微生物菌剂强化餐厨垃圾和污泥联合堆肥

为探究微生物菌剂对餐厨垃圾和污泥联合好氧堆肥的影响,以餐厨垃圾和污泥(湿重1∶1)混合原料为堆肥底物,添加底物总湿重30％的废木屑作为膨胀剂,向底物中分别加入微生物菌剂和腐熟堆肥为处理组,并以不添加外源物作为对照,通过测定堆肥过程中的理化性质、腐熟效果和营养元素的变化,考察菌剂和腐熟堆肥对联合堆肥的促进作用.结果表明,...     

餐厨垃圾和绿化废弃物换向通风好氧堆肥

以某高校餐厨垃圾和绿化废弃物为原料,利用一种换向通风的堆肥降解装置对其进行好氧堆肥处理,研究了2个进气温度(35℃、45℃)和3个通风速率(1.5、2.5和4 m3/h)6个处理组对堆肥原料理化性质(堆体温度、含水率、pH值、有机质含量、C/N、种子发芽指数)的影响。餐厨垃圾和绿化废弃物进行15 d好氧堆肥后,pH值上升到7左右,有机质含量达到20%~80%,C/N都降到20以下,种子发芽指数均大于50%。经过1个月腐熟,其含水率≤30%。上述指标符合有机肥料标准(NY525-2011)的要求,该堆肥产物可用于园林绿地,具有显著的经济效益和生态效益。本研究结果表明,将城市餐厨垃圾和绿化废弃物混合后进行好氧堆肥是废弃物处理的高效工程,具有良好的发展前景。     

餐厨垃圾和绿化废弃物混合堆肥的试用

以餐厨垃圾和绿化废弃物堆肥作为种植基质,研究了其不同堆肥比例对黑麦草(Lolium perenne L.)生长的影响。结果表明,将不同基质组分别施用后,黑麦草各项生长指标(植株高度、盖度、地上和地下生物量(干重))均良好,其中2#基质(80%土壤+20%堆肥)施用效果优于1#(90%土壤+10%堆肥)和3#(70%土壤+30%堆肥)基质。对比不同堆肥对黑麦草生长的影响发现,(80%+20%)堆肥6处理的黑麦草地上和地下生物量最大,分别约为40 g和28 g,第三茬草地上生物量(干重)与对照组相比增幅为164.3%,盖度达到了98%。本研究确定了堆肥和土壤的最佳配比以及最佳堆肥类型,不但可以解决其资源化再利用的问题,而且植物生长良好,表明该技术在城市绿化中具有一定的应用前景。     

餐厨垃圾连续堆肥处理系统中试研究

餐厨垃圾是影响城市环境重要的污染源,其处理尤其是就地堆肥处理近年来受到重视.为了利用园林绿化基质作为餐厨垃圾堆肥的水分调节材料,按照1:1体积比进行连续堆肥,研究添加园林绿化基质对餐厨垃圾堆肥过程中理化指标的影响,为餐厨垃圾无害化处理提供科学依据和技术指导.结果表明,物料堆肥升温启动迅速,第3天就达到50℃,高温持续10 d以上,达到无害化要求;堆肥最终减容率达到53％以上,减量化效果明显;物料总氮和总磷含量呈升高趋势,总有机质含量降低,肥料营养元素含量在6％以上,符合有机肥国家标准(NY525-2002).总的来说,园林绿化基质作为调理剂与餐厨垃圾联合堆肥方法可行,减量化效果好,品质符合标准.     

餐厨垃圾与剩余污泥混合消化产沼气协同效应

在(35±0.2)℃温度下,以餐厨垃圾和剩余污泥为原料,设置餐厨垃圾和剩余污泥混合比例(VS)分别为1∶0、2∶1、1∶1、1∶2和0∶1,研究其单独消化与混合消化的系统性能、产甲烷潜力及脱氢酶活性和F420浓度变化。结果表明,混合消化提高了系统稳定性,与餐厨垃圾单独消化相比,添加剩余污泥能调节pH、氨氮浓度和VFA浓度,缩短产气周期;与剩余污泥单独消化相比,添加餐厨垃圾能显著提高沼气产量。混合比例为1∶1组混合消化产甲烷潜力最佳,消化作用的协同效应最为明显,沼气和甲烷产量分别达358.2 mL/g VS和224.1 mL/g VS,较餐厨垃圾和污泥单独消化估计值分别提高了23.09%和36.80%。1∶1混合消化组脱氢酶活性最高达437.33 TFμg/(mL·h),比餐厨垃圾和剩余污泥单独消化分别提高93.60%和40.69%,辅酶F420浓度最高为1.718μmol/L,分别提高17.3%和100.7%。     

基于生命周期分析的餐厨垃圾肥料化利用环境风险评价研究

餐厨垃圾肥料化利用过程的风险因子主要产生于原料运输与存储、预处理、堆肥、废物填埋和肥料化产品施用5个过程,其风险影响包括地表水和地下水污染、恶臭污染、土壤盐碱化和影响作物生长以及由此引起的人体健康损害.基于生命周期全过程分析,以好氧堆肥为代表的餐厨垃圾肥料化利用的环境风险为研究对象,系统地分析了餐厨垃圾堆肥过程中的潜在风险,归纳并提出风险源项估算以及环境风险影响评价的具体方法和相关参数,通过南京市餐厨垃圾示范性项目案例,说明餐厨垃圾肥料化利用风险评价方法的具体应用.     

餐厨垃圾不同“收集-处理”模式的碳排放估算对比

为明确我国餐厨垃圾不同处理模式下碳排放情况,以中国南方某城市为研究对象,结合实地调研数据,对比研究了集中式好氧堆肥、集中式厌氧发酵和分散式好氧堆肥3种处理模式下的碳排放量。结果表明,集中式好氧堆肥的碳排放总量最高,而集中式厌氧发酵碳排放总量最低。此外,分散式好氧堆肥的主要优势在于可减少收集运输过程的碳排放且可避免其他温室气体的无组织排放;在先进节能手段和控制电耗的措施下,相比于集中式好氧堆肥模式,分散式模式可实现760.91 kg的碳减排(以CO_2计)。然而,餐厨垃圾厌氧发酵模式因其可实现有机质产沼气,总碳减排空间是好氧堆肥的22倍,是一种绿色、低碳的餐厨垃圾处理方式,对实现餐厨垃圾资源化、无害化和减量化具有现实意义。     

辅料比例对餐厨垃圾好氧堆肥及微生物特性的影响

添加不同质量米糠为堆肥辅料与餐厨垃圾混合进行好氧堆肥,通过调节堆体含水率和C/N,旨在考察不同辅料比例条件下堆肥理化特性变化规律及微生物酶活变化情况。结果表明,餐厨垃圾∶米糠质量比分别为3∶1、4∶1和5∶1的堆体均能进入高温阶段,高温阶段持续5~6 d,其中3∶1处理升温最快,最高温度可达70.9℃。堆体pH上升至7.5~8.5,初期水萃COD/TN快速下降至10左右,周期结束时含水率和有机质削减量分别为21%~30%和27%~37%。5∶1处理C/N下降最多,GI50%,达到基本腐熟,而其他2个处理腐熟效果不佳。在堆肥过程中,与水解进程相关的蔗糖酶活性高峰出现在升温阶段,而与氧化还原过程相关的脱氢酶活性随时间不断增大,腐熟度增加。     

固相餐厨垃圾厌氧发酵特性

为了研究固相餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷特性,对固相餐厨垃圾进行批式厌氧发酵实验,主要考察了pH、VFA、COD以及纤维素酶活的变化情况,并运用修正Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合.实验结果表明,缓冲溶液的添加可明显促进厌氧发酵产甲烷.在添加缓冲溶液条件下,污泥与餐厨垃圾比例为2∶1,1∶1,2∶3和1∶2时,餐厨垃圾都能很好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为594.66、449.74、392.93和333.36 mL/g TS.采用修正Gompertz模型分别对2∶1、1∶1、2∶3和1∶2实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为567.57、437.89、381.12和305.60 mL/g TS,最大产甲烷速率分别为89.38、59.81、47.26和25.80 mL/(d·g VS).对厌氧发酵过程中纤维素酶活的变化进行了研究,结果表明,CMC酶活性在提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中纤维素的降解起重要作用.     

污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷及微生物群落结构的影响

为考察污泥基生物炭对餐厨垃圾厌氧消化的影响,以餐厨垃圾为基质,设置4种不同接种比(inoculum to substrate ratio, ISR)的批次实验,以得到不同酸化程度的厌氧消化体系;检测空白组、餐厨垃圾对照组和生物炭实验组的产甲烷情况和微生物群落结构的变化。结果表明:当ISR=2时,生物炭对餐厨垃圾厌氧消化效果不明显;当ISR=0.5时,生物炭使其停滞期缩短28.9%左右;ISR越小,生物炭对酸化停滞时间缩短以及产甲烷速率提高的效果越明显。同时,生物炭可以促进Chloroflex,Proteobacteria,Bacteroidetes的生长,从而提高厌氧消化中间产物的产生。当ISR较大时,厌氧消化系统的产甲烷途径以乙酸利用型为主,投加生物炭可以促进乙酸型产甲烷;随着ISR减小,产甲烷途径有逐渐向氢利用型转变的趋势,同时Methanosacrina逐渐替代Methanosaeta利用乙酸产甲烷。本研究结果可为污泥基生物炭在餐厨垃圾厌氧消化的实际应用提供参考。     

餐厨垃圾与铬污染土壤混合堆肥中铬形态的转化

进行了不同比例铬污染土壤与餐厨垃圾混合堆肥实验,分析了堆肥过程铬形态的变化、浸出液毒性以及种子发芽指数.结果表明,堆肥实验后,堆肥物料中可交换态和碳酸盐结合态的铬含量逐渐减少,最多可分别减少82.6%和72.69%,有机结合态的铬含量明显增加,最大增幅为106.58%;堆肥物料浸出液铬的浓度低于国家危险废物鉴别标准,浸...     

原料对餐厨垃圾堆肥产品的影响及其绿地应用适宜性分析

以果蔬残余(VW)、食物残余(FL)及混配餐厨垃圾(MIX)为原料,用生化处理机进行堆肥处理,分别测定比较堆肥产品的肥力特性和污染特性,并探讨其绿地应用适宜性。研究表明,总氮、总磷和有机质含量MIX>VW>FL,均值分别为23.8、3.88和525 g/kg,符合相关标准;重金属及可挥发性有机污染物含量很低,除FL产品的镍含量外均未超标;氯离子、动植物油含量均值分别高达11.1 g/kg和37.9 g/kg,施用于绿地时应控制用量;含水率、杂质含量较高,有臭味;种子发芽指数(GI)除MIX外均未达到50%。可见,原料对堆肥终产物有显著影响,VW比FL更适宜用于生产肥料,MIX产品比单一成分堆肥产品养分更均衡,毒性更低;餐厨垃圾肥料的绿地应用具有广阔前景,但需严格控制盐分及油脂含量,并改善堆肥工艺以提高产品质量。     

矿化垃圾混配种植介质的盆栽实验研究

矿化垃圾营养成分和有机质含量较高,但含有重金属和盐分.为了解矿化垃圾的施加比例对植物的生长影响以及植物对矿化垃圾混配种植介质中营养成分的吸收和重金属的富集,将矿化垃圾和本地绿化土按照不同比例混配,研究混配种植介质的理化性质的改善条件、矿化垃圾对植物体内的生物量和叶绿素含量的影响、植物对混配种植介质中营养成分的吸收量以及植物体内各种重金属累积浓度,探索矿化垃圾的最佳施用比例.实验结果表明,矿化垃圾可改善上海本地土壤贫瘠的普遍状况,其添加质量分数在50%～75%合适,对植物生长有利.     

成都市区、城郊和农村生活垃圾重金属污染特性及来源

以快速发展的城郊地区为切入点,研究了成都市区、城郊和农村三区冬夏两季生活垃圾的物理组成、重金属污染特性和来源.研究发现,成都地区生活垃圾重金属浓度普遍高于当地土壤背景值,且呈现出夏季高于冬季的趋势.无论冬夏,三区垃圾中最主要的污染重金属均为Se(0.3～1.1 mg/kg)、Cd(0.3 ～0.9 mg/kg)和Cu(24.9～152.6 mg/kg),而其他重金属污染物如Pb、Hg和Cr在三区垃圾中的污染强弱顺序差异较大.通过Pearson相关性分析以及测定垃圾主成分中重金属浓度来研究重金属污染物的来源,结果显示:三区生活垃圾中Cd主要源于餐厨、尘土和塑料,Se可能源于废弃的电子产品,Cu和Zn源于尘土和包装纸;市区垃圾中的Pb主要源于尘土、塑料和包装纸;城郊垃圾中Cr、Se的主要源于尘土,而Hg主要来源于餐厨和尘土.     

餐厨垃圾和稻草两相厌氧发酵及其动力学

采用响应面实验设计对影响酸化相产酸效果的4个因素即有机负荷、酸化时间、F/M(VS/VS)比、餐、草比进行实验研究.在最优的酸化条件下,选取最优的餐、草比与单餐厨和单稻草的产酸效果和产甲烷性能进行比较,并进行产物动力学曲线拟合.实验结果表明,进料负荷为42.95 g(VS)/L,酸化时间为7.92 d,F/M(VS/VS)为2.12∶1,餐、草混合比为3.88∶1时,产酸效果最优,VFA和乙醇总量为16 844 mg/L,比单因素最优水平组合VFA和乙醇总量提高30.4％.一级动力学模型可以很好地表征酸化阶段的VFA和乙醇的产量,餐、草比3.88∶1,餐厨垃圾和稻草的酸化一级产物生成的速率k分别为0.0887、0.0753和0.0625 1/d.修正Gompertz模型也较好地表征产甲烷阶段的负荷累计产甲烷量,拟合曲线的相关系数均大于0.98.     

利用城市污泥堆肥及建筑弃土种植麦冬研究

将污泥堆肥产品分别与建筑弃土按0%、10%、20%、30%、40%和50%(湿重)的比例配制营养土,以麦冬为例进行180 d的栽培实验,分析了营养土对麦冬生长特性、植物体内及栽培土壤中营养学指标和重金属含量的变化规律,并通过模糊综合评价方法选择营养土较佳配制方案。实验结果表明:堆肥比例在50%时麦冬生物量增加率、新生芽数及地表部分比重为最大值,在30%时纺锤体肉质数减少率为最大值;随着营养土中堆肥比例增加,麦冬体内养分含量、重金属积累量随之增加,均在50%时达到最大值;栽培土壤养分越多损失量越多,各指残留率越低,同时全磷、全氮及K含量降低率较有效磷、碱解氮小得多,Cr降低率在5.20%～8.34%之间,Zn降低率在3.27%～17.35%之间;堆肥比例在40%以上的营养土对麦冬生长效果好,但较佳配制方案为堆肥产品占20%。     

外源菌剂对餐厨垃圾和污泥联合堆肥酶活性及微生物的影响

以餐厨垃圾和污泥(质量比1∶1)混合物为底物,以不接种微生物为对照,以添加外源菌剂和腐熟堆肥为两个处理,研究外源菌剂对联合堆肥过程中酶活性和腐熟期微生物的影响。结果表明,外源菌剂可促进堆体升温并延长高温期,可显著提高纤维素酶、过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶的活性,4种酶的峰值分别为377.294 U/g、83.107 mL/(g·h)、0.763 mg/(g·d)和147.411 U/g。采用高通量测序技术分析发现,添加外源菌剂降低了腐熟期细菌、真菌的群落多样性,但提高了真菌群落丰富度。门水平上,各堆体细菌和真菌的优势群落种类差异较小,仅相对丰度变化较大;属水平上,添加外源菌剂使堆体中优势细菌占比更均匀,优势真菌主要为土壤伊萨酵母菌(Issatchenkia)、念珠菌(Candida)、未分类真菌(Unclassified Fungi)等。采用FAPROTAX工具对细菌功能分组,各堆体相对丰度较高的功能菌以化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原等为主,然而添加外源菌剂和腐熟堆肥使芳香族化合物的降解功能菌相对丰度分别提高了8.0倍、7.4倍。     

烟气脱硫石膏和园林废弃物堆肥混合施用对滨海盐渍土壤的改良

为克服烟气脱硫石膏改良盐碱地存在的土壤盐分升高、营养物质降低等不足,通过对不同重量配比的园林废弃物堆肥与适量烟气脱硫石膏混合施用,且开展了其对上海南汇滨海盐渍土的改良效应研究。结果表明:2种改良剂混合施用能显著降低滨海盐渍土pH和全盐含量,增加土壤营养物质含量和植物生物量,并提高植物对营养物质的吸收能力;与对照相比,当烟气脱硫石膏施用量为25 g·kg~(-1)时,土壤pH降低了10.9%,EC升高了8.4%,有效磷、有效氮和速效钾含量分别降低了30.1%、 40.5%和36.1%,黑麦草发芽率下降了8.0%,植株内全氮、全钾含量均有所升高,但全磷含量减少了25.4%;混合施加不同重量配比的园林废弃物堆肥后,土壤pH降幅为6.8%～13.8%, EC降幅为4.2%～11.6%;土壤有效磷、有效氮和速效钾含量增幅分别为96.0%～182.7%、40.0%～186.7%和71.7%～157.5%;黑麦草发芽率和生物量逐渐增加,在园林废弃物堆肥施用量为40%时,与对照处理相比,此时植物发芽率达到90.0%,总湿重、地上干重、株高和根长等分别增加了154.1%、100.0%、89.2%和103.6%,植株体内氮和钾含量分别增加了139.9%和40.8%,磷的含量则接近对照处理。通过分析可知,烟气脱硫石膏和园林废弃物混合施用可较好地改良滨海盐渍土壤,并为城市固废的适合处置方式和综合利用途径提供了参考。     

基于瓦斯燃烧余热利用的煤矸石快速风化成土

基于瓦斯燃烧的余热利用,对煤矸石进行高频率的干湿/冷热交替处理,加速煤矸石结构风化粉化,提升风化产物的保墒-透气-蓄肥等土壤学性能。结果表明煤矸石在50℃下经30次干湿/冷热交替后粒径显著下降,粗砂(5～10 mm)比例下降43%,细砂(<1 mm)含量上升35%,持水率可达12.78%,达到砂土持水标准,持水率、微粒含量、毛管孔隙度与循环次数呈正比;颗粒粉化主要受矿物溶出产生溶蚀裂隙、矿物重构并干燥产生盐结晶强化裂隙涨裂,以及黏土矿物的不均匀性膨胀/收缩的影响;风化产物种植紫花苜蓿,发芽率在80%以上,发芽时间、茎长等优于低扰动样品。本研究结果可为瓦斯与煤矸石的能源化、资源化协同利用提供参考。     

剩余污泥生物干化处理及产物土地利用潜力

以昆明地区污水处理厂脱水污泥为对象进行生物干化处理,考察了典型工况条件下污泥干化处理效果,探究了微生物活性及其有机质代谢,并对干化处理产物的土地利用潜力进行了评价分析。结果表明,采用污水厂脱水污泥进行处理时,混合物料初始含水率以65%左右较为适宜,采用底部间歇曝气+顶部间歇抽风的通风方式,堆体自热升温至60℃以上,高温期持续时间长达30 h;干化处理120 h时,含水率降低至50%以下,水分净去除率达到16%。干化进程中,混合料中DOC质量浓度呈降低趋势,但SCFAs组分及其浓度波动明显。伴随着堆体温度的变化,常温、中温或嗜热微生物发生更替,微生物活性及其生化代谢差异明显。干化产物中可溶性磷以及氮钾质量分数均较高,重金属Cd、As、Hg满足GB4284-2018 B级标准限值,Cr、Pb等其他重金属质量浓度满足A级标准限值,种子发芽指数GI值高达90%,污泥干化产物具备园林绿化、矿山修复等方面土地利用前景。本研究结果可为污水厂污泥处理处置及资源化利用提供参考。