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。     

通风方式对高含水率垃圾生物干化的影响

以高含水率混合收集生活垃圾为研究对象,研究了不同的通风方式(间隙通风10min/20min、间隙通风5min/25min、40℃热空气通风和间隙-连续通风)对生物干化影响.结果表明,40℃热空气通风和间隙-连续通风可提高产物含水率下降幅度、单位质量垃圾水分去除率、单位有机物降解脱水容量、产物低位热值;但堆体高温持续时间短,VS消耗量小,并且有机物稳定化程度低.经过18d的干化试验,4组试验产物含水率分别为39.6%,34.4%,23.7%,24.5%,相应的单位去除率(以原生垃圾质量计)为0.437,0.476,0.523,0.517kg/kg,低位热值为11954,12994,15760,14801kJ/kg,与原生垃圾相比,热值分别提高了121%、140%、191%及173%,以40℃空气通风产物热值最高.     

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)。     

垃圾渗滤液两级DTRO浓缩液生物蒸发处理研究

以生物膜海绵为微生物载体和膨胀剂,餐厨垃圾为补充碳源,生物蒸发处理垃圾渗滤液两级DTRO浓缩液.同时优化了生物蒸发过程中的COD浓度、最佳通风速率和每轮的投加量.结果表明:生物蒸发处理垃圾渗滤液浓缩液是可行的,且COD浓度越高,生物蒸发效果越佳,当COD浓度为160g/L时,四轮堆体最高温为72℃,水分总去除率为85.2%;虽然低风速堆体温度相对较高,但水分去除相对较少.所以综合堆体温度及水分去除效果,选择通风速率为0.5L/min作为生物蒸发最佳风速;混合液投加量为85%时水分和VS的去除效果最佳,所以选择最佳投加量为85%.     

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。     

不同湿热预处理条件对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

采用湿热水解技术处理餐厨垃圾,研究不同湿热预处理温度与时间下餐厨垃圾w(VS)(VS为挥发性固体)、ρ(CODs_Cr)(CODs为溶解性化学需氧量)、ρ(TOC)、ρ(TN)等指标的变化,以评价湿热预处理对餐厨垃圾厌氧产氢效能的影响. 在此基础上,结合厌氧产氢动力学分析,确定厌氧发酵产氢的最佳湿热预处理条件. 结果表明:湿热预处理温度、时间对餐厨垃圾可浮油脱出量、w(VS)具有显著影响. 餐厨垃圾湿热预处理后ρ(CODs_Cr)、ρ(TOC)、ρ(TN)变化情况与w(VS)呈负相关. 餐厨垃圾经90℃湿热预处理30min后,可浮油脱出量为37.5mL/kg,w(VS)/w(TS)为95.12%,最大比产氢量达242.1mL/g,最大产氢速率为12.46mL/h,累积产氢率达0.88mol/mol,厌氧产氢启动时间为12.85h. 说明对餐厨垃圾进行适度的湿热预处理可有效提高有机物溶解性与生物可利用效率,进而提高厌氧发酵累积产氢量与产氢速率. 综合能耗、产出等因素,湿热预处理温度90℃,处理时长30min,为餐厨垃圾厌氧发酵产氢的最佳湿热预处理条件.      

生活垃圾填埋短期好氧预处理工艺优化研究

以模拟有机生活垃圾为底物,通过实验研究了通风和温度协同控制作用下,填埋短期好氧预处理过程垃圾VS、含水率和有机组分的代谢情况.结果表明,好氧预处理过程VS降解主要发生在反应前期(0~6d),占实验全过程降解量的68%~85%;同时垃圾含水量的15%~26%以渗滤液和气体的形式被去除,并且延长通风时间能够增加后者所占比例.反应前期堆体自发升温到高温状态(50~55℃)比控制堆体温度维持在中温状态(42~47℃)更利于碳水化合物的代谢,但对粗蛋白降解的影响不明显.而在中温状态下粗脂肪和木质纤维素的降解率更高.继续延长预处理时间至14d,不同通风和温度的组合对VS和水分总体去除差距不大.控制填埋好氧预处理周期在6d并尽量维持堆体温度在50~55℃,成本-效益较高.     

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。     

污泥生物干化中嗜热微生物的应用研究

污泥生物干化是利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能,通过过程调控手段促进水分蒸发,从而实现快速去除水分的一种干化处理工艺,文章对生物干化中嗜热微生物的特点从宏观和微观2个角度进行分析,得到了嗜热微生物的生长曲线;通过试验发现嗜热脂肪芽孢杆菌可以有效地干化污泥;同时对不同通风量下污泥温度和含水率随时间的变化进行了研究,得到了通风量为10 L/min的污泥温度比5 L/min的高3~4℃,污泥含水率降低趋势明显提高,污泥干化效果优于5 L/min试样。     

通风对餐厨垃圾快速高温堆肥腐熟与氮素转化的影响

针对传统堆肥周期长、脱水效率低、保温效果差等问题,以餐厨垃圾和锯末作为原料,基于外加热源的堆肥反应器,研究不同通风方式(自然通风和外加热源的高温通风)和通风速率对餐厨垃圾高温堆肥过程中温度、含水率、氧气含量、腐熟指标(pH、电导率、发芽指数)以及氮素形态转化的影响。结果表明:1)高温通风有助于堆体维持较高温度,显著延长高温期,提升水分去除率和堆体腐熟度。与自然通风相比,高温通风处理下的高温期(≥50 ℃)延长了6 d,累计温度增加51.77%,水分去除率相对提高了62.37%,种子发芽率相对提高了14.75%;2)高温通风方式会延长高温期进而促进氨排放并抑制硝化作用,造成更多的氮素损失,与自然通风相比,高温通风处理下的氨挥发量相对提高了131.46%,氮素损失相对提高了74.87%;3)通气速率增加可提高堆体的水分去除率,在通气速率达到0.75 L/(kg DM·min)时,水分去除率达到80.31%,除水效果最好;4)高温通风方式下,氨挥发量和氮素损失随着通风速率的增加而增加,其中氨挥发占氮损失的比例为55.48%~70.73%,是氮素损失的主要途径。     

三维电极电Fenton法对苯酚废水处理效果实验研究

采用三维电极电Fenton法对制陶工艺含酚废水进行处理,选择pH、时间、电压、FeSO₄·7H₂O投放量、通气量、电解质投放量以及电极间距为单因素,设置不同水平,研究苯酚和COD的去除效果,同时探讨了该方法的电化学能耗。结果表明:在pH为3,电压为15 V,FeSO₄·7H₂O投放量为1.8 g/L,通气量为9 L/min,Na₂SO₄粉末投加量为1.0 g/L,电极间距取10 cm,反应120 min的条件下,废水中苯酚及COD去除率可分别达到94.13%和86.67%,处理效果明显,且能耗较二维电极大大减少,可为该方法在含酚废水处理领域的应用提供参考。     

电导率对城镇污泥电渗透脱水效果的影响

采用电渗透脱水技术对经机械脱水的城镇污泥泥饼进行深度脱水,考察了使用添加Na2SO4溶液以及使用去离子水清洗的方式改变污泥的电导率对污泥电渗透脱水效果与能耗的影响.结果表明,随着添加的Na2SO4的量的增加,污泥的电导率从1103μS/cm上升至2575μS/cm,电渗透脱水后污泥的最终含水率从51.2%降低至45.7%,脱水效果有所提高,但是由于初始阶段通过污泥泥饼的电流的增加,脱水过程中所需能耗也相应上升23.3%~69.2%.随着对污泥清洗次数的增加, 污泥的电导率从988μS/cm上升至371μS/cm,电渗透脱水后污泥的最终含水率从52.3%增加至53.1%,脱水效果有所下降,但是由于初始阶段通过污泥泥饼的电流的降低,使得所需能耗降低15%~24%.因此,对电导率较低的污泥使用电渗透脱水技术进行深度脱水,可以在保证脱水效果的情况下最大限度地降低能耗.     

城市污泥-猪粪混合堆肥过程中湿度的层次效应及其动态变化

由城市污泥、猪粪混合堆肥试验表明:升温期堆体各剖面的湿度在50.82%～60.87%之间,高温期在38.7%～52.17%之间;升温期和高温期堆体中湿度的层次效应不明显,堆肥仓门、仓内壁以及堆体深度对湿度层次效应的影响较小;降温期堆体各剖面的湿度在24.54%～49.39%之间,湿度层次效应非常明显,仓门、仓内壁和堆体深度对湿度层次效应产生明显影响;后熟期堆体各剖面的湿度在19.18%～49.34%之间,湿度层次效应相对减弱,仓门和仓内壁是导致湿度层次效应减弱的重要原因.不同堆肥期堆体剖面的湿度差异由大到小为:后熟期>降温期>高温期＝升温期,堆体的湿度由大到小为:下部>中部>上部.堆肥过程中湿度随时间的变化满足二级动力学方程.     

填料湿度、pH值对BF系统处理H2S废气的影响

为了优化BF废气处理系统设计,实验研究了填料湿度、pH值对BF系统处理H2S废气的影响,并考察了气流流速、相对湿度、温度等参数对生物填料层湿度变化的影响规律.实验结果表明,填料层的湿度变化会影响BF系统对H2S的去除率,当湿度小于45%时,BF系统对H2S去除率呈现下降态势.从BF系统长期稳定运行角度看,适宜的湿度范围是50%～70%.气流湿度、气速、温度等参数影响填料层的湿度变化,填料层湿度变化是气流特性和生物效应共同作用的结果.本实验条件下,填料层的最大干燥速率与相对湿度的对数值、气速的0.68次幂、温度的0.8次幂成正比.另外,当pH值大于8.0时,其对以短杆菌为优势菌的H2S氧化细菌活性的影响较大.     

稻田土壤不同水分条件下硝化/反硝化作用及其功能微生物的变化特征

以湖南桃源县一长期种植水稻的酸性土壤为研究对象,在微宇宙培养条件下设置了4个水分梯度处理,分别为田间持水量(water holding capacity,WHC)的30%、60%、90%和淹水2 cm深.考察了水分条件变化对硝化和反硝化作用影响,并结合定量PCR和限制性末端片段长度多态性(T-RFLP)技术研究了硝化-反硝化微生物的响应特征.结果表明,30%WHC处理土壤无明显的硝化和反硝化作用发生,硝化作用主要发生于60%WHC和90%WHC处理土壤,90%WHC处理土壤硝化作用明显强于60%WHC,并检测到明显的N2O释放,表明该水分条件可能发生了硝化-反硝化耦合作用.淹水处理土壤氧化还原势Eh显著低于非淹水处理土壤,无明显的硝化作用发生,但能检测到N2O释放且释放量小于90%WHC处理土壤.除培养初期(7 d)外,反硝化功能基因nirS和nirK,以及氨氧化细菌(AOB)amoA基因的丰度先随着水分增加而增加,并在淹水处理中小幅下降,三者之间呈明显的正相关关系,且AOB amoA、nirS和nirK基因丰度均在90%WHC处理中最高,与该处理中硝化和反硝化活性最高相一致.T-RFLP结果表明,培养2周后,nirS基因为代表的反硝化微生物群落组成对水分梯度变化产生明显响应,Eh和含水率Cw是影响其群落组成的主要因子.     

新冠肺炎疫情期间我国居民开窗通风频率和时间研究

密闭空间增加了气溶胶传染的几率,开窗通风对于降低感染风险、维持人体健康需求的新风量具有重要作用.为了分析新型冠状病毒肺炎（COVID-19,简称“新冠肺炎”）疫情期间不同地区人群开窗通风行为模式特征,通过电子调查问卷获取了我国31个省（自治区、直辖市）的7 784名居民在新冠肺炎疫情期间的开窗通风频率和通风时间及人口学信息,分析了不同人群的通风行为及主要影响因素.结果表明:①调查中99.7%的居民会开窗通风,其中有69.2%的居民通风频率大于2次/d,38.2%的居民通风频率大于3次/d,不同人群间通风频率差异显著.②各地区居民的每日通风时间在93~126 min之间,受疫情影响程度高的地区居民开窗通风时间更长;与非疫情期间相比,各地区居民的通风时间在疫情期间均大幅下降.③疫情期间我国人群开窗通风行为的影响因素主要包括疫情相关因素和非疫情相关因素.其中,疫情相关因素主要是小区管控措施和小区周边医院分布情况,小区实施疫情管控措施及小区周边有定点医院的人群通风频率较高;非疫情相关因素主要是居民住宅类型、楼层及环境温度,相比于单元楼或公寓,居住在平房的人群通风频率较高,居住在单元楼或公寓的人群通风频率较低.④居住在单元楼或公寓中层的居民通风时间最长,居住在低层的居民通风时间则最短.调查人群的开窗通风频率和通风时间均与环境温度呈显著正相关.研究显示,新冠肺炎疫情期间,99.7%受试者具有开窗通风行为,各地区居民的每日通风时间在93~126 min之间,少于非疫情期间.      

地被物对土壤水分动态和水量平衡的影响研究

通过土壤水分渗漏装置试验研究了百喜草( Paspalum notatum) 及其枯落物在红壤坡地对土 壤水分动态和水量平衡的影响。结果表明, 百喜草覆盖(A) 、百喜草敷盖(B) 、裸露对照(C) 的地表径 流系数分别为1.35%、2.78%和32.74%, C 的地表径流量分别是A、B 的24.25 倍和11.78 倍。A、B、C 的月均土壤含水量变化规律显示, 地被物对土壤含水量的影响随季节的不同而不同, 不同地被物可 以增加或减少土壤水分。年均土壤含水量排列顺序是: B( 27.09%) >A( 26.46%) >C( 26.27%) 。不同处 理水量平衡各分量有较大差异。在2002 年降雨量1 808.5mm 的情况下, A、B、C 的年总径流深分别 为1 245.24、1 453.81 和1 383.23mm, 蒸散量分别为562.74、347.91 和413.82mm, 土壤蓄水年变化 量分别为0.52、6.78 和11.45mm。     

基于Meta分析的蚯蚓堆肥对堆肥质量和重金属的影响效应

为了综合评估蚯蚓堆肥在不同控制条件下堆肥质量和重金属的转化规律,综述了109篇文献,通过Meta分析定量探讨了蚯蚓种类、预堆肥时间、通风方式、初始C/N、初始pH和初始含水率对提高蚯蚓堆肥质量和降低重金属毒性方面的影响.结果表明,以上6分组因子均显著影响堆肥的质量和重金属毒性.经过蚯蚓堆肥后,以下营养指标含量显著增加：NO₃^--N（116.2%）、TN（29.1%）、TP（31.2%）和TK（15.0%）;而NH₄⁺-N含量（-14.8%）和C/N（-36.3%）显著降低;同时也显著降低了最终堆肥中Cu和Cr总量及其生物有效性.综合考虑不同分组因子对堆肥质量和重金属影响的显著程度,若堆肥以促进腐熟和富集营养元素为目的,则建议堆体物料的初始含水率调节为70%~80%、C/N为30~85和pH为6~7,并进行0~15 d的预堆肥,通风方式采用自然放置方法;若以削弱物料中重金属危害为主要目的,则建议调节物料初始含水率为50%~60%、C/N小于30和pH为7~8,不进行预堆肥,定时翻堆,引用Eudrilus eugeniae种类进行蚯蚓堆肥.