牛粪好氧堆肥曝气特性分析与腐熟度评价方法的研究

摘要

随着我国畜禽业进一步向集约化、产业化方向的迅猛发展，畜禽粪尿污染已成为一个急需解决的问题。为使粪便的处理达到减量化、无害化以及资源化，国内外普通采用堆肥化对粪便进行处理。本文着眼于牛粪好氧堆肥工艺方法的分析，对翻堆设备的一些工艺参数加以研究，结合堆肥厂运行实例确定牛粪好氧堆肥的工艺及控制参数，并建立一个用于腐熟度判定的属性区间识别模型。
　　 本文以江苏省江阴联业生物科技有限公司为工程背景，叙述了好氧堆肥的工艺流程，翻堆设备选择LY280型翻抛机，以翻抛好氧为实验测定依据，经过长期的实践验证，确定翻堆频率为堆肥前三天最高，大约每30min左右翻堆一次，这样可获得较佳的生产效率。前三天属于高温堆肥期，所需要的氧含量较高，随着堆肥时间的延长，所需要的翻堆频率越来越低；其运行速度保持在2m/min，其转子的转速控制在400r/min，既可满足供氧的需要，又不会造成堆体温度下降。
　　 为确定牛粪好氧堆肥的周期，本文选取堆肥成品中极其重要的养分腐殖质中的胡敏酸与富里酸的比值作为评定的依据。首先以Pallo法对堆肥样品中腐殖质的各组分进行提取和纯化，再利用紫外分光光度法绘制标准曲线，并以此来测定样品中胡敏酸和富里酸的含量，最后得出HA/FA值接近1.6，即认为腐熟度已达到要求。但往往在胡敏酸与富里酸的比值达到要求后，其含水率还远未达到要求。若要确定堆肥周期，此时还需要考虑含水率的变化情况。实验采用真空干燥箱，测定放入烘箱前后堆肥样品的重量，计算出其含水率约为20％时，含水率的变化已经基本保持稳定。从工业化生产角度考虑，此时含水率已经满足要求。由于有机物降解过程的复杂性，单一指标无法全面反映实际堆肥过程的腐熟特征，本文将属性区间识别模型应用到牛粪堆肥产品腐熟度的评价中，旨在为牛粪堆肥产品腐熟度的评价提供一种简便而实用的评价方法，并以江阴联业生物科技有限公司的产品作为样品进行验证，其结果证明了该企业的产品完全符合腐熟度标准。
　　 本文还以江阴联业生物科技有限公司为例，分析了堆肥行业的经济效益，证明了利用翻堆机等机械设备对畜禽粪便进行动态曝气堆肥不仅可以使堆肥产品达到无害化，还能使有机肥生产厂方获得一定的商业利润。相对于发酵仓和静态堆肥而言，不仅大大缩短了堆肥周期，其堆肥质量也有了很大的提高，其运行成本也是企业所能够接受的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 畜禽粪尿的危害

1.2 畜禽粪尿的处理工艺

1.3 好氧堆肥工艺及理论的研究进展

1.3.1 堆肥化的概念及其发展历史

1.3.2 好氧堆肥的基本原理

1.3.3 好氧堆肥化过程

1.3.4 堆肥的影响因素

1.3.5 好氧堆肥与厌氧堆肥的区别

1.3.6 典型好氧堆肥工艺

1.3.7 动态机械曝气中两种通风曝气方式的对比

1.4 翻堆机的研究现状

1.5 论文的研究意义和研究内容

1.5.1 论文的研究意义

1.5.2 论文的研究内容

第二章 牛粪好氧堆肥的工艺方法分析

2.1 牛粪好氧堆肥的工艺流程

2.2 平面翻堆机的工作过程分析

2.2.1 平面翻堆机的工作原理

2.2.2 平面翻堆机的特性分析

2.2.3 翻堆转子的设计

2.2.4 翻堆机的工艺方法及特点

2.3 堆肥场地和条堆的设计

2.3.1 堆肥场地设计

2.3.2 条堆的设计

2.4 典型有机肥厂工艺方案及效益分析

2.5 本章小结

第三章 翻堆机相关参数的研究

3.1 翻堆机对动态好氧堆肥的影响

3.2 翻堆频率的控制

3.3 运行速度的选择

3.4 翻堆机转子转速的设定

3.5 翻堆机的使用技术

3.6 本章小结

第四章 牛粪堆肥新型堆肥腐熟指标的研究

4.1 堆肥腐熟度

4.1.1 传统的腐熟度评定方法

4.1.2 传统腐熟度评定方法的弊端及新型腐熟度指标的提出

4.2 堆肥腐熟度实验

4.2.1 实验试剂和仪器

4.2.2 堆肥样品中胡敏酸和富里酸的提取

4.2.3 实验方法

4.2.4 分析方法

4.3 本章小结

第五章 牛粪好氧堆肥含水率的分析及堆肥周期的确定

5.1 含水率对堆肥过程的影响

5.2 实验过程

5.3 牛粪动态好氧堆肥周期的确定

5.4 本章小结

第六章 属性区间识别理论综合评价牛粪堆肥腐熟度的方法

6.1 牛粪堆肥腐熟度的综合评价

6.2 属性区间识别模型的建立

6.2.1 属性空间矩阵及分类标准矩阵的建立

6.2.2 样本属性测度的计算

6.2.3 确定评价指标I j的权重

6.2.4 计算样本隶属于各级别的综合属性测度向量

6.2.5 根据置信度准则,计算样本xi所属级别

6.3 属性区间识别模型应用于牛粪好氧堆肥腐熟度的评价

6.3.1 选取牛粪好氧堆肥腐熟度的指标体系

6.3.2 建立各指标分类标准矩阵

6.3.3 计算牛粪好氧堆肥样本各指标测量值的属性测度

6.3.4 计算4个评价指标的权重

6.3.5 计算样本综合属性测度向量

6.3.6 牛粪好氧堆肥腐熟度的综合评价结果

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间已发表论文