城市污水处理厂污泥与餐厨垃圾混合好氧堆肥的研究

摘要

餐厨垃圾和城市污水处理厂污泥(以下简称城市污水污泥)的产生量随着经济的发展而快速增长，已成为困扰全球各国城市发展的焦点与难点。好氧堆肥技术处理速度快、无害化程度高，是处理餐厨垃圾和生活污泥的有效方法。 本文以餐厨垃圾和城市污水污泥为原料，采用强制通风静态仓好氧堆肥系统与自然通风发酵系统相结合的堆肥方法，进行堆肥试验。通过分析各项指标，揭示堆肥指标变化规律，优选堆肥工艺参数，并选出合适的腐熟度快速评价指标，确定其阈值。通过本研究得出如下结论： 1、以餐厨垃圾与城市污水污泥为堆肥原料，采用二次发酵工艺，进行混合堆肥可以顺利进行，得到堆肥产品基本符合国家标准要求。 2、通过对堆肥过程中物理、化学和生物指标的监测与比较，揭示了堆肥各项指标在堆肥过程中的变化规律： (1)堆肥过程中，堆料的温度在最初的96h内，快速攀升至50℃左右，并在高温期(≥55℃)停留3～6d后，开始下降，并渐趋稳定，最终在24～27d后达到室温水平； (2)有机质含量变化呈下降趋势，一次发酵阶段有机质降解率为21.39％～31.6％，二次发酵阶段降解率为11.06％～19.49％，最终有机质降解率在31.88％～40.14％之间； (3)发酵过程中，含水率、pH、堆肥浸提液在465nm和665nm波长下吸光度比值(E4/E6)和水溶性碳(WSC)等指标都经历了一个先增大后减小，最后渐趋稳定的过程。发酵前后各指标值的范围分别为(前/后)：含水率51.03～54.85％/38.75～41.15％、pH 5.92～6.52/6.52～6.90、E4/E6 1.55～1.75/1.42～1.54、WSC 70 1 6～9460mg/kg/4450～5220mg/kg。 (4)总氮(TN)含量先降低，而后逐渐回升，堆肥前后TN含量分别为：1.43～1.51％和1.31～1.44％，有小幅下降。 (5)水溶性氮组分主要由NH4+-N、NO3--N和有机氮(WS-TON)三个部分组成；NH4+-N在堆肥初始时期会迅速上升，而后不断下降，直到稳定，各组试验NH4+-N浓度由初始的700～900mg/kg降至堆肥结束时的400～500mg/kg；NO3--N浓度在堆肥初始阶段直到高温期结束前保持在非常低的水平(70～100mg/kg)，随着堆肥温度的下降，浓度不断增加，最终达到400mg/kg左右；WS-TON的变化则缺乏规律性，且变化幅度较小。 (6)种子发芽系数(GI)值在堆肥前期不断下降，至第4d基本趋近于0，并在最低点持续6d左右，之后开始不断上升，堆肥结束后，各组GI值均达到80％以上。根据堆肥GI的变化，堆肥在39～47d达到腐熟。 3、采用0.04～0.08m3.min·m3堆体的小风量的通风条件，有利于获得更好的堆肥温度条件和有机质降解状态，因此，采用0.04～0.08m3/min·m3堆体的通风量比较有利于堆肥的顺利进行。 4、本论文提出如下的物料最佳配比范围(以湿重计，各物料含水率参考本次实验数据，泔脚、厨余、城市污水污泥分别以KL、HW、SS表示)： 1≥KL：HW>／02≥(KL+HW)：SS≥15、对本次试验所获得的数据利用Microsoft Excel和SPSS软件进行相关性分析，并以此选定水溶性碳氮比(C/N(w))、水溶性有机碳(WS-TOC)和水溶性NO3--N为腐熟度快速评价指标。其阈值分别为C/N(w)下降到7～10之间；WS-TOC下降到4700-5200mg/kg之间；N03--N上升到350～420mg/kg之间。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1课题来源与论文背景

1.2研究进展

1.3研究目的和意义

1.4研究内容与技术路线

第二章 好氧堆肥技术综述

2.1堆肥化的基本原理

2.2好氧堆肥原理与过程

2.3好氧堆肥工艺的进展

2.4堆肥过程的影响因素

2.5堆肥腐熟度评价研究

第三章 实验设计

3.1原料来源及特性

3.2实验装置

3.3实验工艺

3.4样品制备及分析方法

第四章 高温好氧堆肥试验

4.1实验目的

4.2实验方法

4.3实验结果与分析

4.4工艺条件优化

4.5堆肥产品质量评价

4.6本章小结

第五章 腐熟度快速评价指标的选定

5.1腐熟度快速评价指标选定的依据

5.2相关性分析理论基础

5.3腐熟度评价指标的相关性分析

5.4腐熟度快速评价指标阈值的确定

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2创新点

6.3展望

参考文献

致谢