固廢穩(wěn)定化與材料老化新型一體反應器的設計與應用研究.pdf

1、近年來,隨著城市污水處理的普及,污泥處理量日益增長,利用高效機械化反應器進行快速堆肥具有堆肥效率高,可控性強的優(yōu)點,因此成為污泥堆肥處置技術中的研究熱點。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行可堆肥可降解材料老化試驗的思路。為實現這個目標,自行設計了一套新型固廢穩(wěn)定化和材料老化一體反應器系統(tǒng),并用以研究添加PAAS后污水污泥的好/厭氧堆肥效果,同時對可堆肥材料在堆肥條

2、件下的老化試驗進行了初探。
　　 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,設計了新型固廢穩(wěn)定化和材料老化一體反應器系統(tǒng)。從污泥特性研究出發(fā),詳述了反應器主反應罐系統(tǒng)、保溫控溫系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、通風控氧系統(tǒng)、材料加速老化樣品承載系統(tǒng)等的設計計算和圖紙繪畫。其中“鼓風加熱-聚氨酯發(fā)泡保溫-溫感反饋控制”三位一體的獨特保溫控溫系統(tǒng)為最大創(chuàng)新之處,已申請兩項專利(一種污泥好厭氧堆肥綜合反應器:實用

3、新型專利號: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器:發(fā)明專利申請?zhí)?2009101119619)。
　　 其次,利用該新型反應器進行了污泥添加PAAS的好氧堆肥實驗。實驗發(fā)現,反應器在一定的控制參數之下,好氧堆肥實驗順利,各指標變化規(guī)律性極強,堆體溫度上升迅速,并可在55℃以上保持5d以上,僅需13d即完成一個堆肥周期,有機質降解率可達30％左右,最終種子發(fā)芽指數高于0.9,堆肥產品

4、質量良好且穩(wěn)定。
　　 其三,利用該新型反應器進行了污泥添加PAAS的厭氧堆肥實驗。實驗發(fā)現,加入活性干酵母粉加速發(fā)酵后,控制系統(tǒng)運行參數和物料配比,反應器運行良好,能在21d內完成快速完成一個厭氧堆肥周期,發(fā)酵效果好,各指標變化規(guī)律性強。
　　 其四,利用該新型反應器及其老化承載系統(tǒng)對光鈣型可降解塑料在堆肥條件下的降解規(guī)律進行初探。實驗發(fā)現,PE/CaO復合材料具有很好的可堆肥性能,在堆肥條件下,復合材料的CaO顆粒能

5、吸收堆肥環(huán)境中的H2O和CO2而生成相應的產物Ca(OH)2或CaCO3,使得顆粒產生漲大與脫落,從而使PE/CaO復合材料的表面產生很多的孔洞,而這些孔洞不僅增大了材料與環(huán)境的接觸面積,同時更為降解細菌進入材料內部提供了通道,大大加速了材料的降解過程。
　　 最后,我們對新型反應器添加了PAAS的堆肥產品的吸水保水性能進行了研究。研究發(fā)現,添加了PAAS的堆肥產品,其吸水倍率可達到5.97mL/g,遠大于未添加PAAS普通堆肥

6、。將添加PAAS的堆肥產品按農田施用比例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的堆肥產品及其與田土的混合樣品,其保水能力在各個溫度條件下都遠遠要優(yōu)于田土、普通堆肥產品。添加了PAAS的堆肥產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,其保水時間也會不斷加長。所求出來的動力學預測方程來預算

7、添加了PAAS的堆肥產品及其與田土的混合樣的保水反應過程,其結果與實驗數據能較好的吻合。
　　 在這一系列的研究中,反應器的設計合理,將其應用于污水廠污泥添加PAAS的好氧堆肥、厭氧堆肥,以及對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出了很好的運行性能。對新型反應器所堆制的肥料進行的吸水保水性能測試,顯示出了比普通堆肥產品優(yōu)越得多的吸水保水性能,并對其進行了動力學研究,求得了與實驗數據有較好吻合的保水預測方程。本研究對