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农村易腐垃圾间歇性动态堆肥初步研究——以安徽省凤阳县小岗村为例

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环境卫生工程 2022年第2期30卷 16-23,30页

作者：陈海滨谢宗汉肖可可关文义刘世杰吴标彪苗雨杨家宽华中科技大学湖北武汉430074 安徽国祯环卫科技有限公司安徽合肥230000 安徽标科环境科技有限公司安徽合肥230000

以安徽省凤阳县小岗村为研究区域,开展了农村易腐垃圾间歇性动态堆肥试验。从温度层面看,间歇动态堆肥在初级发酵阶段有较好的升温效果,能有效实现无害化(间歇动态堆肥能在65℃以上保持3~4 d)。间歇动态堆肥升温速度快(进料12 h内达到65... 详细信息

以安徽省凤阳县小岗村为研究区域,开展了农村易腐垃圾间歇性动态堆肥试验。从温度层面看,间歇动态堆肥在初级发酵阶段有较好的升温效果,能有效实现无害化(间歇动态堆肥能在65℃以上保持3~4 d)。间歇动态堆肥升温速度快(进料12 h内达到65℃),发酵温度高(70 oC以上)。间歇动态堆肥堆体升温效果良好,与含水率和堆高关系不大,由于下层物料的加热作用,上层物料往往能快速升温。间歇动态堆肥堆体内温度分布较为均匀。间歇动态堆肥最大减容率为49.47%。从脱水效果上看,间歇动态堆肥脱水效率基本能保持在40%以上,最高可达58.81%。本研究结果为农村易腐垃圾间歇性堆肥可行性提供了理论支撑。

关键词：好氧堆肥间歇动态堆肥农村易腐垃圾

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农村易腐垃圾就地小型堆肥初步试验研究

农村易腐垃圾就地小型堆肥初步试验研究

作者：万能华中科技大学

学位级别：硕士

随着农村垃圾分类工作的逐步推进,分类出的易腐垃圾处理需求不断增加,从政策导向和技术经济性等角度考虑,采用好氧堆肥技术就地处理农村易腐垃圾具有较好的适用性。但该技术相对缺乏以农村为背景的小规模具体实践和研究,且目前的少量工... 详细信息

随着农村垃圾分类工作的逐步推进,分类出的易腐垃圾处理需求不断增加,从政策导向和技术经济性等角度考虑,采用好氧堆肥技术就地处理农村易腐垃圾具有较好的适用性。但该技术相对缺乏以农村为背景的小规模具体实践和研究,且目前的少量工程应用在成本把控和堆肥品质提升方面仍有一定的优化空间。基于此情况,本文选用成本相对低廉的静态好氧堆肥工艺,利用“烟囱效应”原理来加强自然通风以实现无动力自引风。在对试点区域进行原料供给分析的基础上,对好氧堆肥设施规模及相关参数进行了设计研究,最后以易腐垃圾为原料进行了好氧堆肥生产性试验研究。主要研究结果如下:1)从技术参数把控来看,宜将原料含水率控制在70%以下、初级发酵堆体高度宜控制在0.80～1.20m左右的范围内、次级发酵阶段周期宜延长至一个月以上并辅以一定的翻堆手段来促进堆体水分蒸发和热量散失。2)采用自然通风方式时,不同堆层间的温度关系会因堆高的不同而产生差异。总体来看,上、下层物料升温速率更快,而中层物料升温存在一定的延迟,但其维持高温的能力更强。3)试验表明在物料含水率高达70%左右、日均环境温度不超过15℃的情况下,堆体仍能在2-3天内升温至55℃以上,且能保持65℃以上高温3d以上。4)物料减容减量化效果良好,核算表明经初级发酵过程能达到31.1%的减容率;经堆肥发酵全过程能达到37.8%的减容率、32.8%的减重率。5)堆肥产品中重金属等有毒有害物质水平远低于有关标准规定限值,病原微生物指示菌种情况也合乎标准要求,表明无害化程度良好。6)堆肥产品中无机营养元素含量高于标准规定水平,种子发芽指数最高可达160%,表明产品具有较好的资源化利用潜力。

关键词：农村易腐垃圾好氧堆肥烟囱效应试验研究

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利用黑水虻处理农村易腐垃圾技术研究

利用黑水虻处理农村易腐垃圾技术研究

作者：张铭杰浙江大学

学位级别：硕士

随着经济的迅速发展,中国农村生活垃圾产生量日益增长。农村生活垃圾中,易腐垃圾占用比重越来越高。现有的易腐垃圾处理技术,并不适合区域广、垃圾分布散的农村,无法实现高值化利用。本文研究利用黑水虻处理农村易腐垃圾,在对垃圾进行... 详细信息

随着经济的迅速发展,中国农村生活垃圾产生量日益增长。农村生活垃圾中,易腐垃圾占用比重越来越高。现有的易腐垃圾处理技术,并不适合区域广、垃圾分布散的农村,无法实现高值化利用。本文研究利用黑水虻处理农村易腐垃圾,在对垃圾进行减量化、无害化的同时收获黑水虻幼虫,实现高值化利用。论文研究了黑水虻幼虫处理农村易腐垃圾的生长特性和工艺参数的影响,并基于自主设计的一体化处理反应器,分析运行处理效能和工程潜力。本论文的主要研究成果如下:1.使用农村易腐垃圾投喂黑水虻幼虫,堆肥0-1天的新鲜垃圾与堆肥3-5天的易腐垃圾均适宜黑水虻幼虫生长,堆肥9-10天的垃圾不适宜黑水虻幼虫生长。2.在25-43 ℃温度范围内,黑水虻幼虫投喂农村易腐垃圾均能生长;幼虫的平均生长速率在随温度增加呈先上升后下降趋势,黑水虻幼虫生长适宜温度范围为30-38 ℃,平均生长速率在25 mg·d-1以上。38 ℃温度下,幼虫生长速率最大,为29.6 mg·d-1,43 ℃为黑水虻幼虫生长上限。3.黑水虻幼虫取食农村易腐垃圾过程中,垃圾的湿重、有机质含量随天数增加逐渐减少。黑水虻幼虫充分取食垃圾状态下,垃圾中粗蛋白、粗脂肪在初始24h的减量可占8-10日总减量的90%以上。4.以农村易腐垃圾喂养黑水虻幼虫,测得黑水虻虫粉粗蛋白含量为45.21%,粗脂肪含量33.45%,赖氨酸含量2.987%,证明其是一种高蛋白、高脂肪动物性饲料。5.随着平均投喂量的增加,黑水虻生长加快,但农村易腐垃圾减重效果降低。综合均衡考虑垃圾减量和黑水虻产虫,适宜的每日投喂量为151 mg·larva-1·d-1（每天每条幼虫投喂毫克量）,达到垃圾湿重减重38.7%,干重减重56.6%,产虫率 111.5 g·kg-1。6.当每日投喂量为130mg·larva-1·d-1,幼虫密度在一定范围内（4.3～14.7 larvae·cm-2,每平方厘米幼虫条数）时,幼虫密度对黑水此幼虫处理易腐垃圾减量和产虫率影响很小,垃圾减重（湿重）为37%～48%,减重（干重）为41%～50%,产虫率为130～150g·kg-1。7.依托自主设计的新型一体化反应器,进行黑水虻处理农村易腐垃圾单批次高密度模式试验,结果证明该反应器可以稳定运行。在投加黑水虻幼虫密度25.6 larvae·cm-2,平均投喂量135.2mg·larva-1·d-1条件下运行10天,农村易腐垃圾湿重减重38.9%,干重减重25.5%,物料产虫率81 g·kg-1。8.依托自主设计的新型一体化反应器,进行黑水虻处理农村易腐垃圾多批次连续式模式试验,结果证明该反应器可以稳定运行。试验中,分三批次投加黑水虻幼虫。在第10天开始一直到第32天试验结束,每天稳定收获爬出黑水虻幼虫,收集渗滤液。反应器共运行32天,农村易腐垃圾湿重减重56.6%,干重减重28.6%,物料产虫率65 g·kg-1,以及预蛹爬出率71%。

关键词：农村易腐垃圾黑水虻高值化生长特性工艺条件一体化反应器

膨松剂与固氮剂在农村易腐垃圾好氧堆肥中的应用研究

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膨松剂与固氮剂在农村易腐垃圾好氧堆肥中的应用研究

作者：程然浙江大学

学位级别：硕士

近年来,易腐垃圾成为了农村生活垃圾中的主要成分,给农村地区的土壤、水体、大气环境带来了巨大的压力。好氧堆肥作为一种工艺简单、运行成本低、无害化程度高的资源化利用方式,适用于处理高有机质含量的易腐垃圾。但易腐垃圾物料本身... 详细信息

近年来,易腐垃圾成为了农村生活垃圾中的主要成分,给农村地区的土壤、水体、大气环境带来了巨大的压力。好氧堆肥作为一种工艺简单、运行成本低、无害化程度高的资源化利用方式,适用于处理高有机质含量的易腐垃圾。但易腐垃圾物料本身难以提供好氧微生物适宜的生长代谢环境,无法进行有效的升温及腐殖化转化。同时,在堆肥过程中大量产生的氨气等恶臭味气体会对环境造成二次污染。本研究针对易腐垃圾好氧堆肥处理中存在的实际问题,采用膨松剂和固氮剂对农村易腐垃圾物料进行调理,提升好氧堆肥的效果并达到减少氨气排放、降低养分损失的目的;同时研究了堆肥过程中有机质、氮素转化规律以及不同调理剂添加对细菌群落结构的影响,可以为易腐垃圾好氧堆肥调理剂的实际应用提供一定的理论指导。本论文的主要研究成果如下:1.不同膨松剂对易腐垃圾好氧堆肥效果的影响研究。采用木屑、成肥、麦麸三种膨松剂对易腐垃圾进行了性质的调理,探究其对好氧堆肥的提升效果。结果显示,单独易腐垃圾由于初始含水率过高（75%）、堆体通透性不佳,堆肥最高温度仅为42℃,无法达到无害化处理的目的。膨松剂的添加可以改善初始物料的性质,显著提升堆肥的效果。其中在控制初始含水率60%的条件下,麦麸添加组高温期持续时间最长（5天）、出肥含水率最低（22.1%）、有机质降解率最高（54.6%）、C/N变化最显著（T值=0.51）,并且最终减重率达到69.2%、种子发芽指数达到112%,各项指标均达到了堆肥的质量要求。麦麸的调理效果明显优于木屑和成肥,可作为农村易腐垃圾堆肥调理的理想膨松剂。2.不同固氮剂对易腐垃圾堆肥中NH3减排及氮素转化的影响研究。以添加麦麸的易腐垃圾作为研究对象,采用竹炭、沸石、过磷酸钙作为固氮添加剂,探究其对减少堆肥过程中氨气挥发以及氮素转化的作用。结果显示,各固氮剂添加组均能进行良好的高温堆肥过程,并最终达到较好的腐熟状态。固氮剂的加入可以显著降低堆肥过程中氨气的产生,在添加量为5%的条件下,竹炭、沸石、过磷酸钙添加组分别使氨气的排放总量降低了 40.8%、40.1%和47.3%,其中过磷酸钙的减排效果最佳但导致堆体最终的电导率偏高。同时,堆肥过程各组物料中氮素的变化呈现出相似的规律性。固氮剂的加入可以有效地减少堆体的氮素损失,竹炭、沸石、过磷酸钙的添加分别使总氮损失降低了 26.0%、24.1%、37.9%。3.膨松剂与固氮剂对堆肥中细菌群落结构及演替的影响研究。利用高通量测序技术,探究不同膨松剂及固氮剂添加对堆体中细菌群落结构变化的影响。结果显示,各膨松剂添加组在细菌群落丰度、多样性及结构上均表现出显著的差异。堆肥中细菌绝大多数由厚壁菌门、变形菌门、拟杆菌门以及放线菌门构成。添加膨松剂对堆肥中细菌群落结构产生了显著的影响,四组在高温期分别以梭菌、γ变形菌、芽孢杆菌、黄杆菌为优势菌群,在稳定期虽然都以芽孢杆菌为主导,但菌属分布上存在较大差别。固氮剂的加入提高了堆体中细菌的丰度和多样性。。各组高温期有机物降解的相关菌群多样性较强,其中均以芽孢杆菌和糖单胞菌为主要功能菌群,此外检测到的糖多胞菌、鞘脂杆菌、葡萄球菌的群落丰度受到不同固氮剂的影响。堆肥稳定期样本中检测到可能与堆肥腐熟相关的尿素芽孢杆菌。竹炭的添加具有增加稳定期细菌群落的多样性、提高微生物代谢活性的作用。

关键词：农村易腐垃圾好氧堆肥膨松剂固氮剂细菌群落结构

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农村静态与间歇动态小型堆肥初步研究

农村静态与间歇动态小型堆肥初步研究

作者：谢宗汉华中科技大学

学位级别：硕士

生活垃圾问题一直是我国农村人居环境治理的重点,但苦于垃圾产生源分散、收运费用高等问题,其处理处置一直没能得到妥善解决。在新农村建设与垃圾分类的大背景下,部分农村地区探索形成了以生活垃圾“干湿”二分类为主线,“湿垃圾”就地... 详细信息

生活垃圾问题一直是我国农村人居环境治理的重点,但苦于垃圾产生源分散、收运费用高等问题,其处理处置一直没能得到妥善解决。在新农村建设与垃圾分类的大背景下,部分农村地区探索形成了以生活垃圾“干湿”二分类为主线,“湿垃圾”就地堆肥消纳的新模式,此举可大幅降低收运处理成本,是实现农村生活垃圾减量化、无害化与资源化的重要途径。然而,现有研究侧重于城市生活垃圾的处理处置,关于农村易腐垃圾就地堆肥的研究较少,也缺乏必要的农村小型堆肥设施运行标准规范或技术文件。如何根据农村易腐垃圾的特性以及农村普遍存在秸秆等农作物的有利条件,改进完善农村生活垃圾堆肥工况是保证好氧堆肥技术在农村地区推广应用的关键。本论文在大量前期调研与文献查阅的基础上,分别以福建省明溪县胡坊镇和安徽省凤阳县小岗村为研究区域,开展了为期两年的农村易腐垃圾静态堆肥与间歇动态堆肥试验(重点在初级堆肥)。主要结果如下:从温度层面看,静态堆肥与间歇动态堆肥在初级发酵阶段均有较好的升温效果,能有效实现无害化(静态堆肥能在55℃以上维持至少5天,间歇动态堆肥能在65℃以上保持3～4天)。间歇动态堆肥升温速度更快(进料12小时内达到65℃),发酵温度更高(70 ℃以上),而静态堆肥需1～2天方能达到55℃以上。此外,静态堆肥中堆高和含水率对堆体升温效果有明显影响,一定条件下(堆高:0.8～1.4 m,含水率:59%～77%),随着堆高增加,堆体升温速度有所变慢,但保温效果增强;含水率越高,堆体升温越慢,但容易得到更高发酵温度且维持高温时间更长,反之,含水率越低,堆体升温越快,但不利于高温的保持;而间歇动态堆肥堆体升温效果良好,与含水率和堆高关系不大,由于下层物料的加热作用,上层物料往往能快速升温。最后,静态堆肥堆体内存在温度分层现象,堆体含水率越高(>70%),温度分层现象越明显,且上层堆体往往升温更快(进料24 h内达到55℃)、堆体温度更高(70℃以上);间歇动态堆肥堆体内温度分布较为均匀,基本不存在温度分层现象。从减量化程度上看,两套堆肥装置均有较好的减量化效果,减重率均保持在30%左右,间歇动态堆肥减容效果更佳,最大减容率为49.47%(静态堆肥最大减容率为36.30%)。从脱水效果上看,间歇动态堆肥脱水效果更佳,脱水效率基本能保持在40%以上,最高可达54.33%,而静态堆肥保持在22%～49%之间。就堆肥产品而言,静态堆肥初级发酵后能有效实现无害化,次级发酵结束后,堆肥产品基本腐熟,种子发芽指数最高可达160%(其余批次基本保持在90%以上),有较强的资源化利用潜力,可直接回田利用,堆肥工艺基本成熟。本论文运用静态与间歇动态小型堆肥装置,分别在福建与安徽农村成功开展了大量好氧堆肥试验,取得了可靠实用试验数据及技术指标,在一定程度上为农村地区不同堆肥工艺的选择和项目实施及规范化运行提供依据。

关键词：农村易腐垃圾静态堆肥间歇动态堆肥方案设计对比研究