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。     

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。     

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。     

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。     

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     

Fenton法处理垃圾渗滤液的参数优化及反应动力学模型

采用Fenton法处理垃圾渗滤液,研究反应时间、初始浓度、pH、Fenton试剂用量对垃圾渗滤液TOC去除率的影响。研究结果表明,最优反应条件是反应时间30 min,初始pH为3.0,初始[H2O2]0=7 310 mg/L,最佳[H2O2]/[Fe2+]摩尔比为5,反应温度为室温,此时渗滤液的TOC去除率达到70.3%。渗滤液矿化过程符合一级反应动力学,并建立了符合该渗滤液的反应动力学模型。     

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。     

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.     

垃圾堆肥的资源化利用

城市垃圾的堆肥处理，就是将城市生活垃圾中一部分不可降解的无机物，控制一定条件，让其在微生物的作用下，降解转化为稳定的腐殖物。将生活垃圾处理成有机肥料，从源头消除了垃圾，减轻城市生活垃圾给环境造成的压力，避免二次污染，而且在解决垃圾处理问题的同时，又为农作物和园林等提供必要的肥料，从而实现生活垃圾的无害化、减量化和资源化。在实现垃圾堆肥资源化利用的同时，需要注意堆肥产品的使用对象，避免使用不当带来的影响。     

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。     

初始温度对人粪便好氧堆肥过程的影响

温度是好氧堆肥过程中需要控制的一个重要因素。不同的初始温度直接影响了堆肥过程中微生物活性及有机物的降解。为了研究初始温度对粪便好氧堆肥过程的影响,采用序批式好氧堆肥反应器,以新鲜锯末为载体,控制含水率在55%~60%的范围左右并强制通风的好氧条件下,进行了初始温度分别为25、35、45和55℃,20 d为一个周期好氧堆肥实验,研究了不同初始温度条件下堆肥过程有机物降解、氮的迁移转化及种子发芽指数的变化。结果表明,初始的高温度会抑制堆肥反应的进行,但初始温度越高,水解效果越显著;初始的高温有利于COD的去除,最终COD的去除率分别为88.2%、89.3%、92.0%和89.9%。初始高温对种子发芽率有抑制作用,同时延迟了堆肥的腐熟期。     

三峡库区垃圾污染现状及治理技术

如何搞好三峡库区的生态环境保护已成为全世界关注的课题，介绍了库区生活垃圾污染现状，并根据库区生活垃圾的特性及当地的经济发展和自然条件，对三峡库区生活垃圾的综合治理进行了系统研究，建议三峡库区垃圾实行分类收集，系统地将城区生活垃圾的管理、收集、运输和处理等各个环节有机结合起来，逐步建立起高效完善的现代化城市生活垃圾管理体系。重点介绍了准好氧垃圾卫生填埋技术和CBS（Cental Bilolgical System）城市生活垃圾高效菌种堆肥技术，秭归、巴东等烧煤区生活垃圾含无机物成分较高，建议选用准好氧填埋技术；涪陵、开县、忠县等燃气区生活垃圾有机物成分较高，已具备一定的资源化价值，高效菌种CBS堆肥技术在燃气区具有广阔的前景。     

生活垃圾仓式静态好氧发酵供风系统工艺设计

生活垃圾堆肥厂的核心——发酵系统对堆肥产品的质量和成本起着决定性的作用,所以其设计显得至关重要。结合多年的科研及工程实践经验,就垃圾仓式静态好氧发酵供风系统工艺设计中供风形式、方式选择,风量、风压计算以及供风控制形式选择等几个关键部分做了详细介绍。     

准好氧矿化垃圾反应床＋超声／芬顿联用技术处理垃圾渗滤液

针对垃圾渗滤液污染物浓度高、可生化性差等特点，采用准好氧矿化垃圾反应床＋超声／芬顿联用技术对垃圾渗滤液进行预处理。准好氧矿化垃圾床处理后渗滤液中COD、氨氮、总磷、色度的去除率分别为80％、85％、92％和85％。通过单因素实验和正交实验，确定了超声／Fenton法最佳工艺条件。经该组合工艺后，渗滤液中COD、氨氮、总磷和色度的最高去除率分别可达96％、86％、94％和95％，且出水无臭，颜色为淡黄色，BOD5／COD从0．16增至0．35左右，可生化性基本满足后续生物处理需要，且COD、总磷这2个指标达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008）规定的排放标准。     

纳米铁去除水中硝酸盐的动力学研究

实验中采用了液相还原法制备新型吸附剂纳米铁。在纳米铁低投放量的条件下，采用间歇实验，分别从初始硝酸盐浓度、溶液pH值和温度的不同外界条件下研究了纳米铁对硝酸盐的去除情况。实验结果表明，硝酸盐初始浓度对反应速率有影响，但对去除率影响不大；溶液pH值为2.0时纳米铁对硝酸盐的去除效果最好；随着温度的升高，纳米铁对硝酸盐的去除率有所增加。以t时刻已反应掉的硝酸盐浓度为切入点，提出拟二级动力学方程。进而确定不同温度下的反应速率常数k。实验中k在50℃时最大，为0.014 mg/（L·min）。反应活化能Ea为17.18 kJ/mol，该反应以质量传递为控制因素。溶液中性条件下硝酸盐氮的还原产物为氨氮。     

新型堆肥装置设计及其应用研究

根据城市生活垃圾的特点和性质，利用物料平衡和热力学原理进行好氧堆肥实验装置的设计，并对堆肥发酵仓容积的确定和配套辅助设备进行了研究，得出当堆肥装置直径小于2．25m时，需采取保温措施。通过强制通风静态仓式堆肥小试实验进行的城市生活垃圾堆肥结果表明，通过30℃及以上的水浴加热，可实现固体废物的堆肥化。     

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。     

水葫芦与厨余垃圾混合好氧堆肥中氮素变化及对腐熟度的影响

通过采用间歇式好氧动态堆肥工艺，对厨余垃圾与添加水葫芦的厨余垃圾进行堆肥实验，探讨堆肥进程中全氮、氨基酸态氮、蛋白质的变化及对腐熟度的影响。结果表明，全氮含量在堆肥后期有所提高，分别由1.76%和2.23%提高到3.64%和2.67%；氨基酸态氮含量与微生物活性显著负相关；添加水葫芦使堆体温度提高，促进了蛋白质的快速降解；堆肥中N素是影响种子发芽的主要因素；添加水葫芦能够促进堆肥的腐熟。     

添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥氮素转化与损失的影响

研究添加腐熟污泥对垃圾好氧堆肥过程中氮素转化与损失的影响,实验设置生活垃圾与腐熟污泥质量比分别为1∶1、2∶1和4∶1,以单独生活垃圾为对照,主要监测堆肥过程中固相(TN、氨氮、硝态氮和亚硝态氮)和气相(NH_3和N_2O)中氮素转化规律。结果表明:与单独生活垃圾相比,生活垃圾与腐熟污泥比例为1∶1和4∶1时,有机氮与TN损失明显减少;至堆肥结束4组堆体铵态氮与硝态氮相较于堆肥初期均有不同程度提高,其中4∶1组铵态氮与硝态氮提高最多,分别为32.3%和86.1%;亚硝态氮含量在整个堆肥过程中一直处于下降趋势;腐熟污泥的添加使物料堆肥过程中氨气和N_2O的释放量随着腐熟污泥添加量的增加而减小。总体而言,由于腐熟污泥对氨气良好的吸附性能和其含有的大量亚硝酸盐氧化菌,加入堆肥后减少反硝化途径N_2O的产生,从而减少生活垃圾堆肥过程中氮素损失和温室气体的释放。