1、本科毕业论文系列开题报告环境工程厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究一、选题的背景与意义近年来，随着人们生活水平的日益提高以及全球人口的增加，厨余垃圾的产量呈现明显的增长趋势。目前，全球每年产生的城市生活垃圾为500亿吨左右，其中厨余垃圾约占其中的1020。由于厨余垃圾容易发酵、变质、腐烂，不仅产生大量的毒素，散发恶臭气体，还污染水体和大气，所以厨余垃圾如果得不到及时的处理，不仅影响城市市容和环境卫生，而且会传播疾病，危害人们的日常生活和身体健康。因此，厨余垃圾的无害化、资源化和减量化处理日益受到各界的关注。垃圾的好氧堆肥正是这几年兴起的重要有机垃圾处理方法之一。好氧堆肥过程是在有氧条件下，利
2、用好氧微生物分泌的胞外酶将有机物固体分解为可溶性有机物质，再渗入到细胞中，通过微生物的新陈代谢，实现整个堆肥过程。厨余垃圾有机物含量高，营养元素全面，CN比较低，是微生物的良好营养物质，非常适用于作堆肥原料。同时，厨余垃圾中惰性废物如废塑料等含量较少，利于堆肥产品的农用。现阶段，厨余垃圾的好氧堆肥在国内外得到了普遍的发展。在过去很长一段时间内韩国的主要处理方法就是填埋。但是在2005年韩国政府全面禁止了将厨余垃圾进行填埋处理，因此近年来，韩国厨余垃圾的处理方式主要为厌氧消化一生物气回收、生物反应器浆状好氧处理。同时在美国的中西部地区，蚯蚓堆肥、密封式容器堆肥处理厨余垃圾的应用也越来越多,荷兰在
3、1996年开始就禁止了有机生物垃圾的填埋处理，其厨余垃圾主要是通过好氧处理为主，在1999年时全国就有23个堆肥厂处理能力167万T/A，2个发酵厂处理能力52万T/A。由于我国在好氧堆肥方面的研究相对落后我国很多地区的厨余垃圾都是与普通垃圾一起送入填埋场进行填埋处理的，不过随着对厨余垃圾可利用性的认识越来越广泛，厨余垃圾的填埋率都正在呈现下降的趋势，好氧堆肥已越来越多的用到了垃圾的处理当中。目前好氧堆肥存在占地面积大，处理时间长，易产生大量臭气；以混合收集为主，分选效果差，厨余垃圾中杂质多，不易分解，肥料质量差；病原微生物未彻底消除，肥料中重金属高，销路不畅等问题。而厨余肥料含盐高也是一个突
4、出问题。施用厨余肥料后，土壤全盐含量升高，且与施用量成正相关，因此中度盐渍土不适合使用垃圾堆肥,而且，当用厨余堆肥作为容器育苗基质时，用量也不宜过高。且堆肥前厨余垃圾也必须水洗脱盐。随着对好氧堆肥的深入研究，有研究表明可以用水作溶剂降低厨余垃圾中过高的油脂含量和食盐含量，同时还可以在厨余堆肥中加入无机肥，进一步降低盐分的影响，有研究表明有机肥与无机肥结合，可以促进脱盐，抑制返盐。本课题研究好氧堆肥理化性质的变化规律，通过探讨不同参数对其的影响效果，在传统好氧堆肥技术的基础上，借助螺旋搅拌方式进行翻堆,借助太阳能供能提供高温堆肥过程所需能量，研究此种方式对好氧堆肥的影响。对于厨余垃圾处理的进一步
5、无害化，减量化以及资源化具有十分积极的意义。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题本课题主要研究厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律，具体而言是选取宁波大学某学食堂的咸余垃圾，利用自主设计的太阳能高温好氧堆肥反应器，研究此反应器对堆肥效果的影响。测定好氧堆肥过程中各参数（PH、CW/NW、CW/P、含水率、有机质含量、TP、BDM、温度、NH3N、NO3N、DOC、TNW、电导率）随堆肥时间的变化规律。目的是在传统好氧堆肥工艺基础之上，借助螺旋搅拌方式进行翻堆,借助太阳能供能提供高温堆肥过程所需能量，研究此种方式对好氧堆肥的影响。建立堆肥过程中各参数随时间变化规律，找出此工艺主控因子。三、研究的方法
6、与技术路线1，研究方法选取宁波大学某学食堂的咸余垃圾，利用自主设计的太阳能高温好氧堆肥反应器，研究此反应器对堆肥效果的影响。测定好氧堆肥过程中各参数（PH、CW/NW、CW/P、含水率、有机质含量、TP、BDM、温度、NH3N、NO3N、DOC、TNW、电导率）随堆肥时间的变化规律。2，技术路线（1）根据国内外对于厨余垃圾好氧堆肥的研究分析，搜集相关资料（2）了解厨余垃圾的物理、化学性质，掌握固体样品取样破碎方法，掌握固体样品前处理步骤和方法（3）确定本实验采用各种理化指标的测定方法（4）准确分析以上理化参数随堆肥时间的变化规律（5）建立堆肥过程中各参数随时间变化规律，找出此工艺主控因子（6）
7、数据整理，得出结论四、研究的总体安排与进度2010年11月26日2010年12月15日，完成开题报告和文献综述，进行开题；2010年12月16日2011年5月6日，实验设备的设计和加工，实验的开展，数据的处理以及论文的撰写2011年5月7日2011年5月12日，完成论文的撰写工作，定稿，准备答辩2011年5月13日，答辩。五、主要参考文献1文昊深,彭绪亚重庆城市生活垃圾高温好氧堆肥试验研究J四川建筑,2004,24（25）84862尚谦城市生活垃圾好氧堆肥过程参数的探讨D湖南大学，20043文昊深生活垃圾高温好氧堆肥工艺优化研究D重庆大学，20044杨延梅,席北斗,刘鸿亮,等餐厨垃圾堆肥理化特
8、性变化规律研究J环境科学研究,2007,20272775魏自民,王世平,席北斗,等生活垃圾堆肥对难溶性磷有效性的影响J环境科学,20073,2836796836任连海,钱枫,曹栩然,等餐厨垃圾好氧堆肥过程参数的变化规律分析J北京工商大学学报自然科学版,20073,252147秦莉,李玉春,尹莉,等城市生活垃圾工厂化堆肥过程中理化指标的变化研究J农业环境科学学报,2006,2525015068王辉,刘斌,高定,等粪渣污泥好氧堆肥过程中主要理化性质的动态变化J生态环境,2006,1559669689王顺利,许廷武,王爱伟,等鸡粪槽式动态堆肥物料理化性质变化研究J江苏农业科学,2007,321922
9、210黄建东,杜伟,陈同斌,等造纸污泥工厂化堆肥过程中理化性质的动态变化J生态环境,2007,L651386138911TAKESHISUZUKI,YOSHIOLKUMI,SYOTAROOKAMOTO,ETALAEROBICCOMPOSTINGOFCHIPSFROMCLEARCUTTREESWITHVARIOUSCOMATERIALSJBIORESOURCETECHNOLOGY,200412,95212112812CLIANG,KCDAS,RWMCCLENDONTHEINFLUENCEOFTEMPERATUREANDMOISTURECONTENTSREGIMESONTHEAEROBICMICR
10、OBIALACTIVITYOFABIOSOLIDSCOMPOSTINGBLENDJBIORESOURCETECHNOLOGY,2003,862131137毕业论文文献综述环境工程厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化及其研究进展摘要随着人们生活水平的日益提高以及全球人口的增加，厨余垃圾的产生量呈现明显的增长趋势，目前对于厨余垃圾主要的处理技术有直接排放、填埋、堆肥化、饲料化等。又由于厨余垃圾本身含水率高，有机物含量、油脂含量及盐分含量高、易腐蚀等特点，好氧堆肥处理技术对于厨余垃圾的无害化、减量化、资源化具有十分积极的应用前景。本文论述了好氧堆肥的原理及研究进展，具体指出存在的问题，提出了可行的解决办法和
11、新的处理技术，并对改进的处理器系统做了分析。关键字厨余垃圾；好氧堆肥；理化参数；发展1、前言厨余垃圾是家庭、宾馆、饭店及机关企事业等饮食单位抛弃的剩余饭菜的通称，是人们生活消费过程中产生的一种固体废弃物。目前世界各国绝大部分城市垃圾中约40为厨余垃圾。根据估计，2000年我国厨余垃圾产生量为4500万T，深圳市厨余垃圾产生量也达到1680TD，同时，我国的垃圾产生量以每年约10的速度递增1，年新增厨余垃圾产生量达500万吨。厨余垃圾成份复杂油、水、固相物混合菜蔬、果皮、果核、米面，鱼、肉、骨以及废餐具、纸巾等大杂烩。对其处理既要治理污染，又要利用其有效成分2。厨余垃圾容易变质、腐烂,滋生病菌，
12、造成疾病的传播；散发的恶臭气体污染大气；易产生渗滤液而污染地表水和地下水,对餐厨垃圾填埋会产生大量的渗沥液和温室气体，焚烧热值低需添加大量辅料3，所以堆肥成为餐厨垃圾处理的有效方法。其中高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度较快，所以目前大多采用高温好氧堆肥4。2、好氧堆肥21好氧堆肥化定义好氧堆肥化是在人工控制条件下，利用微生物的代谢作用，将有机固体废物分解、腐熟、转化成稳定的腐殖土的方法。22影响好氧堆肥化的因素分析好氧堆肥的效果的重要依据就是理化性质的变化规律，研究表明，堆制过程中，厨余垃圾堆体温度先升后降，升温阶段较短，基本可以满足灭菌要求；堆体PH值产生一定波动，但
13、总体仍保持在4580；堆肥初期，堆体碳氮比相对较高，随着生物反应的加快，碳源消耗较快，碳氮比开始正常下降。耗氧速率在升温阶段后期上升到最大值，此后持续降低，到堆肥后期趋于稳定。而一些理化参数对好氧堆肥的效果有一定程度的影响。堆料的颗粒度、温度、通风量和含水率等因素5是对堆肥反应有直接影响的主要控制条件，往往通过调控这些因素可改变好氧堆肥中有机物的降解率。一般认为，堆肥内部的温度达到5565，且持续12周可达到良好的灭菌效果。我国的城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程CJJT5293规定，堆肥要在50556以上维持57D才能达到无害化要求。温度可以通过影响微生物的种群及数量的变化，进而影响物质的
14、分解转化和堆肥的进程。同时物料中必须维持一定的含水率当含水率低于20时，微生物的生命活动受到抑制7，堆肥过程升温缓慢，当含水率低于12，微生物的繁殖就会停止，但是，含水率过高也不利于好氧堆肥反应的顺利进行堆肥原料的含水率超过70时，水分取代空气占据堆料孔隙，限制了好氧微生物与氧气的接触，将出现厌氧状况，使好氧微生物活性降低，影响好氧堆肥效果，50的含水率8被认为是微生物活跃活动的最低要求实验证明，含水率控制在5070比较适宜。生活垃圾适于堆肥的有机物含量为2080，以40一60较好。当有机物含量低于20时，不能提供足够热能供嗜热菌繁殖，难以维持高温发酵；当有机物含量高于80，堆肥过程需氧气，在
15、供氧不足时会发生厌氧过程。微生物的生长速度与堆肥物料的CN有关，微生物自身的CN为430，因此，作营养基的有机物的CN也最好处于该范围内。CN为L025时，有机物的降解速度最大9。在好氧高温堆肥过程中，氧气是影响堆肥过程的关键因素之一10，与微生物生命活动、温度、臭气释放、堆肥质量等物理、生物、化学过程关系密切。因此通风的好坏直接影响到堆肥产品的好坏。在堆肥过程中，通风的作用主要有三个方面11（1）为堆体内的微生物提供氧气。（2）调节温度。（3）散除水分。以重庆市城市生活垃圾为研究对象12，通过供气方式、通风量和通风频率对好氧堆肥温度、有机质降解的对比试验，确立了竖向通风水平供气、小风量高频率
16、的通风模式，提出应根据不同的季节设定不同的高温好氧堆肥通风量。电导率则反映了溶液中含盐量的多少13。在堆肥成品中，如果电导率较高，其所含无机盐离子较多，施用于土壤后则容易被作物根际吸收，有利于作物生长。PH值是直接影响微生物生长繁殖的环境条件，适宜的PH值使得好氧堆肥过程中的微生物能最大限度的发挥其活性，对厨余垃圾进行生化降解。研究表明堆体內多数有益微生物都适于在中性或微偏碱性条件下进行活动，在PH50时底物的降解速率几乎为0，PH70比PH60时底物有更大的降解能力，PH90时底物的降解速率降低。可以看到，现今的研究者从影响堆肥效果的理化性质参数上出发，利用实验设计研究，得出了各参数对堆肥效
17、果的影响，为我们设计出理想的堆肥设施提供了依据。国外研究者利用多元线性回归14通过对堆肥最后成熟度的研究也确定了堆肥初期各参数指标的重要性。而通过填料的调理剂15可有效地调整堆料的含水率、有机质含量、C/N比和堆肥接种，促进堆肥过程的启动，提高堆肥质量。研究表明利用草坪碎屑作为堆肥的调理剂16，草屑发酵后可转化为易被微生物利用的外加碳源，有利于低有机质污泥的堆肥；将发酵青草按15的质量比加到低有机质污泥中，混合后在强制通风条件下进行好氧堆肥，能使污泥堆肥温度升至55，并维持3D以上，使污泥达到无害化和稳定化；对腐熟后的污泥进行植物栽培试验，证明了其可作为有机肥使用，并具有良好的效果。又如腐熟秸
18、秆17和低有机质含量污泥混合堆肥能有效调理堆料CN比，满足微生物生长繁殖条件，使堆料快速升温，实现污泥的资源化、无害化和稳定化。3、存在的问题随着对好氧堆肥的规模使用，设计者越来越发现传统好氧堆肥占地面积大，处理时间长，易产生大量臭气；以混合收集为主，分选效果差，厨余垃圾中杂质多，不易分解，肥料质量差；病原微生物未彻底消除，肥料中重金属高，销路不畅。厨余肥料含盐高也是一个突出问题18。施用厨余肥料后，土壤全盐含量升高，且与施用量成正相关，因此中度盐渍土不适合使用垃圾堆肥。而且，当用厨余堆肥作为容器育苗基质时，用量也不宜过高。且堆肥前厨余垃圾也必须水洗脱盐。4、好氧堆肥的发展由好氧堆肥引申出一些
19、类似的方法，如蚯蚓堆肥19是近年来发展起来的一项新技术，利用蚯蚓吞食大量厨余垃圾，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用将有机物转化为自身或其他生物可以利用的营养物质。蚯蚓体内可分泌多种酶类，对绝大多数厨余垃圾有较强的分解作用，同时还能有效抑制堆肥过程中产生的臭味。2000年悉尼奥运会期间，利用4000条蚯蚓处理奥运村包括厨余在内的生活垃圾，做到了垃圾不出村就地消纳。除此之外，针对厨余垃圾具有产生相对集中的特点，目前国内外出现了一种小型的厨余垃圾生化处理机，特别适用于食堂、饭店等场所。厨余垃圾与特定的优势菌种以及麦麸等辅料按照一定比例倒人处理机中反应，反应器内设有加热、
20、搅拌以及抽气装置。1224H后，一部分有机物在微生物作用下分解为CO和水蒸气，经抽气装置排出，剩余的有机物烘干后制成肉松状的有机肥料。在探讨堆肥对难溶性磷20的转化能力后,一方面为部分堆肥产品替代化学磷肥,减少磷肥的生产成本提供研究依据另一方面,可为解决生活垃圾堆肥资源化产品中植物可利用磷含量偏低的难题,开拓一条生物学途径。在解决好氧堆肥目前存在的问题上，有研究表明可以用水作溶剂降低厨余垃圾中过高的油脂含量和食盐含量，同时还可以在厨余堆肥中加入无机肥，进一步降低盐分的影响；有机肥与无机肥结合，可以促进脱盐，抑制返盐。5、结论与展望本次课题论文将结合高温好氧堆肥相关原理，以及好氧堆肥反应器系统2
21、2具有堆体温度高、发酵时间短、有机物分解彻底、有效防止病原菌的传播和异味散发等优点，在传统好氧堆肥工艺基础之上，借助螺旋搅拌方式进行翻堆,借助太阳能供能提供高温堆肥过程所需能量，研究此种方式对好氧堆肥的影响。在堆肥处理器下装上一水箱，利用太阳能可以有效地控制堆肥的温度，再加上电动搅拌机，使堆体与氧气充分接触，保证好氧反应的进行。通过测定好氧堆肥过程中各参数（PH、CW/NW、CW/P、含水率、有机质含量、TP、BDM、温度、NH3N、NO3N、DOC、TNW、电导率）随堆肥时间的变化规律。来研究此反应器对堆肥效果的影响。可以预见，随着我国经济增长，我国一些城市近些年已着手对高温好氧堆肥进行研究
22、，培养和使用优化菌种群落，同时注重解决堆肥生产过程中的环境问题，开发新的受市场欢迎的肥料，堆肥技术将会得到更快的发展21。参考文献1严太龙，石英国内外厨余垃圾现状及处理技术J城市管理与科技，2010,642梁政，杨勇华，樊洪，等厨余垃圾处理技术及综合利用研究J中国资源综合利用,200483杨延梅,席北斗,刘鸿亮,等餐厨垃圾堆肥理化特性变化规律研究J环境科学研究,2007,20272774姜莹高温好氧发酵堆肥处理技术研究J黑龙江农业科学,201031061075韩涛，任连海餐厨垃圾好氧堆肥工艺条件优化J环境卫生工程，2007,15（6）6黄建东,杜伟,陈同斌,等造纸污泥工厂化堆肥过程中理化性质的
23、动态变化J生态环境,2007,L65138613897任连海,钱枫,曹栩然,等餐厨垃圾好氧堆肥过程参数的变化规律分析J北京工商大学学报自然科学版,20073,252148CLIANG,KCDAS,RWMCCLENDONTHEINFLUENCEOFTEMPERATUREANDMOISTURECONTENTSREGIMESONTHEAEROBICMICROBIALACTIVITYOFABIOSOLIDSCOMPOSTINGBLENDJBIORESOURCETECHNOLOGY,2003,8621311379李海清，罗世田城市垃圾好氧堆肥化处理技术J煤炭技术，2006,25（11）10王辉,刘斌,高
24、定,等粪渣污泥好氧堆肥过程中主要理化性质的动态变化J生态环境,2006,15596696811文昊深生活垃圾高温好氧堆肥工艺优化研究D重庆大学，200412文昊深,彭绪亚重庆城市生活垃圾高温好氧堆肥试验研究J四川建筑,2004,24（25）848613王顺利,许廷武,王爱伟,等鸡粪槽式动态堆肥物料理化性质变化研究J江苏农业科学,2007,321922214TAKESHISUZUKI,YOSHIOLKUMI,SYOTAROOKAMOTO,ETALAEROBICCOMPOSTINGOFCHIPSFROMCLEARCUTTREESWITHVARIOUSCOMATERIALSJBIORESOURCET
25、ECHNOLOGY,200412,95212112815尚谦城市生活垃圾好氧堆肥过程参数的探讨D湖南大学，200416张勤，姚天举，胡坚,等城市低有机质污泥的好氧堆肥研究J中国给水排水，2006，22（13）17李纪周，姚天举秸秆与城市低有机质含量污泥好氧堆肥试验研究J安徽农业科学，2007，352993169317。18谢炜平，梁彦杰，何德文，等餐厨垃圾资源化技术现状及研究进展J环境卫生工程，2008,16（2）19张振华，汪华林，胥培军,等厨余垃圾的现状及其处理技术综述J厨余垃圾的现状及其处理技术综述,2007520魏自民,王世平,席北斗,等生活垃圾堆肥对难溶性磷有效性的影响J环境科学,2
26、0073,28367968321张锐，韩鲁佳好氧堆肥反应器系统在废弃物处理中的应用J农机化研究,2006,101022秦莉,李玉春,尹莉,等城市生活垃圾工厂化堆肥过程中理化指标的变化研究J农业环境科学学报,2006,252501506本科毕业设计环境工程厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究RESEARCHONPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESOFKITCHENWASTEDURINGTHEAEROBICCOMPOSTING厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究I厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究摘要为探究厨余垃圾好氧堆肥过程中各理化性质变化规律，优化堆肥工艺，实验利用自行
27、设计的堆肥装置进行小规模堆肥化研究。实验利用太阳能电能联合供能进行好氧堆肥，对堆体温度、含水率、电导率、PH值、TOC、TN、C/N、TP、生物可降解度进行了3批样品的测定。实验结果表明，该实验装置可使堆体温度维持在4060左右，含水率从8400下降至6150，电导率从488上升至613，PH值从570上升至728，TOC从5185下降至4325，TN从198上升至393，TP从026上升至046，生物降解度从4825下降至2002。总体来说好氧堆肥对厨余垃圾减量化、无害化、资源化具有显著效果。关键词厨余垃圾；好氧堆肥；供能；理化性质RESEARCHONPHYSICALANDCHEMICALP
28、ROPERTIESOFKITCHENWASTEDURINGTHEAEROBICCOMPOSTINGABSTRACTINORDERTOEXPLORETHEPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIESOFKITCHENWASTEDURINGTHEAEROBICCOMPOSTINGPROCESSFOROPTIMIZETHECOMPOSTINGPROCESS,THEEXPERIMENTUSEDSELFDESIGNEDCOMPOSTINGDEVICEFORASTUDYTHEEXPERIMENTMAKESUSEOFSOLARHEATINGANDELECTRICITYTOHEATTHEKITC
29、HENWASTEANDWEUSETOTHREEBATCHSAMPLETODETECTSOMEDATAWHICHINCLUDETEMPERATURE,MOISTURECONTENT,CONDUCTIVITY,PH,TOC,TN,TP,BDMCONTENTTHERESULTSHOWSTHATTHEEXPERIMENTALDEVICECANMAINTAINTHEPILETEMPERATUREAT40TO60,MOISTURECONTENTDECREASESFROM8400TO6150,CONDUCTIVITYRISESFROM488TO613,PHRISESFROM570TO728,TOCDROPS
30、FROM5185TO4325,TNRISESFROM198TO393,TPRISESFROM026TO046,BDMDROPSFROM4825TO2002THEREFORE,THEWALLTUBEENERGYSUPPLYREACTORHASASIGNIFICANTEFFECTONKITCHENWASTEREDUCTION,RECYCLEANDREUSEKEYWORDSKITCHENWASTEAEROBICCOMPOSTINGENERGYSUPPLYPHYSICALANDCHEMICALPROPERTIES厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究I目录1引言311定义312特性3121危害性3122
31、资源性413厨余垃圾的主要处理方式4131直接排放4132填埋处理4133高温好氧堆肥处理42好氧堆肥521好氧堆肥技术5211高温好氧基本原理5212高温好氧堆肥工艺5213高温好氧特点522影响好氧堆肥化的因素6221温度6222含水率6223C/N6224供气量7225PH73材料与方法831实验装置832实验材料1133各理化参数的测定方法12331温度12332含水率12333电导率12334PH13335TOC14336TN15337TP16338BDM174结果与讨论1841温度的变化1842含水率的变化1943电导率的变化2144PH的变化2245TOC的变化2446TN的变化
32、2547C/N的变化2648TP的变化27厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究II49BDM的变化285结论与建议2951小结2952建议306展望31参考文献32致谢错误未定义书签。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究31引言目前世界各国绝大部分城市垃圾中约40为厨余垃圾。根据估计，2000年我国厨余垃圾产生量为4500万吨，深圳市厨余垃圾产生量也达到1680吨天，同时，我国的垃圾产生量以每年约10的速度递增1，年新增厨余垃圾产生量达500万吨。厨余垃圾成份复杂油、水、固相物混合菜蔬、果皮、果核、米面，鱼、肉、骨以及废餐具、纸巾等大杂烩。对其处理既要治理污染，又要利用其有效成分2。厨余垃圾容
33、易变质、腐烂,滋生病菌，造成疾病的传播；散发的恶臭气体污染大气；易产生渗滤液而污染地表水和地下水,对厨余垃圾填埋会产生大量的渗沥液和温室气体，焚烧热值低需添加大量辅料3，所以堆肥成为厨余垃圾处理的有效方法。其中高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度较快，所以目前大多采用高温好氧堆肥4。本课题研究好氧堆肥理化性质的变化规律，通过探讨不同参数对其的影响效果，在传统好氧堆肥技术的基础上，借助螺旋搅拌方式进行翻堆,借助太阳能供能提供高温堆肥过程所需能量，研究此种方式对好氧堆肥的影响。对于厨余垃圾处理的进一步无害化，减量化以及资源化具有十分积极的意义。11定义厨余垃圾主要是指食物残余和
34、食品加工废料，主要为餐厨垃圾中的固体残留物5,其主要成分为菜叶、果皮，碳水化合物量高6。12特性121危害性厨余垃圾极易变质、腐烂、发酵、滋生蚊蝇，产生大量毒素及散发恶臭气体、污染水体和大气。其可分为四方面危害7危害食用人群健康；污染环境；传播疾病；影响城市市容和环境卫生。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究4122资源性厨余垃圾与其他垃圾相比有含水率高、有机物含量高、盐分及油脂含量高，营养元素丰富等特点，具有很大的回收利用价值8。13厨余垃圾的主要处理方式131直接排放现在很多国家还是将厨余垃圾直接弃置，由城市环卫部门处置，这种方法无疑存在着大量的浪费与污染。另外有些国家采取将厨余垃圾粉碎后
35、由下水道排入市政下水管网的方法，但这种做法容易产生污水和臭气，直接污染环境，增加了病菌、蚊蝇的滋生和疾病的传播，同时增加了垃圾填埋场和城市污水处理厂的压力，增加了相关系统的投资及处理费用，并会伴有二次污染的产生。132填埋处理垃圾填埋场是现今垃圾处理的标准方法。但是大量的城市生活垃圾和垃圾填埋场本身就存在着一些潜在的环境污染问题，这都使垃圾填埋不可能一直进行下去。垃圾填埋中一个重要的问题是渗滤液的污染，当渗滤液渗透到土壤下并进入地下水后将污染地下水体。另外填埋场中逸出的沼气，也会导致全球气候变暖。考虑到这些问题，在资源保护和回收法中对固体垃圾填埋方面垃圾进行了规定，填埋场设计要充分利用输送管道
36、并拥有可靠的垃圾渗滤液回收系统和长期有效的监测终端。而这些新配置地建立实施会大大增加垃圾填埋场的建造和运营成本。这也是垃圾填埋不可能一直进行下去的原因之一。133高温好氧堆肥处理高温好氧堆肥是处理厨余垃圾的有效方法之一。厨余垃圾有机物含量高，营养元素全面，C/N不高，且富含微生物可利用的良好营养物质，作为一种堆肥原料是非常合适的。该方法优点是处理方法简单、成品中能够保留较多氮。由好氧堆肥引申出一些类似的方法，如蚯蚓堆肥28是近年来发展起来的一项新技术，利用蚯蚓吞食大量厨余垃圾，并将其与土壤混合，通过砂囊的机械研磨作用和肠道内的生物化学作用将有机物转化为自身或其他生物可以利用的营养物质。厨余垃圾
37、好氧堆肥理化性质变化规律研究52好氧堆肥21好氧堆肥技术好氧堆肥化是在人工控制条件下，利用微生物的代谢作用，将有机固体废物分解、腐熟、转化成稳定的腐殖土的方法9。211高温好氧基本原理高温好氧处理的对象是含有大量细菌和真菌群的有机物，当温度、水分和氧含量适宜时，这些微生物就生长繁殖并开始好氧分解，释放出大量生化反应热，使反应物温度升高。当分解速度慢慢下降时，释放的热量也会下降，但反应物仍可维持一段高温（5560），这样就可以杀死大部分病菌。212高温好氧堆肥工艺目前，国外采用的堆肥技术有定期翻堆条垛式、通风静态垛式、被动通风条垛式、反应器式和蠕虫堆肥系统，而我国则大多采取条堆式、仓式、槽式以及
38、装置式发酵工艺，其主要工艺路线有间歇动态高温好氧工艺、静态高温好氧工艺及动态高温好氧工艺10。213高温好氧特点高温有利于生物降解，起到杀菌的作用，并使水分得以蒸发，好氧则可加快反应的进行，因此高温好氧工艺具有操作简单，处理效果好，无渗滤液，不会造成二次污染等优点，剩下的少量污泥也是很好的有机肥料11。因此发展高温好氧堆肥具有积极意义。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究622影响好氧堆肥化的因素一些理化参数对好氧堆肥的效果有一定程度的影响。堆料的颗粒度、温度、通风量和含水率等因素12是对堆肥反应有直接影响的主要控制条件，往往通过调控这些因素可改变好氧堆肥中有机物的降解率。221温度一般认为，
39、堆肥内部的温度达到5565，且持续12周可达到良好的灭菌效果。我国的城市生活垃圾好氧静态堆肥处理技术规程CJJT5293规定，堆肥要在505513以上维持57D才能达到无害化要求。温度可以通过影响微生物的种群及数量的变化，进而影响物质的分解转化和堆肥的进程。222含水率同时物料中必须维持一定的含水率当含水率低于20时，微生物的生命活动受到抑制14，堆肥过程升温缓慢，当含水率低于12，微生物的繁殖就会停止，但是，含水率过高也不利于好氧堆肥反应的顺利进行堆肥原料的含水率超过70时，水分取代空气占据堆料孔隙，限制了好氧微生物与氧气的接触，将出现厌氧状况，使好氧微生物活性降低，影响好氧堆肥效果，50的
40、含水率15被认为是微生物活跃活动的最低要求实验证明，含水率控制在5070比较适宜。223C/N微生物分解时所需的各种元素中，碳和氮是最重要的。C是微生物细胞生成时所需的主要元素之一，同时微生物的能量来源，则是构成蛋白质、核酸、氨基酸、酶等细胞必需物质的重要元素。堆肥处理中通常用C/N来反映这两种关键元素的含量。理想的堆肥原料C/N为301左右，当C/N小于301时，N将过剩，以氨气的形式释放到外部环境中，发出难闻的气味；而过高的C/N条件下，将导致N的不足，影响微生物的增长，使堆肥温度下降，有机物分解速度降低16。C/N为L025时，有机物的降解速度最大17。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研
41、究7224供气量在好氧高温堆肥过程中，氧气是影响堆肥过程的关键因素之一19，与微生物生命活动、温度、臭气释放、堆肥质量等物理、生物、化学过程关系密切。因此通风的好坏直接影响到堆肥产品的好坏。在堆肥过程中，通风的作用主要有三个方面20（1）为堆体内的微生物提供氧气。（2）调节温度。（3）散除水分。以重庆市城市生活垃圾为研究对象21，通过供气方式、通风量和通风频率对好氧堆肥温度、有机质降解的对比试验，确立了竖向通风水平供气、小风量高频率的通风模式，提出应根据不同的季节设定不同的高温好氧堆肥通风量。225PHPH值是直接影响微生物生长繁殖的环境条件，适宜的PH值使得好氧堆肥过程中的微生物能最大限度的
42、发挥其活性，对厨余垃圾进行生化降解。研究表明堆体內多数有益微生物都适于在中性或微偏碱性条件下进行活动，在PH50时底物的降解速率几乎为0，PH70比PH60时底物有更大的降解能力，PH90时底物的降解速率降低。可以看到，现今的研究者从影响堆肥效果的理化性质参数上出发，利用实验设计研究，得出了各参数对堆肥效果的影响，为我们设计出理想的堆肥设施提供了依据。国外研究者利用多元线性回归22通过对堆肥最后成熟度的研究也确定了堆肥初期各参数指标的重要性。而通过填料的调理剂23可有效地调整堆料的含水率、有机质含量、C/N比和堆肥接种，促进堆肥过程的启动，提高堆肥质量。研究表明利用草坪碎屑作为堆肥的调理剂24
43、，草屑发酵后可转化为易被微生物利用的外加碳源，有利于低有机质污泥的堆肥；将发酵青草按15的质量比加到低有机质污泥中，混合后在强制通风条件下进行好氧堆肥，能使污泥堆肥温度升至55，并维持3D以上，使污泥达到无害化和稳定化；对腐熟后的污泥进行植物栽培试验，证明了其可作为有机肥使用，并具有良好的效果。又如腐熟秸秆25和低有机质含量污泥混合堆肥能有效调理堆料C/N比，满足微生物生长繁殖条件，使堆料快速升温，实现污泥的资源化、无害化和稳定化。厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究83材料与方法31实验装置在本实验中，所采用的装置为卧式螺旋搅拌太阳能好氧堆肥器。图31好氧堆肥实验装置示意图FIG31THEE
44、XPERIMENTDEVICESCHEMESOFCOMPOSTING如图31所示，该堆肥实验装置主要有个部分主体发酵仓；螺旋搅拌装置；水浴加热系统；通风供气系统；排液系统；进、出料口及采样口；保温层。装置各主要参数大小的确定（1）发酵仓。实验采用圆筒形发酵仓，发酵仓的尺寸设定要结合选定的堆肥工艺来说。实验堆肥工艺是间歇式好氧动态堆肥，即采用连续进料和连续出料的方式，堆肥原料在厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究9发酵装置内完成中温和高温发酵过程后出料；此系统中的物料处于一种间歇式翻动的动态情况下。具体来说，物料每天从进料口进料一次，进料的同时开动螺旋搅拌装置，物料沿螺纹方向呈推流式向前流动，轴
45、每转动一圈，物料向前推进一个螺距。物料组分经过搅拌后混合更均匀，在反应器内的停留时间相同，且实现分段发酵，最后从出料口间歇出料。为利于物料向前推进以及渗滤液的排除，整个仓体倾斜12放置。由下列公式计算BLDATM2231公式31中M每天进料的重量，KG；T堆肥的周期，D；堆肥容积密度，一般取550750KG/M3；A堆肥化后物料体积减小率；B物料填充率，一般为6080；D发酵仓筒体的直径，MM；L发酵仓体的长度，MM。实验设定每天进料M30KG,堆肥周期T设定为10天；考虑到保证堆肥初期物料的孔隙度，A1，B70，700KG/M3；圆筒长度L和直径D的比值一般取7151，本实验中通过小试选定为
46、10。综合以上可计算得D420MM，L4200MM。当发酵仓内装入物料以后，根据轴每天转动的圈数来控制堆肥周期。轴的转动由电机驱动。好氧堆肥实验装置主体参数及尺寸如下表31所示表31好氧堆肥装置主要参数及尺寸大小序号装置主要参数名称尺寸大小1发酵筒外径430MM5MM2发酵筒长4200MM3螺旋中心轴80MM10MM4螺旋个数/螺距20个/205MM5气流腔半径/长度160MM/3700MM6水箱长/宽/高3700MM/430MM/350MM7排液管管径/个数30MM/2个8进料口口径/个数200MM/19取样口口径/个数100MM/8厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究1010排料口孔径10
47、0MM100MM/1（2）螺旋搅拌装置。其包括螺旋中心轴，螺旋结构，具体尺寸设定参见表31，螺旋个数由堆肥周期10D，并结合螺旋半径与螺距的关系，确定为20个。螺旋搅拌结构一方面将堆肥物料翻堆，使物料不至于长期堆放而压实影响通风，而且使物料充分混匀；另一方面将物料向前推移，实现堆肥周期的控制。螺旋搅拌由电机驱动，通过减速器控制速度。经减速后，螺旋结构约10MIN旋转一周。（3）水浴加热系统。装置设计为物料发酵仓外部水浴加热。如图31所示，水浴加热系统由发酵仓底部的加热水箱，太阳能热水器，电加热装置及连接管构成。加热水箱上的进水孔（图31右端）、出水孔（图31左端）分别与太阳能热水器的热水管、冷
48、水管相连接；加热水箱左端还有一与自来水管相连的进水孔，以实现进水及补水；以及一排水孔以实现水箱内水的换水。加热系统中还设有辅助电加热结构，以备天气状况不好时启动加热，保证水箱内温度。系统原理利用太阳热水器吸收太阳光转化为热能将水加热，热水送入发酵仓底部的加热水箱内，再通过热传递方式将发酵仓内物料加热。天气不好时，启动辅助电加热系统直接将水箱内水加热。通常仓式堆肥装置加热是内热式，即在装置内装有加热器，但内热式有一重大缺点，即在装置内装有加热器，加热器周边温度很高易杀死发酵微生物，另外，电加热器产生的电场、磁场于堆肥反应不利。外加热则能通过对最高温度的控制，避免出现内部加热所出现的温度过高杀死微
49、生物的现象。（4）通风供气系统。实验通风方式属于周边布气。通风供气系统包括气流缓冲腔，发酵仓周边开设的通风孔和风机。见图31，气流缓冲腔在发酵仓外侧下方，气流腔包围的发酵仓下方开设通风孔，并在发酵仓内缠二层细滤网，以防止物料漏入缓冲层内，或堵塞小风孔。通风由外源空气压缩机从物料下方的气流缓冲腔对物料进行正压鼓风送至缓冲层再缓慢经通风孔道进入堆肥物料中，其特点是风流在缓冲层得到控制并均匀扩散入堆肥中，不会带有强有力的冲击性或局部通风强、弱不均而影响微生物生长。结合堆体温度及堆体含氧量情况，并参考小试研究选定通风量和通风频率为每46H通风2030MIN。实验中风机的相关参数如下表厨余垃圾好氧堆肥理化性质变化规律研究11表32风机的相关参数名称风机型号工作电压最大工作压力排气量电机功率空气压缩机FCW58/2型220V07MPA180L/MIN11KW（5）排液系统。气流缓冲腔兼具渗滤液收集的作用。堆肥化过程中产生的渗滤液通过仓体底部的小孔渗入到气流缓冲腔中，由于发酵装置倾斜放置，渗滤液汇集到发酵装置低端由排液口排出，解决了滤液乱流
