其中秸秆的灰分含量一般在5%以上（稻草的灰分含量高达15%），灰分中60%以上为二氧化硅；木材的灰分含量一般在1%以下，多数为0.3%~0.5%（对绝干原料）。
纤维素是不溶于水的均一聚糖，由葡萄糖基通过β-1，4-葡萄糖苷键连接起来的链状高分子化合物（图1-1）。
纤维素分子常排列在一起以聚集态存在，其中一部分排列比较整齐，有规则，呈现清晰的X-射线图，这部分称结晶区，排列不整齐，较松驰的部分称无定形区，纤维素的晶体结构常阻碍纤维素的降解。
半纤维素是由两种或两种以上的单糖基组成的不均一聚糖，大部分带有短的侧链，构成半纤维素的糖基主要有木糖、葡萄糖、甘露糖，阿拉伯糖，半乳糖及它们的各种衍生物，秸秆的半纤维素组成主要是聚阿拉伯糖基葡萄糖醛酸木糖。
木质素是一类由苯基丙烷结构单元通过碳-碳键和醚键连接而成的具有三度空间结构的高分子聚合物。
纤维素、半纤维素和木质素这三类物质都是高分子化合物，有很高的稳定性，不经处理或降解很难被动物直接吸收利用。
图1-1 纤维素分子链结构式在细胞壁结构中，纤维素分子链有规则地排列聚集成原细纤维，由原细纤维进一步组成微细纤维，微细纤维组成细小纤维，原细纤维之间填充着半纤维素，微细纤维周围包裹着木质素和半纤维素，且木质素和半纤维素间存在化学连接。
这样在细胞壁中纤维素以微细纤维形式构成纤维素骨架，木质素和半纤维素以共价键方式交联在一起，形成三维框架结构，把微纤维束镶嵌在里面。
生物质能工业中的蒸汽爆破技术
生物质能工业我国能源短缺，随着经济的迅速发展和对环保标准要求的逐步提高，迫切需要开发新的、清洁的可替代能源。
在众多可能替代化石燃料的能源中，生物质以其可再生、产量巨大、可储存等优点而引人注目。
而且生物质能是唯一一种可以转换为清洁燃料的可再生能源，其利用技术和化石燃料的利用方式具有很大的兼容性，因此以生物质作为原料不但可以弥补化石燃料的不足，缓解过分依赖大量进口石油的被动局面，实现我国能源安全战略，而且达到保护生态环境的目的。
对于我国这样一个幅员辽阔的农业大国来说，单就农作物秸秆而言，年产量高达7亿多吨，相当于3.5亿吨标准煤。
但目前，如此巨大的秸秆资源非但没有得到有效利用，反而由于就地焚烧已成为我国一大社会公害。
因此，在我国开发利用秸秆生产燃料乙醇和裂解油既具有现实意义，又可推动我国甚至世界范围内以秸秆等农作物废弃物为代表的生物质生产液体燃料更上层楼。
虽然秸秆和木材同属于木质纤维素，都有纤维素、半纤维素和木质素组成（4：3：3），然而在结构和化学组成却有较大的差异，因而秸秆与木材的转化特性不相同。
在秸秆中各种组分的转化特性也不同的，其转化反应特性和转化产品也随着秸秆组分结构的不同而变化。
例如，秸秆生物转化过程主要利用的是秸秆中的纤维素，对木质素和半纤维素生物转化效率低，难于适应工业化的要求。
而秸秆快速热解得到的液体产物中含有大量的酸类（如乙酸）产品，木材热解则以醇类和酮类产品为主。
这表明，秸秆中纤维素、半纤维素和灰分影响了热解过程产生液体产物的品位。
为解决在秸秆转化过程中采用单一的生物或热转化方式存在的问题，应将生物转化技术与快速热解技术有机结合起来，避免在秸秆原料转化液体燃料研究上，套用或沿用木材的技术，传统的生物转化、热化学转化过程把秸秆作为性质“单一组分”的原料，致使其转化的技术经济关久攻不破，因此，为秸秆高效转化的根本出路在于其生物量的全利用，新的高效转化过程应该建立在秸秆组分分离后的分级定向转化以及转化过程间的集成优化原则之上。
环保吸附材料加工中的蒸汽爆破技术
环保吸附材料加工5.13.1 汽爆秸秆处理含Cr(VI)废水随着经济的发展,我国的生态环境遭到了严重的破坏,1981年,我国污水排放总量已达到303亿吨,其中工业污水238亿吨。
对全国44个城市的地表水的污染状况进行调查，地表水都受到污染，大量污染物是有机物，另外，汞、砷、铬的污染也较为严重。
对长江干流21个主要城市污水及有害物质排入量的统计资料显示，仅六价铬年排入量就为340吨，可见铬的污染较为严重。
因此,水体中铬的净化具有广泛而深远的意义。
秸秆作为农作物的副产品，在世界范围内，每年产量约20多亿吨，而我国占世界产量的20-30%。
倘若利用秸秆对含铬废水进行处理，既可解决能源回收问题，又可探索出一种低能耗废水处理方法，这必将是一条以废治废，资源充分利用的有效途径。
秸秆由大量有机物和少量矿物质、水组成,其中有机物包括碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪,而碳化合物主要由纤维性物质和可溶性糖类组成,据有关资料介绍,天然纤维材料具有表面积大,良好的亲水性和多孔结构等特点,这对于重金属离子的吸附作用具有得天独厚的优势。
秸秆的汽爆过程可分为汽相蒸煮和爆破两个过程,其中汽相蒸煮为爆破过程提供选择性的机械分离。
在爆破过程中，膨胀的气体以冲击波的形式作用于物料，使物料在软化条件下产生剪切力变形运动。
由于这种激烈作用，纤维空间迅速扩大，造成原料比爆破前有更显著的多孔结构，内部比表面积也更加扩大显著，从而可以提高对重金属离子的吸附能力。
根据这一特性，将汽爆秸秆用于废水治理，在理论上是可行的。
目前,许多研究工作已报道了利用甘蔗渣、玉米芯、果皮、果壳、改性木材等纤维原料吸附工业废水中重金属离子,取得了令人满意的效果。
在国外，Odozi等用玉米芯与红洋葱皮、锯屑、苯酚、甲醛一起反应,制得复合树脂，该树脂用来吸附Zn2+、Cu2+、Mg2+、Fe2+、pb2+等各种例子。
Shukla将竹浆、芦苇纤维、纤维棉等用一氯呀嗪型染料进行预处理,经过染色的上述各种物质对铜粒子的吸附能力达95%以上。
蒸汽爆破技术概述
概述1.1.1蒸汽爆破技术的特点蒸汽爆破预处理是近年来发展起来的一种的预处理方法。
原料用蒸汽加热至180-235℃,维压一定时间，在突然减压喷放时，产生二次蒸汽，体积猛增，受机械力的作用，其固体物料结构被破坏。
蒸汽爆破法技术最早始于1926年，当时为间歇法生产，主要是用于生产人造纤维板。
从70年代开始，此项技术也被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。
80年代后，此项技术有很大的发展，使用领域也逐步扩大，出现了连续蒸汽爆破法生产技术及设备，即加拿大Stake Technology公司开发的连续蒸汽爆破法工艺及设备，并产生许多专利。
80年代后期，Stake Technology 公司，将此项技术应用于制浆造纸领域，它与加拿大魁北克大学共同研究，首先对杨木、后对许多非木材纤维原料进行了大量的蒸汽爆破试验，取得很好的效果。
在此基础上，开发研制了蒸汽爆破制浆技术和设备，并在制浆废液用于生产动物饲料技术方面也有深入的研究。
蒸汽爆破的几个优点可归纳如下：（1）可应用于各种植物生物质，预处理条件容易调节控制。
（2）半纤维素、木质素和纤维素三种组分会在三个不同的流程中分离，分别为水溶组分、碱溶组分和碱不溶组分。
（3）纤维素的酶解转化率可达到理论最大值。
（4）经过蒸汽处理后的木质素仍能够用于其他化学产品的转化。
（5）半纤维素产生的糖可以被全利用，转化为液体燃料。
（6）汽爆过程中产生的发酵抑制物可通过控制汽爆条件而大大降低。
该预处理方法适用于硬木、软木、农业废弃物，如蔗渣、麦草、稻草、玉米秸杆和其他非纤维素原料等各种植物生物质，而且正在这方面发挥越来越大的作用。
汽爆的缺点是：原料经汽爆后相对密度降低，体积增大，产生的发酵抑制物需要水洗去除。
1.1.2蒸汽爆破技术的主要内容蒸汽爆破技术应用领域不断扩大，其研究内容也不断扩大。
蒸汽爆破技术的实施要有相应的配套设备，因此蒸汽爆破设备的研发是该技术的主要研究内容之一，性质相似的原料可通用相同的设备，对某些特殊的原料则需要特殊的汽爆设备。
蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用
第24卷第8期农业工程学报V ol.24 No.82008年8月 Transactions of the CSAE Aug. 2008 189 蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用王许涛1,2，张百良1※，宋安东1，罗志华1，任天宝1（1．河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室，郑州 450002； 2．平顶山工学院，平顶山 467044）摘要：该文采用蒸汽爆破技术对秸秆进行预处理，探讨提高秸秆厌氧发酵产气量的新工艺。
研究蒸汽爆破预处理的关键参数“爆破压力”和“保留时间”对秸秆厌氧发酵效果的影响。
结果表明：蒸汽爆破预处理后的秸秆比未经预处理秸秆厌氧发酵的产气量提高34%～67.36%，蒸汽爆破预处理压力在3.0 MPa、保留时间为90 s时，每克干秸秆厌氧发酵沼气产量最大值达到304.72ml；蒸汽爆破预处理后，秸秆厌氧发酵的启动时间和发酵周期大大缩短。
关键词：蒸汽爆破；厌氧发酵；爆破压力；产气量中图分类号: S216.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2008)-8-0189-04王许涛，张百良，宋安东，等.蒸汽爆破技术在秸秆厌氧发酵中的应用[J]. 农业工程学报，2008，24(8)：189－192.Wang Xutao, Zhang Bailiang, Song Andong, et al. Application of steam-exploded technology to anaerobic digestion of corn stover[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(8)：189－192.(in Chinese with English abstract)0 引 言沼气作为一种清洁高效的能源已经得到了认可，但以秸秆为主要原料的沼气工程却很少，这与秸秆的成分和结构特性有关。
秸秆主要成分是半纤维素、纤维素和木质素，在纤维细胞的次生壁中，微细纤维、木素、半纤维素中组分均呈不连续的层状结构，彼此粘结又互相间断。
蒸汽爆破技术及其应用 2
蒸汽爆破技术及其应用摘要：基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的低压爆破技术。
在研究秸秆无污染汽爆作用机制的基础上，开发出了无污染汽爆技术清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法。
该技术不仅在秸秆综合利用上得到应用，而且还可应用于烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业。
关键词：汽爆，秸秆综合利用，清洁生产1928 年，美国的 W.H.Mason[1]发明了爆破制浆技术。
该技术使用7~8 MPa 的饱和水蒸汽作为介质进行爆破，只是在纤维板生产中应用。
因该技术爆破压力高，因此难以推广。
几十年来，各国围绕这项技术进行了大量研究与实验。
1980 年加拿大E.A.Delong[2]发明了Iotech专利，使用3.8~5.2 MPa 的饱和水蒸汽爆破经化学预处理的木片；加拿大的 Stake[3]推出了连续爆破技术，于 1.48~1.76 MPa 下每 4 分钟喷放一次。
其它爆破工艺还有Siropuler，Kokta等。
国内对爆破制浆的研究从80年代中期开始起步，并发表了研究论文。
这些工艺的共同点是针对木材，仍然是先用化学药品预处理木片，再进行爆破。
这样，仍然需加入大量化学药品，造成环境污染。
我们基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的低压汽爆技术。
我们利用汽爆技术开发出了清洁制浆、大麻清洁脱胶、秸秆制备腐植酸和活性低聚木糖等一系列创新方法，并研制出3 m、5m具快开门口的汽爆罐，申请了多项国家发明专利。
由于汽爆过程中不添加任何化学药品，消除了污染源；在汽爆过程中所降解的半纤维素，可使之资源化，生产高附加值的双歧生长因子。
因此，从根本上解决汽爆的污染问题。
大幅度降低了生产成本。
目前无污染汽爆技术在秸秆综合利用、烟草加工、造纸工业、中草药提取和麻纤维清洁脱胶等行业应用前景广阔。
1 秸秆汽爆作用机制[7]具有细胞结构的植物原料在高压(1.5 MPa)、高温(190℃)介质下汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖，同时复合胞间层的木质素软化和部分降解，从而削弱了纤维间的粘结。
蒸汽爆破技术的研究
蒸汽爆破技术的研究摘要蒸汽爆破技术是一项近年来迅速发展的预处理技术,应用于制糖、建材以及木质纤维素原料的预处理领域和食品生产以及饲料加工。
论述了蒸汽爆破技术的发展、应用、作用过程、原理以及其影响因素。
关键词蒸汽爆破;技术研究;预处理;木质纤维素在当今世界上,石油、煤、天然气等化石能源的储量是有限的,随着人类文明的进一步发展,对各种能源的需求量也是越来越大。
石油、煤、天然气等化石能源的储量随着人类的开采渐趋枯竭。
这就促使人们致力于各种低成本、可再生的新能源的开发[1]。
植物纤维具有天然、可再生等特性[2],因此利用植物纤维这一巨大的可再生资源,提供人们所需的能源和其他化工产品已成为一种趋势。
植物纤维的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素,它们主要存在于细胞(纤维是植物细胞中的一种主要细胞形式),其中,纤维素是纤维的骨骼物质,而木质素和半纤维素以包容物质的形式分散在纤维之中及周围[3]。
研究表明,利用酸或酶水解技术可以将其中的纤维素和半纤维素转化为单糖,并可进一步发酵成酒精、糖醛、丙酮、丁醇等化工原料或生产蛋白饲料等其他高附加值产品[4,5],甚至可以通过一些手段,将植物纤维中的纤维素、半纤维素以及木质素转化为生物汽油等产品。
但是,由于植物纤维本身构造的原因,对其进行直接酶解的利用率极低,因此需要对其进行预处理。
蒸汽爆破(简称“汽爆”)预处理是近年来发展迅速的一种预处理方法。
原料用蒸汽加热至180~235℃,维压一段时间,在突然释压喷放时,产生二次蒸汽,体积猛增,在机械力的作用下,将固体物料结构破坏[6]。
1蒸汽爆破技术的发展及其应用蒸汽爆破技术始于1926年,为间歇法生产,主要用于生产人造纤维板。
从20世纪70年代开始,此项技术被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。
其后此项技术得到很大发展,应用领域逐步扩大,发明了连续蒸汽爆破法生产技术及设备,如加拿大Stake Technology公司开发的连续蒸汽爆破法工艺及设备,并产生许多专利。
过热蒸汽喷射技术在含油废白土处置中的应用_李天鸣
元
项目 消耗量 /每吨污泥
柴油
12
电
20
饱和蒸汽
0. 2 t
水
0. 4 t
设备维修
人工费
单价 8 元/L 0. 668 176 元 / t 4 元/t
每吨油泥的运行成本 96
13. 36 35. 2 1. 6 40 45
总计（ 不含回收油费用）
231. 16
5 结论及建议
图 3 机械挤压法与过热蒸汽喷射 （ SOSS） 法处置废白土的油回收率比较
（ 1） 采用过热蒸汽喷射技术处置含油废白土 效果良好，油回收率比机械挤压法提高约 2 倍， 每年多产生直接经济效益约 41 万元。
由图 3 可知，采用 SOSS 方法处置废白土的 油回收效果明显优于机械挤压法，同等条件下， 油回收率可以提高约 2 倍。
4 经济效益分析
以处置一吨废白土为单位，原料废白土平均 含油率为 20% ，处 理 过 后 废 白 土 平 均 含 油 率 为 5% ，则脱油率为 15% ，则每吨废白土经过脱油 后得到的润滑油的质量为
1 000（ kg） × 15% = 150（ kg） 以回收每吨润滑油的价格为 3 500 （ 元 / t） 计， 可得回收价值为
有机肥料加工中的蒸汽爆破技术
有机肥料加工中的蒸汽爆破技术有机肥料加工我国农业增产在发挥农田养分再循环的肥源潜力上有广阔的前景，如目前农村秸秆普遍相对过剩，焚烧秸秆已经成为大江南北的普遍现象；城市生活垃圾量日益增多，经过分拣进行堆肥可实现垃圾资源化、减量化、无害化；即使是大型养殖场的粪便也未能得到有效利用，有些已经形成污染。
据此，我们可以充分利用这些有机肥源，提高土壤肥力，促使农业增产。
在由废弃物向作物肥源转化过程中，微生物将扮演重要角色。
而生物肥料的施用如固氮类生物肥料不仅可适当减少化肥的施用（可减少10%~30%的化学氮肥）而且因其所固定的氮素直接储存在生物体内，相对而言对环境污染的机会也小的多。
面对全球持续增长的人口压力和粮食需求以及日益碎坏的自然环境和生态体系，可持续发展已经成为人类不容回避的大问题。
在举足轻重的农业可持续发展问题上，“生物肥料”将扮演重要角色。
生物肥料一般指微生物肥料也称菌肥。
它可以是某种或数种特定菌的发酵液或是发酵液经吸附后的固体菌剂。
这种菌肥的明显特征是每克菌肥含有高达数亿至数十亿的活菌或者其芽孢。
并以此区别于堆肥、绿肥、饼肥和粪肥等有机肥料。
生物肥料主要是利用某种特定菌在土壤根瘤或某一特定环境中生繁殖，同时表现出固氮，解磷，解钾分泌某种植物激素（如生长素）或改善作物的根际环境（如抑制某种致病菌的生长）由此促进作物的生长发育最终达到增产之目的。
我们提出，生态肥料(Ecological fertilizers)是利用区域废弃物生产有机肥，再与化肥复合或配合施用，使作物高产、稳产、优质，减少肥料投资、培肥土壤力、减轻化肥污染的一系列肥料。
是根据特定气候、特定土壤、特定作物而配方生产的专用复合肥。
它包括有机肥料、无机肥料（氮、磷、钾）、中微量元素、提高肥料利用率的添加剂万分，也包括不同方式使用的微生物肥料、包衣剂、浸种剂、沾根剂、叶面肥等具有肥料特性的产品。
中国科学院过程工程研究所开发的一种生物肥料是利用农业废料秸秆，经高压汽爆处理后，于固定床内发酵而形成的集防治作物病害、促进植物优质高产、供给作物充足有机和无机肥分于一身的一种肥料。
固体垃圾蒸汽爆碎工艺
固体垃圾蒸汽爆碎工艺郑俊伟（201090810）南京工程学院机械系装备091摘要蒸汽爆碎是近年来发展起来的一种处理方法。
固体物料特别是木质纤维素原料用蒸汽加热至180~235℃，维压一定时间，在突然减压喷放时，产生二次蒸汽而使得体积猛增，受机械力的作用，其固体物料结构被破坏。
固体垃圾是社会生活中的常见废弃物，采用蒸汽爆碎后可以变废为宝，也可以保护环境实现可持续利用，还能在全国各地形成新的经济增长点。
该技术的实施将在取得良好经济效益的同时将取得良好的环境效益和生态效益，具有重要的现实意义和深远的历史意义。
关键字：蒸汽爆碎；变废为宝；保护环境；可持续利用Solid waste steam crush processZhengJunWei（201090810）Nanjing institute of engineering mechanics department equipment 091引言目前我国城市生活垃圾年产量达1亿多吨，且每年以8%~10%速度增长，其中50%以上成分是有机物，主要是采用卫生填埋法处理（自然发酵），其生产的渗滤液和填埋气体对环境造成巨大威胁，而且处理周期长，随着城市垃圾量的增加，靠近城市的适用的填埋场地愈来愈少，开辟远距离填埋场地又大大提高了垃圾排放费用，这样高昂的费用甚至无法承受。
另外，秸秆是农业生产中的废弃物，近年来由于农村生活能源结构的变化与集约化生产的发展，秸秆田间焚烧产生的烟雾已成为一大社会公害，如何合理利用秸秆日益引起各级政府的重视。
而沼气固态发酵利用了固体垃圾和秸秆的特点，使得未发酵完的底物能方便作为肥料和饲料等用，同时在还田及其体积、添加量、运输上都具有沼气湿发酵不可比拟的优点。
从这些方面来看，沼气固态发酵应用前景广阔。
但目前迫切需要固态发酵沼气技术工程化研究，提高固态发酵沼气技术水平和实用性。
具体可从固体原料预处理和周期刺激固态发酵沼气两个方面着手研究，提出一种周期刺激汽爆秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的方法。
蒸汽闪爆——垃圾处理新招式
蒸汽闪爆——垃圾处理新招式作者：暂无来源：《军事文摘·科学少年》 2017年第1期如果把航天技术与环保产业相结合，会发生哪些新鲜事儿呢？最近，国内首个针对垃圾处理研发的蒸汽闪爆设备闪亮登场了！咦？蒸汽闪爆是什么？它和环保有啥关系？别急，让我们一起来看个究竟。
原来，这套蒸汽闪爆设备是由中国运载火箭技术研究院下属单位研制成功的。
它的厉害之处就在于，能够通过蒸汽闪爆技术对垃圾进行严格无害化处理，使垃圾在瞬间实现除臭、灭菌、杀毒，做到垃圾处理日产零污染。
为什么要用蒸汽闪爆设备处理垃圾呢？我们知道，垃圾处理难在数量大、污染重、毒性强！而我们在日常生活中看到的传统的垃圾处理方式主要是垃圾填埋和焚烧。
不过，这两种方式可不太环保。
垃圾填埋占地大、成本高、污染地下水，且土地无法再生；垃圾焚烧则会产生粉尘和有害气体，以及二噁英等致癌物。
蒸汽闪爆设备为垃圾处理带来新方式。
它通过在密闭容器内对有机物料进行高温保压，使气体分子充分渗透到材质疏松的物料内部，再使密闭容器快速泄压（即闪爆），在这个过程中物料内的气压来不及释放，气体膨胀做功从而使物料从内部爆碎，让垃圾瞬间被除臭、灭菌、杀毒。
传统的垃圾处理流水操作则是先将垃圾中的塑料、铁、沙土等有用的垃圾分拣出来，然后将剩余没用的垃圾填埋或者焚烧。
如今，蒸汽闪爆设备能够将这些没用的垃圾全部制成有机肥，并将释放的蒸汽进行净化。
理想状态下，蒸汽闪爆设备能够实现垃圾的零排放、零污染呢！蒸汽闪爆设备则能够增大垃圾与空气的接触面积，需要20天才能制肥的垃圾，使用该设备一两天就能完成，可以说做到了垃圾处理日产日清。
垃圾处理日产日清生活垃圾被运送到垃圾处理厂之后，想要把它们处理成有机物制肥，往往需要至少两周的时间。
而每天都有大量的垃圾运送到垃圾处理厂，这样一来，垃圾越堆越多，气味也很大。
没有大量的垃圾堆积，垃圾处理厂就可以建在靠近城市的地方。
除了处理垃圾，这套设备还可以推广应用于造纸、酿酒、发电、生物能源等技术领域哦！。
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固体废弃物处理---固体垃圾蒸汽爆破工艺
目前我国城市生活垃圾年产量达1亿多吨，且每年以8%-10%的速度增长，其中50%以上成分是有机物，主要是采用卫生填埋法处理（自然发酵），其存在着：（1）产生的渗滤液和填埋气体对环境造成巨大威胁；（2）处理周期长，生产成本高。
而沼气固态发酵充分利用了固体垃圾和秸秆的特点，使得未发酵完的底物能方便作为肥料和饲料等用；同时在还田及其体积、添加量上、运输上都具有沼气湿发酵不可比拟的优点。
从这些方面来看，沼气固态发酵应用前景广阔。
但目前迫切强化需要固态发酵沼气技术工程化研究，提高固态发酵沼气技术水平和实用性。
笔者从固体原料预处理和周期刺激固态发酵沼气两个方面着手研究，提出一种周期刺激汽爆秸秆和城市垃圾进行固态发酵沼气的方法。
首先将风干秸秆或筛选的有机垃圾经过汽爆处理后放入固态发酵罐体中；然后将汽爆物料与沼气迅速混合，密封于发酵罐体中进行固态发酵；通入发酵的沼气排净罐体中的空气，采用外界周期压力变化以强化固态发酵的速率；迅速排气收集沼气。
5.14.1 固体垃圾蒸汽爆破过程
（1）粉碎作用
在汽爆过程中，垃圾内部的蒸汽从高压瞬间释放到低压时的爆破力使垃圾粉碎。
该粉碎过程比机械粉碎更彻底，更完全，因为蒸汽会
充满垃圾的所有周质空间，无孔不入，爆破使得大小有机垃圾都能够完全粉碎。
这样可以省略垃圾分选步骤中的机械粉碎步骤。
（2）分解作用
在高温条件下，垃圾中的蛋白质、脂肪、纤维素等大分子物质部分降解，特别是一些难以生物降解的物质，如园艺垃圾中的纤维素、木质素会在汽爆过程中部分水解，或者它们的分子结构发生有利于生物降解的改变，这是因为蒸汽无孔不入，能够在有机物的分子水平上发生作用。
这将会提高垃圾厌氧消化的转化率，缩短消化时间。
（3）消毒作用
在密封的汽爆罐内，蒸汽压力达到8-12个大气压，蒸汽温度达到160℃左右，垃圾在汽爆罐内保持5分钟左右，垃圾中的有害病毒和细菌大部分被杀死。
这样在后面的处理过程中，工作人员会更加卫生安全。
同时，汽爆过程中，蒸汽会凝结在垃圾中的粉尘上，从而使得粉尘沉降下来，这样会减少臭味的散发。
但这不会严重影响厌氧发酵过程，因为高温杀死的主要是垃圾中的好氧微生物和病毒；而且在垃圾进入发酵罐时，还需向汽爆垃圾中加入厌氧消化污泥混合接种。
（4）分选作用
在汽爆过程中，高压蒸汽将垃圾从汽爆罐的出口喷射出来。
由于垃圾成分的比重不同，不同垃圾从汽爆罐出口喷射出来的远近距离也不同。
比重大的、没有能够粉碎的石头、金属等会在近距离降落下来，而比重轻的、粉碎了的垃圾会在远距离降落下来，从而起到分选作用。
5.14.2 汽爆处理垃圾后厌氧消化过程
汽爆处理垃圾后厌氧消化过程与一般的分选步骤相比，比较简单。
手选除去大体积的垃圾，如家具、电器等；风选将塑料袋除去；磁选将铁金属分选出来；汽爆处理粉碎垃圾，并将重的砖块、石头等进一步分选出来。
经过汽爆处理的垃圾进入发酵罐厌氧消化一吨垃圾汽爆消耗的蒸汽量与垃圾的含水量有关，如果含水量在60%左右，根据经验，消耗的蒸汽约为0.8吨。
蒸汽消耗的能量，可通过以下几个途径补偿：发电机发电过程中产生了大量高温热水，利用这部分热水来产生蒸汽，即充分利用余热。
汽爆处理过程省略了一般分选过程中的“鼓选、机械粉碎”等步骤，从而节省了部分能耗，节省的能量用于产生蒸汽。
汽爆过程提高了厌氧消化的转化率，沼气产量增加了，从而获得了更多的可用能量。
这部分能量用来补偿蒸汽发生过程中消耗的部分能量。
汽爆出来的高温垃圾需要冷却，采用冷却水充分吸收高温垃圾中的余热，再采用多种形式利用冷却水吸收的预热，如利用循环冷却水给发酵罐保温。
汽爆的垃圾温度较高，在汽爆垃圾在进入发酵罐时，不再需要给它们加温。
而且采用高温发酵产沼气，缩短发酵时间，降低能耗。
该技术的优点有：（1）经过汽爆处理后，城市生活垃圾的性质发生变化，如含水率升高、塑料溶解、有机成分分解，操作更卫生安全。
（2）由于所用秸秆经过汽爆处理，破坏了天然结构，利于微生物的降解，提高了秸秆利用率，降低垃圾处理成本。
（3）固体垃圾经汽爆
处理后，可有效地消毒，便于操作利用。
（4）固态发酵罐内气相周期波动使固态发酵物料温度、湿度均匀性提高，省去了搅拌装置。
（5）固态发酵沼气，在提高沼气收率的同时，也便于发酵渣的利用。
上述技术中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室已经国家发明专利授权“秸秆和城市垃圾周期刺激固态发酵沼气工艺，中国发明专利号 01125211.x，2001.8.27”。