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%。     

新型全混合式厨余垃圾生物干化工艺效能实证研究

开发了一种新型连续进料全混合式厨余垃圾生物干化工艺,通过中试试验探究了该工艺运行效能及其对物料温度、含水率和热值的影响规律.结果表明,该工艺可显著缩短升温时间,维持物料>50℃的高温区段20h/d;在最佳运行条件（通风速率0.171m³/（kg·h）,最低控制温度45℃,干化周期7d）下,厨余垃圾含水率可降至（34.86±1.71）%,水分单位去除量达（716±23） kg_水/t_垃圾,运行能耗仅为77.91kW·h/t_垃圾,低位热值高达（6681±119） kJ/kg,满足垃圾焚烧进炉要求,可有效实现厨余垃圾快速衍生燃料化.     

外加碳源对厨余垃圾生物干化效果的影响

为降低厨余垃圾含水率,选择木本泥炭和玉米秸秆作为辅料,研究其作为外加碳源对厨余垃圾生物干化效果的影响.结果表明,各处理生物干化过程中最高温度可达70℃以上,添加秸秆和木本泥炭处理可不同程度地缩短进入高温期的时间.经21d生物干化后,纯厨余处理和分别添加木本泥炭与秸秆的处理含水率分别降低了15.25%,20.3%和28.0%,有机质分别降解了26.8%,15.1%和19.3%,有机质和含水率之间存在显著的正相关关系,尤其添加秸秆处理利用较少的有机质降解实现了最大水分去除.纯厨余生物干化渗滤液产生率分别为0.16kg/kg,添加木本泥炭处理仅为0.04kg/kg,添加秸秆处理未产生渗滤液.纯厨余处理、添加秸秆和木本泥炭处理生物干化过程累积水分去除率分别为0.40,0.54和0.42kg/kg,水分去除率和温度存在显著正相关关系.作为主原料的厨余垃圾初始低位热值为266kJ/kg,经生物干化后含水率有所降低,低位热值仅提高到1331kJ/kg.添加木本泥炭处理干化产品热值可达6331kJ/kg,添加秸秆处理热值可增加至8400kJ/kg.     

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。     

正交试验确定城市生活垃圾生物干化最佳工艺参数

通过对董村综合垃圾处理厂的垃圾进行生物干化最佳工艺运行参数进行研究。利用生活垃圾生物干化反应仓做垃圾生物干化中试试验,采用新鲜餐厨垃圾为试验材料,通过正交试验来探讨影响干化效果的工艺参数(堆高、初始含水率、通风方式、翻堆方式)的变化规律,确定生物干化的最佳工艺参数。试验结果表明,垃圾生物干化工艺中影响水分去除率因素的大小顺序是:翻堆方式通风方式初始含水率堆高。垃圾生物干化工艺的最佳工艺条件是:堆高1.5 m、初始含水率60%、通风方式(通风10 min,静止30 min)、翻堆方式(0.5次/天)。     

城市垃圾生物干化最佳工艺参数的优化研究

对董村综合垃圾处理厂的有机垃圾进行生物干化,以正交试验确定其最佳工艺运行参数。利用生活垃圾生物干化反应仓开展垃圾生物干化中试试验,以新鲜餐厨垃圾为试验材料,通过正交试验来探讨工艺参数(堆高、初始含水率、通风方式、翻堆方式)对干化效果的影响变化,从而确定生物干化的最佳工艺参数。试验结果表明:垃圾生物干化工艺中各因素影响水分去除率的大小顺序为:翻堆方式>通风方式>初始含水率>堆高。垃圾生物干化的最佳工艺条件如下:堆高1.5 m,初始含水率60%,通风方式(通风10 min,静止30 min),翻堆方式为2天1翻。     

一种厨余垃圾的机械生化处理技术的工程应用

机械生化处理技术(EMBT,eco-mechanical biological treatment)是在欧洲广泛应用的MBT工艺基础上发展起来的生活/厨余垃圾资源化处理新技术。以某厨余垃圾处理示范项目为依托,对EMBT工艺的工艺特点、设计经验和处理效果进行总结。该项目占地面积约5 000 m2,平均垃圾处理成本约140元/t。厨余垃圾经过处理产生的主要资源化产品为沼气和垃圾衍生燃料(RDF,refuse derived fuel)。原生垃圾产气量在60 m3/t以上,甲烷浓度为65%左右。RDF产品有3种:生物水解系统固相物料含水率约40%,低位热在7 536 k J/kg以上;生物干化后的高热值物料,含水率约20%,低位热值在12 560 k J/kg以上;机械预处理分选出的高热值塑料、织物。RDF产品可通过洁净焚烧、工业窑炉协同处理等技术实现高效、生态的热能利用。     

温度对垃圾热解液体产物性质的影响

选用生活垃圾作为试验物料,利用铝甑试验台、元素分析、红外分析(FTIR)等方法,对不同温度下垃圾热解液体产物的性质进行研究。结果表明:热解终温600℃,升温速率20℃/min时垃圾的热解液产率最高;600℃的垃圾热解油含氧量最低,为20.28%,热值达到31.42 MJ/kg;各温度下垃圾热解液的含水率为20%~30%,酸值大于30 mg/g(KOH),灰分在600℃时达到最大,为0.25%;通过热解油的FTIR分析,垃圾热解油中含有酚类、醛类、羧酸类、酮类、芳香烃类、脂肪族等多种组分,其中600℃下垃圾热解油的芳香烃类物质较多,羧酸类物质较少。     

污泥生物干化中嗜热微生物的应用研究

污泥生物干化是利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能,通过过程调控手段促进水分蒸发,从而实现快速去除水分的一种干化处理工艺,文章对生物干化中嗜热微生物的特点从宏观和微观2个角度进行分析,得到了嗜热微生物的生长曲线;通过试验发现嗜热脂肪芽孢杆菌可以有效地干化污泥;同时对不同通风量下污泥温度和含水率随时间的变化进行了研究,得到了通风量为10 L/min的污泥温度比5 L/min的高3~4℃,污泥含水率降低趋势明显提高,污泥干化效果优于5 L/min试样。     

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。     

间歇通风和渗滤液循环对城市固体废物稳定化的影响

通过研究间歇通风对固体废物的产酸和产甲烷阶段的分离及接种微生物加快固体废物稳定化速度的有效性,评价了污染物原位去除的可行性. 结果表明:间歇通风有利于固体废物的产酸和产甲烷阶段分离,对固体废物的稳定具有积极的影响;用活性污泥接种微生物,加速了废物的稳定,提高了渗滤液的水质,COD_Cr的去除率达88%,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)由0.35降到0.12,总氮和NH4+的去除率分别达70% 和80%以上,对重金属也有很好的去除.因此,在填埋场进行污染物原位去除是可行的.      

曝气策略调控CANON工艺降温降基质稳定运行

通过调整曝气策略,研究了降温降基质（氨氮）运行过程中实现全程自养脱氮（CANON）序批式生物膜反应器（SBBR）稳定运行的可行性.结果表明,在中温（35℃）高基质[（446.47±43.77）mg NH₄⁺-N/L]曝气/停曝=60min/60min条件下,反应器稳定运行223d,总氮去除负荷（TNRR）和总氮去除率（TNRE）分别为（0.49±0.07）kg N/（m³·d）和（84.3±4.6）%.温度降至20~23℃,根据一个运行周期内NO₂^--N积累速率和去除速率之比调整曝气工况为曝气/停曝=40min/80min,运行69d后TNRR和TNRE分别降至（0.43±0.04）kg N/（m³·d）和（69.5±5.7）%.而后逐步梯度降低基质至（105.6±16.1）mg NH₄⁺-N/L,采用相同策略分别调整曝气/停曝时间为40min/80min、30min/90min和8min/32min,运行93d后TNRR降至（0.16±0.02）kg N/（m³·d）,TNRE升至（71.5±7.5）%.高通量测序结果从群落组成角度证实了降温和降基质过程中实施的曝气调控策略维持了CANON系统脱氮功能菌的主导地位,亚硝酸盐氧化菌NOB相对丰度一直被控制在0.1%以下.     

填埋场好氧修复过程碳排放特征及削减研究

填埋场是温室气体的主要人为排放源之一。由于历史原因我国目前存在着大量到期填埋场及非正规堆场,面临着严峻的存量垃圾问题,亟需进行修复,而好氧修复技术因其能够有效加速垃圾稳定化而得到了广泛应用,但修复过程中其碳排放特征尚且未知。因此,以某大型垃圾填埋场为对象,考察其在不同的修复状态下,填埋场有机质垃圾和二次污染物的变化特征,揭示其在好氧修复下的稳定化进程,并核算该过程中的甲烷(CH₄)减排效果。结果表明:该填埋场在曝气量和注水量分别为322.34 m3/min及25.65 m3/d的操作状态下,通过间歇注气方法(注气3 h,停3 h,每日运行9 h),垃圾中有机质平均含量从47.66%降至17.86%;填埋气CH₄含量从0.02%~46.48%下降至4.23%,满足导气管排放口CH₄浓度<5%的要求;渗滤液中ρ(COD)、ρ(氨氮)及ρ(总氮)分别降低至800.8,680.9,897.8 mg/L;在修复过程中,该填埋场CH₄实际排放量从24.57 t降低至2.47 t,减少了22.10 t CH₄排放,同时由于填埋场稳定化的加速,其CH₄排放潜力减少了1.75 kg/t垃圾。该研究成果中好氧修复可做为填埋场CH₄减排的重要支撑。     

间歇式曝气生物滤池对焚烧垃圾渗滤液深度脱氮的研究

为了提高焚烧垃圾渗滤液深度处理的脱氮效率,构建并启动了间歇式曝气生物滤池(IABF).在曝气阶段停止进水、停曝阶段进水的运行方式下,考察了曝气停曝时间比、运行周期、水力停留时间、碳氮比和气水比对反应器脱氮效率的影响.结果表明,在曝气停曝时间比为1:1,运行周期为1h,水力停留时间8h,COD/TN为4:1,气水比5:1的条件下,IABF取得最佳脱氮效率,平均出水TN可达到19.39 mg·L-1,NH4+-N为9.48 mg·L-1.TN和NH4+-N的平均去除率分别为87.5％和84.1％,出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》.     

生活垃圾填埋短期好氧预处理工艺优化研究

以模拟有机生活垃圾为底物,通过实验研究了通风和温度协同控制作用下,填埋短期好氧预处理过程垃圾VS、含水率和有机组分的代谢情况.结果表明,好氧预处理过程VS降解主要发生在反应前期(0~6d),占实验全过程降解量的68%~85%;同时垃圾含水量的15%~26%以渗滤液和气体的形式被去除,并且延长通风时间能够增加后者所占比例.反应前期堆体自发升温到高温状态(50~55℃)比控制堆体温度维持在中温状态(42~47℃)更利于碳水化合物的代谢,但对粗蛋白降解的影响不明显.而在中温状态下粗脂肪和木质纤维素的降解率更高.继续延长预处理时间至14d,不同通风和温度的组合对VS和水分总体去除差距不大.控制填埋好氧预处理周期在6d并尽量维持堆体温度在50~55℃,成本-效益较高.     

碳素纤维泛氧化塘治理高寒地河水的试验研究

采用碳素纤维生态草填料和间歇曝气强化的泛氧化塘对长春新凯河河水展开了异位式治理的试验研究,考察了单一的填料强化和"间歇曝气+填料强化泛氧化塘"对污染物的年度去除效果。试验过程中发现COD、NH4+-N、TP的去除效果受温度的影响比较明显,四季平均去除率分别为16.85%~34.19%、13.6%~53.14%、9.22%~26.08%;NH4+-N去除率同时受DO的影响也很明显,夏季间歇曝气可提高NH4+-N去除率27%左右。全年监测结果表明:曝气强化作用在夏季最为明显,在停留时间为36 h、曝气时间为18 h/d、曝气量为0.4 m3/min时,碳素纤维曝气泛氧化塘对COD、NH4+-N、TP的平均去除率分别为34.19%、53.14%、26.08%,这表明采用碳素纤维曝气泛氧化塘对受污染河水的治理是可行的。     

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。     

间歇曝气对人工垂直潜流湿地氮磷去除性能的影响

采用页岩和香蒲(Typha latifolia)构建人工垂直潜流湿地处理津河富营养化水体,研究间歇曝气对潜流湿地氮磷去除效果的影响.设计水力负荷800 mm/d,气水比5∶1.试验期间(2006-06～2006-11),氮磷月平均去除率在8月份达到最大值.与无曝气系统相比,中部曝气使氨氮(NH 4-N)、总氮(TN)、可溶性活性磷(SRP)和总磷(TP)月平均去除率分别提高10.1%、4.7%、10.2%和8.8%,底部曝气则为25.1%、10.0%、7.7%和7.4%,间歇曝气能够有效提高人工潜流湿地氮磷去除效率.曝气产生的有氧环境不利于硝酸盐氮(NO-3-N)去除,试验期间底部曝气和中部曝气NO-3-N月平均去除率一直低于无曝气系统.试验结束后收割香蒲地上组织(茎和叶),测定地上组织生物量及茎、叶中的氮磷含量,结果表明,间歇曝气虽然抑制香蒲地上组织生物量的增加,但却能够有效提高茎、叶中氮磷含量.与无曝气系统相比,通过收割香蒲地上组织可使TN去除分别增加11.6g·m-2(中部曝气)和12.6 g·m-2(底部曝气).