城市有機固體廢物倉式好氧堆肥工藝改進及理論研究.pdf

1、在系統(tǒng)研究文獻資料的前提下，從好氧堆肥化的生化反應機理、微生物的生物特性及降解生態(tài)學過程、降解過程中的能態(tài)變化和堆肥過程中的動力學方面對有機固體廢物好氧堆肥過程中微生物降解有機質(zhì)的微觀機理進行了全面分析和探討，并對城市有機固體廢物好氧堆肥工藝目前存在的問題進行了總結(jié)。 在實驗室條件下進行倉式好氧堆肥實驗，研究了城市有機固體廢物堆肥物料種類、溫度、含水率、固體顆粒粒度、碳氮比等因素對堆肥過程中TOC降解的影響。根據(jù)對這些影響因素的

2、研究而得出最佳堆肥實驗條件為：溫度40-50℃、含水率50﹪、粒徑30 mm、C/N比30：1。實驗結(jié)果說明為了保證倉式好氧堆肥反應的順利進行，上述幾個因素應當被嚴格的控制在適當范圍內(nèi)。另外，通過正交實驗設計對各影響因素進行了比較，發(fā)現(xiàn)在研究的四個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。 還對富水型農(nóng)業(yè)植物廢物和其他典型城市植物固廢進行了配料實驗。實驗結(jié)果表明富水型農(nóng)業(yè)植物廢物的有機

3、質(zhì)降解率最高，達到了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，最高降解率39.1﹪。研究發(fā)現(xiàn)這與它們的組分有關，富水型農(nóng)業(yè)植物含水率高達80﹪以上，含有的有機物質(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，本文就城市固廢好氧堆肥過程中氮的損失與防治技術(shù)也進行了研究。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行氨損失控制實驗。結(jié)果表明，3種吸附料對氨的揮發(fā)都有抑制作用，其中0.18﹪磷酸氫鉀的吸附作用最強，(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﹪磷酸氫鉀會因磷酸氫鉀過量對堆肥性質(zhì)產(chǎn)生負面影響，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，對氨吸附量高，促進有機質(zhì)降解率提高7﹪。 另外，對高溫好氧堆肥中微生物的生長特征和動力學還進行了研究，發(fā)現(xiàn)微生物的生長受溫度影響很大，隨溫度變化呈波動性變化。同時，基于Logistic模型和Malthus模型，對微

6、生物生長進行分析，得到了描述堆肥過程中的微生物生長動力學模型和模型參數(shù)。用實驗數(shù)據(jù)與模型計算值進行驗證比較，模型計算與實驗結(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過程及其動力學機制。 在得到微生物的生長動力學模型的基礎上，研究了好氧堆肥中有機質(zhì)降解的動力學，利用Luedeking-Piret方程建立起好氧堆肥過程中有機質(zhì)降解的動力學模型mXdtdS=?，但這個模型是在高溫好氧堆肥中微生物的生長動力學基礎上建立起來

7、的。對實驗數(shù)據(jù)與模型計算值進行驗證比較，模型計算值與實驗數(shù)據(jù)擬合良好。模型很好地反映了好氧堆肥過程中有機質(zhì)降解的動力學特征。 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)和特點的基礎上，采用軟件工程的方法，面向用戶設計了一套決策支持系統(tǒng)軟件。該軟件庫包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和模型庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)又包括堆肥處理庫、填埋處理庫、焚燒處理庫和綜合處理庫；模型庫管理系統(tǒng)又包括模型庫、模型數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫。該決策系