城市污泥好氧堆肥自動控制工藝及有機質(zhì)降解模型的研究.pdf

1、本研究開發(fā)了基于溫度-氧氣反饋通風(fēng)的自動控制方法,即分別由溫度和氧氣傳感器探測堆體內(nèi)部溫度和氧氣的實際值,并將信號傳到可編程邏輯控制器(PLC)和上位組態(tài)軟件,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的工作參數(shù)自動調(diào)整步進電磁閥門的開度從而控制堆體的通風(fēng)量,其中工作控制參數(shù)在運行前根據(jù)堆肥物料的差異進行設(shè)定。根據(jù)堆肥過程溫度的動態(tài)變化,將堆肥過程分為適應(yīng)期、快速升溫期、持續(xù)高溫期和物料脫水期,結(jié)合堆體中心點溫度和氧氣含量的變化規(guī)律,分階段控制通風(fēng)量,有利于堆體快速

2、升溫和有機質(zhì)的降解,減少通風(fēng)能耗。
　　以城市污泥與鋸末為原料,在50L一體化污泥好氧堆肥發(fā)酵倉內(nèi)利用溫度-氧氣反饋通風(fēng)的自動控制方法,采用3組不同通風(fēng)工況進行靜態(tài)好氧堆肥試驗,分析堆體溫度、VS、含水率、發(fā)芽指數(shù)(GI)和p H值隨時間變化的特點,結(jié)果表明當(dāng)城市污泥與鋸末質(zhì)量比4:1、含水率為67％、C/N比為20.6:1時,三種通風(fēng)工況均可實現(xiàn)高溫好好氧堆肥。整個堆肥過程p H大部分時間均處于7.5~8.5之間,不必進行相應(yīng)的

3、調(diào)整。工況2以[48、36、24、36、60、60 L/h]的低功耗連續(xù)通風(fēng)的方式有機質(zhì)降解及滅菌效果最為顯著,GI值>80%,且最節(jié)能,因此堆肥效果最佳。
　　在250L發(fā)酵倉內(nèi),分別設(shè)置3組堆肥,其中1號采用間歇式通風(fēng)控制工藝,2號和3號分別采用連續(xù)式通風(fēng)控制工藝,研究不同控制工藝對堆溫度、尾氣及理化性質(zhì)的影響,結(jié)果表明:3個堆體的溫度在縱向深度上均存在明顯的波動差異性,均滿足T2>T1>T3>T4,因此選擇T2(幾何中心處溫

4、度值)作為整個堆肥過程的溫度控制點;連續(xù)式通風(fēng)工藝可實現(xiàn)堆體快速升溫,保持較長時間高溫及實現(xiàn)堆體快速腐熟,且可減少CO2和臭氣(NH3和 H2S)的產(chǎn)生與釋放。
　　選取連續(xù)控制工藝下的2號和3號反應(yīng)器的堆體作為有機質(zhì)組分降解規(guī)律及模型研究的對象,通過分析總糖、脂肪、蛋白質(zhì)、半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等有機質(zhì)組分在不同階段的降解特征,得出易生物降解部分在堆肥前6天降解效果明顯,平均降解率可達58.5%,后期降解效果較為緩慢;中等程度

5、降解有機質(zhì)在前4天降解效果不顯著,而在持續(xù)高溫期降解率高;難生物降解部分主要集中在堆肥后期進行降解,總降解小于10%。各有機質(zhì)組分的降解滿足一階降解動力學(xué)模型,且線性關(guān)系顯著,其中易降解有機質(zhì)組分的降解速率常數(shù)在0.815~0.969 d-1之間,中等程度降解部分為0.0384~0.0536 d-1,難降解部分在0.0086~0.0089 d-1之間,可以得出易降解組分的速率常數(shù)約為中等程度降解部分的2倍,而遠大于難降解部分,各具體組分