曝气量与辅料粒径对餐厨废弃物辅热生物干化的影响

为解决餐厨废弃物生物干化处理周期长、脱水效率低的问题,该研究分别设置3个不同曝气量（0.4、0.6和0.8 L/(min·kg)）和不同辅料粒径（粗粒径>15.0 mm、细粒径<5.0 mm和混合粒径5.0～15.0 mm）进行析因试验,探究其对餐厨废弃物生物干化效果的影响。研究结果表明,相较于粒径而言,曝气量对于辅热生物干化温度变化和除水影响更大。0.6 L/(min·kg)曝气下升温速度较快,高温期持续时间更长,有效积温更高。除0.4 L/(min·kg)和细粒径处理,其他处理辅热生物干化过程高温期均超过7 d;0.8 L/(min·kg)和细粒径处理的除水效果最好,生物干化指数最高为4.0,最终含水率为17.0%,水分去除率为95.8%。能量和水分平衡计算表明：辅热生物干化过程中,主要的除水方式为蒸发除水,占总除水量40%～80%;主要能量来源为生物产热（63.0%～76.0%）,能量损失主要有蒸发潜热（26.0%～46.5%）和反应器热损失（28.3%～49.4%）,0.8 L/(min·kg)和细粒径处理的能量利用效率最高为65.0%。经过16 d辅热生物干化,除0.4 L/(min·kg)和细粒径处理pH值与发芽指数不能满足腐熟标准,其他处理均能完全腐熟,可满足有机肥标准。     

锯末添加量对餐厨废弃物生物干化效率和细菌群落的影响

餐厨废弃物存在含水率高、内部孔隙率低等问题,可以通过添加辅料来改善,适宜的辅料添加量有助于促进生物干化过程有机质降解和腐殖质形成,以提高生物干化效率。锯末作为一种富含碳源且低成本的辅料之一,近年来被广泛应用于各种废弃物资源化利用的研究中,但餐厨废弃物与锯末的配比如何影响微生物群落演替进而提升生物干化效率的过程机制尚不清楚。该研究在55 L生物干化反应器中,探究餐厨废弃物与锯末湿质量比为5:1(T1)、7:1(T2)和10:1(T3)三种处理对生物干化过程中的关键理化指标（包括温度、含水率、挥发性固体含量、电导率、酸碱度、种子发芽指数、总有机碳、总氮、总磷、总钾和碳氮比等）和细菌群落结构的影响。结果表明：与T1、T3相比,T2处理高温期持续时间最久,分别延长了50.00%、100.00%,在生物干化结束时含水率最低、有机质降解率最高,水分去除率达37.14%,挥发性固体降解率为15.88%;T2的种子发芽指数比T1、T3处理分别提前3、6 d达到80%以上,且在生物干化结束时,总养分含量升高28.32%,其中总磷含量升高最为显著,升高了121.62%,约为其他处理的1.92和1.90倍,...     

脱水污泥生物干化及产物农用性质评价

城市污泥的生物干化及产物农用已引起越来越多的关注。本研究探讨了不同调理剂对生物干化堆体温度和产物含水率的影响,分析了干化过程中有机物的降解,及干化产物生物稳定性和重金属含量的变化趋势。结果表明：以稻草为调理剂的堆体最高温度可达67℃,干化产物含水率可从73%降至52%,产物4日耗氧呼吸速率降至10mgO·2g-1DM,显示了较好的稳定性。生物干化过程中,蛋白质和腐殖质含量逐渐降低,而多糖含量比较稳定。生物干化后产物重金属含量有所提高,除Zn部分超标外,其余重金属均未超出《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284—1984）规定的限值。     

生物强化技术在污泥堆肥处理中的效果

为了探究生物强化技术在污泥堆肥处理中的优势,以接种量分别为0.2%和0.4%的复合生物菌剂研究对污泥堆肥的作用效果,分析了温度、有机质含量、铵态氮、硝态氮、重金属含量、蛔虫卵死亡率和种子发芽指数(GI)的动态变化,结果表明:接种复合生物菌剂处理较对照组(CK)对堆肥指标有一定的影响,能够提高堆体升温速率及延长高温持续时间、加速有机质的降解、促进铵态氮与硝态氮的转化、降低重金属含量、提高蛔虫卵死亡率、提高种子发芽指数,其中复合生物菌剂接种量为0.4%时作用效果较为明显,有利于污泥堆肥。     

城市污泥与调理剂混合堆肥过程中有机质组分的变化

【目的】研究城市污泥堆肥过程中各项有机质组分及碳、 氮在堆肥过程中的形成与转化,以期改善堆肥的生物有效性,促进其土地利用。【方法】在工厂规模化下,以城市污泥、 蘑菇渣锯末以及返混料按照6∶3∶1的质量比混合形成堆肥物料,辅以强制通风措施和翻抛,进行为期18 d的高温堆肥试验。堆肥期间定期采样,测定指标包括温度、 C/N值、 pH、 含水率、 有机质降解率、 水溶性组分、 半纤维素、 纤维素和木质素,研究堆肥期间不同阶段堆肥物料中有机质组分的动态变化。【结果】堆体温度随着发酵时间的延长呈现先升高后降低的趋势,最高温度达到71.3℃; 含水率由60.7%降低到51.4%,pH呈现先升高后降低的趋势,总体处于6.0~7.5之间; 总有机碳含量持续下降,氮素含量表现为高温期持续下降随后呈上升的趋势; 初始阶段,堆肥物料中四种成分含量分布为: 水溶性组分纤维素半纤维素木质素,至堆肥结束变化为: 纤维素水溶性组分木质素半纤维素,经过堆肥之后水溶性组分及半纤维素含量分别由39.5%和20.1%下降为27.9%和14.4%,纤维素含量由初始的21.8%上升至29.5%,木质素含量相对稳定不变。物料经过堆肥化处理后达到腐熟标准,水溶性组分和半纤维素含量分别降低了38.6%和38.8%,纤维素和木质素含量在高温期分别降解了11.7%和18.5%; 物料总量降低了9.8%。水溶性组分的主要降解阶段为高温期,期间降解部分占总降解量的65.5%; 半纤维素的主要降解阶段为稳定期,稳定期降解部分占总降解量的69.1%,且有继续降解的趋势; 纤维素和木质素仅在高温期有少量降解; 氮素则表现为高温期铵态氮的损失及稳定期硝态氮的积累。【结论】堆肥化处理在实现污泥减量化基础上,污泥中有机质得到了稳定化,有利于城市污泥的土地利用。     

多孔填充剂促进牛粪秸秆高温恒温堆肥有机质降解减少氮损失

为深入了解农业废弃物的资源化利用前景,探讨多孔材料对堆肥有机质降解及氮营养素损失的影响,该文以陶粒、半焦、生物炭等多孔材料作为填充剂,以牛粪秸秆为原料进行连续高温好氧堆肥,对比研究了不同多孔材料对堆肥过程中有机质降解效率和氨气挥发量的影响。试验结果表明:几种多孔材料的添加均不同程度的促进了堆体中有机质的降解,同时减少氨气的挥发;其中生物炭的效果最好,相比对照组,添加生物炭试验组的有机质降解率从21.28%提高到38.47%,氨气挥发量减少12.8%,堆肥产品的含氮量也相应增加。最终研究表明,在农业有机固体废弃物高温好氧堆肥过程中,添加多孔材料可充分发挥微生物活性,促进有机质的降解,还能有效吸附氨气,减少氮营养素的损失。     

堆肥法处理含油污泥的研究

通过添加稻草和有机肥对含油污泥进行了115 d的堆肥处理,动态监测了堆制过程中总石油烃含量、温度、C/N/P比例及功能微生物数量变化,测定了堆制前后石油组分和生物毒性,探讨了堆肥法处理降解油泥的效果。结果表明,堆肥处理后油泥中的总石油烃含量从123±1 g kg-1降低至71.7±0.7 g kg-1,降解率达42%,是未堆肥对照处理的2.5倍;堆体在第21天达到最高温度50℃;堆肥处理的C/N/P比例变化呈现下降趋势;堆肥过程中油泥中烃降解菌和芳烃降解菌与堆制前比较增加了近2个数量级。此外,含油污泥经堆肥法处理后生物毒性降低,EC50从1.77±0.28 mg m l-1提高至2.76±0.38 mg m l-1。     

城市污泥与稻草混合堆肥的最佳通风量优化研究

以城市污泥+稻草秸秆混合物料为研究对象,运用好氧堆肥方法,研究不同通风量对污泥堆肥过程的影响,测定了堆肥过程中温度、含水率、有机质含量和种子发芽指数的变化规律,分析了堆肥过程中通风与未通风之间的差异性。结果表明:(1)通风能够有效保证堆料升温和维持高温期,温度高达74.20℃,高温持续时间达到6 d,温度上升速率达到24.03℃/d。(2)通风条件下,含水率呈现先升高,后降低,然后趋于稳定的变化规律。(3)堆肥结束后,各处理有机质含量均达到国家标准。(4)通风能够显著影响种子发芽系数,各处理GI值的大小顺序为3号箱2号箱1号箱4号箱5号箱。当通风量为1.00 m~3/h,高温维持时间最长(6 d),种子发芽指数最高(84.25%),堆肥效果最理想。     

木质纤维降解复合菌剂促进堆肥腐熟研究

利用工厂化高温好氧堆肥方式,探究了具有高效降解木质纤维能力的微生物复合菌剂分别对纯秸秆和秸秆畜禽粪污混合物堆肥效率的影响。以纯秸秆和猪粪秸秆混合物为原料,设置空白对照、单菌处理和复合菌处理,评估堆肥过程中不同堆体温度、含水量、pH、有机质含量、发芽指数和养分等理化指标的变化对堆体腐熟效率的影响。结果表明,无论何种堆肥原料,相比空白和单菌处理,复合菌处理堆体均升温速率最快,高温期温度最高,后熟期降温最快。堆肥过程中,各处理p H无显著差异,变化趋势基本一致;各处理发芽指数(GI)不断提高,纯秸秆和秸秆粪污混合物为原料的接复合菌处理均在第25天高于接单菌处理,至堆肥结束时,接复合菌处理的发芽指数分别为93.45%和98.67%;随堆肥的进行,各处理有机质含量均处于下降趋势,至堆肥结束时,所有处理的有机质含量均高于450 g/kg;各处理的全氮、全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加,至堆肥结束时,以纯秸秆和秸秆粪污混合物为原料的接复合菌处理的总氮和总磷含量均显著高于其他处理。综上,相比于不添加外源菌和添加单一菌株,高效木质纤维降解复合菌剂的添加,能够有效促进堆肥的腐熟,提高堆肥效率。     

有机固废堆肥过程的水分平衡模型研究进展

畜禽粪便等有机固体废物堆肥过程中水分含量影响堆肥反应过程,并最终影响堆肥产品质量和后续的产品加工,建立堆肥过程中的水分平衡模型有利于深入理解堆肥过程并优化堆肥过程的工艺参数。该文基于国内外研究进展,对堆肥模型建立基础、水分模型及有机质降解模型研究现状进行综述,概括了堆肥过程中水分迁移转化的主要途径,明确了堆肥过程有机质降解产生的水分是水分平衡模型的重要组成部分。同时,提出可以根据物料平衡思想建立堆肥过程中质量平衡模型,由此分析了堆肥过程中水分平衡模型和有机质降解模型。现在的水分质量平衡模型考虑了堆肥过程中通风对流、水汽蒸发以及微生物作用有机质降解产水对水分的影响,将水分模型分为对流模型、反应—对流模型、反应—蒸发模型和反应—对流—扩散模型4种模型。堆肥产水过程中的有机质降解模型主要有一阶动力学模型、Monod模型和经验模型。     

鲜水葫芦与其汁液厌氧发酵产沼气效率比较

为开发高效处理水葫芦的厌氧发酵产沼气技术,该文在35℃中温条件下,分别以鲜水葫芦和经固液分离的水葫芦汁为发酵底物,应用实验室自行设计的2套完全混合搅拌反应器(CSTR)进行了厌氧发酵比较研究。结果表明,以水葫芦为底物直接进行厌氧发酵,最大容积负荷为2.0kg/(m3·d),挥发性固体(VS)产气率为267mL/g,容积产气率为0.61m3/(m3·d),滞留期为27d,平均甲烷体积分数为58%,而以水葫芦汁为底物,COD(化学需氧量)容积负荷可达6.0kg/(m3·d),原料(COD)产气率为231mL/g,容积产气率可达1.4m3/(m3·d),平均甲烷体积分数为66%,滞留期仅需2.4d,COD平均去除率达85%,MLVSS(挥发性悬浮物浓度)平均去除率可达88%。因此,对水葫芦进行固液分离,以水葫芦汁作为厌氧发酵原料可大大提高处理效率,为水葫芦资源化利用提供了一条新途径。     

川西亚高山针阔混交林与针叶纯林苔藓凋落物层持水性能研究

采用野外实地观测和室内浸水法对川西亚高山地区针阔混交林与针叶纯林林下苔藓凋落物的持水能力进行了对比研究.结果表明:(1)混交林林下苔藓凋落物层储量为10.02 t/hm~2,最大平均持水量为54.96 t/hm~2,最大平均持水率为839.70%;苔藓储量为2.43 t/hm~2,最大平均持水量为11.47 t/hm~2,最犬平均持水率为472.23%,吸水速率经过24 h从7 683.2 g/(kg·h)下降为256.5 g/(kg·h);凋落物储量为7.59 t/hm~2,最大平均持水量为24.07t/hm~2.最大平均持水率为317.22%.吸水速率经过24 h从8 530.1 g/(kg·h)下降为321.4 g/(kg·h).(2)针叶纯林林下苔藓凋落物层储量为9.37t/hm~2,最大平均持水量为45.70 t/hm~2,最大平均持水率为766.05%;苔藓储量为2.13 t/hm~2,最大平均持水量为9.68 t/hm~2,最大平均持水率为454.85%.吸水速率经过24 h从6 444.4 g/(kg·h)下降为231.4 g/(kg·h);凋落物储量为7.24 t/hm~2,最大平均持水量为21.20 t/hm~2,最大平均持水率为292.68%,吸水速率经过24 h从7 004.9 g/(kg·h)下降为251.4 g/(kg·h).因此,无论是持水量、持水率,还是吸水速率,混交林都强于针叶纯林.两种林分下,苔藓、凋落物持水率随浸泡时间的增加而增加,持水率与浸泡时间呈对数关系;苔藓、凋落物的吸水速率随浸泡时间的增加而降低,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系.     

添加不同辅料对污泥堆肥腐熟度及气体排放的影响

选择玉米秸秆和木本泥炭两种辅料添加至脱水污泥中进行联合好氧堆肥,研究了秸秆和木本泥炭作为添加剂对污泥堆肥腐熟度和堆肥过程中气体排放(NH_3、CH_4和N_2O)的影响。两种辅料添加量均为初始物料的15%,堆肥在60 L的密闭反应器中共持续35 d。研究结果表明,秸秆作为添加剂与污泥联合堆肥,堆肥产品可以达到卫生标准和腐熟标准。添加秸秆处理整个堆肥过程中累积NH_3、CH_4和N_2O排放量分别为2.2、0.14和0.09 g/kg,NH_3和CH_4排放主要发生在堆肥的升温期和高温期,N_2O排放主要发生在堆肥的后腐熟阶段。添加木本泥炭作为添加剂不能成功启动堆肥,整个堆置过程中未检测到NH_3和CH_4排放,但是在堆肥前期有大量N_2O产生。对于添加秸秆的处理,CH_4、N_2O和NH_3对总温室气体排放的贡献率分别为45%,36%和19%,CH_4所占比重最高。     

污泥连续水热炭化工程系统研究

水热炭化可以显著改善污泥的脱水性能,促进污泥的无害化、减量化、资源化利用,但目前污泥水热炭化技术的工业化应用鲜有报道。该研究基于工程规模的污泥水热炭化系统开展研究,重点研究了系统工程设计和控制逻辑,开展了系统参数测试,分析了污泥炭、气相和水相的理化性质和组分分布,并在此基础上进行了系统能量平衡分析。结果表明,系统污泥年处理量达1.4×104 t,水热炭化后的三相产物分别为污泥炭28.57%,水相70.00%,气相1.43%,污泥脱水率达75%,综合整个生产系统,系统加热能为454.22 MJ/t,动力耗能为64.80 MJ/t,连续水热炭化工程系统能耗比为83.83%,能量回收率为66.68%,系统具有较高的能耗比。该研究可为生物废弃物连续水热炭化技术的研发和推广应用提供重要的工程依据。     

High Performance Size Exclusion Chromatography of Water Extract from Sewage Sludge-Soil Mixture

In order to investigate the degradation or synthetic process of organic matter in soil, some instrumental analyses on the water extract from soil have been recently performed. SCHAUMBERG et al. (1) who observed the changes in the chemical nature of water-soluble components of sewage sludge-soil mixtures by using infrared spectroscopy, supplied valuable information on the fate of sludge organic components in soil. The authors reported (2, 3) that the stabilization process of sewage sludge in soil can be monitored by the conventional gel chromatography method with Sephadex G-15 in water extracts from sewage sludge-soil mixtures.

The previous works (2, 3) showed that macromolecular compounds which cannot be separated by Sephadex G-15 gel were present in the water extracts from sewage sludge-soil mixtures. High performance size exclusion chromatography (HPSEC) offers the possibility to estimate the molecular size distribution of such macromolecules, because HPSEC allows rapid size separation and high resolution. In the size separation of water-soluble compounds by HPSEC, however, the charge exclusion and the hydrophobic interaction between solutes and the stationary phase of the column caused accelerated or retarded transportation of water-soluble compounds through the column, leading to the erroneous estimation of the molecular size (4).

In this study, the authors applied HPSEC to water extracts from sewage sludgesoil mixtures during their process of decomposition in soil to observe the change of the molecular size distribution of the components.     

Improving the Aerated Static Pile Composting Method by the Incorporation of Moisture Control

The aerated static pile (ASP) composting method, when operated using a temperature feedback control system is known to produce rapid drying rates through the mechanism of evaporative cooling. Previous work has shown through rewetting ASP, that the moisture content had been lowered to the point of producing an inhibitive effect. In this study, using mixtures of raw sludge and woodchips, the effect of moisture control on the rate of organic matter breakdown, using ASP was investigated. Results suggest that the duration of the thermophilic phase can be extended, to provide a more stringent treatment. However, the rate of sanitization appeared to be retarded, although numbers of indicator organisms detected at the end of the runs indicated that the level of pathogen destruction was adequate.     

Changes in Thermophilic Bacteria Population and Diversity during Composting of Coal Fly Ash and Sewage Sludge

The thermophilic bacteria in compost made from coal flyash-amended sewage sludge were isolated and identified using theBiolog system to investigate the effect of coal fly ash on thethermophilic decomposition of sewage sludge during composting. Atotal of 8 species of Bacillus were isolated from thecompost and Bacillus brevis was the dominant speciesduring the entire composting process. The present resultsdemonstrate that the Biolog system is a fast and simple methodfor identifying bacterial species in compost, provided thatoptimum conditions could be achieved for the Bacillusculture. Adding coal fly ash as an amendment did not change thedominant bacteria species during composting, but decreased thepopulation and diversity of thermophilic bacteria species due tothe high alkalinity and salinity. Fewer thermophilic bacteriawere detected in ash-amended sewage sludge compost than insludge compost. There was also reduced metabolic activityobserved in the ash-amended sludge compost from the data ofCO₂ evolution and weight loss. Although ash amendmentdemonstrated a negative effect on the population and diversityduring thermophilic phase, it did not cause any significanteffect on compost maturity.