垃圾高温好氧生物干化效果的影响因素分析

高温好氧生物干化技术是解决我国"高含水、高有机质"生活垃圾干化的有效技术手段,而垃圾高温好氧生物干化过程的微观机理及影响因素非常复杂。在进行多组垃圾高温好氧生物干化试验的基础上,指出影响生物干化的内外因素有机质含量、微生物菌种、通风风量、仓体构造、氧气浓度、颗粒粒径、仓体保温性;初步确定了高温好氧生物干化主要影响因素的适宜范围为垃圾中有机质含量>15%,接种适宜的高温好氧微生物菌种（活菌数为106~1010 CFU/mL,接种量约为1.5 L/t）,垃圾粒径控制在95%＜160mm,通风风量应同时满足有机质分解过程中O₂的需要量和除湿的空气需要量,可为垃圾高温好氧生物干化技术的工艺机理研究提供了数据参考。     

不同填料甲苯生物滤塔中微生物群落结构与代谢功能解析

对填料为珍珠岩、玻璃珠和聚苯乙烯泡沫(EPS)的甲苯生物滤塔中微生物群落的结构和代谢功能进行了分析.结果表明,在稳定运行阶段,生物滤塔的微生物群落结构相似且与接种物存在较大差异.3种填料的生物滤塔中在门水平上的优势菌均为变形菌门Proteobacteria(36.1%~67.5%)、放线菌门Actinobacteria(4.3%~43.4%)、厚壁菌门Firmicutes(3.0%~16.4%)和拟杆菌门Bacteroidetes(1.9%~10.2%);属水平上,相同的优势属为红球菌属Rhodococcus(2.4%~38.5%)和假单胞菌属Pseudomonas(5.9%~25.3%),在珍珠岩生物滤塔中相对丰度更高的属为戴沃斯氏菌属Devosia、戈登氏菌属Gordonia和根瘤菌科某属Rhizobiales_E,在玻璃珠和EPS生物滤塔中相对丰度更高的属为着色菌科某属Chromatiaceae_A和Fluviicola.不同填料的生物滤塔中微生物群落整体碳源代谢能力相似且相比接种物均显著下降,微生物群落结构与代谢呈现一致性,多样性水平均为珍珠岩EPS玻璃珠.与接种物相比,不同填料的生物滤塔中微生物结构物种多样性都降低,代谢多样性都升高.     

通风、翻堆和添加剂对垃圾生物干化和臭气排放的影响

采用自制的生物干化装置探索了通风、翻堆及不同添加剂对垃圾生物干化和臭气排放的影响。通风量增加,有助于水分散失和H2S减排,也利于生化反应的进行,添加自制除臭剂和生物菌对H2S的排放有显著的抑制作用,添加自制除臭剂和桔秆对NH3的排放有显著的抑制作用,添加自制除臭剂可作为生物干化除臭剂的优选。翻堆工艺对干化产品含水率有一定影响,物料含水率随翻堆次数增加逐渐下降,翻堆2次的干化产品含水率最终达到25%,翻堆3次的含水率达到22.5%,翻堆4次的含水率达到19.1%,增加翻堆次数可显著降低物料含水率。     

正交试验确定城市生活垃圾生物干化最佳工艺参数

通过对董村综合垃圾处理厂的垃圾进行生物干化最佳工艺运行参数进行研究。利用生活垃圾生物干化反应仓做垃圾生物干化中试试验,采用新鲜餐厨垃圾为试验材料,通过正交试验来探讨影响干化效果的工艺参数(堆高、初始含水率、通风方式、翻堆方式)的变化规律,确定生物干化的最佳工艺参数。试验结果表明,垃圾生物干化工艺中影响水分去除率因素的大小顺序是:翻堆方式通风方式初始含水率堆高。垃圾生物干化工艺的最佳工艺条件是:堆高1.5 m、初始含水率60%、通风方式(通风10 min,静止30 min)、翻堆方式(0.5次/天)。     

新型全混合式厨余垃圾生物干化工艺效能实证研究

开发了一种新型连续进料全混合式厨余垃圾生物干化工艺,通过中试试验探究了该工艺运行效能及其对物料温度、含水率和热值的影响规律.结果表明,该工艺可显著缩短升温时间,维持物料>50℃的高温区段20h/d;在最佳运行条件（通风速率0.171m³/（kg·h）,最低控制温度45℃,干化周期7d）下,厨余垃圾含水率可降至（34.86±1.71）%,水分单位去除量达（716±23） kg_水/t_垃圾,运行能耗仅为77.91kW·h/t_垃圾,低位热值高达（6681±119） kJ/kg,满足垃圾焚烧进炉要求,可有效实现厨余垃圾快速衍生燃料化.     

通风量对有机废弃物生物干化的影响

通过有机废弃物生物干化实验,研究了通风量对生物干化效果的影响。实验以果蔬、厨余和园林垃圾几种典型有机废弃物作为原料,设置3个梯度的通风量,对其温度、含水率和有机质含量变化对比发现:通风量会显著影响生化干化指数、空气利用率以及干化后物料的低位热值。低通风量下温度升高明显,且空气利用率较高,但携带水汽能力较弱,难以有效带走物料水分;高通风量下难以维持高温,热量损失较大,但物料最终含水率最低。当通风量为48 L/（kg·h）时,果蔬与园林协同干化的最终含水率能降低到13.97%,生物干化指数为2.34,物料的低位热值最终达到13932 kJ/kg,较初始热值提升了322%,能够基本满足制备垃圾衍生燃料（RDF）的条件,且能够在相对更低的能耗下提高生物干化效果。     

城市垃圾生物干化最佳工艺参数的优化研究

对董村综合垃圾处理厂的有机垃圾进行生物干化,以正交试验确定其最佳工艺运行参数。利用生活垃圾生物干化反应仓开展垃圾生物干化中试试验,以新鲜餐厨垃圾为试验材料,通过正交试验来探讨工艺参数(堆高、初始含水率、通风方式、翻堆方式)对干化效果的影响变化,从而确定生物干化的最佳工艺参数。试验结果表明:垃圾生物干化工艺中各因素影响水分去除率的大小顺序为:翻堆方式>通风方式>初始含水率>堆高。垃圾生物干化的最佳工艺条件如下:堆高1.5 m,初始含水率60%,通风方式(通风10 min,静止30 min),翻堆方式为2天1翻。     

矿化垃圾层微生物群落结构及多样性分析

矿化垃圾层含有的丰富微生物群落在稳定渗滤液理化性质中发挥重要作用。为深入理解矿化垃圾中微生物群落对渗滤液有机物的降解作用,采用16S rRNA基因高通量测序技术和分析方法,研究了不同点位矿化垃圾微生物群落结构和多样性。结果表明:矿化垃圾含有丰富的微生物群落,各点位的丰富度相近,但多样性差别较大;各点位均含有(相对丰度>1.0%)厚壁菌门(Firmicutes)、广古菌门(Euryarchaeota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、互养菌门(Synergistetes)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、热孢菌门(Thermotogae)和Atribacteria;厚壁菌门在K1、K2、K3和K4点位相对丰度最高,分别为39.10%、31.79%、47.09%和33.84%,为优势菌门;广古菌门在渗滤液有机负荷较高的K1、K2点位以及水力停留时间较长的K4点位相对丰度较高,而在中部K3点位的相对丰度较低。微生物群落结构和多样性与渗滤液负荷相关,在渗滤液负荷较高的矿化垃圾层,微生物群落多样性较高。     

通风强度对市政污泥生物干化中试效果的影响

将污泥与树皮按照一定比例混合,利用自主研制的滚筒式污泥生物干化中试系统进行实验,通过对温度、含水率、O2和CO2浓度、挥发性固体(VS)、p H等参数的检测,研究了通风强度对市政污泥生物干化效果的影响.结果表明,通风强度对污泥生物干化有较大影响,通风强度(以VS计)为120 L·(h·kg)-1时,最高温度达到66℃,55℃以上高温可以维持40 h以上,111 h后污泥最终含水率可以降低至56%;生物干化过程中p H始终保持在6.5~8.5之间,不会影响微生物生命活动;滚筒式污泥生物干化反应器能够使反应器内基质均一性良好,对利用滚筒式反应器实现污泥连续流处理提供参考.     

生物炭添加对半干旱区土壤细菌群落的影响

以半干旱区固原生态试验站生物炭修复4a的表层土壤为对象，采用高通量测序技术研究了不同添加类型（槐树皮生物炭、锯末生物炭）和比例（1%、3%、5%，质量百分比）的生物炭对土壤细菌多样性及群落结构的影响.结果表明，生物炭应用提高了土壤细菌群落的多样性，锯末生物炭优于槐树皮生物炭，且3%锯末生物炭对细菌群落的多样性影响最佳，其香农指数为6.22；优势门主要为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）和Saccharibacteria，相对丰度共占76.80%~85.31%；优势纲有放线菌纲（Actinobacteria）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria），其相对丰度占48.13%~57.08%；属水平上，施加生物炭增加了芽孢杆菌属（Bacillus）、硝化螺旋菌属（Nitrospira）的相对丰度，降低了土微菌属（Pedomicrobium）、根瘤菌属（Rhizobium）的相对丰度；层级聚类及冗余分析（RDA）发现，施加生物炭对细菌群落结构有影响，其中，微生物量碳、含水率、铵态氮、有机碳对细菌群落结构的影响较大.细菌优势门与环境因子相关性热图分析表明，铵态氮与放线菌门、绿弯菌门呈显著相关性.铵态氮是影响细菌群落的主要理化因子.     

通风模式对餐厨垃圾生物干化能效及氮素损失的影响

针对餐厨垃圾生物干化处理周期长、脱水效率低的问题,基于外源辅助加热的生物干化机,比较不同通风模式（温度控制通风设置4个处理:TFWD 45-50、TFWD 50-55、TFWD 55-60、TFWD 60-65;时间控制通风设置2个处理:TFSJ 20、TFSJ 60）对餐厨垃圾生物干化过程系统脱水能效及氮素损失的影响。结果表明:1）与温度控制通风的4个处理相比,时间控制通风的2个处理的总氮（TN）和铵态氮损失较小、发芽指数（GI）较高;2）连续通风TFSJ 60的水分去除效率最低（66.78%）,TN和铵态氮损失最小（分别为8.14%、12.96%）,腐熟度最高（EC为2.72 mS/cm、GI为75.00%）,单位质量水分去除能耗最低（1.10 kW·h/kg）;3）TFWD 50-55的水分去除效率最高（达到99%以上）,TN和铵态氮损失最大（分别为16.95%、57.83%）,腐熟度较低（EC为4.28 mS/cm、GI为19.58%）、去除单位质量水分的能耗较高（1.74 kW·h/kg）。Pearson相关性分析结果表明:TN、铵态氮与含水率呈显著正相关（P<0.05）,与温度、EC、耗电量呈显著负相关（P<0.05）。因此,生物干化后的物料若进行好氧堆肥处理制成有机肥后回归土壤,则建议采用连续通风（TFSJ 60）处理餐厨垃圾;生物干化后的物料若焚烧或者填埋处理,则建议采用温度控制通风（TFWD 50-55）处理餐厨垃圾。研究结果为餐厨垃圾快速生物干化处理通风模式的选择提供了参考。     

生活垃圾处理机中复合微生物降解厨余垃圾的机理研究

为探究复合微生物降解厨余垃圾的机理,通过采用复合微生物降解各类厨余垃圾的降解温度、代谢气体成分以及对残余代谢物中的氮及磷含量的分析,得出复合微生物降解生活垃圾的温度在高温期稳定在48~52℃,有利于杀灭垃圾中的病原菌;微生物降解过程中排放的气体主要成分为CH_4、CO_2、H_2S、NH_3等,是垃圾减量化的主要原因之一;降解产物中富含氮和磷速效成分,可作为肥料使用。     

不同碳源农林废弃物与厨余垃圾协同堆肥对腐熟度和臭气排放的影响

针对北京市生活垃圾分类后厨余垃圾含水率高,在堆肥过程中存在酸化严重、升温慢、渗滤液产率高、产品品质差和臭气排放严重等问题,研究了玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧作为外加碳源对厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的影响,其中3种辅料添加比例均为15%,采用机械强制连续通风,通风速率为0.5 L/（kg DM·min）。堆肥周期为16 d,每4 d翻堆1次。结果表明:纯厨余垃圾单独堆肥酸化严重,未升温,添加辅料高温期（>55℃）持续时间超过10 d。碳源辅料影响有机质降解难易程度,西瓜秧添加在堆肥前期升温迅速,园林剪枝在堆肥中期温度较高,玉米秸秆在堆肥中后期温度较高。添加玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧可分别减少95%、39%和17%的渗滤液生成。秸秆和西瓜秧处理的种子发芽率指数（GI）第12天达到100%,比园林剪枝缩短4 d。与西瓜秧相比,添加秸秆减少了66.6%硫化氢（H₂S）和86.3%甲硫醚（Me₂S）排放,园林剪枝减少了82.3% Me₂S排放。影响厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的主要理化因素为pH和温度。     

餐厨垃圾固渣DANO动态堆肥处理效果研究

分别采用中试规模的达诺滚筒(DANO)动态堆肥和静态发酵作为一、二次发酵工艺主体设备,为实际工程产生的餐厨固渣探究较适宜的参数控制条件。根据不同调理剂(木屑、稻草)、C/N和含水率参数。设置M1、M2、D1、D2和D3共计5个堆肥批次,通过理化指标、氨气挥发量、氧气含量、纤维素酶和蛋白酶含量等指标检测和最终肥料品质指标分析,揭示不同条件下餐厨固渣DANO动态堆肥处理效果。结果表明:1)环境温度在18.5~25.8 ℃,DANO一次发酵升温受环境影响较弱。木屑相较稻草总体上呈现升温速度慢、峰值温度高、堆肥持续时间长的特点。2)控制含水率为50.83%~60.30%,稻草堆体高温期温度都超过55 ℃,维持时间超过7 d。3)稻草堆体初始C/N控制在23~27内较为合理。综上,控制相关条件,堆肥周期可以控制在28~33 d。最终产品的C/N、含水率、总养分和pH等相关重要指标均符合NY/T 525—2021《有机肥料》标准的要求。     

农业废物好氧堆肥中氨氧化细菌的群落结构

应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）技术对农业废物好氧堆肥过程中氨氧化细菌（ammonia-oxidizingbacteria,AOB）种群结构随时间的变化情况进行了研究,结果表明,AOB群落的Shannon-Weaver指数初始值为2.58,堆肥结束时为2.02,多样性整体呈下降趋势.通过对部分优...     

米曲霉协同抗酸化菌剂制备餐厨垃圾氨基酸液态肥

餐厨垃圾全量资源化过程中大分子物质与易降解有机质的同步转化,是制备高品质液态肥的关键. 本文采用自主筛选的抗酸化菌剂和米曲霉协同制备富含氨基酸的液态肥,通过温度、初始pH、菌剂接种量等工艺条件优化,解析大分子物质(有机质、蛋白质、淀粉等)的降解转化特性,阐明微生物群落演替规律. 结果表明:抗酸化菌剂与米曲霉的协同作用可促进餐厨垃圾中大分子物质的有效降解转化,当温度为38 ℃、初始pH为6.5、接种量为1%时,好氧发酵6 d后产物中游离氨基酸浓度显著提高,达到4.09 g/L. 极差分析发现,对产物中游离氨基酸浓度影响的显著性由高到低依次为接种量、温度和初始pH. 微生物群落演替规律分析表明,Bacillus和Aspergillus是发酵过程中的优势微生物,与游离氨基酸浓度具有较强的相关性;Agaricales、Cladosporium、Vibrio在淀粉的降解、溶解性碳水化合物的赋存中起到重要作用. 研究显示,米曲霉协同抗酸化菌剂好氧发酵餐厨垃圾可实现易降解有机质与大分子物质的同步转化,提高产物游离氨基酸含量,为餐厨垃圾高值化利用提供技术支撑.      

甲烷胁迫下不同填埋场覆盖土的氧化活性及其菌群结构

对比研究了常规填埋场覆盖材料(粘土)和甲烷胁迫下垃圾生物处理后的材料(垃圾土)的甲烷氧化活性及其菌群结构.结果表明,粘土由于持水能力弱,其含水量较低,随着环境温度、降水等条件的变化,极易结块,从而影响其中甲烷氧化菌的生长;而垃圾土富含有机物,持水力强,空隙率高,有利于甲烷氧化菌的生长和繁殖.暴露于甲烷气流120 d后,垃圾土柱中下层土壤的甲烷氧化潜力达到了11.25～13.48 μmol/(g·h),是相应粘土层甲烷氧化潜力的10.4～24.5倍.土柱上层土壤由于水分蒸发、变干,抑制了其甲烷氧化活性.试验结束时,垃圾土柱甲烷氧化去除率达到了48.3%,是粘土柱的5～6倍.甲烷氧化菌TypeⅠ和TypeⅡ的生物标记物 PLFAs 16：1ω8c和18：1ω8c分析表明,土样的PLFA18：1ω8c含量与其甲烷氧化潜力具有很好的线性相关性.     

多因素共同作用对中温条件下污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产H2的影响

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产H₂既可减少环境污染,又可制备清洁能源,是一种理想的有机固废处理处置技术。通过4因素5水平正交设计的批式实验及产氢动力学,探究餐厨垃圾C/N、混合体系C/N、含水率、初始pH值4个主要因素共同作用对中温条件下污泥餐厨垃圾联合厌氧发酵产H₂的影响。极差与方差分析结果表明：4个主要因素对联合厌氧发酵产H₂结果影响较明显,而餐厨垃圾C/N和混合体系C/N的交互作用对产H₂结果的影响不显著。不考虑交互作用,以比氢气产量为产H₂效能主要表征指标,最终确定餐厨垃圾C/N为20,联合发酵体系C/N为10,初始pH值为7,含水率为90%时,产H₂效能最佳,此时的累积产氢量为1499.6 mL,比氢气产量为140.96 mL H₂/g DS,最大产氢速率为21.73 mL H₂/h,最大H₂浓度为55.79%。