餐厨垃圾与水葫芦联合好氧堆肥生物质组分分类表征

为解决农村生活垃圾处理实践中存在的问题,并对水葫芦的堆肥化处理进行探索.利用自行设计的能量输入式高温好氧堆肥系统,以农村生活垃圾主要组成——餐厨垃圾及餐厨垃圾+水葫芦混合物料为堆肥化对象,测定与分析了堆肥化过程中温度、有机质的变化规律,并分类表征了总糖、还原糖、淀粉、脂肪、蛋白质5种生物质组分的演变趋势.同时,借助C/N比值、CEC/TOC比值的变化及GI指数评估了堆肥的腐熟度.研究表明,在外界环境温度小于8℃的情况下,与单一餐厨垃圾堆肥化处理相比,混合物料堆肥化升温更快(ld即达40℃,3d达52℃),处于高温堆肥化时间更长(8 d),堆肥无害化程度更高,有机质降解更迅速且降解程度高;而且,混合物料有助于提高总糖、还原糖、淀粉、脂肪与蛋白质5种生物质组分的降解水平.腐熟度评估结果表明,在约11d的堆肥化时间内,能量输入式好氧堆肥系统能够使单一餐厨垃圾堆肥达到基本腐熟,餐厨垃圾与水葫芦混合物堆肥达到完全腐熟.     

不同物料堆肥腐熟度评价指标的变化特性

为探讨工厂化好氧堆肥的堆肥周期及腐熟度评价体系,提高工厂堆肥效率,选取上海地区不同来源典型的9种物料,采用工厂化工艺进行堆肥试验,对堆体的温度、含水率、pH、C/N、w(OM)、ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(DOC)、ρ(DOC)/ρ(DON)及GI(种子发芽指数)腐熟度评价指标变化规律进行研究. 结果表明:堆肥腐熟度受多方面因素影响,T〔(C/N)终点/(C/N)起点)〕与w(OM)、ρ(NH₄+-N)、GI、ρ(DOC)/ρ(DON)之间相关性显著,T、ρ(NH₄+-N)、GI 3个指标能准确有效地判断堆肥腐熟情况,堆肥结束后T在0.50~0.59之间,ρ(NH₄+-N)为301~346 mg/L,GI为81.31%~91.03%. 不同物料堆肥腐熟难易程度不同,通过聚类分析将9种物料分为5类:第1类,厨余、杂草、生活垃圾、园林垃圾;第2类,果蔬、污泥;第3类,秸秆;第4类,鸡粪;第5类,猪粪. 厨余、杂草、生活垃圾、园林垃圾、污泥、秸秆堆肥成分复杂较难腐熟,需要35 d达到腐熟标准;鸡粪及猪粪堆肥结构简单较易腐熟,29 d即可达到腐熟标准. 据此可适当将工厂化堆肥周期缩短为35 d.      

磁改性污泥基生物炭对猪粪堆肥及土霉素降解的影响

为探究磁改性污泥基生物炭(MMSB)对猪粪堆肥过程和土霉素(OTC)降解的影响,以猪粪和木屑为原料,将0.1 mol·L^-1和0.25 mol·L^-1浓度Fe²⁺/Fe³⁺混合溶液改性的MMSB-0.1和MMSB-0.25以10%的质量比(猪粪干基)分别添加到猪粪中进行批式堆肥试验.结果表明,与CK相比,MMSB处理均延长堆肥高温期(1～3 d),提高峰值温度(1.0～3.3℃),加速含水率(MC)下降(5.14%～7.00%).由于堆体的改善促进了腐殖质的进程,MMSB-0.1组和MMSB-0.25组的胡敏酸(HA)分别提高18.16%、10.76%,胡富比分别提高57.17%、37.75%,低剂量磁改性促进效果更佳.另一方面,MMSB的添加降低了OTC的半衰期,但由于MMSB负载了Fe₃O₄,对OTC吸附性增强,导致MMSB实验组的OTC最终降解率均低于CK,且磁改性浓度高低对此影响差别不大.Pearson相关性分析和冗余分析(RDA)表明,堆肥腐熟度...     

超高温预处理对猪粪堆肥过程碳氮素转化与损失的影响

以猪粪、砻糠为原料,利用自行设计的超高温预处理装置,开展了为期56d的模拟堆肥试验,比较了超高温预处理好氧堆肥（HPC）和常规高温好氧堆肥（CK）过程中碳、氮素转化及损失.结果表明,CK有机质最大降解度（42.58%）比HPC堆体（49.29%）小,但降解速率常数（0.1d^-1）高于HPC（0.07d^-1）,两种堆肥工艺碳素降解率差异不显著.HPC堆体NH₄⁺-N、TN质量分数平均比CK高143.9%、11.2%,而NO₃^--N质量分数则比CK低58.8%.HPC堆肥后期胡敏酸含量及腐殖质聚合程度分别比CK高45.2%~56.8%、59.1%~65.3%.在预处理阶段以及后续堆肥阶段,HPC、CK有机碳损失率分别为48%、51%,氮损失率分别为18%、27%.说明超高温预处理不仅有利于堆肥过程的保氮,而且促进富里酸向胡敏酸的转化,提高了堆肥产品腐殖化水平.     

接种抗酸化复合菌对餐厨废弃物堆肥酸化缓解及腐殖化的影响

为研究接种抗酸化复合菌(包括假单胞菌、芽孢杆菌、唾液乳杆菌、Dysgonomonas、Aeribacillus pallidus)对餐厨废弃物堆肥过程中有机酸降解、腐殖化进程的影响.以餐厨废弃物和稻壳为堆肥原料,抗酸化复合菌为接种菌,设置T1(接种抗酸化复合菌)和CK(对照)2个试验组,对堆肥温度、pH、DOM(水溶性有机物)、有机酸代谢酶等指标进行了分析.结果表明:抗酸化复合菌能有效缓解堆肥初期酸化抑制作用,使堆肥快速进入高温期且持续时间可达7 d,T1组高温期峰值温度为64 ℃,而CK组仅为59 ℃且高温时间不能持续；堆肥1 d后,CK组pH由初始的5.68迅速降至4.42,下降了22%,T1组pH变化不明显；从蛋白酶种类来看,CK组仅检测到与丙酸、乙酸代谢相关的丙酮酸脱氢酶、乌头酸水合酶,而T1组除上述两种酶外,还检测到乙醛脱氢酶、乙酰辅酶A合成酶和苹果酸合成酶,接种抗酸化复合菌增加了有机酸代谢相关酶种类,并有效缓解了堆肥初期酸化的问题.研究显示,堆肥结束时,T1、CK组DOM中代表胡敏酸类物质的积分标准体积占总积分标准体积的比例分别为57.8%、44.0%,接种抗酸化复合菌系使DOM中腐殖酸比例增加了31.4%,促进了DOM腐殖化,T1组堆肥腐殖质碳相比CK组提高了66.67%,促进了腐殖质合成.      

复合菌剂强化餐厨垃圾好氧生物处理性能研究

为探索复合菌剂对餐厨垃圾好氧生物处理过程和腐熟效果的影响,利用4组自制的堆肥反应器进行小规模试验。以木屑为辅料,分别投加适用于常温条件下有机质分解的菌剂碧沃丰®除污(WD)、前期筛选制备的复合耐高温菌剂(TB)和WD+TB复合微生物菌剂,以不投菌为空白组(CK),通过测定堆体总重、温度、含水率、干基有机质含量、pH值、水溶性氨氮及硝态氮、腐殖化系数(E465/E665)、电导率(EC)、种子发芽率指数(germination index GI),研究处理过程。结果表明,初始含水率为(63.5±0.5)%,初始干基有机质含量为(96.6±0.9)%,初始碳氮比为34.9±2.7,辅料20%(质量分数),接种量25 mL/kg下,(WD+TB)组堆料高温期持续时间最长、温度峰值最高,可持续7d 50 ℃以上高温,最高温度达到72 ℃;总重减量率和有机质减量率最高,分别为80.7%和64.3%,日均有机质减量率是CK组的2.13倍;水溶性氨氮和E4/E6最低,种子发芽率指数 (96.3±26.7)%最高。说明WD+TB复合微生物菌剂可以有效提升餐厨垃圾好氧生物处理效果,并显著提高堆肥效率。     

冷凝水回流对堆肥腐熟度和污染气体排放影响

为探究堆肥过程中高温水蒸气携带的冷凝水回流对腐熟度及温室气体排放的影响,本文以猪粪和厨余垃圾为堆肥原料,在60L密闭好氧堆肥反应器中进行48d的高温好氧堆肥实验.结果表明,堆肥高温期产生的饱和水蒸汽因发酵罐封闭体系不能及时排出,会在发酵罐壁形成冷凝水回流入堆体中,整个堆肥过程冷凝水产率为物料湿重的18%.此外,回流冷凝水中主要成分为NH₄⁺-N(11.40g/L)、溶解性有机碳(6.3g/L)以及无机盐离子,具有较高的EC值(41.05mS/cm)和pH值(9.22),而较高的NH₄⁺-N含量使冷凝水回流处理的堆肥产品种子发芽指数(GI)略达到腐熟(71.4%),与排出处理相比GI下降了25.5%.同时,冷凝水回流使NH₃和CH₄排放量分别增加了55.2%的60.2%,但是CO₂和N₂O排放量分别降低了16.8%的34.8%.研究表明,冷凝水回流可降低17.8%总温室效应.本文建议堆肥过程将高温水蒸气冷凝排出,一...     

园林/餐厨垃圾联合堆肥工艺研究

以干草落叶混合物及酒店餐厨垃圾为原料,在自然通风条件下,利用自行研制的引风式堆肥装置,通过为期10d的园林/餐厨垃圾混合物高温好氧初级发酵,研究混合原料中餐厨垃圾不同配比对园林垃圾快速堆肥效果的影响。结果表明:在质量配比75.64%、67.45%、51.37%中,当餐厨垃圾质量比67.45%时,含水率61.15%对园林垃圾堆肥效果最好,减容率24.83%,减重率28.33%,初级发酵结束C/N比15.41。     

高温预处理强化污泥与餐厨垃圾共消化

污泥和餐厨垃圾共消化具有提高污泥稳定化的作用,为进一步强化污泥与餐厨垃圾共消化效果,提出高温预处理强化污泥与餐厨垃圾中温厌氧共消化的运行策略,并从宏观和微观2个层面探讨了共消化系统的运行机制。结果表明：污泥与餐厨垃圾经过1 d高温预处理后,其SCOD/TCOD从33.9%提高到65%;中温厌氧消化时的甲烷产率和有机物去除率高达0.54 L/g和78.8%(SRT=20 d)、0.76 L/g和56.6%(SRT=15 d),略高于某实际餐厨废弃物及市政污泥协同处理项目一期的0.53 L/g和53.5%,该项目采用150～170℃高温、1 MPa高压热水解进行预处理;采用Illumina MiSeq测序技术得出水解酸化菌属如Porphyromonadaceae、Draconibacteriaceae、Eubacterium和Romboutsia在高温预处理后的共消化系统中得到富集,促进了系统的水解和产酸过程,为系统中产甲烷菌Archaea提供了丰富的基质,强化了污泥与餐厨垃圾共消化产气效果。     

餐厨垃圾水力制浆耦合厌氧消化的效果分析

根据餐厨垃圾高含水的特点,从水力模拟、浆化物料特性、设备运行关键指标及项目运行效果等方面对餐厨垃圾水力浆化预处理技术进行综合评价。计算流体力学(CFD)的水力模拟结果表明,浆化过程中流体质点螺旋式汇聚至转叶,形成三股内旋状涡流,在流体内部产生明显的流速差和正负压分区现象,水力作用下可快速实现餐厨垃圾的浆化。浆料和杂质特征分析表明,浆化产物颗粒细小,有机质损失率低,杂质去除率高,可与后端不同资源化技术(如厌氧消化、好氧堆肥等)高度融合。以水力浆化与厌氧消化技术相结合的餐厨垃圾资源化项目为例,餐厨垃圾经水力浆化预处理后,有机质损失率约为8.5%;不可生物降解杂质分选率约94%;粗油脂提取率约91%,吨餐厨垃圾平均产油率为3.76%,产气率为85.57 m³(以标态计)。该处理方式较机械式预处理具有更高的资源化利用率,可大幅提升项目的经济效益。     

城市餐厨垃圾产生现状调查及影响因素分析

在我国选取有地域代表性的4个城市:青岛、嘉兴、贵阳、西宁,通过问卷与实地跟踪形式调查各城市餐厨垃圾产量,并分析了4个城市餐厨垃圾成分特征。结果表明:青岛、嘉兴、贵阳、西宁4个城市餐厨垃圾产量分别为265、163、579和355 t/d;4个城市餐厨垃圾的含水率、可燃物含量、营养物含量分别为73.67%⁷8.27%、0.93%78.27%、0.93%².48%、9.04%2.48%、9.04%¹5.59%,其中西宁和贵阳餐厨垃圾中的油脂含量相对较高,青岛和嘉兴餐厨垃圾中的杂物含量相对较多。应用灰色关联度分析法计算了餐厨垃圾产量的影响因素,如人口数量、性别比例、人均GDP、城市居民人均消费支出和食品人均消费支出与产生量的关联度,各影响因素与餐厨垃圾产量的关联度大小依次为城市人口>性别比例>食品人均消费支出>人均GDP>城市居民人均消费支出。     

蒸汽爆破对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的促进效果

鉴于蒸汽爆破（简称"汽爆"）预处理对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的影响还鲜有报道,为探讨汽爆预处理对污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化的促进效果及经济可行性,利用小型发酵罐在35℃下开展了未预处理污泥和餐厨垃圾联合消化、汽爆污泥单独消化、汽爆污泥和餐厨垃圾联合消化的试验,并进行能耗分析.结果表明,未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS（挥发性固体）去除率为33.9%,沼气产率为311.0 mL/g（以投料VS计）;汽爆污泥单独消化阶段,VS去除率和沼气产率均略高于未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,但反应器ρ（NH₄+-N）过高,影响产气稳定性,沼气φ（CH₄）较低.汽爆污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS去除率和沼气产率分别达到49.5%和420.5 mL/g,显著优于未预处理联合消化阶段.能耗分析表明,预处理的升温过程使汽爆预处理整体能耗偏高,但若能有效回收70%的热量,则汽爆预处理可提高污泥-餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺3.34 kW·h/t（以污泥量计）的能量产率.研究显示,汽爆预处理可提高污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺35.2%的沼气产率,但由于预处理能耗较高,预处理过程中热能的有效回收是汽爆预处理应用于污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化经济可行的关键.      

餐厨垃圾堆肥作为黑麦草生长基质的研究

顺着城市化的急速发展,餐厨垃圾已成为目前城市环境保护的重点。本文通过分析餐厨垃圾的特点,阐述当前餐厨垃圾处理的方式。为研究对堆肥产品的应用可行性,筛选了以餐厨垃圾堆肥产品为原料的不同基质的最佳配方。以黑麦草为例,将餐厨垃圾堆肥、珍珠岩和泥炭按比例混和制成基质,通过栽培试验观察并测试发芽率、株高、SPAD值等生物指标,筛选出适宜育苗和生长的基质,得出最佳的配方。实验结果表明:以腐熟的餐厨垃圾堆肥为原料配制基质,以黑麦草为供试作物,检验不同配比基质的生物效应。筛选出适宜黑麦草生长的最佳基质配方是:泥炭:堆肥:珍珠岩(v/v)=0.6∶0.4∶1.4)。     

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。     

富氢合成气生物甲烷化与餐厨垃圾厌氧消化耦合性能分析

提出利用餐厨垃圾轻物质生产富氢合成气,并将富氢合成气生物甲烷化与现有餐厨垃圾厌氧消化单元耦合的工艺路线,为评估其可行性,考察了耦合系统的长期运行性能,并分析了该系统提升现有甲烷(CH₄)产量的潜力。结果表明：在餐厨垃圾有机负荷(以挥发性固体质量计)为0.5～2.0 g/(L·d)、富氢合成气流量为0～5.28 L/d条件下,餐厨垃圾厌氧消化与富氢合成气生物甲烷化均能保持稳定运行,且沼气提纯效果明显,尤其在餐厨垃圾有机负荷为0.5,1.0 g/(L·d)时,产品气中CH₄的平均含量分别高达96.4%和86.6%;提高富氢合成气生物甲烷化速率以及优化调控反应体系的pH值、有效碱度和有机酸积累量有助于进一步提高该耦合系统的处理能力和运行稳定性;以300 t/d餐厨垃圾处理厂为例,该耦合系统预计能提高94.5%的CH₄产量,后续有必要结合成本效益分析,进一步评估该耦合工艺的工业化应用潜力。     

苎麻麻骨掺杂餐厨垃圾堆肥腐化过程的动态监测

研究苎麻麻骨掺杂后餐厨垃圾堆肥的腐化规律和对养分保留能力,并以厨余垃圾单独堆肥作为CK,对堆肥过程堆体的温度、p H值、电导率(EC)、阳离子交换量、C/N,TN和TP进行动态监测,为探讨堆肥过程的物料转化机理提供前期参考。结果表明:与CK相比,苎麻麻骨掺杂对堆体p H具有一定的缓冲作用,温度变化更加频繁,提高了堆体的最高温度,降低了EC和CEC;苎麻麻骨的掺杂提高了堆体的C/N,较CK组堆体中的TN和TP含量分别提高了12.60%和85.37%。可见,向餐厨垃圾中掺杂苎麻麻骨有助于改善堆体的理化环境,且能保留养分,提高肥效。     

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.      

含油率对餐厨垃圾干式厌氧发酵的影响

餐厨垃圾含油率高,且随着地域的变化有显著差别,含油率的高低对餐厨垃圾厌氧消化产气有一定影响.在中温(35℃)和高温(55℃)条件下,研究了不同含油率(0、2%、4%、6%、8%、10%)对餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中日产气量、累计产气量、总固体(TS)、挥发性固体(VS)及甲烷产量的影响.结果表明:在中温和高温条件下,当含油率为6%时,200 g餐厨垃圾的累计产气量达最大值,分别为1391.6 m L和2165.9 m L.此时,TS和VS的去除率也最高,中温时去除率分别为29.4%(TS)和33.9%(VS),高温时去除率分别为33.2%(TS)和38.0%(VS).在餐厨垃圾干式厌氧发酵过程中,甲烷的产量占可燃气的体积分数逐渐升高.在中温厌氧发酵条件下,含油率为10%的餐厨垃圾发酵进行到26 d时,甲烷的体积分数最高,为80.5%.在高温干式厌氧发酵条件下,含油率为10%的餐厨垃圾发酵进行到23 d时,甲烷的体积分数最高,为84.2%.     

南京市溧水区大气挥发性有机物污染特征及来源解析

为了解南京市溧水区大气挥发性有机物(VOCs)的组分、来源及其对臭氧的贡献,2021年对区域内VOCs开展了为期1 a的走航监测,进行数据分析.结果表明,溧水区ρ(TVOC)年均值为223.45μg·m^-3,其中ρ(烷烃)为49.45μg·m^-3(占比22.13%),ρ[含氧(氮)VOCs]为50.63μg·m^-3(占比22.66%),ρ(卤代烃)为64.73μg·m^-3(占比28.95%),ρ(芳香烃)为35.46μg·m^-3(占比15.87%),ρ(烯烃)为18.26μg·m^-3(占比8.19%),其他为4.9μg·m^-3(占比2.2%).夏季的ρ(TVOC)平均值较高,为263.75μg·m^-3,冬季较低,为187.2μg·m^-3,春季为246.11μg·m^-3,秋季为204.77μg·m^-3.日均TVOC浓度,在09:00～10:00和14...     

餐厨垃圾和秸秆混合连续高温甲烷发酵研究

以餐厨垃圾和玉米秸秆(按TS1:1混合)为原料,开展了200d的连续高温发酵和40d批次产甲烷潜能与动力学实验,进料TS浓度8%,以水力停留时间15,10,8,5d的梯度变化逐级增加容积负荷.连续实验发现,在水利停留时间为5d时达到了系统酸化的极限负荷16gVS/(L·d),通过及时停止进料和投碱控制pH值,一周内有机酸浓度由4.73g/L降低到1.02g/L.当OLR为10gVS/(L·d)时,TS去除率和甲烷转化率分别为55.6%和64.5%.批次实验发现,餐厨垃圾、秸秆和混合原料的产甲烷潜能分别为448,221,268mLCH_4/gVS,最大产甲烷速率常数(K)为63,45,41mLCH_4/(g VS·d).通过连续和批次实验分别获得了混合原料高温甲烷发酵的工艺参数和动力学特征,为餐厨垃圾和秸秆能源化利用提供了一个有效途径.