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城市生活垃圾高温好氧堆肥工艺优化研究

【摘要】:堆肥化是一个可控制的过程,高温好氧堆肥技术正是通过对主要可控制因素内在联系的深入分析以及控制方法的优化,达到加强堆肥无害化和稳定化效果的作用。虽然国内外对于影响堆肥化进程的因素有着广泛而深入的研究,并形成了较优的调节控制方法,但是城市生活垃圾性质、研究手段的差异决定了在应用时不能完全照搬这些成果,还需要结合实际情况进一步研究高温好氧堆肥技术。 重庆地区空气湿度大,生活垃圾中水分含量高,静态仓式高温好氧堆肥过程中强制通风对水分的去除效果不明显。因此,在研究采用这种堆肥技术处理该地区城市生活垃圾时,对工艺参数的控制方法进行优化,所得到的研究结果不仅可以提高该地区生活垃圾采用这种技术处理的无害化和稳定化水平,也可以为南方类似地区采用这种处理技术提供参考。其所做的主要工作如下: ① 以对大量国内外研究成果的分析为基础,确定了研究内容; ② 根据模块化管理运行的思想,设计了方形的城市生活垃圾高温好氧堆肥处理的试验装置,并进行不同物料、通风模式的试验室研究; ③ 对不同控制条件下,好氧堆肥过程中有机质含量、C/N、水分含量、堆体温度、pH值和渗出液产生量这6个堆肥化参数的变化情况进行相同因素间的横向对比,并分析造成其变化差异的原因。 通过不同物料、通风模式的试验室研究,得到了以下主要的试验结果以及相应的结论: ① 重庆地区城市生活垃圾进行高温好氧堆肥处理的第8~10d,不同物料、通风控制条件下堆体的含水率和渗出液产生量都趋于稳定,而且堆体温度在较优的通风控制条件下都经历了5d的高温期(55℃),达到了堆肥无害化的要求。那么根据堆体含水率、渗出液产生量的变化和无害化要求,该地区城市生活垃圾采用两级发酵工艺处理的初级发酵阶段的周期为8~10d; ② 堆肥过程中,物料的pH值在堆体中好氧微生物生命活动适宜的范围内变化。堆肥过程中不需要调节pH值; ③ 在相近的物料以及强制通风量条件下,采用水平供气方式的堆体温度维持50℃以上的时间长于传统的底部供气方式。因此,水平供气方式的堆肥无害化效果优于传统的底部供气方式; ④ 不同风量条件下,物料性质相近的城市生活垃圾堆肥过程中有机质含量和C/N减少情况的差别不明显,但小风量条件下堆体升温速率和55℃以上高温期的 WP=5 维持时间均优于大风量条件;小风量条件下,不同的风量范围内堆体的升温速率和55℃以上高温期的维持时间有所差别。夏季、室温高于15℃条件下,堆体升温快,以提高堆肥无害化水平为目的,控制风量在0.2~0.5m3/min·m3堆体范围内;冬季、室温低于15℃条件下,堆体升温慢,以提高堆体升温速率为目的,控制风量在0.1~0.2m3/min·m3堆体范围内; ⑤ 在不同的通风频率条件下,采用高频率通风方式的堆体高温期维持时间以及有机质含量和C/N的减少情况均优于低频率的通风方式。通风频率调节应该遵循两点;低于55℃,风机按照低频率向堆体送风;高于55℃,风机按照高频率向堆体送风; ⑥ 根据小风量、高频率组试验研究中堆体内氧浓度的变化情况,提出了一种简化的通风控制系统逻辑关系。该控制系统将保证微生物活性和温度控制这两个要求相结合,没有固定通风周期内的通风时间,使通风控制更加灵活,在技术上也可以实现。

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