脱脂餐厨垃圾和玉米秸秆混合燃烧特性及灰熔融特性分析

探究了玉米秸秆(CS)和脱脂餐厨垃圾(DKW)混合的燃烧特性和灰熔融特性,对DKW、CS及其混合样品进行了热重分析,对混合灰样进行了X射线荧光分析、X射线衍射分析以及扫描电子显微镜观察。结果表明:总体而言,随着CS掺混量的增加,混合样品着火温度升高,燃尽温度降低,CS掺混量为90%(质量分数)时燃烧特性最佳;混合灰样中莫来石和硅线石会随着CS掺混量的增加逐渐降低直至消失,而白榴石会逐渐增加,同时混合灰样由絮状结构逐渐结块,然后出现孔隙,碱酸比和硅铝比逐渐增大,而硅比逐渐减小,导致混合灰样熔融特征温度逐渐降低。从处理DKW的实际目的出发,在CS足够的情况下,CS掺混量为90%是最佳焚烧掺混量。     

餐厨垃圾厌氧发酵特性的研究

为了实现餐厨垃圾低成本现场能源化处理,利用单相法,采用正交试验法,研究了接种率、温度和含水率对餐厨垃圾厌氧发酵过程中运行特性的影响。结果表明,接种率、含水率、发酵温度以及它们之间的交互作用对餐厨垃圾产气效果影响显著,其中以接种率与温度的交互作用影响最为显著,其次是含水率。采用单相法进行55℃高温厌氧发酵,保证65%左右的接种率和90%以上的含水率,完全可以实现餐厨垃圾现场处理。     

不同好氧预处理方式对餐厨垃圾产甲烷的影响

为了研究不同好氧预处理方式对餐厨垃圾厌氧消化产甲烷的影响,通过建立3个模拟厌氧生物反应器,研究了传统厌氧生物反应器C1、上层好氧预处理-厌氧生物反应器C2和底部好氧预处理-厌氧生物反应器C3 3种不同操作条件下的产甲烷过程。结果表明,挥发性有机酸的累积使C1始终处于产甲烷滞后阶段;而C2、C3的好氧预处理通过加快易水解酸化组分和过量挥发性有机酸的好氧降解,有效缓解了酸性抑制,产甲烷滞后时间明显缩短至10 d内。第32天C2停止上层曝气后,在27 d内甲烷浓度达到了50%以上,同时,产甲烷速率迅速上升,并在第81天可达到峰值773 mL/(kg·d)。C3在第11天停止底部曝气后,虽然经过22 d的时间甲烷浓度即上升至50%,但之后产甲烷速率经历回落阶段后再次逐渐上升,在实验结束时仅达到517 mL/(kg·d)。上层曝气的好氧预处理方式所需曝气时间相对较长,但其产甲烷启动快,与底部曝气相比,其后期的甲烷化过程更稳定并可达到较高的产甲烷速率。     

园林废弃物与餐厨厌氧沼渣混合热解特性及动力学分析

为了探究园林废弃物和餐厨厌氧沼渣的热解特性以及2者混合热解的交互作用。采用热重分析法对餐厨厌氧沼渣、园林废弃物及其不同比例的混合样品热解特性进行了分析,并研究了混合比例和升温速率对热解过程的影响。结果表明,园林废弃物与沼渣单独热解时,园林废弃物热解反应活性高且能耗低,热解终温为400 ℃左右;沼渣热解反应活性低且能耗高,热解终温为600 ℃左右。混合热解实验中,随着园林废弃物添加比例升高,样品热解残余率不断下降,综合热解指数不断增大,园林废弃物与沼渣混合热解适宜的添加比例为50%,热解终温为600 ℃左右。采用Coats-Redfern积分法对园林废弃物、沼渣及混合样品进行动力学分析,园林废弃物和餐厨厌氧沼渣反应活化能分别为12.08和1.79 kJ·mol⁻¹,混合样品实际活化能均略高于理论值。这说明,2者混合热解过程中存在一定抑制作用,但对热解过程影响不大。本研究结果可为园林废弃物与餐厨厌氧沼渣混合热解处理提供参考。     

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.     

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。     

青岛市餐厨垃圾现状调查及分析

通过问卷与实地跟踪形式调查青岛市4个主城区餐厨垃圾现状并提出关于餐厨垃圾管理和处置的建议,力求为该市餐厨垃圾的资源化利用提供参考.调查结果显示:餐厨垃圾产量为265.00 t/d,含水率为74.93％、含油率为6.06％、营养物为12.22％(质量分数);54.4％的调查餐饮单位将餐厨垃圾分为剩饭菜、废油和生活垃圾3类排放,需进一步加强餐厨垃圾分类放置的管理工作;所调查餐饮单位中有64.4％的剩饭菜、54.3％的废油由政府统一收运,统一收运率有待进一步提高;正规回收的餐厨垃圾为197.66 t/d,被用于堆肥或进行填埋处置.     

餐厨垃圾厌氧产氢综述

针对餐厨垃圾厌氧产氢过程,从工艺、单组分底物厌氧产氢和过程机理研究阐述了国内外进展,并对未来研究发展方向进行了展望.研究成果表明,餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程可行,但影响因素多,系统不稳定,大部分研究停留在实验室小试阶段.尚需针对餐厨垃圾厌氧发酵产氢优势菌种选育、生态因子调控、代谢机理、反应器改进和系统控制模拟等方面开展研究,为该技术的大规模应用提供研究基础.     

含油量对餐厨垃圾厌氧发酵的影响

在35℃条件下,研究了不同含油量（0％、1％、2％、3％、4％、5％）餐厨垃圾中温厌氧消化过程中日产气量、甲烷含量、总固体（TS）、挥发性固体（VS）、干物质产气率等的变化,为后续餐厨垃圾连续发酵的预处理提供参考。结果表明：5％含油量餐厨厌氧发酵周期最长,累计产气量最大,为5800mL。在消化过程中,沼气中甲烷含量先上升后下降,最高可达76％;于物质产气率随含油量增大而增大,依次为497．4、506．1、543．8、554．4、590．7和600．1mL／gTS;5％含油餐厨垃圾的TS和VS去除率最大,分别为34．4％和42．9％。     

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.     

接种比对餐厨垃圾干式厌氧发酵启动的影响

针对不同接种比对餐厨垃圾干式厌氧发酵启动的影响,对比分析了VS接种比分别为0.36和0.90两种情况下,餐厨垃圾干式厌氧发酵启动过程中pH、NH4-N、COD、VFA、甲烷含量等指标的变化。实验结果表明,启动初期2组样品pH分别快速降至4.74和5.68,均呈酸化状态,经碱液调整后,接种比为0.36的处理仍无法正常产气,接种比为0.90的处理,pH逐步提高,系统正常运行,经72 d的发酵实验,COD去除率达90.29%,甲烷含量高于60%的沼气产量达255.4 L,分析可见,VS接种比是干式厌氧发酵处理的重要参数;此外,与传统湿式厌氧发酵处理相比,餐厨垃圾干式厌氧发酵在较高的VFA和氨氮浓度下,仍能正常运行,采用干式厌氧发酵技术处理餐厨垃圾是可行的。     

辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响

为达到降低厨余垃圾含水率,使其可作为垃圾衍生燃料进行燃烧的目的,选择玉米秸秆和木本泥炭2种辅料与厨余垃圾进行联合生物干化,研究了辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响,以不添加任何辅料的厨余垃圾单独进行生物干化作为对照处理,生物干化周期为21 d。结果表明：单独进行厨余垃圾生物干化时挥发性固体(VS)降解率最高,添加木本泥炭处理时VS降解率最低;对照处理对VS降解损失主要的贡献组分为淀粉、纤维素和脂肪,然而,对于添加玉米秸秆和木本泥炭的处理,纤维素、半纤维素和淀粉是VS降解损失主要的贡献组分。随着生物干化反应的进行,物料的燃烧速率和燃烧率均降低,同时燃烬点推后,但燃点基本保持不变。其中,添加木本泥炭的处理燃点最高,燃烬点最低,燃烧率最高。各处理物料燃烧一级动力学方程拟合效果较好(R² =0.86~0.97)。生物干化过程使厨余垃圾单独处理第2失重段反应变难,第3失重段反应变易。然而,对于添加辅料的处理,生物干化过程使第2失重段反应变易,第3失重段反应变更难。总体而言,生物干化过程使各处理的表观活化能(E_m)降低了15.9%~29.4%,使得厨余垃圾的燃烧更加容易。以上研究结果可为厨余垃圾燃料化处理提供参考。     

不同升温速率下城市污水污泥热解特性及动力学研究

利用差热-热重分析法和Coats-Redfern积分法,对杭州某污水处理厂污泥在不同升温速率下的热解特性及反应动力学特征进行研究。实验结果表明,热解温度从室温升至900℃时,污泥热解过程可分为4个失重阶段;升温速率对污泥热解转化率、挥发分析出温度以及最大失重率等热解特性参数都有显著影响。升温速率越高污泥最大失重率越大;而较低的升温速率延迟了污泥热解反应时间,导致污泥失重量相对较大。根据Coats-Redfern积分法计算结果,污泥在氮气氛围下的热解反应为二级反应模式。提高升温速率可显著增加污泥热解的表观活化能和频率因子。     

稻秸、餐厨垃圾及人粪尿混合厌氧发酵

采用批次及批次与半连续耦合的发酵方法,35℃条件下,研究了稻秸与餐厨垃圾、人粪尿混合物(简称生活污水,下文同)的不同混合比例以及生活污水不同负荷对稻秸产沼气性能及污水中粪大肠菌群去除率的影响。结果表明:在发酵总固体浓度(TS)为16%条件下,稻秸与生活污水混合比例为1∶1.72(W/W)时,稻秸TS产气量达到377 mL/g,比稻秸与生活污水比为1∶3.44的处理高7.71%,比单一稻秸高24.42%;在稻秸TS浓度为10%条件下,生活污水有机负荷(OLR)从0.5 g COD/(L.d)逐步提高到4.0 g COD/(L.d),其厌氧发酵系统运行正常,与单一稻秸发酵相比,容积产气效率提高,且沼气中甲烷含量提高近20%,与单一生活污水厌氧发酵相比,生活污水COD去除率基本一致,均超过80%,但是随着污水有机负荷的增加,粪大肠菌群去除率由99.4%下降到了86.0%,出水中粪大肠菌群未达到国家允许的1×104个/mL排放标准。     

城市垃圾中生物质在热分析仪中燃烧的动力学模型研究

为了合理有效利用城市垃圾中的生物质能，实现城市垃圾的无害化、减量化、资源化利用，开发适合我国城市垃圾中生物质的焚烧技术，特地对昆明市城市垃圾中生物质进行了特性分析，并在热重分析天平上对其进行了动力学实验研究与分析。结果表明，城市垃圾中生物质的燃烧过程大致可以分为四个阶段，即脱水干燥阶段、挥发份的析出和燃烧阶段、过渡阶段和固定炭燃烧阶段。城市生活垃圾中生物质具有着火温度低、燃尽率高等特点。通过对热重（TG）、差示扫描曲线（DTA）的深入分析，对城市垃圾中生物质的燃烧动力学参数进行了研究，为实现城市垃圾无害化提供理论与技术的支持。     

固含率和稀释率对餐厨垃圾水解酸化过程的影响研究

研究了餐厨垃圾分批厌氧消解过程中不同起始固含率（10％,12％和14％）和稀释率（0.25 d^－1和0.33 d^－1）对水解酸化过程pH值、垃圾消解、水解酸化液生产效率、脂肪酸组成和浓度等的影响。实验结果发现：以总固体去除率、单位质量垃圾累积COD溶出量（ACODm）和单位体积反应器累积COD溶出量（ACODv）等指标作为评价标准,起始固含率12％的体系具有较高的垃圾处理效率和反应器运行效率。与稀释率0.25 d^－1的体系相比,稀释率0.33 d^－1的体系在pH稳定性、总固体去除率和水解酸化液生产效率等方面具有明显的优势。所有体系中水解酸化产生的脂肪酸和醇均以乙酸、乙醇和丁酸为主,丙酸占总脂肪酸和醇的百分数在14.6％到17.1％之间,这种脂肪酸组成不会发生丙酸抑制,有利于后续产甲烷发酵的进行。