城市有機(jī)固體廢物倉(cāng)式好氧堆肥工藝改進(jìn)及理論研究.pdf

1、在系統(tǒng)研究文獻(xiàn)資料的前提下，從好氧堆肥化的生化反應(yīng)機(jī)理、微生物的生物特性及降解生態(tài)學(xué)過(guò)程、降解過(guò)程中的能態(tài)變化和堆肥過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)方面對(duì)有機(jī)固體廢物好氧堆肥過(guò)程中微生物降解有機(jī)質(zhì)的微觀機(jī)理進(jìn)行了全面分析和探討，并對(duì)城市有機(jī)固體廢物好氧堆肥工藝目前存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。 在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行倉(cāng)式好氧堆肥實(shí)驗(yàn)，研究了城市有機(jī)固體廢物堆肥物料種類(lèi)、溫度、含水率、固體顆粒粒度、碳氮比等因素對(duì)堆肥過(guò)程中TOC降解的影響。根據(jù)對(duì)這些影響因素的

2、研究而得出最佳堆肥實(shí)驗(yàn)條件為：溫度40-50℃、含水率50﹪、粒徑30 mm、C/N比30：1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明為了保證倉(cāng)式好氧堆肥反應(yīng)的順利進(jìn)行，上述幾個(gè)因素應(yīng)當(dāng)被嚴(yán)格的控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。另外，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)各影響因素進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在研究的四個(gè)主要影響因素中含水率的影響作用最大，C/N比其次，溫度和物料的粒徑所起的影響作用最小。 還對(duì)富水型農(nóng)業(yè)植物廢物和其他典型城市植物固廢進(jìn)行了配料實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明富水型農(nóng)業(yè)植物廢物的有機(jī)

3、質(zhì)降解率最高，達(dá)到了69﹪。富水型農(nóng)業(yè)植物廢物和其他植物固廢混合堆肥時(shí)能明顯提高其他植物固廢的降解率。富水型農(nóng)業(yè)植物廢物和其他典型城市植物固廢混合物的質(zhì)量比為2：1時(shí)，最高降解率39.1﹪。研究發(fā)現(xiàn)這與它們的組分有關(guān)，富水型農(nóng)業(yè)植物含水率高達(dá)80﹪以上，含有的有機(jī)物質(zhì)主要為易降解的蛋白質(zhì)、脂肪、纖維和其他碳水化合物，C/N比在10：1~35：1之間。在堆肥物料中加入富水型農(nóng)業(yè)植物廢物可使縮短堆肥的腐熟期縮短至20d，最低C/N比為18.

4、5：1。 同時(shí)，本文就城市固廢好氧堆肥過(guò)程中氮的損失與防治技術(shù)也進(jìn)行了研究。本研究中采用0.18﹪磷酸氫鉀、0.06﹪磷酸氫鉀+15﹪鋸末屑混合物、30﹪鋸末屑(均為質(zhì)量百分含量)3種材料作為氨的吸附劑加入堆肥進(jìn)行氨損失控制實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，3種吸附料對(duì)氨的揮發(fā)都有抑制作用，其中0.18﹪磷酸氫鉀的吸附作用最強(qiáng)，(0.06+15)﹪磷酸氫鉀+鋸末屑混合吸附料的作用次之，30﹪鋸末屑的吸附作用最低。三者總氮的損失率分別降低25﹪、2

5、3﹪、17﹪。但是，采用0.18﹪磷酸氫鉀會(huì)因磷酸氫鉀過(guò)量對(duì)堆肥性質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，包括降低堆料中pH值，影響微生物活性，最終影響有機(jī)質(zhì)降解率降低。相比較而言，采用(0.06+15)﹪磷酸氫鉀+鋸末屑混合吸附料效果很好，對(duì)氨吸附量高，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)降解率提高7﹪。 另外，對(duì)高溫好氧堆肥中微生物的生長(zhǎng)特征和動(dòng)力學(xué)還進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)微生物的生長(zhǎng)受溫度影響很大，隨溫度變化呈波動(dòng)性變化。同時(shí)，基于Logistic模型和Malthus模型，對(duì)微

6、生物生長(zhǎng)進(jìn)行分析，得到了描述堆肥過(guò)程中的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型和模型參數(shù)。用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型計(jì)算值進(jìn)行驗(yàn)證比較，模型計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合良好，模型正確地反映了高溫好氧堆肥中微生物的生長(zhǎng)過(guò)程及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制。 在得到微生物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，研究了好氧堆肥中有機(jī)質(zhì)降解的動(dòng)力學(xué)，利用Luedeking-Piret方程建立起好氧堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)降解的動(dòng)力學(xué)模型mXdtdS=?，但這個(gè)模型是在高溫好氧堆肥中微生物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上建立起來(lái)

7、的。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型計(jì)算值進(jìn)行驗(yàn)證比較，模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合良好。模型很好地反映了好氧堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)降解的動(dòng)力學(xué)特征。 最后，在全面分析城市固體廢棄物管理和規(guī)劃決策支持系統(tǒng)的需求狀態(tài)和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用軟件工程的方法，面向用戶設(shè)計(jì)了一套決策支持系統(tǒng)軟件。該軟件庫(kù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和模型庫(kù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)又包括堆肥處理庫(kù)、填埋處理庫(kù)、焚燒處理庫(kù)和綜合處理庫(kù)；模型庫(kù)管理系統(tǒng)又包括模型庫(kù)、模型數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形數(shù)據(jù)庫(kù)。該決策系