固廢穩(wěn)定化與材料老化新型一體反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái),隨著城市污水處理的普及,污泥處理量日益增長(zhǎng),利用高效機(jī)械化反應(yīng)器進(jìn)行快速堆肥具有堆肥效率高,可控性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),因此成為污泥堆肥處置技術(shù)中的研究熱點(diǎn)。本課題組致力于污泥的資源化利用及環(huán)境友好材料的開發(fā)研究多年,在本研究中,創(chuàng)新性的提出了在污泥堆肥的條件下進(jìn)行可堆肥可降解材料老化試驗(yàn)的思路。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),自行設(shè)計(jì)了一套新型固廢穩(wěn)定化和材料老化一體反應(yīng)器系統(tǒng),并用以研究添加PAAS后污水污泥的好/厭氧堆肥效果,同時(shí)對(duì)可堆肥材料在堆肥條

2、件下的老化試驗(yàn)進(jìn)行了初探。
　　 本研究主要采用福州市祥坂污水處理廠的污水污泥開展了如下研究:
　　 首先,設(shè)計(jì)了新型固廢穩(wěn)定化和材料老化一體反應(yīng)器系統(tǒng)。從污泥特性研究出發(fā),詳述了反應(yīng)器主反應(yīng)罐系統(tǒng)、保溫控溫系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、通風(fēng)控氧系統(tǒng)、材料加速老化樣品承載系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)計(jì)算和圖紙繪畫。其中“鼓風(fēng)加熱-聚氨酯發(fā)泡保溫-溫感反饋控制”三位一體的獨(dú)特保溫控溫系統(tǒng)為最大創(chuàng)新之處,已申請(qǐng)兩項(xiàng)專利(一種污泥好厭氧堆肥綜合反應(yīng)器:實(shí)用

3、新型專利號(hào):ZL200920138759.0;一種利用污泥堆肥法加速塑料薄膜性能老化的加速反應(yīng)器:發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?2009101119619)。
　　 其次,利用該新型反應(yīng)器進(jìn)行了污泥添加PAAS的好氧堆肥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),反應(yīng)器在一定的控制參數(shù)之下,好氧堆肥實(shí)驗(yàn)順利,各指標(biāo)變化規(guī)律性極強(qiáng),堆體溫度上升迅速,并可在55℃以上保持5d以上,僅需13d即完成一個(gè)堆肥周期,有機(jī)質(zhì)降解率可達(dá)30％左右,最終種子發(fā)芽指數(shù)高于0.9,堆肥產(chǎn)品

4、質(zhì)量良好且穩(wěn)定。
　　 其三,利用該新型反應(yīng)器進(jìn)行了污泥添加PAAS的厭氧堆肥實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加入活性干酵母粉加速發(fā)酵后,控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和物料配比,反應(yīng)器運(yùn)行良好,能在21d內(nèi)完成快速完成一個(gè)厭氧堆肥周期,發(fā)酵效果好,各指標(biāo)變化規(guī)律性強(qiáng)。
　　 其四,利用該新型反應(yīng)器及其老化承載系統(tǒng)對(duì)光鈣型可降解塑料在堆肥條件下的降解規(guī)律進(jìn)行初探。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),PE/CaO復(fù)合材料具有很好的可堆肥性能,在堆肥條件下,復(fù)合材料的CaO顆粒能

5、吸收堆肥環(huán)境中的H2O和CO2而生成相應(yīng)的產(chǎn)物Ca(OH)2或CaCO3,使得顆粒產(chǎn)生漲大與脫落,從而使PE/CaO復(fù)合材料的表面產(chǎn)生很多的孔洞,而這些孔洞不僅增大了材料與環(huán)境的接觸面積,同時(shí)更為降解細(xì)菌進(jìn)入材料內(nèi)部提供了通道,大大加速了材料的降解過(guò)程。
　　 最后,我們對(duì)新型反應(yīng)器添加了PAAS的堆肥產(chǎn)品的吸水保水性能進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn),添加了PAAS的堆肥產(chǎn)品,其吸水倍率可達(dá)到5.97mL/g,遠(yuǎn)大于未添加PAAS普通堆肥

6、。將添加PAAS的堆肥產(chǎn)品按農(nóng)田施用比例1:0.20與旱地田土(吸水倍率僅為0.51mL/g)混合后,其混合樣的吸水倍率仍然可達(dá)3.38mL/g,比起普通堆肥與田土的混合樣要好的多。添加了PAAS的堆肥產(chǎn)品及其與田土的混合樣品,其保水能力在各個(gè)溫度條件下都遠(yuǎn)遠(yuǎn)要優(yōu)于田土、普通堆肥產(chǎn)品。添加了PAAS的堆肥產(chǎn)品及其與田土的混合樣,在較高溫度條件下均具有極好的保水性能。且隨著溫度的降低,其保水時(shí)間也會(huì)不斷加長(zhǎng)。所求出來(lái)的動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)方程來(lái)預(yù)算

7、添加了PAAS的堆肥產(chǎn)品及其與田土的混合樣的保水反應(yīng)過(guò)程,其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能較好的吻合。
　　 在這一系列的研究中,反應(yīng)器的設(shè)計(jì)合理,將其應(yīng)用于污水廠污泥添加PAAS的好氧堆肥、厭氧堆肥,以及對(duì)光鈣型可降解塑料在堆肥條件下的降解情況的研究都表現(xiàn)出了很好的運(yùn)行性能。對(duì)新型反應(yīng)器所堆制的肥料進(jìn)行的吸水保水性能測(cè)試,顯示出了比普通堆肥產(chǎn)品優(yōu)越得多的吸水保水性能,并對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究,求得了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較好吻合的保水預(yù)測(cè)方程。本研究對(duì)