生活垃圾与畜禽粪便混合堆肥工艺参数优化研究

【摘要】： 本研究将生活垃圾与畜禽粪便混合后进行堆肥,选取堆肥过程中几个主要的控制条件(如通风量、起始物料含水率、原料配比和堆肥时间)作为实验因子,通过均匀正交设计方法进行多因素混合水平的堆肥工艺参数实验设计;利用课题组前期获得的好氧堆肥工艺技术及翻转式堆肥反应专利设备,对堆肥工艺参数进行优化研究。 通过对堆肥过程中升温速率和高温持续时间的模糊评价,结合蛔虫卵与大肠杆菌的检测数据,结果表明,工艺2、工艺3、工艺5、工艺6和工艺7温度指标模糊评价结果均达到无害化的要求,蛔虫卵杀灭率均达100%、大肠杆菌检出率均＜10~(-1);工艺8温度指标模糊评价结果介于达标与不达标之间,但蛔虫卵杀灭率达99.78%、大肠杆菌检出率＜10~(-1);说明工艺2、工艺3、工艺5、工艺6、工艺7和工艺8均能实现生活垃圾与畜禽粪便无害化。工艺1和工艺4温度指标模糊评价结果均未达标,且蛔虫卵杀灭率分别＜12%和＜5%、大肠杆菌的检出率均大于＞10~(-1),所以工艺1和工艺4不能达到使生活垃圾与畜禽粪便无害化的要求。 以初筛选出的工艺为研究对象,选择堆肥物理学指标中的温度、气味和颜色,化学指标中的Cs/Ns、T值、WSC/WSN、NH_4~+-N/NO_3~--N,植物毒性试验中的发芽指数,作为堆肥腐熟度模糊评价的指标,分析结果表明,堆肥产品腐熟度大小依次为工艺3=工艺6＞工艺7＞工艺5=工艺8＞工艺2,其中工艺2的堆肥产品完全未腐熟;工艺3、工艺6和工艺7能使产品达到腐熟,其中工艺7的堆肥产品能够达到基本腐熟,工艺3和工艺6的堆肥产品均能达到较好腐熟。 复筛出的工艺3堆肥产品中有机质、TN、TP和TK含量分别为35.63%、2.18%、1.65%和1.69%,工艺6分别为43.93%、2.73%、2.78%和2.23%,工艺7分别为21.06%、2.70%、0.93%和1.71%,均远高于有机肥标准NY525-2002的要求;工艺3、工艺6和工艺7的腐殖酸含量分别是13.90%、22.10%和15.40%。以有机质、TN、TP、TK及腐殖酸含量为指标的模糊评价结果显示,堆肥产品品质高低依次为工艺6＞工艺7＞工艺3,说明工艺6为生活垃圾与畜禽粪便无害化处理和资源化利用的最佳工艺。 综合温度指标、腐熟度指标和产品品质指标的模糊评价结果显示,工艺6仍然为最佳活垃圾与畜禽粪便混合堆肥的工艺,与筛选结果相一致,其产品荧光光谱特性分析表明,堆肥后较短波长荧光峰(表征较低的分子量、较简单的分子结构组分)降低,而较长波长荧光峰(表征较高的分子量,较复杂的芳构化程度的组分)有所增加;三维荧光图谱显示,堆肥腐熟后类蛋白荧光峰消失,说明工艺6堆肥产品中DOM的荧光基团从结构简单的类蛋白物质转变为结构复杂的类腐殖酸物质,产品达到腐熟。 综上所述,生活垃圾与畜禽粪便混合堆肥最佳工艺的通风量为1.8 L·min~(-1)·kg~(-1)、物料含水率为56%、生活垃圾(干重)为33%、畜禽粪便为(干重)为67%、堆肥时间为26d,能够实现物料的无害化处理,同时堆肥产品腐熟度较高,品质较优,将为生活垃圾与畜禽粪便的无害化处理、资源化利用和市场化的推广提供技术支撑。

【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S141.4