生物质废物资源综合利用技术

　　陈冠益，天津大学环境学院，院长、教授，陈冠益教授在生物质资源开发利用方面在国内外具有学术影响力。自2003年回国后承担多项国家科技支撑、973、863、国家自然科学基金重点项目；排名第一获得天津市科技进步一等奖、天津市环境保护科学技术奖一等奖；2012年获得国务院政府特殊津贴；2011年入选天津市131创新型人才工程第一层次；获科技部支持，作为秘书长牵头组建固体废物产业技术创新战略联盟；发表论文累计87篇，其中SCI收录29篇，EI收录36篇，SCI他引675篇次（单篇他引最高106次），获国家发明专利5项。近五年组织或参与组织国际会议5次，在国际会议/研讨会做邀请和大会报告25次，被国家自然科学基金委员会邀请资助参加中泰、中丹、中芬、中日可再生能源研讨会并作生物质能方面的特邀报告；主讲《大气污染控制》课程2010年获批国家精品课程，2012年获批天津市精品资源开放课程；指导本科生获得挑战杯全国大学生科技竞赛天津市一等奖和创业竞赛金奖。

　　《生物质废物资源综合利用技术》面向生物质废物资源的转化技术及综合利用，着重于各种技术的原理、特点、工艺和应用案例，并结合了作者的最新技术开发成果，突出技术性、实践性、系统性、全面性。主要内容包括生物质废物资源的现状及特点、生物质废物资源的利用技术(烯气化利用技术、燃油化利用技术、发电供热利用技术、燃料化利用技术、肥料化利用技术、建材化利用技术、高值化利用技术)、综合利用中主要的二次污染物控制、技术的发展趋势与应用挑战，旨在为广大读者系统介绍生物质废物资源化综合利用技术的发展现状、技术进展和推广应用等。全书引用文献及时全面，紧跟生物质废物利用技术尤其能源化利用技术前沿，引用了多个最新工程范例，可参考性强。
　　本书可作为环保、能源、化工、土木等领域科研人员、生产技术人员以及政策管理人员的参考书，也可作为高等学校热能工程、环境工程、环境科学、化学工程、生物化工和资源利用等专业教师、研究生和本科生的教学用书。

第1章绪论/ 1
1．1生物质废物资源的现状与特点 1
1．1．1生物质废物的定义 1
1．1．2生物质资源量 4
1．1．3生物质资源的特点 5
1．1．4国内外生物质废物资源化利用比较 9
1．1．5存在的问题 10
1．2利用技术概述分析 11
1．2．1燃烧 11
1．2．2热解 13
1．2．3气化 15
1．2．4液化 20
1．2．5成型燃料 21
1．2．6生物发酵 23
1．3污染特征分析 25
1．3．1大气污染 25
1．3．2地下水污染 26
1．3．3土壤污染 27
参考文献 30
第2章燃气化利用技术/ 31
2．1气化制备生物燃气技术 31
2．1．1生物质气化原理 31
2．1．2气化炉常见炉型、性能、特点及主要参数 35
2．1．3生物燃气的净化 44
2．1．4气化技术的应用 46
2．2生物沼气制备与利用 48
2．2．1厌氧消化原理及工艺 48
2．2．2厌氧消化技术的工程应用 57
2．3生物合成气制备与利用 61
2．3．1国内外研究进展 61
2．3．2生物质气化制取合成气的模拟 65
2．3．3模拟技术举例分析 70
2．4生物氢气制备与利用 82
2．4．1生物制氢机制 84
2．4．2生物制氢的微生物及其关键酶 93
2．4．3生物制氢工艺及利用 99
2．4．4生物制氢存在的问题 109
2．4．5生物制氢发展方向 111
参考文献 112
第3章燃油化利用技术/ 117
3．1燃料乙醇 117
3．1．1乙醇的物理性质 118
3．1．2燃料乙醇原料 119
3．1．3燃料乙醇工艺 121
3．1．4燃料乙醇示范工程与应用 134
3．1．5燃料乙醇产业化进程 140
3．2木质纤维素水解发酵制备丁醇 146
3．2．1丁醇的物理、化学性质与用途 146
3．2．2丁醇制备的基本方法 148
3．2．3丁醇制备的基本原理 148
3．2．4丁醇制备的示范工程及应用 153
3．3生物质燃油制备与利用 156
3．3．1生物质热解方法 156
3．3．2生物质快速热裂解液化机制与工艺特点 158
3．3．3快速热解反应器 159
3．3．4热解的影响因素 162
3．3．5生物油组分与特性 164
3．3．6生物油精制 167
3．3．7生物油示范工程与应用 174
3．4生物柴油制备与利用 177
3．4．1生物柴油的特点 178
3．4．2生物柴油采用的原料 178
3．4．3生物柴油的生产方法 179
3．4．4生物柴油的发展现状 180
3．4．5生物柴油的产业化现状 182
3．5生物汽油和航空生物燃油的制备与利用 188
3．5．1生物汽油 188
3．5．2生物航油 190
3．5．3生物燃料在民航应用案例 194
参考文献 195
第4章发电供热利用技术/ 201
4．1发电利用 201
4．1．1生物质发电技术概况 201
4．1．2生物质直接燃烧发电技术 202
4．1．3生物质气化发电 206
4．2供热利用 217
4．2．1生物质供热利用简介及特点 217
4．2．2生物质供热按热源原料分类 218
4．2．3生物质供热实例 224
4．2．4生物质供热在农村可行性研究 227
4．3生物质混合发电利用 231
4．3．1生物质混合燃烧的概念和优势 231
4．3．2生物质混合燃烧技术 233
4．3．3生物质混合燃烧发电工程实例 244
4．3．4混合燃烧对系统运行和排放的影响 250
4．3．5生物质和煤混燃的经济性评价 254
参考文献 254
第5章燃料化利用技术/ 257
5．1成型燃料国内外发展历程 259
5．1．1国际生物质成型燃料的发展历程 259
5．1．2启示 261
5．1．3中国生物质燃料的发展历程和问题 262
5．2生物质成型燃料制备与利用 263
5．2．1生物质成型燃料的制备技术与工艺 263
5．2．2生物质成型燃料的成型机制与影响因素 286
5．2．3生物质成型燃料的利用 293
5．2．4生物质成型燃料利用过程中存在的问题 293
5．3垃圾衍生燃料制备与利用 309
5．3．1我国城市垃圾的基本特征 310
5．3．2垃圾的处理方法 310
5．3．3垃圾衍生燃料简介 312
5．3．4垃圾衍生燃料的特性 313
5．3．5垃圾衍生燃料的制备技术与工艺 314
5．3．6垃圾衍生燃料的利用 316
5．3．7存在的问题 318
5．4污泥衍生燃料制备与利用 325
5．4．1污泥的特性及分类 325
5．4．2污泥衍生燃料的制备、方法与工艺 330
5．4．3污泥衍生燃料的制备的影响因素 336
5．4．4污泥衍生燃料的利用 341
参考文献 345
第6章肥料化利用技术/ 346
6．1堆肥工艺 347
6．1．1堆肥工艺 347
6．1．2堆肥工艺参数条件与控制 348
6．1．3堆肥腐熟度指标 350
6．2堆肥设备 356
6．2．1前处理设备 357
6．2．2后处理设备 361
6．2．3其他辅助设备 368
6．3有机肥料施用及再加工 371
6．3．1加工、施用有机肥料的重要意义 371
6．3．2农田有机肥料的施用方法 374
6．3．3有机肥料的科学施用 375
6．3．4有机肥料施用的误区 378
6．3．5有机肥料的再加工 379
参考文献 382
第7章建材化利用技术/ 383
7．1路基材料制备与利用 383
7．1．1水泥混凝土和沥青混凝土的骨料 384
7．1．2烧结炉渣利用技术 385
7．1．3焚烧灰渣的土木工程应用 385
7．1．4研究进展 385
7．2砖体材料制备与利用 386
7．2．1干化污泥及污泥直接制砖 386
7．2．2污泥焚烧灰-黏土混合砖制备 387
7．2．3污泥焚烧灰制砖 387
7．2．4污泥与粉煤灰混合制砖 388
7．2．5垃圾焚烧灰制砖 389
7．3墙体材料制备与利用 389
7．3．1焚烧灰渣制墙体材料 389
7．3．2污泥制墙体材料 390
7．4污泥制生态水泥 390
7．5污泥制轻质陶粒 392
参考文献 393
第8章高值化利用技术/ 395
8．1高附加值基础化学品 395
8．1．1基础化学品的筛选 395
8．1．2基础化学品的合成与转化 400
8．2生物塑料合成与应用 412
8．2．1纤维素基塑料 412
8．2．2木质素基塑料 418
8．2．3聚乳酸 421
8．2．4聚丁二酸丁二醇酯 429
8．2．5聚羟基脂肪酸酯 433
8．2．6聚对苯二甲酸丙二醇酯 439
8．2．7其他生物塑料 443
8．3生物基碳材料 450
8．3．1活性炭材料 450
8．3．2新型碳材料 457
8．4其他产品 460
8．4．1生物基涂料 460
8．4．2生物染料 461
8．4．3生物基润滑油 462
8．4．4生物油墨 464
8．4．5生物基吸附剂 465
参考文献 466
第9章生物质废物资源综合利用中的污染物控制/ 469
9．1污染物监测分析 469
9．1．1固体废物样品的采集和制备 469
9．1．2危险特性的监测 473
9．1．3其他监测项目 476
9．2污染物控制方法与技术 479
9．2．1沼渣的处理与控制技术 479
9．2．2液体污染物处理与控制技术 479
9．2．3气体污染物处理与控制技术 483
9．3敏感性二次污染物控制 486
9．3．1二英的控制 486
9．3．2焦油的控制 492
9．3．3垃圾渗滤液的控制 495
9．3．4重金属的控制 500
参考文献 502
第10章管理政策与公众参与/ 504
10．1管理制度 504
10．1．1废物管理制度 504
10．1．2生物质能管理制度 511
10．2政策法规 514
10．2．1固体废物政策法规 514
10．2．2生物质能政策法规 520
10．3公众参与 528
10．3．1公众参与的概念与内涵 528
10．3．2公众参与对生物质废物利用制度建立的价值 528
参考文献 529
第11章技术发展趋势与应用挑战/ 531
11．1发展趋势 531
11．1．1发展背景 531
11．1．2国内外发展趋势 533
11．2应用挑战 534
11．2．1技术研发 534
11．2．2工程设施 535
11．2．3政策法规 536
11．3展望与未来 537
参考文献 538
符号表/ 540