一种新型餐厨垃圾生物干化反应器的设计

通过对餐厨垃圾生物干化反应工艺的特点进行研究,提出了切实可靠的解决方案,创新性地改进了餐厨垃圾生物干化反应器的结构和功能,研发出一种循环节能、易于反应的新型干化反应器。     

关于餐厨垃圾的生物处理及资源化技术进展分析

随着我国城市化建设的不断深入与人们物质生活水平的显著提升,每人每天都会产生出更多的餐厨垃圾,为了做到将大量垃圾资源化、能源化地利用起来,加强对餐厨垃圾的处理方式研究则成为了亟待解决的问题。本文便对餐厨垃圾的生物处理与资源化技术展开分析,以期为各位读者提供参考。     

通风对餐厨垃圾快速高温堆肥腐熟与氮素转化的影响

针对传统堆肥周期长、脱水效率低、保温效果差等问题,以餐厨垃圾和锯末作为原料,基于外加热源的堆肥反应器,研究不同通风方式(自然通风和外加热源的高温通风)和通风速率对餐厨垃圾高温堆肥过程中温度、含水率、氧气含量、腐熟指标(pH、电导率、发芽指数)以及氮素形态转化的影响。结果表明:1)高温通风有助于堆体维持较高温度,显著延长高温期,提升水分去除率和堆体腐熟度。与自然通风相比,高温通风处理下的高温期(≥50 ℃)延长了6 d,累计温度增加51.77%,水分去除率相对提高了62.37%,种子发芽率相对提高了14.75%;2)高温通风方式会延长高温期进而促进氨排放并抑制硝化作用,造成更多的氮素损失,与自然通风相比,高温通风处理下的氨挥发量相对提高了131.46%,氮素损失相对提高了74.87%;3)通气速率增加可提高堆体的水分去除率,在通气速率达到0.75 L/(kg DM·min)时,水分去除率达到80.31%,除水效果最好;4)高温通风方式下,氨挥发量和氮素损失随着通风速率的增加而增加,其中氨挥发占氮损失的比例为55.48%~70.73%,是氮素损失的主要途径。     

餐厨垃圾固渣DANO动态堆肥处理效果研究

分别采用中试规模的达诺滚筒(DANO)动态堆肥和静态发酵作为一、二次发酵工艺主体设备,为实际工程产生的餐厨固渣探究较适宜的参数控制条件。根据不同调理剂(木屑、稻草)、C/N和含水率参数。设置M1、M2、D1、D2和D3共计5个堆肥批次,通过理化指标、氨气挥发量、氧气含量、纤维素酶和蛋白酶含量等指标检测和最终肥料品质指标分析,揭示不同条件下餐厨固渣DANO动态堆肥处理效果。结果表明:1)环境温度在18.5~25.8 ℃,DANO一次发酵升温受环境影响较弱。木屑相较稻草总体上呈现升温速度慢、峰值温度高、堆肥持续时间长的特点。2)控制含水率为50.83%~60.30%,稻草堆体高温期温度都超过55 ℃,维持时间超过7 d。3)稻草堆体初始C/N控制在23~27内较为合理。综上,控制相关条件,堆肥周期可以控制在28~33 d。最终产品的C/N、含水率、总养分和pH等相关重要指标均符合NY/T 525—2021《有机肥料》标准的要求。     

基于好氧堆肥的餐厨垃圾肥料化利用污染分析及控制策略

基于高温好氧堆肥工艺,从收运、前处理、堆肥、后处理和产品施用等环节全面分析餐厨垃圾肥料化利用过程中产生的臭气、废水、盐分、油脂等污染,分析潜在的污染源强,提出控制方法并给出了控制效果。该研究结论是目前国家《餐厨和厨余垃圾肥料化利用污染控制技术规范》研编过程中的阶段性成果。     

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%.     

餐厨垃圾特性及处理技术研究

餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要组成部分.餐厨垃圾中有机物含量丰富、水分含量高,容易腐烂并产生臭味气味,会对环境卫生造成恶劣影响.介绍餐厨垃圾的主要组成成分、特性以及对环境产生的危害.综述餐厨垃圾常规处理方法,包括粉碎直排、堆肥填埋、厌氧发酵及好氧发酵.重点考察厌氧发酵过程中氢能源产生的影响因素.综合比较各种处理方法的特点、适用条件、处理效果、影响因素等方面.综上得出厌氧发酵是一种对环境危害较小,同时可回收能源的处理方法,具有广阔应用前景.其研究重点在于提高餐厨垃圾的氢气产量、氢气浓度、产氢速率等指标.     

通风方式对高含水率垃圾生物干化的影响

以高含水率混合收集生活垃圾为研究对象,研究了不同的通风方式(间隙通风10min/20min、间隙通风5min/25min、40℃热空气通风和间隙-连续通风)对生物干化影响.结果表明,40℃热空气通风和间隙-连续通风可提高产物含水率下降幅度、单位质量垃圾水分去除率、单位有机物降解脱水容量、产物低位热值;但堆体高温持续时间短,VS消耗量小,并且有机物稳定化程度低.经过18d的干化试验,4组试验产物含水率分别为39.6%,34.4%,23.7%,24.5%,相应的单位去除率(以原生垃圾质量计)为0.437,0.476,0.523,0.517kg/kg,低位热值为11954,12994,15760,14801kJ/kg,与原生垃圾相比,热值分别提高了121%、140%、191%及173%,以40℃空气通风产物热值最高.     

餐厨垃圾饲料化处理的研究进展

本文指出餐厨垃圾处理的主流工艺—微生物发酵制蛋白饲料,探讨了目前我国饲料化处理存在的问题,并提出以下建议：餐厨垃圾饲料化处理应在前期研究和开发的基础上,筛选与培育优质发酵菌种,根据具体地区餐厨垃圾特点,建立菌种发酵环境数据库,并研究开发高效加工工艺与成套设备.     

通风温度对生活垃圾生物干化脱水的影响

以高含水率生活垃圾为研究对象,研究了不同的通风温度(室温、40℃低温、55℃中温、65℃高温)对生物干化的影响。结果表明,通风温度变化对堆体温度影响较小;高温通风(65℃)能有效地降低垃圾含水率,但不利于有机物的降解,产物的挥发性固体(VS)和可生物降解物质(BDM)值最高,稳定度最低;经过15 d的干化作用,4组反应器垃圾含水率显著降低,水分去除率分别为77.99%,79.37%,79.85%,79.47%;另外还伴随着厨余和纸张的降解;通风温度与热值提升呈正相关关系,各组出料的湿基低位热值分别为7 202 kJ/kg,9 276.4 kJ/kg,9 358.5 kJ/kg,10 064 kJ/kg,分别提高了72.2%,122.7%,123.7%,140.6%。     

通风方式对厨余垃圾堆肥腐熟度的影响

以大类粗分后的厨余垃圾为研究对象,玉米秸秆为调理剂,按照通风方式设置4个处理,以考察通风方式对厨余垃圾堆肥腐熟度的影响。综合厨余垃圾堆肥的无害化指标和对堆肥产品的毒性检验,本实验条件下以2.2 m3/(m3·h)进行全天强制通风最有利于堆肥腐熟。     

通风量对厨余垃圾堆肥腐熟度和氨气排放的影响

以厨余垃圾和玉米秸秆作为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风量对堆肥氨气和腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、固相C/N、电导率(EC)和发芽率指数(GI)来看,只有A1处理的堆肥没有达到完全腐熟,其余2个处理均达到腐熟;从氨气的排放来看,通气量越小,NH3排放越少,氮的损失越低;反之,通气量越大,NH3挥发量越高,氮的损失越高。综合考虑堆肥无害化、最终产品的腐熟度、营养元素的保留以及动力成本,厨余垃圾堆肥(以添加质量为15%的玉米秸秆作为调理剂)的适宜通风量为0.2 L/(kg·min)。     

MBBR工艺中不同曝气方式充氧效率的比较及工程应用

通过设定不同的进水方式、曝气量、悬浮填料投加比,对比研究了MBBR工艺中三种曝气方式——均匀曝气、渐进曝气、单侧曝气的充氧效率,并且运用Matlab软件,采用非线性回归法计算测试条件下的饱和溶解氧浓度Cs和氧总传质系数KLα。得出:投加悬浮填料能明显提升原有曝气方式的充氧效率,但首先须保证填料在水中有一定活动强度,否则反会降低充氧效率;均匀曝气本身的充氧效率最佳,不过由于需要更大的气容比来带动填料运动,运行成本高于另外两种方式。     

应用含水率评价厨余垃圾和其他垃圾的分类效果以及垃圾的能源利用效率:以张家港市为例

随着垃圾分类的快速推广,厨余垃圾单独处理将会影响城市垃圾的能源回收效率,因此应考虑城市固有处理设施规模合理规划.通过实地调研和文献研究,测定了张家港市20个居民小区生活垃圾的含水率及热值,并预测了该市其他垃圾含水率及热值随着厨余垃圾分离效率的变化.研究发现,根据张家港市现有的生活垃圾处理设施情况,能源回收效率随着厨余垃...     

微孔曝气Carrousel氧化沟脱氮除磷效果研究

七里店污水净化厂采用微孔曝气Carrousel氧化沟工艺。在日处理量约为改造工程设计规模的2倍条件下,氧化沟水力停留时间仅为5 h,系统出水各项指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级标准。氧化沟内存在同步硝化反硝化过程,但硝化不彻底,脱氮效率不高,氧化沟内没有严格的厌氧分区,但生物除磷效率高。系统存在二沉池尾水氮磷含量增高问题。通过改变运行条件,增加氧化沟水力停留时间,调整曝气分区,辅助投药除磷等手段可以进一步提高出水水质,实现高标准排放。     

生物质与脱脂餐厨垃圾混烧对灰熔融特性的影响

为减少锅炉燃用餐厨垃圾和生物质混烧引起的结渣问题,分析了水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)和玉米秸秆(CS) 3种生物质对脱脂餐厨垃圾(KW)灰熔融特性的影响,在不同比例、不同制灰温度下制得灰样,利用灰熔点测试仪测定灰样的熔融特征温度,利用X射线荧光仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)测定分析灰样中矿物成分的变化。结果表明:生物质可以降低混合灰样的熔融温度; CS与KW和RS与KW混合灰样熔融温度降低的主要原因是莫来石与硅线石含量减少直至消失,同时白榴石含量的增加;而WS和KW的原因是硅线石含量的降低以及白榴石和钠长石含量的增加。随着制灰温度的增加,KW灰、WS灰和混合灰样的碱金属元素的含量降低,主要是高温条件下,碱金属挥发,并且混合灰样及KW在高温条件下还会有硅线石、莫来石出现。     

基于质能流评估的餐厨垃圾热解自供能特性研究

餐厨垃圾具有成分复杂、含水率高的特点,热解处理法虽可实现餐厨垃圾的快速、无害化减量和能源资源回用,但其处理过程依赖外部能量输入,处理过程的能量平衡问题不容忽视。为全面探究餐厨垃圾热解系统能量流分布,研究提出了热解产物燃烧回用思路,聚焦系统自供能特性,开展固定床热解实验,考察不同含水率的餐厨垃圾在不同热解温度下的产物分布,并计算理论热值,结合TG-DSC分析确定原料热解理论耗能,建立了系统自供能特性指标(ERPC),计算系统的能量产生与消耗比,判断餐厨垃圾热解自供能的运行条件。结果表明:热解温度由400 ℃升至800 ℃,餐厨垃圾热解固体产物产率降低,气体产率提高,热解油产率呈现先增后减的趋势,并在500 ℃时达到最高。通过产物热值分析,过高的热解温度和含水率降低了餐厨垃圾热解产物的总能量。当三相热解产物全部燃烧回用时,为实现系统自供能餐厨垃圾含水率不得低于40%,热解温度不得高于500 ℃。当将油、气两相产物燃烧回用时,为实现系统自供能,热解温度须不超过600 ℃,含水率不超过10%。只燃烧热解气在所有条件下均无法实现系统自供能。     

厨余垃圾好氧堆肥优势细菌的分离及处理效率研究

以城市厨余垃圾为研究对象,筛选优势菌种,缩短堆肥周期。试验中,分别从升温、高温和降温3个阶段进行菌种筛选,通过基因测序鉴定,得到2种优势菌分别为甲基营养芽孢杆菌、巴伐利亚鸟氨酸菌。将2种细菌按1∶1、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1的接种配比,以1.5%的接种量投加到堆体中,并以空白组作为对照,进行堆肥对比试验。结果表明:2∶1的混合比例对厨余垃圾堆肥处理效果最佳,堆肥C/N和种子发芽率分别为4.89%、95.9%,堆肥周期由25 d缩减至22 d。其中含水率、有机质和TN分别比空白试验降低了1.90%、4.27%、11.96%,pH值和氨氮均达到堆肥产品稳定化、无害化程度的评价标准。     

通风量对有机废弃物生物干化的影响

通过有机废弃物生物干化实验,研究了通风量对生物干化效果的影响。实验以果蔬、厨余和园林垃圾几种典型有机废弃物作为原料,设置3个梯度的通风量,对其温度、含水率和有机质含量变化对比发现:通风量会显著影响生化干化指数、空气利用率以及干化后物料的低位热值。低通风量下温度升高明显,且空气利用率较高,但携带水汽能力较弱,难以有效带走物料水分;高通风量下难以维持高温,热量损失较大,但物料最终含水率最低。当通风量为48 L/(kg·h)时,果蔬与园林协同干化的最终含水率能降低到13. 97%,生物干化指数为2. 34,物料的低位热值最终达到13932 kJ/kg,较初始热值提升了322%,能够基本满足制备垃圾衍生燃料(RDF)的条件,且能够在相对更低的能耗下提高生物干化效果。