摘要
自沼气发现以来,有机物厌氧消化生产生物天然气由于其污染治理和能源回收的功能开拓了一个经久不衰的领域。有机废弃物厌氧消化过程的实现和发展依赖于工艺技术和基础理论的进步。本文从技术形式和理论出发,介绍有机废弃物厌氧消化生产生物天然气技术的现状并进行展望。首先介绍了当前主流厌氧消化技术,总结其设计和构型,阐述内在改进和变革思维:泥水分离的实现区分了第一代和第二代厌氧消化技术,而颗粒污泥的出现则发展了第三代厌氧消化技术。其次总结了现代厌氧消化技术理论和其对厌氧消化技术的推动作用,介绍一些加强厌氧消化策略:厌氧消化理论细化和种间电子传递的发现直接改变厌氧消化设计理念和运行形式。随后描述一些对厌氧消化具有强烈推动作用的新技术和新理念:机器学习有助于了解厌氧消化这一复杂黑箱,而合成生物学更将从概念上重新定义厌氧消化。最后对未来厌氧消化技术进行了展望:厌氧消化的发展将趋向于高效化、智能化、定制化,未来更将成为一个绿色平台,实现能源和物质的社会循环。
Anaerobic digestion,which could transform organic wastes to biological natural gas,emerged from the discovery of biogas.It is drawing mounting attention due to its pollution treatment and energy recovery.The realization and advancement of anaerobic digestion depends on the development of technology and basic theory.Therefore,this paper will describe current mainstream anaerobic digestion technologies through configurations and theories.Firstly,we summarize the current mainstream anaerobic digestion technologies,introduce their design and configuration,and discuss the internal improvement and transformation.The sludge-water separation distinguishes the first and second anaerobic digestion technologies while granular sludge develops the third anaerobic digestion technology.Secondly,we describe the anaerobic digestion theory,and explain its role in anaerobic digestion revolution and also provide some improvement strategies.The design and operation of anaerobic digestion technology are greatly improved by the understanding of anaerobic digestion theory and discovery of interspecific electron transfer.Then,we introduce some emerging technologies and theories which will strongly promote anaerobic digestion.Machine learning will help unravel the complex black box of anaerobic digestion while synthetic biology will redefine anaerobic digestion.Finally,we discuss the future anaerobic digestion technology.The anaerobic digestion will be more efficient,intelligent and customized.In the future,it will become a green platform to complete the social cycle of energy and substance.
作者
温汉泉
俞汉青
WEN Hanquan;YU Hanqing(Department of Environmental Sciences and Engineering,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China)
出处
《能源环境保护》
2023年第1期1-12,共12页
Energy Environmental Protection
基金
国家自然科学基金项目(52192684,51821006)。
关键词
厌氧消化
生物天然气
反应器构型
消化理论
颗粒污泥
电子传递
Anaerobic digestion
Biological natural gas
Reactor configuration
Digestion theory
Granular sludge
Electron transfer
作者简介
温汉泉(1991-),男,河北邯郸人,博士后,主要研究方向为环境微生物和废水处理技术。E-mail:wenhanquan@ustc.edu.cn;通讯作者:俞汉青(1966-),男,安徽巢湖人,教授,主要研究方向为废水处理理论和技术、有机废弃物资源化和能源化技术和污染控制材料1994年在同济大学环境工程学院获博士学位后,先后在境外三所大学从事研究工作,2001年获中国科学院人才计划回国工作,现为中国科学技术大学教授、国家杰出青年基金获得者(2006)、科技部万人计划入选者(2017)、教育部创新团队负责人(2012)、科技部创新团队负责人(2016)、国家自然科学基金委创新群体负责人(2018)。现任国家自然科学基金委工程与材料学部咨询专家组成员、多份国际SCI刊物编委。2014年以来连续入围Elsevier出版集团环境领域国际高被引学者,科睿瑞安(Web of Science)交叉领域的高被引科学家。开展水污染控制的基础研究、技术研发和实际应用工作,主持国家自然科学基金、国家重大科技专项课题、国家863划课题多项,研发了多项废水处理技术,获授权发明专利50多项,并获实际应用。作为通讯/第一作者发表SCI论文400多篇,SCI他引超过3万多次,H因子101(Web of Science),成果获国家自然科学二等奖、科技进步二等奖各1项,省部级科技/自然科学一等奖5项。E-mail:hqyu@ustc.edu.cn。
