生物质产甲烷-产甲醇梯级转化

耦合系统的构建与优化

一、成果简介

基本情况：创新污泥处理全链条技术，解决传统工艺能耗高、资源回收率低的问题。

技术内容：针对城市污泥数量庞大、成分复杂、有害物质和病原菌含量大、难处置等问题，研究污泥高效预处理技术、高温厌氧消化技术、沼气生物净化提纯技术、滤渣好氧堆肥技术、沼气工程无人值守控制技术以及污泥干燥与回收植物营养技术（NuRC），实现各项关键技术的系统集成，形成一套完整的城市污泥高效处理与资源化利用技术系统和装置，使污泥VS与TS的融出率分别高于50％与30％，沼气产量达到1.5m³/（d・m³），甲烷含量＞55%，消化污泥的病原菌检出率＜1%，沼气提纯后的CH₄含量＞95%，可在寒区全年连续稳定运行。为我国城市污泥处理与资源化利用提供绿色、高效、稳定的解决方案。

可行性：综合处理成本＜200元/吨污泥（较焚烧工艺低40%），年处理1万吨污泥可发电150万度+生产有机肥3000吨。通过构建“厌氧发酵产甲烷→甲烷催化转化甲醇”的梯级系统，突破传统生物质单一转化模式，实现能源效率最大化。

技术内容：以甲烷氧化菌（MethylosinustrichosporiumOB3b）为核心功能菌株，通过系统优化发酵工艺参数（包括MDH抑制剂筛选、气液传质强化装置设计及传质载体优化技术），构建了生物质甲烷定向转化甲醇的高效生物催化体系。基于BCA法测定可溶性蛋白含量，结合菌体生物量（OD600）动态监测与关键酶活性分析，系统解析了MDH抑制剂对菌株代谢活性及生长稳定性的调控机制。目前已完成实验室小试规模验证，阶段性实验数据表明：在批次培养体系中，采用1mMEDTA作为MDH抑制剂并联合100mM甲酸盐作为电子供体时，较未添加抑制剂组产量提升260%。此工艺条件下菌体蛋白保留率为对照组的73.6%，证实靶向抑制策略可有效平衡代谢通量与细胞活性，为规模化生产提供了关键参数支撑。

可行性：实验室阶段已完成系统验证。

二、所属领域：生物经济。

三、拓展至未来产业：未来能源。

四、联系方式

有合作意向的企业请联络北林区工业信息科技局，电话：0455-8106381、0455-8106380。