垃圾堆肥工艺过程动态模拟及优化研究

选取通气量、含水率、温度、底物浓度等作为堆肥控制因子,在堆肥生物反应动力学的基础上,根据堆肥反应过程的物料平衡和能量平衡,以及微生物比生长速度与含水率、堆肥温度的依存关系,结合翻转式堆肥反应装置操作运行条件,对厨房垃圾好氧堆肥过程中堆温、含水率、有机物、微生物量及氧气消耗量等变化进行计算机模拟计算,并将模拟结果与堆肥实验结果进行对比。结果证明,除了由于反应装置保温不理想引起堆温和含水率二者有偏差外,总体模拟计算结果与实际堆肥结果基本吻合。另外还开展了利用所开发的模型进行堆肥通气优化的应用研究。模型计算结果表明当出口氧气控制在10%～18%时,采用间歇供氧,不仅能提高堆肥效率,而且可以使供氧时间减少40%以上。经过堆肥实验验证模拟结果是正确的。由此可见,利用模型模拟堆肥过程,快速优化堆肥方案是可行与有效的。     

复合微生物菌剂强化堆肥技术研究

采用复合微生物菌剂对生活垃圾的接种堆肥技术进行了实验研究。通过测定堆肥过程中反应器出口O2、CO2与H2S气体浓度及对堆肥样品扫描电镜照片分析，比较了3个接种组与1个对照组中堆料中微生物总数变化、种群结构演替及堆肥腐熟速度。试验结果表明，在原料成分为：生活垃圾／成熟堆肥=80／20，有机物约为60％，初始含水率为55％，初始C／N-30时，对于不同接种量的复合微生物接种系统堆料中分别接种0．2％、0．3％、0．5％(质量百分含量)，与加入0．3％灭活菌的对照组进行对比实验，接种复合微生物菌剂堆肥系统不仅微生物总数高于对照组，而且其种群结构合理，能明显提高堆肥效率，有效控制臭气的产生，提高堆肥腐熟度。     

翻转式堆肥反应装置设计研究

以复合微生物菌剂降解垃圾的适宜条件为出发点 ,根据堆肥小试实验结果 ,确定进料垃圾特性、合理的工艺参数及一次发酵完成时间 ,结合制备装置材料的保温性、堆肥物料平衡、热量平衡 ,合理确定反应装置容积、供气方式、操作运行条件 ,开发了翻转式堆肥反应装置。该装置具有堆料搅拌均匀、进出料简单、供气均衡等特点     

温度对生活垃圾堆肥效率的影响

温度是堆料中微生物生命活动的重要标志，它直接影响堆肥反应速率，是堆肥能否顺利进行的主要因素。本试验利用可自动加热堆肥反应器，在一定条件下研究不同温度对生活垃圾堆肥效率的影响。通过监测出口气体中O2和CO2气体的浓度，计算堆料中有机物降解速率。试验表明，当反应条件为生活垃圾：成熟堆肥=80：20，有机物约为60％，初始含水率为55％，初始C／N比为25，堆肥温度控制在55℃左右时，能加速高温菌繁殖，从而加快垃圾分解速度，大大缩短堆肥腐熟时间。     

翻转式堆肥反应装置设计研究

以复合微生物菌剂降解垃圾的适宜条件为出发点，根据堆肥小试实验结果，确定进料垃圾特性、合理的工艺参数及一次发酵完成时间，结合制备装置材料的保温性、堆肥物料平衡、热量平衡，合理确定反应装置容积、供气方式、操作运行条件，开发了翻转式堆肥反应装置。该装置具有堆料搅拌均匀、进出料简单、供气均衡等特点。     

小型好氧堆肥设备处理有机垃圾

针对我国生活垃圾的特点,提出了厨余等有机生活垃圾单独收集,在产生源头进行好氧堆肥处理。研制了好氧堆肥设备,由加热装置、通风装置、冷凝水收集和回灌装置,以及与该生物堆肥设备配套的生物过滤除臭装置、自控系统和数据采集软件几部分构成。自控系统由氧气、温度、湿度三路传感器以及2个控制器构成,并与加热装置、通风装置连接,能满足物料加热、供氧和散热的要求。本研究通过为期30 d的试运行实验表明,物料快速升温并稳定保持在高温阶段(50～60℃),物料中的氧气浓度保持在14%～16%范围内。在堆肥实验结束时,物料的含水率降至36.4%,有机质含量降至49%,另外,通过好氧速率指标也可判定物料达到腐熟。     

生活垃圾堆肥工艺条件及其反应动力学研究

为了改善堆肥微环境，提高生活垃圾堆肥速率，研究堆肥工艺条件及其反应动力学是非常必要的。通过控制堆肥工艺条件，如初始温度、含水率、C／N比及堆料颗粒大小，研究生活垃圾堆肥过程中生物、化学及物理因素的变化。试验结果表明，生活垃圾堆肥反应符合一级反应动力学；合理控制堆肥初始反应条件，能明显提高堆肥效率。     

生活垃圾堆肥工艺条件及其反应动力学研究

为了改善堆肥微环境 ,提高生活垃圾堆肥速率 ,研究堆肥工艺条件及其反应动力学是非常必要的。通过控制堆肥工艺条件 ,如初始温度、含水率、C/N比及堆料颗粒大小 ,研究生活垃圾堆肥过程中生物、化学及物理因素的变化。试验结果表明 ,生活垃圾堆肥反应符合一级反应动力学 ;合理控制堆肥初始反应条件 ,能明显提高堆肥效率。     

猪场废弃物强制通风静态仓堆肥系统的试验研究

通过组织5个猪场废弃物堆肥试验，度量温度、表观性状、体积、重量损失、全氮、全磷、大肠杆菌值、蛔虫卵杀灭率和发芽指数等指标，检验了开发的强制通风静态仓堆肥系统的性能。结果表明，除起始含水率为80％试验堆体因起始含水率过高导致发生厌氧反应外，其余4个堆体均实现堆肥无害化、减量化、稳定化和资源化的处理目标；堆肥温度维持50℃以上5—7d，或55℃以上3d是大肠杆菌值达到国家粪便无害化卫生标准的必要条件；堆肥过程能有效脱除堆料的生物毒性，后腐熟阶段是必需阶段；氮、磷、钾等主要营养元素在堆肥前后呈现“浓缩效应”。因此，堆肥化能提高猪场废弃物肥效和利用价值。     

不同质量比的膨松剂对家庭生物有机垃圾堆肥的影响

为解决家庭生物有机垃圾堆肥反应中含水率高、含有机质多等问题,选择秸秆作为膨松剂对家庭生物有机垃圾进行堆肥处理,重点研究添加不同质量比的膨松剂对堆肥反应中堆体温度、含水率、有机质、pH、电导率及堆料质量减少率等评估堆肥质量参数变化的影响.结果表明,添加质量分数为5%、10%及20%的膨松剂的堆肥反应在第2天堆体温度超过55℃,并持续3 d以上,而添加质量分数为30%的膨松剂堆肥由于其含水率较低(约55%)在整个堆肥反应中堆体温度都低于55℃;堆肥1周内,有机质及含水率下降显著;添加20%膨松剂堆肥的堆料质量减少率最为明显,达39.6%;堆肥反应中,pH在5.5～8.5,在腐熟期pH趋于稳定,呈弱碱性;电导率随堆肥进行呈上升趋势,4种不同质量比膨松剂堆肥产品的电导率均位于1.88～1.96 mS/cm,可以安全使用.     

复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果研究

为了研究复合微生物菌剂对污泥堆肥的作用效果,以消化污泥、锯末和回流堆肥为原料,接种不同剂量(0、0.2%、0.5%)的复合微生物菌剂进行室外露天堆肥,分析了温度、含水率、pH值、全碳(TC)、全氮(TN)、种子发芽指数(germination index,GI)的动态变化,结果表明:各堆体温度保持在50℃以上的时间均超过7 d,满足堆肥卫生标准;接种复合微生物菌剂的堆体升温速率和温度最高值均大于未接种堆体,接种复合微生物菌剂有利于增加堆体水分散失量,加快堆体有机质降解速度,降低堆体氮的损失量,提高GI值;其中微生物菌剂接种量为0.5%的堆体,接种处理对水分散失、氮损失的控制和GI值的增加效果较明显.     

接种微生物与人粪便同步连续投加对好氧堆肥效果的影响

利用新型梨形筒式好氧堆肥反应器，在通风量为3．0L／min，搅拌频率为5min／h的条件下，就不接种微生物、接种土著菌种、枯草芽孢杆菌与酵母菌时人粪便连续投加好氧堆肥效果进行了对比。堆制20d即2个运行周期中各堆体的温度、含水率、COD、总氮、pH值与GI等的变化表明，接种微生物可以显著提高堆体的升温速率与堆体平均温度、COD降解率、Ct（P〈0．01），堆肥可迅速达到完全腐熟。接种土著菌种效果最为明显（P〈0．01），其后相继为枯草芽孢杆菌与酵母菌。接种土著菌种可使堆体温度在50℃以上维持18d，第8天COD降解率达到61．17％、总氮损失率为25．75％，第6天时GI达到108．22％。     

温度对生活垃圾堆肥效率的影响

温度是堆料中微生物生命活动的重要标志,它直接影响堆肥反应速率,是堆肥能否顺利进行的主要因素。本试验利用可自动加热堆肥反应器,在一定条件下研究不同温度对生活垃圾堆肥效率的影响。通过监测出口气体中O2和CO2气体的浓度,计算堆料中有机物降解速率。试验表明,当反应条件为生活垃圾∶成熟堆肥=80∶20,有机物约为60%,初始含水率为55%,初始C/N比为25,堆肥温度控制在55℃左右时,能加速高温菌繁殖,从而加快垃圾分解速度,大大缩短堆肥腐熟时间。     

卧式螺旋污泥好氧动态堆肥技术的研究

利用卧式螺旋式污泥好氧堆肥装置进行间歇式动态堆肥,对污水厂厌氧消化污泥进行了中温堆肥试验研究.通过控制各组堆肥的含水率、物料配比和通气量,重点探讨各种条件下堆体温度与有机物降解的关系.试验结果表明,厌氧消化污泥以木屑为调理剂在装置中可以实现好氧堆肥处理,其适宜的物料控制参数为:污泥:木屑=10:1～1.5(湿重比),堆肥含水率50%～60%;过程控制参数为:通风量为6.7～8.3 m3/h·t,发酵周期为8 d,温度45℃.     

两室堆肥生物反应装置研究

以堆肥过程中物料平衡、热量平衡以及垃圾生物发酵特性为依据,设计了二室堆肥生物反应装置,并通过堆肥试验实际检验反应装置设计的合理性.装置主要结构包括:二室堆肥发酵仓、保温层、通风供氧系统、空气加热系统以及二次污染控制系统.装置的主要特点为:两发酵仓能够独立完成堆肥发酵,也可以实现堆肥一次、二次发酵串联工艺组合;通过二次污染控制系统,可以很好地减少堆肥过程中产生的废水臭气排放;采用空气加热系统,可以快速均匀地加热堆体,以满足不同堆肥工艺的需要.装置在试验研究以及小规模垃圾堆肥处理领域有一定的应用价值.     

城市生活垃圾堆肥试验装置的设计

堆肥装置是研究堆肥过程中各种参数变化和获取优化参数的必不可少的工具。本文从堆肥维持其温度的先决条件出发，并在大量调研的基础上确定了实验室好氧发酵装置的合理尺寸、渗沥水收集和回喷系统、布气系统等。该装置的尺寸为长1m，宽0．5m，高0．6m，堆料的高度为0．48m；根据垃圾样品的理化性质，确定了渗滤液回喷的时间为116S、鼓风机的风量为0．055m^3／min，风压为300Pa，并且对其引入自动控制设备，使通风工作5min、休息35min。最后利用生活垃圾堆肥试验验证该装置满足堆肥的一次发酵要求。该装置采用自动控制系统，布水、布气均匀，保温效果好，发酵过程温度测定方便快捷，而且还有功率消耗小、臭气集中易于处理的优点。     

重力翻板式有机生活垃圾快速堆肥中试研究

采用自行研制的一套新型快速堆肥装置——重力翻板式垃圾快速堆肥装置，对易腐有机物含量80%左右，含水率73%左右的生活垃圾进行快速发酵中试研究。生活垃圾在4 d的间歇动态初级发酵期内，能保持70℃以上温度3 d以上，无害化、减量化及节能减耗效果好。     

人粪便中温好氧堆肥过程的有机物降解特性研究

利用密闭式小型堆肥反应器,以锯末作为堆肥载体,采用批量反应的操作方式,在35℃的温控条件下进行了人粪便的中温好氧堆肥实验。结果表明,在14 d的堆肥反应周期内,粪便中以COD为参数的有机物去除率可达到70%左右,且在10～12 d内基本完成有机物降解。在中温条件下,堆体容易保持适宜的含水率和pH值,维持适宜微生物繁殖生长的条件。运用磷脂法进行堆肥过程中微生物总量的分析,表明在一个堆肥周期内,微生物经历了环境适应期、稳定增殖期、生物量下降期等3个阶段,这一微生物繁衍规律与有机物的去除密切相关。与高温堆肥相比,中温堆肥能够减少设备加热的能量消耗,是缺水地区人粪便处置的可选方法之一。     

猪场废弃物强制通风静态仓堆肥系统的试验研究

通过组织5个猪场废弃物堆肥试验,度量温度、表观性状、体积、重量损失、全氮、全磷、大肠杆菌值、蛔虫卵杀灭率和发芽指数等指标,检验了开发的强制通风静态仓堆肥系统的性能.结果表明,除起始含水率为80%试验堆体因起始含水率过高导致发生厌氧反应外,其余4个堆体均实现堆肥无害化、减量化、稳定化和资源化的处理目标;堆肥温度维持50℃以上5～7 d,或55℃以上3 d是大肠杆菌值达到国家粪便无害化卫生标准的必要条件;堆肥过程能有效脱除堆料的生物毒性,后腐熟阶段是必需阶段;氮、磷、钾等主要营养元素在堆肥前后呈现"浓缩效应".因此,堆肥化能提高猪场废弃物肥效和利用价值.     

接种微生物与人粪便同步连续投加对好氧堆肥效果的影响简

利用新型梨形筒式好氧堆肥反应器，在通风量为3.0 L/min，搅拌频率为5 min/h的条件下，就不接种微生物、接种土著菌种、枯草芽孢杆菌与酵母菌时人粪便连续投加好氧堆肥效果进行了对比。堆制20 d即2个运行周期中各堆体的温度、含水率、COD、总氮、pH值与GI等的变化表明，接种微生物可以显著提高堆体的升温速率与堆体平均温度、COD降解率、GI（P<0.01），堆肥可迅速达到完全腐熟。接种土著菌种效果最为明显（P<0.01），其后相继为枯草芽孢杆菌与酵母菌。接种土著菌种可使堆体温度在50℃以上维持18 d，第8天COD降解率达到61.17%、总氮损失率为25.75%，第6天时GI达到108.22%。