生活垃圾與畜禽糞便混合堆肥工藝參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、鑒于當(dāng)前生活垃圾和畜禽糞便的產(chǎn)生及處理處置現(xiàn)狀，結(jié)合生活垃圾與畜禽糞便無害化和資源化的需要，以提高堆肥效率及堆肥產(chǎn)品品質(zhì)為出發(fā)點，本研究將生活垃圾與畜禽糞便混合后進(jìn)行堆肥，利用均勻正交設(shè)計方法能使試驗點在試驗范圍內(nèi)充分均衡分散的特點，選取堆肥過程中幾個主要的控制條件（如通風(fēng)量、起始物料含水率、原料配比和堆肥時間）作為實驗因子，進(jìn)行多因素混合水平的堆肥工藝參數(shù)實驗設(shè)計；利用課題組前期獲得的好氧堆肥工藝技術(shù)及專利設(shè)備，對生活垃圾與畜禽糞便混

2、合堆肥的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究：
　　 1.基于堆肥無害化指標(biāo)分析的初步篩選：本研究利用模糊綜合分析法對堆肥過程中的升溫速率和高溫持續(xù)時間進(jìn)行分析，同時結(jié)合蛔蟲卵與大腸桿菌檢測，結(jié)果表明，工藝1 和工藝4 的溫度指標(biāo)模糊綜合評價結(jié)果為未達(dá)標(biāo)、蛔蟲卵殺滅率分別為＜12.00 和＜5.00 、大腸桿菌的檢出率均大于＞10 -1 ，未能達(dá)到無害化的要求。工藝2 、工藝3 、工藝5 、工藝6 和工藝7 溫度指標(biāo)模糊綜合分析顯示無害化等級較

3、高、蛔蟲卵殺滅率均達(dá)100％、大腸桿菌的檢出率均＜10 -1 ，說明工藝2 、工藝3 、工藝5 、工藝6 、工藝7 和工藝8 均能實現(xiàn)生活垃圾與畜禽糞便無害化。
　　 2.基于堆肥產(chǎn)品腐熟度的復(fù)篩：以初步篩選出的工藝2 、工藝3 、工藝5 、工藝6 、工藝7和工藝8 為研究對象，選擇堆肥物理學(xué)指標(biāo)中的溫度、氣味和顏色，化學(xué)指標(biāo)中的Cs/Ns 、T值、WSC/WSN 、NH4 + -N 和NO3 - -N 的比值，植物毒性試驗中的

4、種子發(fā)芽指數(shù)，作為堆肥腐熟度模糊綜合評價的指標(biāo)，對堆肥腐熟度進(jìn)行分析評價。結(jié)果表明，按堆肥產(chǎn)品腐熟程度大小排列的堆肥工藝依次是工藝3=工藝6 ＞工藝7 ＞工藝5=工藝8 ＞工藝2 ，其中工藝2 的堆肥產(chǎn)品為最低級別——完全未腐熟；能使產(chǎn)品達(dá)到腐熟的堆肥工藝為工藝3 、工藝6 和工藝7 ，其中工藝7 的堆肥產(chǎn)品能夠達(dá)到基本腐熟，工藝3 和工藝6 的堆肥產(chǎn)品均能達(dá)到最高級別——較好腐熟。
　　 3.基于堆肥產(chǎn)品品質(zhì)分析的終篩：本研究

5、以腐熟度綜合評價復(fù)篩出的工藝3 、工藝6 和工藝7 為研究對象，基于堆肥產(chǎn)品中有機(jī)質(zhì)、TN 、TP 、TK 及腐殖酸含量進(jìn)行的測定結(jié)果，表明工藝3堆肥產(chǎn)品中有機(jī)質(zhì)、TN 、TP 和TK 含量分別為35.63％、2.18％、1.65％、1.69％，工藝6 堆肥產(chǎn)品中有機(jī)質(zhì)、TN 、TP 和TK 含量分別為43.93％、2.73％、2.78％、2.23％，工藝7 堆肥產(chǎn)品中有機(jī)質(zhì)、TN 、TP 和TK 含量分別為21.06％、2.70％、0

6、.93％、1.71％，均遠(yuǎn)高于有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY525-2002中有機(jī)質(zhì)、TN 、TP 和TK 含量分別為≥10％、≥0.5％、≥0.3％和≥1.0％的要求，工藝3 、工藝6 和工藝7 的腐殖酸含量分別是13.90％、22.10％和15.40％，再以有機(jī)質(zhì)、TN 、TP 、TK 以及腐殖酸含量為評價指標(biāo)進(jìn)行模糊綜合評價，結(jié)果顯示，堆肥產(chǎn)品品質(zhì)高低依次為工藝6 ＞工藝7＞工藝3 ，說明工藝6 為生活垃圾與畜禽糞便無害化處理和資源化利用的最佳工

7、藝。
　　 4.綜合溫度、腐熟度和營養(yǎng)成分指標(biāo)模糊綜合分析的驗證：鑒于模糊綜合評價過程中由于分級標(biāo)準(zhǔn)存在一定的主觀因素，所以在本研究中綜合溫度指標(biāo)、腐熟度指標(biāo)和產(chǎn)品中主要營養(yǎng)成分指標(biāo)，利用模糊綜合分析方法對8 中不同的工藝同時進(jìn)行分析。評價結(jié)果顯示生活垃圾與畜禽糞便混合堆肥的處理效果優(yōu)劣工藝依次為：工藝6 （4 級）＞工藝3 （3 級）=工藝7 （3級）＞工藝1 （2 級）=工藝2 （2 級）=工藝5 （2 級）=工藝8 （2

8、級）＞工藝1 （1 級），工藝6 仍然為最佳處理工藝，與前期篩選結(jié)果相一致。
　　 5.基于最佳工藝堆肥產(chǎn)品的熒光光譜特性分析驗證：本研究過程中對前期研究工作優(yōu)選出的工藝6 堆肥前后的水溶性有機(jī)物（DOM ）進(jìn)行了熒光特性分分析，結(jié)果表明，堆肥后，較短波長熒光峰（表征較低的分子量、較簡單的分子結(jié)構(gòu)組分）降低，而較長波長熒光峰（表征較高的分子量，較復(fù)雜的芳構(gòu)化程度的組分）有所增加；三維熒光圖譜顯示，堆肥腐熟后類蛋白熒光峰消失，說明

9、DOM 的熒光基團(tuán)從結(jié)構(gòu)簡單的類蛋白物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的類腐殖酸物質(zhì)。
　　 綜上所述，通過無害化指標(biāo)的初篩、腐熟度指標(biāo)模糊綜合評價的復(fù)篩、堆肥產(chǎn)品品質(zhì)模糊綜合評價的終篩，同時通過綜合無害化指標(biāo)、腐熟度指標(biāo)、產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)的的模糊綜合評價和熒光光譜分析加以驗證，結(jié)果表明生活垃圾與畜禽糞便混合堆肥最佳工藝是通風(fēng)量為1.8L ·min -1 ·kg -1 、物料含水率為56％、生活垃圾（干重）為33％、畜禽糞便為（干重）為67％、堆肥