城市有机固体废物仓式好氧堆肥工艺改进及理论研究

论文题目: 城市有机固体废物仓式好氧堆肥工艺改进及理论研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 环境工程

作者: 胡天觉

导师: 曾光明,黄国和

关键词: 好氧堆肥,降解率,富水型农业植物,氮损失,氨吸附剂,动力学模型,决策支持系统

文献来源: 湖南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在系统研究文献资料的前提下，从好氧堆肥化的生化反应机理、微生物的生物特性及降解生态学过程、降解过程中的能态变化和堆肥过程中的动力学方面对有机固体废物好氧堆肥过程中微生物降解有机质的微观机理进行了全面分析和探讨，并对城市有机固体废物好氧堆肥工艺目前存在的问题进行了总结。 在实验室条件下进行仓式好氧堆肥实验，研究了城市有机固体废物堆肥物料种类、温度、含水率、固体颗粒粒度、碳氮比等因素对堆肥过程中TOC降解的影响。根据对这些影响因素的研究而得出最佳堆肥实验条件为：温度40-50℃、含水率50％、粒径30mm、C／N比30：1。实验结果说明为了保证仓式好氧堆肥反应的顺利进行，上述几个因素应当被严格的控制在适当范围内。另外，通过正交实验设计对各影响因素进行了比较，发现在研究的四个主要影响因素中含水率的影响作用最大，C／N比其次，温度和物料的粒径所起的影响作用最小。 还对富水型农业植物废物和其他典型城市植物固废进行了配料实验。实验结果表明富水型农业植物废物的有机质降解率最高，达到了69％。富水型农业植物废物和其他植物固废混合堆肥时能明显提高其他植物固废的降解率。富水型农业植物废物和其他典型城市植物固废混合物的质量比为2：1时，最高降解率39.1％。研究发现这与它们的组分有关，富水型农业植物含水率高达80％以上，含有的有机物质主要为易降解的蛋白质、脂肪、纤维和其他碳水化合物，C／N比在10：1～35：1之间。在堆肥物料中加入富水型农业植物废物可使缩短堆肥的腐熟期缩短至20d，最低C／N比为18.5：1。 同时，本文就城市固废好氧堆肥过程中氮的损失与防治技术也进行了研究。本研究中采用0.18％磷酸氢钾、0.06％磷酸氢钾+15％锯末屑混合物、30％锯末屑(均为质量百分含量)3种材料作为氨的吸附剂加入堆肥进行氨损失控制实验。结果表明，3种吸附料对氨的挥发都有抑制作用，其中0.18％磷酸氢钾的吸附作用最强，(0.06+15)％磷酸氢钾+锯末屑混合吸附料的作用次之，30％锯末屑的吸附作用最低。三者总氮的损失率分别降低25％、23％、17％。但是，采用0.18％磷酸氢钾会因磷酸氢钾过量对堆肥性质产生负面影响，包括降低堆料中pH值，影响微生物活性，最终影响有机质降解率降低。相比较而言，采用(0.06+15)％磷酸氢钾+锯末屑混合吸附料效果很好，对氨吸附量高，促进有机质降解率提高7％。 另外，对高温好氧堆肥中微生物的生长特征和动力学还进行了研究，发现微生物的生长受温度影响很大，随温度变化呈波动性变化。同时，基于Logistic模型和Malthus模型，对微生物生长进行分析，得到了描述堆肥过程中的微生物生长动力学模型和模型参数。用实验数据与模型计算值进行验证比较，模型计算与实验结果拟合良好，模型正城市有机固体废物仓式好氧堆肥忑艺改进及理论研究确地反映了高温好氧堆肥中微生物的生长过程及其动力学机制。 在得到微生物的生长动力学模型的基础上，研究了好氧堆肥中有机质降解的动力学，利用Luedeking一Pirct方程建立起好氧堆肥过程中有机质降解的动力学模型 dS__，_、、人~~，。一一、~，，~，‘一一，‘，，，一，_，.，.，_.:、、，~_:l:_‘一二_一~一竺兰=泞2万，但这个模型是在高温好氧堆肥中微生物的生长动力学基础上建立起来的。 dt--------------一-一一对实验数据与模型计算值进行验证比较，模型计算值与实验数据拟合良好。模型很好地反映了好氧堆肥过程中有机质降解的动力学特征。 最后，在全面分析城市固体废弃物管理和规划决策支持系统的需求状态和特点的基础上，采用软件工程的方法，面向用户设计了一套决策支持系统软件。该软件库包括数据库管理系统和模型库管理系统。数据库管理系统又包括堆肥处理库、填埋处理库、焚烧处理库和综合处理库;模型库管理系统又包括模型库、模型数据库和图形数据库。该决策系统具有人机交互、信息支持、模型辅助决策以及处理方案生成、模拟和评价等功能，并突出实用性、灵活性和可操作性。并在建立了规划与决策系统中处理方案的系统评估方法。关键词:好氧堆肥，下OC降解率，富水型农业植物，氮损失，氨吸附剂， 动力学模型，决策支持系统。

论文目录:

摘要

ABSTRAC

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 城市有机固体废物的来源及危害

1.2 城市有机固体废物处理方法

1.2.1 填埋法

1.2.2 焚烧法

1.2.3 生物处理技术

1.3 城市有机固体废物好氧堆肥工艺和理论研究进展

1.3.1 好氧堆肥化的生化反应机理研究

1.3.2 堆肥生态系统研究现状

1.3.3 堆肥过程中的动力学

1.4 城市有机固体废物好氧堆肥工艺和技术存在的问题

1.5 本论文的研究目的、内容和布局

第2章 有机固体废物好氧堆肥中试设备的设计

2.1 概述

2.2 实验装置空间结构设计

2.3 堆肥装置的通风系统设计

2.3.1 通风需求量

2.3.2 风机轴功率及电机功率

2.4 搅拌系统的设计

2.4.1 搅拌器的结构与设计

2.4.2 搅拌器需要的功率

2.5 通风量、风机功率和搅拌功率计算结果

2.6 小结

第3章 仓式好氧堆肥中影响有机物发酵降解的主要因素研究

3.1 概述

3.1.1 通风的作用及控制

3.1.2 含水率对堆肥的影响

3.1.3 温度

3.1.4 有机物百分含量

3.1.5 颗粒度

3.1.6 碳氮比(C／N比)

3.1.7 pH值

3.2 试验条件和方法

3.2.1 试验材料和设备

3.2.2 试验方法

3.2.3 分析方法

3.3 结果分析和讨论

3.3.1 不同种类的堆肥有机物总有机碳(TOC)降解的变化

3.3.2 温度对堆肥中总有机碳(TOC)降解的影响

3.3.3 含水率对堆肥中总有机碳(TOC)降解的影响

3.3.4 颗粒粒径对堆肥中总有机碳(TOC)降解的影响：

3.3.5 碳氮比对堆肥中总有机碳(TOC)降解的影响

3.3.6 温度、含水率、C／N比和物料的粒径等影响因素的比较

3.4 小结

第4章 富水型农业植物废物的易降解性及对其它植物降解的影响

4.1 前言

4.2 试验条件和方法

4.2.1 材料和设备

4.2.2 试验方法

4.2.3 分析方法

4.3 结果分析和讨论

4.3.1 富水型农业植物废物的易降解性

4.3.2 富水型农业植物废物对堆肥原料中有机物降解率的影响

4.3.3 富水型农业植物废物在降解过程中对C／N比的影响

4.4 小结

第5章 城市有机固体废物好氧堆肥过程中氨氮的产生和浓度变化研究

5.1 概述

5.1.1 堆肥过程中氨氮的产生与损失

5.1.2 堆肥过程中氮源物质损失的防治技术

5.2 实验部分

5.2.1 材料和设备

5.2.2 试验方法

5.3 实验结果与讨论

5.3.1 堆肥过程中氨气的动态变化

5.3.2 氨含量变化对水溶性总氮含量的影响

5.3.3 氨含量变化对pH值的影响

5.3.4 氨含量变化对水溶性C／N比的影响

5.4 小结

第6章 不同吸附料对好氧堆肥中氨的吸附效果和堆肥性质的影响研究

6.1 概述

6.2 实验部分

6.2.1 材料和设备

6.2.2 试验方法

6.3 结果与讨论

6.3.1 不同吸附料对好氧堆肥中氨的吸附效果

6.3.2 不同吸附料对好氧堆肥性质的影响

6.4 小结

第7章 好氧堆肥中微生物降解有机物动力学研究

7.1 概述

7.2 实验部分

7.2.1 材料和设备

7.2.2 试验方法

7.3 微生物增长动力学研究

7.3.1 微生物增长规律分析

7.3.2 微生物增长动力学模型

7.4 有机质降解的动力学研究

7.5 小结

第8章 城市固体废物管理及规划决策支持系统开发

8.1 概述

8.2 决策模式

8.3 决策支持系统功能分析

8.3.1 决策支持系统用户类型分析

8.3.2 系统功能分析

8.3.3 数据及数据流分析

8.4 系统设计

8.4.1 数据库管理系统结构设计

8.4.2 模型库管理系统结构设计

8.4.3 输出及输入设计

8.4.4 软硬件环境设计

8.5 操作与应用

8.6 小结

第9章 城市生活垃圾处理方案的系统评估和优选

9.1 前言

9.2 规划和评估城市生活垃圾处理方案的系统模式

9.2.1 系统评估的概念

9.2.2 评估和优选垃圾处理方案的系统方法

9.3 系统评估和优选方法——模糊综合评判法

9.3.1 模糊综合评判法原理

9.3.2 综合论证评估因子和论证评估数学模型

9.3.3 模糊综合评判法在区域城市生活垃圾综合处理方案决策过程中的应用

9.4 实例分析

9.4.1 系统评估和规划选择过程设计

9.4.2 计算结果和结论

9.5 小结

总结

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的论文目录

附录B 攻读学位期间发表的著作目录

附录C 攻读学位期间主持参与的研究课题

附录D 攻读学位期间获得的奖励和专利

发布时间: 2005-04-04

参考文献

• [1].粪便好氧堆肥过程中典型抗生素的行为特性研究[D]. 时红蕾.西安建筑科技大学2018
• [2].超声波耦合好氧堆肥预处理结合蚯蚓处理剩余污泥研究[D]. 曹洲榕.西南交通大学2017
• [3].以菌糠为调理剂的餐厨垃圾好氧堆肥技术及其机制研究[D]. 邹德勋.哈尔滨工业大学2010
• [4].青霉素菌渣混合市政污泥好氧堆肥工艺效能研究[D]. 张诗华.哈尔滨工业大学2016
• [5].好氧堆肥反应器的污染物分解及迁移转化规律研究[D]. 白帆.西安建筑科技大学2011
• [6].杨凌城市污泥高效好氧堆肥研究[D]. 康军.西北农林科技大学2012
• [7].好氧堆肥对畜禽粪便中抗生素抗性基因的削减条件探索及影响机理研究[D]. 钱勋.西北农林科技大学2016
• [8].添加重金属钝化剂对猪粪好氧堆肥的影响研究[D]. 李荣华.西北农林科技大学2013

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• [2].木质纤维素快速分解菌复合系及有机肥微好氧新工艺[D]. 王伟东.中国农业大学2005
• [3].堆肥化中协同降解木质纤维素的混合菌筛选及其培养[D]. 陈耀宁.湖南大学2007
• [4].城市污泥堆肥资源化过程与污染物控制机理研究[D]. 花莉.浙江大学2008

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