CN109593638A - 一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统及方法 - Google Patents

一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统及方法，属于城市固废处理处置领域。本发明针对广泛应用的中温厌氧发酵提出了中温水热水解对聚乳酸塑料进行预处理的方案，使其降解周期从100天以上缩短至20天以内；针对部分地区使用的高温厌氧发酵系统，提出了中温水热水解或低温改性的技术方案，将聚乳酸塑料的停留时长分别缩短至10和20天以内以适应不同要求。厌氧产生的生物沼气可直接并入城市燃气网或厂内直接燃烧热电联产。所述方案中，以单纯计聚乳酸塑料计，甲烷产量均可达到400NL/kg以上，切实实现聚乳酸塑料与其他混合物的同步降解和甲烷化利用，并大幅降低甚至完全避免聚乳酸塑料在沼渣中的残留。

Description

一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统及 方法
技术领域
本发明属于城市固体废弃物处理处置领域，涉及废弃聚乳酸塑料的预处理以实现其甲烷化利用的方法。本方法通过水热预处理实现聚乳酸塑料在中温和高温厌氧的快速发酵，达到与可能共混的其他废弃物，如餐厨等同步降解。
背景技术
随着经济持续发展，石油资源快速消耗，价格日益上涨，传统石油依赖型塑料制造业成本不断上升；伴随着石油基塑料的大量投入使用，从宏观的白色污染，到海洋，河流，土地，城市污染，海洋生物，人类排泄物中极小的微塑料都警示着塑料垃圾已泛滥成灾。在此背景下，近些年来，可降解塑料产业迅速崛起，蓬勃发展，尤其在替代一次性塑料制品中扮演着越来越重要的角色。在此背景下，大量的可降解塑料必将伴随着餐厨或其他废弃物一同进入城市固体废弃物末端处理处置系统，比如厌氧发酵系统。
在多种可降解塑料中，聚乳酸塑料以原料极易获得性成为可降解塑料最受关注和最具潜力代表。然而，虽然聚乳酸塑料是一种生物质基塑料且被证明可被微生物利用，但是大量研究表明聚乳酸塑料在普通的自然环境中，无论在土壤，堆肥系统中，其降解速率相较于其他类型的可降解塑料都低得多，甚至停留一年后仍无明显变化(MehlikaKaramalioglu,Geoffrey D.Robson.2013.The influence of biotic andabiotic factors on the rate of degradation of poly(lactic)acid(PLA)couponsburied in compost and soil.Polymer Degradation and Stability,98(10),2063-2071)。在较为广泛应用的中温厌氧系统(30-40℃)中，即使停留超过150天，聚乳酸塑料降解率也不超过40％(Jeffrey J.Kolstad,Erwin T.H.Vink,Bruno De Wilde,LiesDeneer.2012.Assessment of anaerobic degradation of Ingeopolylactides underaccelerated landfill conditions.Polymer Degradation and Stability,97,1131-1141),而在高温厌氧系统(50-60℃)中，聚乳酸塑料的降解仍需100天以上的降解周期，相较于其他固体废弃物厌氧发酵通常采用的停留时间(10-40天)依然过长。在此情况下，聚乳酸塑料很难实现与其他废弃物的同步降解，导致沼渣中塑料残留量仍很高，释放于环境中由于降解十分缓慢，仍存在类似于传统不可降解塑料的环境风险，从而难以实现其可降解性环保净化的目的。
各地也在积极寻求一种经济、节能、环保的前处理方法，以缩短聚乳酸塑料在终端废物厌氧处理系统中的降解周期，实现与其他混合废弃物的同步降解及大幅度降低沼渣中残留聚乳酸塑料。
发明内容
本发明提供了一种利用水热对废弃聚乳酸塑料及含有聚乳酸塑料的废弃物进行预处理及后续厌氧发酵甲烷化利用的方法，针对广泛应用的中温厌氧发酵和某些区域使用的高温厌氧发酵都提出了适应的水热前处理方法，以大大缩短聚乳酸塑料在厌氧处理系统中的降解周期。
本发明的技术方案：
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统，该系统包括物料混合单元、破碎除杂单元、热交换设备、水热处理反应器、厌氧发酵反应器、脱水设备和沼气燃烧系统；其中，物料混合单元、破碎除杂单元、水热处理反应器、厌氧发酵反应器依次相连，水热处理反应器与热交换设备相连，用于热量的循环补充；厌氧发酵反应器分别连接脱水设备和沼气燃烧系统；脱水设备与水热处理反应器相连，使得厌氧发酵后的废水循环至水热处理反应器中；沼气燃烧系统与供电、供暖系统相连，将沼气燃烧产生的热能或电能利用。
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、对物料进行水热改性并厌氧发酵，包括以下三种方式：
方式一、低温水热改性聚乳酸塑料与高温厌氧甲烷化利用
将物料放入水热反应釜中进行低温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为120-160℃，含水率控制在60-90％，经过30-60分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为10-30天。
方式二、中温水热改性聚乳酸塑料与高温厌氧甲烷化利用
将物料放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160-200℃，含水率控制在60-90％，经过10-30分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为10-20天。
方式三、中温水热改性聚乳酸塑料与中温厌氧甲烷化利用
将物料放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160-200℃，含水率控制在60-90％，经过10-30分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至37℃后进入中温厌氧发酵反应器，与中温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；中温厌氧发酵停留时间为10-30天。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
所述步骤三中，水热处理过程中添加碱，当水热处理过程中添加碱时，能明显促进聚乳酸分子的断裂与小分子的生成，在得到相同的厌氧产沼气效果下，低温水热改性时间由30-60分钟缩短至10-30分钟；中温水热改性时间由10-30分钟缩短至5-10分钟。
所添加的碱以NaOH计时，添加量为1‰-5‰w/w。
本发明的有益效果：本发明针对聚乳酸可降解塑料在进入市场上广泛使用的中温厌氧发酵系统和部分地区使用的高温厌氧发酵系统时难降解和沼渣中残留量高的问题，分别提供了可行的前处理技术方案。针对中温厌氧发酵系统，提出了中温水热(160-200℃)水解方案，聚乳酸塑料的厌氧发酵周期可由传统的100天缩短至20天以内，单纯计聚乳酸塑料其甲烷产量可达400NL/kg以上。针对部分地区使用的高温厌氧发酵系统，提出了中温水热水解(160-200℃)或低温改性(120-160℃)的技术方案，可将聚乳酸塑料的停留时长分别缩短至10和20天以内以适应不同要求，且单纯计聚乳酸塑料甲烷产量均可达到400NL/kg以上。切实实现聚乳酸塑料与其他混合物的同步降解和甲烷化，大幅降低甚至完全避免聚乳酸塑料在沼渣中的残留，可以有效的降低或避免相应的环境风险，真正实现聚乳酸可降解塑料环保净化的初衷和目的。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行进一步的说明。具体实施流程如附图1所示。
实施例1：针对广泛应用的中温厌氧发酵地区
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、将物料放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160℃，含水率控制在80％，经过30分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至37℃后进入中温厌氧发酵反应器，与中温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；中温厌氧发酵停留时间为20天。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
实施例2：针对广泛应用的中温厌氧发酵地区
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、将物料放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为200℃，含水率控制在80％，经过20分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至37℃后进入中温厌氧发酵反应器，与中温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；中温厌氧发酵停留时间为20天。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
实施例3：针对广泛应用的高温厌氧发酵地区
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、将物料放入水热反应釜中进行低温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为120℃，含水率控制在80％，经过60分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为20天。该条件下的水热预处理可有效的打开长链聚乳酸塑料中的酯键，聚乳酸塑料中分子量为十几万，几万的大分子随机断裂为分子量为几百至几千，几万的聚乳酸分子，且在聚乳酸塑料光滑表面形成洞槽，更有利于微生物的附着接触与发生生物化学催化反应，厌氧降解时长可由100天以上缩短至30天以内，实现与其他废弃物的同步利用，并大幅降低沼渣中的塑料残留量。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
实施例4：针对广泛应用的高温厌氧发酵地区
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、将物料放入水热反应釜中进行低温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160℃，含水率控制在80％，经过60分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为20天。该条件下的水热预处理可有效的打开长链聚乳酸塑料中的酯键，聚乳酸塑料中分子量为十几万，几万的大分子随机断裂为分子量为几百至几千，几万的聚乳酸分子，且在聚乳酸塑料光滑表面形成洞槽，更有利于微生物的附着接触与发生生物化学催化反应，厌氧降解时长可由100天以上缩短至30天以内，实现与其他废弃物的同步利用，并大幅降低沼渣中的塑料残留量。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
实施例5：针对广泛应用的高温厌氧发酵地区
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、将物料放入水热反应釜中进行低温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为200℃，含水率控制在80％，经过10分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为10天。该条件下的水热预处理可有效的打开长链聚乳酸塑料中的酯键，聚乳酸塑料中分子量为十几万，几万的大分子随机断裂为分子量为几百至几千，几万的聚乳酸分子，且在聚乳酸塑料光滑表面形成洞槽，更有利于微生物的附着接触与发生生物化学催化反应，厌氧降解时长可由100天以上缩短至10天以内，实现与其他废弃物的同步利用，并大幅降低沼渣中的塑料残留量。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
实施例6：针对广泛应用的高温厌氧发酵地区
一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、将物料与NaOH混合放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160℃，含水率控制在80％，NaOH添加量为5‰w/w，经过10分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为10天。以该方式处理，聚乳酸可降解塑料迅速水解，成为乳酸，二聚乳酸，三聚乳酸，五聚乳酸等小分子，进入高温厌氧发酵反应器后极易被厌氧微生物捕捉和利用并产沼气，其基本完全降解厌氧周期可缩短至10天以内。
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。

Claims (4)

1.一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的系统，其特征在于，该系统包括物料混合单元、破碎除杂单元、热交换设备、水热处理反应器、厌氧发酵反应器、脱水设备和沼气燃烧系统；其中，物料混合单元、破碎除杂单元、水热处理反应器、厌氧发酵反应器依次相连，水热处理反应器与热交换设备相连，用于热量的循环补充；厌氧发酵反应器分别连接脱水设备和沼气燃烧系统；脱水设备与水热处理反应器相连，使得厌氧发酵后的废水循环至水热处理反应器中；沼气燃烧系统与供电、供暖系统相连，将沼气燃烧产生的热能或电能利用。
2.一种水热预处理促进聚乳酸塑料降解甲烷化利用的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、将聚乳酸塑料与其他混合废弃物均匀混合；
步骤二、将混匀后的物料进行破碎除杂；
步骤三、对物料进行水热改性并厌氧发酵，包括以下三种方式：
方式一、低温水热改性聚乳酸塑料与高温厌氧甲烷化利用
将物料放入水热反应釜中进行低温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为120-160℃，含水率控制在60-90％，经过30-60分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为10-30天；
方式二、中温水热改性聚乳酸塑料与高温厌氧甲烷化利用
将物料放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160-200℃，含水率控制在60-90％，经过10-30分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至55℃后进入高温厌氧发酵反应器，与高温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；高温厌氧发酵停留时间为10-20天；
方式三、中温水热改性聚乳酸塑料与中温厌氧甲烷化利用
将物料放入水热反应釜中进行中温水热处理，对聚乳酸塑料进行改性，水热反应釜内温度为160-200℃，含水率控制在60-90％，经过10-30分钟的水热改性后，物料通过热交换设备将热能传递给下一批物料处理，而自身温度降至37℃后进入中温厌氧发酵反应器，与中温发酵泥相混合进行厌氧发酵产沼气；中温厌氧发酵停留时间为10-30天；
步骤四、将厌氧发酵反应器产生的沼气输送至沼气燃烧系统，沼气燃烧系统利用沼气产热或产电，将热能输送至水热处理反应器、厌氧发酵反应器或城市供暖系统中进行热能的供给，将电能输送至城市电网或城市燃气网中进行电能的供给；
步骤五、将厌氧发酵后的废水和沼渣通过脱水设备进行分离，脱水后的沼渣排出，废水回流至水热处理反应器中，调节水热反应时的含水率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，水热处理过程中添加碱，此时在得到相同的厌氧产沼气效果下，低温水热改性时间由30-60分钟缩短至10-30分钟；中温水热改性时间由10-30分钟缩短至5-10分钟。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所添加的碱以NaOH计时，添加量为1‰-5‰w/w。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022088232A1 (zh) * 2020-10-27 2022-05-05 李锦鹏 一种利用生物质能发酵发电方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207911A (en) * 1988-03-07 1993-05-04 Rosewell Limited Method for the breakdown and recycling of solid urban waste by anaerobic fermentation
US6454944B1 (en) * 2000-11-08 2002-09-24 Larry J. Raven Process and apparatus for conversion of biodegradable organic materials into product gas
CN101486040A (zh) * 2009-02-24 2009-07-22 宁波开诚生态技术有限公司 一种餐饮废弃物的处理方法
CN102241878A (zh) * 2010-09-25 2011-11-16 深圳市科聚新材料有限公司 一种可生物降解的增韧型聚乳酸塑料及其制备方法
CN102918097A (zh) * 2010-03-25 2013-02-06 罗盖特兄弟公司 植物材料组合物及其制备方法
CN103381420A (zh) * 2013-06-24 2013-11-06 南京万德斯环保科技有限公司 一种污物协同资源化综合处理装置及方法
CN204342630U (zh) * 2014-12-09 2015-05-20 北京智创环绿科技有限公司 一种城市污水处理厂污泥组合式生物处理系统
CN104651218A (zh) * 2015-01-27 2015-05-27 深圳市海吉星环保有限责任公司 果蔬垃圾厌氧发酵与沼气发电机余热耦合利用系统及方法
CN105602844A (zh) * 2016-03-28 2016-05-25 上海万帝环境技术有限公司 餐厨废弃物中高温联合厌氧消化设备及厌氧消化方法
CN107118529A (zh) * 2017-06-26 2017-09-01 淮安市冰青建设工程管理有限公司 一种抗菌型聚乳酸薄膜材料的制备方法
CN107382003A (zh) * 2017-08-11 2017-11-24 东南大学 一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法
CN107971324A (zh) * 2017-11-24 2018-05-01 中国科学院城市环境研究所 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置
CN108372180A (zh) * 2018-02-05 2018-08-07 宜兴市欧亚华都环境工程有限公司 一种餐厨垃圾资源化处理方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5207911A (en) * 1988-03-07 1993-05-04 Rosewell Limited Method for the breakdown and recycling of solid urban waste by anaerobic fermentation
US6454944B1 (en) * 2000-11-08 2002-09-24 Larry J. Raven Process and apparatus for conversion of biodegradable organic materials into product gas
CN101486040A (zh) * 2009-02-24 2009-07-22 宁波开诚生态技术有限公司 一种餐饮废弃物的处理方法
CN102918097A (zh) * 2010-03-25 2013-02-06 罗盖特兄弟公司 植物材料组合物及其制备方法
CN102241878A (zh) * 2010-09-25 2011-11-16 深圳市科聚新材料有限公司 一种可生物降解的增韧型聚乳酸塑料及其制备方法
CN103381420A (zh) * 2013-06-24 2013-11-06 南京万德斯环保科技有限公司 一种污物协同资源化综合处理装置及方法
CN204342630U (zh) * 2014-12-09 2015-05-20 北京智创环绿科技有限公司 一种城市污水处理厂污泥组合式生物处理系统
CN104651218A (zh) * 2015-01-27 2015-05-27 深圳市海吉星环保有限责任公司 果蔬垃圾厌氧发酵与沼气发电机余热耦合利用系统及方法
CN105602844A (zh) * 2016-03-28 2016-05-25 上海万帝环境技术有限公司 餐厨废弃物中高温联合厌氧消化设备及厌氧消化方法
CN107118529A (zh) * 2017-06-26 2017-09-01 淮安市冰青建设工程管理有限公司 一种抗菌型聚乳酸薄膜材料的制备方法
CN107382003A (zh) * 2017-08-11 2017-11-24 东南大学 一种基于热水解与化学调质联合预处理的污泥厌氧消化方法
CN107971324A (zh) * 2017-11-24 2018-05-01 中国科学院城市环境研究所 一种餐厨垃圾厌氧发酵沼渣减量化资源化的方法及其装置
CN108372180A (zh) * 2018-02-05 2018-08-07 宜兴市欧亚华都环境工程有限公司 一种餐厨垃圾资源化处理方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JEFFREY J. KOLSTAD ET AL: "Assessment of anaerobic degradation of IngeoTM polylactides under accelerated landfill conditions", 《POLYMER DEGRADATION AND STABILITY》 *
LAN MU ET AL: "Enhanced biomethanization of waste polylactic acid plastic by mild", 《WASTE MANAGEMENT》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022088232A1 (zh) * 2020-10-27 2022-05-05 李锦鹏 一种利用生物质能发酵发电方法

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