农村易腐垃圾生物干化与腐熟工艺初探

摘要

随着美丽乡村建设和乡村振兴战略的部署，中国农村环境整治工作不断推进，农村生活垃圾分类处理试点工作相继实施。经过几年实践，试点区域农村生活垃圾分类投放、分类收集、分类运输和分类处理系统建设初见成效。本研究以杭州市为例，通过调研农村生活垃圾分类减量资源化工作现状，发现试点村镇农村生活垃圾源头分类工作取得了显著效果，但分类产生的易腐垃圾资源化处理普遍存在产品含水率高、腐熟度低等瓶颈技术问题。为解决该技术难题，本研究初步设计了一套适用于农村易腐垃圾的高效低耗生物干化与快腐熟工艺，并开展了相应的实证试验;结合生化反应动力学和热力学，计算了该工艺过程能量和水分平衡状况。主要研究结果如下: (1)“二分法”（易腐垃圾和其他垃圾）是一种较为理想的农村生活垃圾分类方法，但易腐垃圾资源化技术产品质量较差。调查发现，杭州市农村生活垃圾物理组分中含量最高的是易腐垃圾(＞50％)，“二分法”有助于实现农村易腐垃圾的源头分离和就地减量。然而，目前杭州市农村易腐垃圾就地减量资源化产品质量普遍不合格，最突出的问题是肥料化产品含水率高和腐熟度低。 (2)初步设计了一套新型农村易腐垃圾生物干化与腐熟反应器，系统考察了通风频率、搅拌频率和加热方式等因素对易腐垃圾生物干化与腐熟度的影响。中试试验表明:与通风频率为通风10min，停止30min和通风10min，停止10min相比，通风10min，停止20min条件下产品腐熟程度最高，热值增长也最多;3次·d-1搅拌频率获得的产品腐熟度及其物料热值增长均显著高于2次·d-1和4次·d-1;智能加热产品的腐熟度及其物料热值提升明显优于全程加热处理。 (3)优化生物干化与腐熟过程通风策略是提高物料脱水性能最重要的途径。工艺过程能量和水分平衡计算表明，易腐垃圾生物干化与腐熟过程中，最主要的能量输入是生化反应热(66.78％)，而外源加热输入占比较小(6.41％);最主要的能量输出为装置热损失(46.60％)与水的汽化潜热(39.04％)。最主要的水分脱除途径是由通风实现的物料水分对流蒸发脱除机制（占脱水总量80.01％）。因此，如欲显著提升物料脱水性能必需优化生物干化与腐熟过程通风策略，采用智能化辅助加热和增强反应器保温性能可较好实现易腐垃圾高效低耗干化与腐熟。

目录

声明

致谢

摘要

第一章绪论

1．1引言

1．2农村生活垃圾现状

1．2．1农村生活垃圾产生特性

1．2．2农村生活垃圾收运现状

1．2．3农村生活垃圾处置现状

1．3生物干化研究进展

1．3．1生物干化技术原理

1．3．2生物干化工艺类型

1．3．3影响生物干化效果的关键因素

1．4研究目标及内容

1．4．1研究背景

1．4．2研究内容

1．4．3研究技术路线

第二章杭州市农村生活垃圾分类减量资源化工作现状调查

2．1引言

2．2材料与方法

2．2．1研究区域描述

2．2．2调研内容

2．2．3农村生活垃圾物理组成分析

2．2．4理化指标分析

2．2．5源头分类正确率与参与度

2．2．6数据分析

2．3结果与讨论

2．3．1垃圾分类成效分析

2．3．2易腐垃圾成肥产品质量

2．4杭州市农村生活垃圾分类减量资源化工作存在的主要问题

2．5推进农村生活垃圾分类减量资源化工作建议

2．6本章小结

第三章农村易腐垃圾生物干化与腐熟工艺参数研究

3．1引言

3．2实验方法

3．2．1农村易腐垃圾生物干化与腐熟反应器设计

3．2．2反应器运行与取样

3．2．3分析方法

3．3结果与讨论

3．3．1通风频率对易腐垃圾生物干化与腐熟过程的影响

3．3．2搅拌频率对易腐垃圾生物干化与腐熟过程的影响

3．3．3加热方式对易腐垃圾生物干化与腐熟过程的影响

3．4易腐垃圾生物干化与腐熟工艺优势

3．5本章小结

第四章易腐垃圾生物干化与腐熟能量与水分平衡分析

4．1引言

4．2分析方法

4．2．1易腐垃圾生物干化与腐熟过程能量平衡构建

4．2．2易腐垃圾生物干化与腐熟过程水分平衡构建

4．3结果与讨论

4．3．1易腐垃圾生物干化与腐熟过程能量平衡分析

4．3．2易腐垃圾生物干化与腐熟过程水分平衡分析

4．4工艺优化

4．5本章小结

第五章结论与展望

5．1研究结论

5．2创新点

5．3展望

参考文献

攻读硕士期间发表的文章、专利及获得的奖励