（環(huán)境工程專業(yè)論文）高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用.pdf

責(zé)嘲走拳碩士論丈 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 無臭味 成品中富含n p k 素 微量元素及有利于農(nóng)作物生長的有機質(zhì) 3 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的初步應(yīng)用 將高溫堆肥處理過的初級產(chǎn)品和無機化肥按照一定的配 制要求制成有機一無機復(fù)混肥 在大白菜 玉米和菜豆地進行旌肥對比試驗 結(jié)果表明 有機一無機復(fù)混肥相比于普通化肥和空白對照 農(nóng)作物產(chǎn)量平均增產(chǎn)6 5 效果較好 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用研究立足貴州生產(chǎn)力發(fā)展的 實際水平 研究以較為經(jīng)濟的生物技術(shù)手段來對城市生活垃圾進行無害化和資源化處 理 從而實現(xiàn)資源的循環(huán)利用 具有良好的應(yīng)用前景 關(guān)鍵詞 城市 生活垃圾 堆肥 微生物增溫劑 菌種篩選 有機復(fù)混肥 設(shè)備 i i 責(zé)枘走學(xué)碩士論文 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 a b s t r a c t g a r b a g ei sa h i d d e nr e s o u r c e sa n dw e a l t h t h e r ea r ee n o r m o u se n e r g ya n d v a l u ed e p o s i t e di nt h eg a r b a g e t h ed e c r e a s i n g h a r m l e s sa n dr e c y c l i n go f g a r b a g ec o m p o s t i n gi s ag r e a te n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o np r o b l e mw h i c hi s r e s e a r c h i n ga n dr e s o l v i n gb ym a n yc o u n t r i e sa l lo v e rt h ew o r l d a tp r e s e n t t h e r e a r et h r e em a i nh a r m l e s sw a y ss u c ha ss a n i t a t i o n f i l l i n g b u r n i n ga n d c o m p o s t i n g i nw o r l da n do u t t h e c o m p o s t i n g t a k e s a d v a n t a g e o f b i o t e c h n o l o g yt od e a lw i t l lg a r b a g e i th a ss m a l li n v e s t m e n t r u n n i n gl o w l y s a v i n ge n e r g ys o u r c e s n or e p e a t i n gp o l l u t i o n a n ds oo n t h eg a r b a g e c o m p o s t i n gw i l lb ep r o d u c e dt ob et h eo r g a n i cf e r t i l i z e r s ot h ec o m p o s t i n gw i l l b eo n eo ft h em a i n l yd e v e l o p i n gd i r e c t i o n si ng a r b a g ec o m p o s t i n g t r a d i t i o n a l c o m p o s t i n g i sb i o c h e m i c a lp r o c e s so fn a t u r a l m i c r o o r g a n i s ma c t i v i t y i t d e p e n d so nt h es o i lm i c r o o r g a n i s mi nt h ef e r t i l i z e rr a wm a t e r i a lt od e c l i n et o r e s o l v et h eo r g a n i cm a t t e r b e c a u s eo f t h et o t a ln u m b e ro fs o i lm i c r o o r g a n i s mi n t h ef e r t i l i z e rl i m i t t h e yn e e ds o m et i m et ob r e e dt oc a r r yo nf e r m e n t s ot h e r e a r es o m ep r o b l e m ss u c ha sl o n gf e r m e n t i n g c y c l e p r o d u c i n g f o u ls m e l la n d p o o rf e r t i l i z e ri nt h et r a d i t i o n a lc o m p o s t i n g i fc o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t yi s u s e di nt h et r a d i t i o nc o m p o s t i n g t h ep r o b l e m sa l la b o v ew i l lb er e s o l v e d m a n y r e s e a r c h e ss h o wt h a tt h ef e r t i l i z e rj o i n e di nt h ev a l i dm i c r o o r g a n i s mg e r mc a n c o n s u m e d l yp r o m o t et h ep r o g r e s sf o rf e r m e n t b ea d v a n t a g e o u st ot h ec r e a t i o n o ft h e h i g h q u a l i t yf e r t i l i z e r t h e r e f o r e c o m p l e x m i c r o b i a l c o m m u n i t y m a n u f a c t u r ea n di t sa p p l i c a t i o ns t u d yi nt h eg a r b a g ef e r t i l i z e rh a v et h ei m p o r t a n t a n da c t u a la p p l i c a t i o nv a l u e a l t h o u g hs o m er e s e a r c h e r si nw o r l da n do u th a v eh a ds o m er e s e a r c h a c h i e v e m e n t si nc o m p o s t i n g m o s tm i c r o b e sw h i c ha r eg o t t e ni na c h i e v e m e n t s b e l o n gt oo n ef u n g u s t h e r ei s l i t t e rs t u d ya n dr e s e a r c hi nc o m p l e xm i c r o b i a l c o m m u n i t y s i n g l em i c r o b et h a th a sh i 曲a c t i v i t yi s n ta sg o o da f f e c t i o na st h e c o m p l e x m i c r o b i a lc o m m u n i t yi n c o m p o s t i n g i na d d i t i o n t h e c e l l u l o s e d e c o m p o s i t i o ng e r m t h ef r u i tg u md e c o m p o s i t i o ng e r ma n dp r o t e i n st or e s o l v e t h eg e r ma r ea d d e di nt h ef e r t i l i z e rf e r m e n tp r o c e s s t h e yc a ns h o r t e nt of e r m e n t t i m ee f f e c t i v e l ya n di m p r o v et h eq u a n t i t yo ff e r t i l i z e r b u tb e c a u s et h er e a s o n s 1 i i 責(zé)悄走擘碩士論文 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 t h a tt h et e c h n i q u ek e e p ss e c r e ta n dt h eq u a n t i t yo fg e r me x i s tp r o b l e m t h e e x t e n s i v ea p p l i c a t i o no ft h i sk i n do ft e c h n i q u ei sv e r yh a r d m o r e o v e r t h e r e s e a r c ht h a tt h es m a l la u t o m a t i o ne q u i p m e n t sd ow i t ht h eg a r b a g eb ya d d i n g c o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t yh a v e n o tb e e n r e p o r t e di nn e w s p a p e r 場e r e s e a r c hd i s c o v e r st h a tt h i sh a st h el a t e n ta p p l i e df o r e g r o u n d a n dt h e nw ea r e n e c e s s i t yt or e s e a r c hf o rt h ea s p e c t a c c o r d i n gt ot h ea b o v er e a s o n s w eh a v e s e p a r a t e d a n ds e l e c t e ds o m em i c r o b e s c o m p l e xm i c r o b i a l c o m m u n i t y m a n u f a c t u r e f e r t i l i z e ro ft h ee q u i p m e n t sa n di t sa p p l i c a t i o ns t u d yi nt h e a g r i c u l t u r e m a i nc o n t e n t sa l e a sf o l l o w s 1 s e l e c t i o no f m i c r o b e sa n dc o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t ym a n u f a c t u r e w eh a v es e p a r a t e da n ds e l e c t e ds o m em i c r o b e sw h i c hg r o ww e l la tt h e c o n d i t i o no f4 5 o r5 5 f r o mt h en a t u r a lc o m p o s t i n g t h e i ra d a p t a b i l i t yi s s t r o n g b r e e dq u i c k l y h a v et h es t r o n g e rd e c o m p o s i t i o na b i l i t y t l i e yg ot o g e t h e r w i t ht h er a t i ot om a k ec o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t y p a s st ot h eo r g a n i cl i v i n g g a r b a g eo fp r o c e s s i n ge x p e r i m e n t t h e c o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t ym a d e f o r mt h 0 0 1 t h 0 0 3 t h 0 0 5h a se f f e c t e dw e l l i nc o m p o s t i n gt e s t s oi ti st h e b e t t e rc o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t y 2 t h er e s e a r c ho fg a r b a g ec o m p o s t i n ge q u i p m e n t sa n di t sa p p l i c a t i o n a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo ft h ec o m p o s t i n g t h ef u n c t i o no fc o m p l e x m i c r o b i a lc o m m u n i t ya n dt h e c h a r a c t e r i s t i c so ff e r m e n tc a m a l i g t h ed e v i c e p r o j e c t i s p u t t e df o r w a r dt o h a n d l et h e g a r b a g e 1 1 1 ec o m p l e x m i c r o b i a l c o m m u n i t ya n dg a r b a g ew i l lb em i x e d i n t ot h es m a l la u t o c y l i n d e rs t o r e h o u s eo f f e r m e n t a t i o nt oc o m p o s t t h ee q u i p m e n th a ss o m eg o o da d v a n t a g e ss u c ha s c o n v e n i e n tu s e s m a l lv o l u m e c o m p a c tc o n s t r u c t i o ne t c s ot h e s ew i l ib e a d v a n t a g e o u st op r o v i d e0 2 t r a n s m i tm a t e r i a l c o n d u c t h e a ta n di m p r o v ec o m p l e x m i c r o b i a le f f e c t t h e n g a r b a g ec o m p o s t i n g w i l lh a s g o o d e f f e c to f h i 曲 t e m p e r a t u r ec o m p o s t i n g a f t e rm i c r o o r g a n i s md e c o m p o s i n g t h eg a r b a g eh a s g a r b a g e d e c r e m e n t l i z a t i o n3 5 4 0 c n 2 0 p h i 7 0 h 2 0 3 5 4 0 g r a yc o l o r n of o u ls m e l l t h e r ea r es o m er i c hn p ka n dr o t t e nm a t e r i a lf o r a d v a n t a g e o u sc r o p sg r o w i n gi ni t 3 a p p l i c a t i o no nt h ea g r i c u l t u r e t h eo r g a n i cf e r t i l i z e ri sm a d eo fh i 醢一t e m p e r a t u r ec o m p o s t i n gm a t e r i a la n d f e r t i l i z e r t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ep r o d u c t i o no fc r o p sa p p l i e d o r g a n i cf e r t i l i z e rh a si n c r e a s e dm o r et h a nt h a to fc r o p sa p p l i e df e r t i l i z e r t h a to f c r o p sa p p l i e dn of e r t i l i z e r m o r e o v e r t h ep r o d u c t i o no fc r o p sa p p l i e do r g a n i c i v 莖型莖i 絲壁i 堅 壹苧生塑壟墨型竺型魚壘苧壘苧墨蘭墨竺墨 竺生旦 f e r t i l i z e rh a si n c r e a s e dt ob e6 5 t h a nt h a to fc r o p sa p p l i e df e r t i l i z e r c o m p l e x m i c r o b i a lc o m m u n i t ym a n u f a c t u r e a n di t sa p p l i c a t i o ns t u d yi nc o m p o s t i n g c o n n e c tw i t ht h ea c t u a lp r o d u c t i v i t yd e v e l o p m e n tl e v e li ng u i z h o u t h eg a r b a g e w i l lb eh a r m l e s sa n dr e c y c l e db yt h em o r ee c o n o m i cl i v i n gc r e a t u r et e c h n i q u e m e a n s s ot h ec i r c u l a t i n ge x p l o i t a t i o n o ft h er e s o u r c e s h a v eg o o da p p l i e d f o r e g r o u n d k e yw o r d s c i t y g a r b a g e c o m p o s t i n g c o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t y m i c r o b e s s e l e c t i o n o r g a n i cf e r t i l i z e r e q u i p m e n t v 責(zé) 燃走學(xué)碩士論丈 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 第一章緒論 1 1 前言 人類社會在不斷發(fā)展的同時正面i 缶兩大挑戰(zhàn) 一是可開發(fā)利用的資源日益減少 出現(xiàn)資源的匱乏 二是人類在自身活動過程產(chǎn)生大量的城市生活垃圾 其中含有許多 對植物生長有益的有機營養(yǎng)物質(zhì) 這些垃圾若不加處理的隨意堆放 就會嚴(yán)重污染環(huán) 境 如何應(yīng)對上述挑戰(zhàn)已成為世界各國急待解決的重大問題之一 城市生活垃圾是城 市居民日常生活中或為日常生活提供服務(wù)的活動中產(chǎn)生的廢棄物 其主要成分包括廚 余物 廢紙 廢塑料 廢織物和渣土等 它來源于城市居民家庭 機關(guān) 學(xué)校和社會 單位等 2 0 世紀(jì)8 0 年代以來 我國的社會 經(jīng)濟和文化發(fā)生了深刻的變化 經(jīng)濟迅猛 發(fā)展 人民生活水平大幅度提高 城市生活垃圾產(chǎn)量每年以9 左右的速度增長m 據(jù) 國家建設(shè)部統(tǒng)計資料 1 表明 2 0 0 0 年城市生活垃圾的清運量為1 1 8 億t 總積存量達 6 0 億t 其中以廚余廢棄物為主有機成分含量約占3 6 4 5 它具有以下共性 無主性 即被丟棄后 不再屬于誰 找不到具體責(zé)任人 分散性 分散在各處 需 要收集 危害性 對人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生不便 危害人們的身體健康 錯位性 一個時空領(lǐng)域的廢物在另一個時空領(lǐng)域也許就是寶貴的資源 社會和科技的進步 使 越來越多的人逐漸意識到城市生活垃圾是一種潛在的資源和財富 它蘊藏著巨大的能 量和價值 實現(xiàn)城市生活垃圾的 三化 處理 即減量化 無害化和資源化 才能從 根本上解決上述存在的問題 促進人類社會可持續(xù)發(fā)展 因此 城市生活垃圾處理是 當(dāng)今社會急需研究解決的重大環(huán)境保護問題 城市生活垃圾處理的實質(zhì)是利用一定的技術(shù)和措施來改變原有垃圾的物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)和減少垃圾數(shù)量的過程 其最終目標(biāo)是實現(xiàn)生活垃圾的 三化 處理 既消除 垃圾的污染危害 又為社會創(chuàng)造財富 使環(huán)境 社會和經(jīng)濟三方面的效益得到兼顧 達到化害為利的目的 目前 國內(nèi)外城市生活垃圾處理的方法主要有 衛(wèi)生填埋 焚 燒 堆肥及熱解等方法 如表1 1 所示n 衛(wèi)生填埋 焚燒和堆肥作為垃圾處理的三種基本方法 各有優(yōu)缺點 衛(wèi)生填埋法 具有投資偏中 適用范圍廣的特點 但運行費用較高 占用大量土地 消耗大量的粘 土資源 資源化利用率低 垃圾滲瀝液處理還是一個技術(shù)難題 而焚燒方法具有處理 徹底 減容量大的特點 其焚燒余熱可資源化利用 目前一些工業(yè)發(fā)達國家由于垃圾 中可燃組份含量高 垃圾熱值高 一 3 7 6 7 k j k g 能源緊缺 土地資源寶貴 使焚燒法 有增多趨勢 但在煙氣凈化 殘渣 廢水處理以及廢熱回收等技術(shù)方面有待進一步的 研究和發(fā)展 而國內(nèi)大部分生活垃圾中含有大量廚渣 其垃圾熱值低 因此采用焚燒方 式處理 很難實現(xiàn)自燃方式焚燒 還需加輔助燃料 造成運行費高 投資較大 技術(shù) 要求高 現(xiàn)在只在少數(shù)經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)試行 堆肥方法具有比較顯著的資源化功能 在許多國家有著悠久歷史 工業(yè)化的堆肥處理工藝從二十世紀(jì)2 0 年代即開始專項研究 第1 頁 責(zé)棚走學(xué)碩士論丈高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 近年來 隨著快速堆肥技術(shù) 高溫堆肥 的發(fā)展以及堆肥質(zhì)量的不斷提高 垃圾堆肥處 理技術(shù)日益得到各國的重視和發(fā)展 如日本 美國等這些過去不重視堆肥技術(shù)的國家 現(xiàn)在也正加強堆肥處理技術(shù)的研究和應(yīng)用 在我國由于城市生活垃圾中廚余殘渣等可 堆肥的物質(zhì)含量高 它們中富含大量有益于植物生長的有機無機營養(yǎng)物質(zhì) 所以它們 更適宜于堆肥處理 經(jīng)處理后可得到富含有機質(zhì)的堆肥初級產(chǎn)品 它可用在中低產(chǎn) 田的改造 新耕地的開發(fā) 城市園林綠化 退耕還林還草以及有機復(fù)混肥料生產(chǎn)等方 面 因此高溫堆肥方法處理城市生活垃圾具有一定的應(yīng)用前景性 而熱解方法在生活 垃圾處理過程中國內(nèi)還較少采用 技術(shù)上還處于摸索階段 表1 1 城市生活垃圾主要處理方法比較 t a b l e1 1c o n t r a s ta m o n gt h em a i nt r e a t m e n tw a y so f m u n i c i p a ls o l i dw a s t e 1 2 國內(nèi)外生活垃圾的處理現(xiàn)狀 1 2 1 發(fā)達國家生活垃圾處理現(xiàn)狀 衛(wèi)生填埋 焚燒 堆肥和綜合回收利用是國外通常采用的垃圾處理技術(shù)和方法 表 1 2 反映了部分發(fā)達國家采用的垃圾處理方法及綜合回收利用情況口1 1 2 1 1 美國垃圾處理狀況 美國從1 9 8 9 年開始每年對全國的垃圾處理狀況進行調(diào)查 由調(diào)查資料可知 垃圾 處理一直以衛(wèi)生填埋為主 1 9 9 0 年衛(wèi)生填埋率為8 4 1 9 9 3 年為6 9 1 9 9 9 年下降 到6 1 1 9 9 3 1 9 9 9 年的7 年間 填埋處理率減緩下降 1 9 8 9 年焚燒處理率為7 5 1 9 9 3 年為8 1 9 9 9 年上升為1 0 總體上保持平穩(wěn)發(fā)展 垃圾綜合回收利用率在逐 年上升 1 9 9 0 年為8 1 9 9 3 年為2 2 1 9 9 9 年上升為3 0 上升幅度非常大 這與 積極推行垃圾分類收集和庭院垃圾堆肥有直接的關(guān)系 從垃圾處理方式可知 全美的 生活水平不均衡 中 西部人口少 土地遼闊 所以垃圾處理方式主要是衛(wèi)生填埋 而東部城市人口多 土地少 填埋的空間很少 所以焚燒處理方式占很大的比例 同 第2 頁 貴州走擘碩士論文 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 時還積極發(fā)展庭院垃圾堆肥處理 表i 2 部分發(fā)達國家采用的處理方法及垃圾回收利用情況 t a b l e l 2t h et r e a t m e n tw a y sa n dr e u s eo f m u n i c i p a ls o l i dw a s t ei ns o m ed e v e l o p e dc o u n t r i e s 1 2 1 2 英國垃圾處理狀況 英國1 9 9 3 年城市生活垃圾總排放量2 0 0 0 萬噸 在垃圾的各種處理方式中 衛(wèi)生 填埋占8 3 焚燒占1 3 堆肥處理占2 綜合回收利用占4 1 9 9 9 年垃圾總排 放量2 5 3 6 萬噸 人均垃圾產(chǎn)量1 2 5 k g d 其處理方式如下 衛(wèi)生填埋占6 7 焚燒 占9 堆肥處理占7 綜合回收利用占1 7 其中生活垃圾回收占9 根據(jù)歐 盟填埋法令要求英國到2 0 2 0 年可生物降解垃圾填埋量降低到1 9 9 5 年填埋量的3 5 因此英國環(huán)境部于2 0 0 0 年發(fā)表了 廢棄物戰(zhàn)略2 0 0 0 它明確規(guī)定到2 0 1 5 年 至少要 有3 3 的垃圾得到再循環(huán)或堆肥處理 6 7 得到再利用 為此將垃圾處理方式由衛(wèi)生 填埋逐漸轉(zhuǎn)向堆肥 干式循環(huán) 紙和塑料 以及焚燒發(fā)電等方式 從而實現(xiàn)所制定的 目標(biāo) 到2 0 1 5 年 英國垃圾的2 7 將被焚燒發(fā)電處理 1 7 被堆肥處理 2 0 將被制 成干的可循環(huán)物質(zhì) 6 被利用新工藝進行回收處理 其余的3 0 作為不可再循環(huán)利用 物質(zhì)進行衛(wèi)生填埋處理 1 2 1 3 日本垃圾處理狀況 日本是一個島國 人口多 土地少 國土面積3 7 7 8 萬k m 2 1 9 9 3 年垃圾總量為 5 0 0 0 萬噸 在垃圾的各種處理方式中 焚燒占7 4 資源化率 經(jīng)分選 破碎后資源 化率及快速堆肥化等資源化率 為1 1 衛(wèi)生填埋為1 5 而1 9 9 8 年垃圾總量為5 1 6 0 萬噸 垃圾的處理率為9 2 5 未經(jīng)處理的垃圾占7 5 其中 焚燒占7 7 9 資 源化率為1 4 6 衛(wèi)生填埋率為7 5 由垃圾處理方式表明 焚燒處理是主要的垃 第3 頁 責(zé)髑走學(xué)碩士論文高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 圾處理方式 同時還積極發(fā)展堆肥處理技術(shù) 1 2 2 我國城市生活垃圾處理現(xiàn)狀 我國城市生活垃圾處理大部分采用填埋方法進行處理 其中只有部分達到衛(wèi)生填 埋的技術(shù)要求 七五 及 八五 期間 深圳 北京 上海 成都等城市相繼建成投 資額約l 億元人民幣的大型垃圾衛(wèi)生填埋場 而更多的中小城市則建成數(shù)百個投資額 約幾百萬元到上千萬元人民幣的中小型垃圾衛(wèi)生填埋場 焚燒技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用滯后于填埋技術(shù)和堆肥技術(shù)5 1 0 年 其處理生活垃圾量 在這三種基本處理方法中所占比例最小 除個別城市 如深圳等 將其作為處理城市生 活垃圾的主要方法外 其余大多數(shù)省市未將其作為城市生活垃圾的主要處理手段 堆肥處理技術(shù)的應(yīng)用在我國具有悠久的歷史 從最初農(nóng)村利用人畜糞便和農(nóng)田廢 棄物就地漚肥生產(chǎn)農(nóng)家肥 發(fā)展到采用厭氧或好氧堆肥技術(shù)來解決生活垃圾的處置問 題 開展了大量的堆肥化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備開發(fā)研究 并在上海 杭州 無錫 重慶等 城市建成一批城市生活垃圾機械化堆肥處理廠 由于堆肥系統(tǒng)中垃圾沒有進行分類和 篩選 堆肥機械設(shè)備不能正常穩(wěn)定的運行 導(dǎo)致堆肥產(chǎn)品雜質(zhì)含量較多 肥效不高和 堆肥產(chǎn)品銷路困難 2 0 世紀(jì)9 0 年代以后 在四川廣漢和北京石景山開展了利用城市生 活垃圾生產(chǎn)生物復(fù)混肥的應(yīng)用研究 取得了良好效果 隨著政府日益重視生活垃圾的 三化 處理 大部分城市將垃圾分類收集 資源 化綜合回收利用作為城市垃圾處理的重要內(nèi)容進行規(guī)劃 并積極開展相關(guān)工作 但就 整體水平而言 要落后于發(fā)達國家 1 3 生活垃圾處理的方法和設(shè)備 1 3 1 衛(wèi)生填埋技術(shù)及設(shè)備 1 3 1 1 衛(wèi)生填埋技術(shù)特點 衛(wèi)生填埋是垃圾處理和最終處置的一種主要的 必不可少的方式 其技術(shù)特征是 將廢物與環(huán)境的物質(zhì)交流渠道加以隔離同時填埋的過程 類似于一個以廢物作為填充 物 逐步地改變洼地 山谷的地形特征的過程 垃圾填埋場相當(dāng)于一個 巨大的生物 反應(yīng)器 使它與周圍環(huán)境友好相處 同時最大程度地縮短填埋場穩(wěn)定周期 使其早日 恢復(fù)利用 因此衛(wèi)生填埋涉及轉(zhuǎn)運 推鋪 壓實 覆蓋 復(fù)墾 滲濾水處理 沼氣處 理 防滲 惡臭防治等方面技術(shù)綜合應(yīng)用o 1 3 1 2 衛(wèi)生填埋設(shè)備 衛(wèi)生填埋專用設(shè)備的開發(fā)和制造方面還處于初級階段 大部分設(shè)備都是從建筑工程 方面轉(zhuǎn)過來的 不太適應(yīng)衛(wèi)生填埋的實際需要 如垃圾運輸車 推土機 壓實機 裝 載機 挖掘機 布土機等凹 第4 頁 責(zé)州大學(xué)碩士論丈 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 1 3 2 焚燒技術(shù)及設(shè)備 1 3 2 1 焚燒技術(shù)特點 一般固體燃料的燃燒目標(biāo)主要是熱能的利用 而生活垃圾的焚燒目標(biāo)主要是無害 化處理 追求的是生活垃圾能在垃圾焚燒爐中充分燃燒 為此垃圾焚燒工藝通常采用 較高的過?？諝獗鹊倪\行模式和垃圾層處于翻動狀態(tài) 燃燒轉(zhuǎn)化的依據(jù)是其所含有的 有機物在高溫 有氧條件下具有的反應(yīng)活性 焚燒的化學(xué)反應(yīng)式為 廢物 過?？諝?呻悄2 c 0 2 h 2 0 0 2 灰分 能量 焚燒過程中會產(chǎn)生二次污染的問題 主要是煙氣污染 包括顆粒物 s o h c l n 0 x 重金屬和毒害性微量有機物 如二嗯英等 等空氣污染物 雖然這種方法具有卓越的 減量化效果 可使生活垃圾減重8 0 9 0 和資源化效益 熱能的回收發(fā)電 但是還 有其污染問題的復(fù)雜性 n 0 x 和二嗯英等的末端凈化工藝等技術(shù)難題 因此其運行成 本較高 阻礙它的運用和推廣邛1 1 3 2 2 焚燒設(shè)備 常用垃圾焚燒設(shè)備有以下幾種型式 順推式機械爐排焚燒設(shè)備 逆推式機械 爐排焚燒設(shè)備 履帶式機械爐排焚燒設(shè)備 立窯式焚燒設(shè)備 流化床焚燒設(shè)備 目前這些設(shè)備除了焚燒爐排和燃燒燃燒控制系統(tǒng)尚未實現(xiàn)國產(chǎn)化 其余都基本上實現(xiàn) 國產(chǎn)化阻 1 3 3 高溫堆肥技術(shù)及設(shè)備 1 3 3 1 高溫堆肥技術(shù) 高溫堆肥技術(shù)是城市生活垃圾處理的主要方法之一 它是在有氧的條件下 利用 各種好氧微生物之間 高效復(fù)合菌劑 的協(xié)同作用 使垃圾中有機物降解 這些降解過 程和反應(yīng)機理極其復(fù)雜 主要的降解反應(yīng)如下 1 有機物的氧化 1 不含氮的有機物 c h 0 z c h o x 1 2 y 1 2 z 0 2 xc 0 2 1 2 yh 2 0 能量 2 含氮的有機物 c h t n o v oh 2 0 c h t n o v qh 2 0 b 0 2 c h x n y o z e h 2 0 d h 2 0 氣 e h o 水 fc 0 2 gn h a 能量 2 細胞質(zhì)的合成 包括以n h 作為氮源 有機物的氧化 n c h y o z n h 3 n x n y 4 一n z 2 5 x 0 2 c s h 7 n 0 2 細胞質(zhì) n x 一5 c o z 1 2 n y 一4 h 2 0 能量 3 細胞質(zhì)的氧化 第5 頁 黃蜘走學(xué)碩士論丈 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 c s h 7 n 0 2 細胞質(zhì) 5 0 z 5 c 0 2 2 h 2 0 n h 3 能量 在堆肥過程中 各種微生物通過氧化 還原 合成和分解等自身的生命活動來實 現(xiàn)有機物的生物降解 主要體現(xiàn)為 一方面垃圾中的溶解性有機物質(zhì)透過微生物的細 胞壁和細胞膜而為微生物所吸收 氧化成簡單的無機物 并釋放生物生長活動所需要 的能量 另一方面固體的和膠體的有機物先附著在微生物體外 由生物所分泌的胞外 酶分解為可溶性 生物體所必需的營養(yǎng)物質(zhì) 進入細胞 合成新的細胞物質(zhì) 微生物 不斷生長繁殖 產(chǎn)生更多的個體陽 一個完整的堆肥過程由升溫階段 高溫階段 降溫階段和腐熟階段四個階段組成 每個階段有不同的細菌 放線菌 真菌和原生動物存在 這些微生物在一定條件下發(fā) 生相互協(xié)調(diào)作用 實現(xiàn)上述生物降解反應(yīng) 達到穩(wěn)定的腐殖質(zhì)形成階段 從而滿足高 溫堆肥技術(shù)要求 因此 微生物 高效生物增溫劑 在堆肥過程中起著極其重要的作 用 1 3 3 2 高溫堆肥設(shè)備 現(xiàn)有的生活垃圾堆肥處理設(shè)備主要有 塔式發(fā)酵 設(shè)備水平式發(fā)酵滾筒 料倉型 發(fā)酵裝置 皮帶式條垛工翻堆機 組合型發(fā)酵系統(tǒng)和熟化設(shè)備等 這些設(shè)備與堆肥工 藝的研究成果相比 還需進一步的完善口 3 1 3 4 熱解技術(shù)及設(shè)備 有機物在加熱與無氧或缺氧條件下的裂解反應(yīng)是使其熱解轉(zhuǎn)化的依據(jù) 其產(chǎn)物一 般為可燃性的氣體 焦油和固體渣剩余物 產(chǎn)物的量的分配比例和產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)與 加熱溫度 是否供足在化學(xué)平衡計量下的氧和采用何種供氧劑等有關(guān)系 一般的熱解 反應(yīng)可以纖維素為例示意如下 c 6 h l o o s n h 2 0 c 6 h 8 0 c o c i h h 2 c 能量 城市生活垃圾熱解技術(shù)除具有卓越的減量化效果 對環(huán)境污染較小 還有資源化 效益好 一來自熱能的回收利用叩1 熱解設(shè)備在開發(fā)和制造方面處于初級階段 其制造與運行成本較高 因而阻礙它 的應(yīng)用和推廣 1 4 課題研究的意義 主要研究內(nèi)容及來源 1 4 1 課題研究意義及主要研究內(nèi)容 人類社會在不斷向前發(fā)展 生活垃圾的堆積及其污染問題正變得日益嚴(yán)重 其處 理問題已成為世界各國正在關(guān)注的熱點 目前 國內(nèi)外城市垃圾的主要處置方法有填 埋法 焚燒法和堆肥法三種 填埋法雖然簡單易行和投資少 但占地面積大 二次污 染較嚴(yán)重和資源不能回收利用 焚燒方法是垃圾處理無害化和減量化效果最好的 但 第6 頁 貴州太擘碩士論文 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 投資大 運行費用高和易造成空氣污染 與前2 種處理方法相比 堆肥法是利用微生物 技術(shù)來處理生活垃圾 具有投資少 運行費用低 節(jié)約能源和二次污染小等優(yōu)點 且 經(jīng)過堆肥處理的生活垃圾可用來生產(chǎn)有機一無機復(fù)混肥 有利于資源的可持續(xù)利用 正因如此 堆肥處理技術(shù)現(xiàn)正成為垃圾處置的主要發(fā)展方向之一 傳統(tǒng)的堆肥法主要是一個由自然微生物參與的生理生化過程 利用堆肥原料中的 土著微生物來降解有機物 由于堆肥初期土著微生物量和有益菌所占總菌數(shù)比例有限 需要一定時間才能繁殖起來進行發(fā)酵 1 因此傳統(tǒng)堆肥法存在著發(fā)酵時間長 產(chǎn)生 臭味且肥效低等問題 如果在堆肥原料中人工加入微生物菌劑 則可在一定程度上解 決上述問題 目前在堆肥化處理中 仍有采用單一菌株 包括細菌 真菌和放線菌 群體 作為發(fā)酵劑的方法 但單一菌株的開發(fā) 無論其活性多高 在加快堆肥化進程中 的作用都比不上高效復(fù)合菌劑的作用效果 1 此外 在堆肥發(fā)酵過程中加入纖維素 分解菌 果膠分解菌和蛋白質(zhì)分解菌等以促進纖維素等有機質(zhì)的分解 可有效縮短發(fā) 酵時間 提高堆肥處理效果 但由于技術(shù)保密的原因或菌劑本身存在的質(zhì)量問題 等而難以得到廣泛應(yīng)用 另外 將高效生物增溫劑和小型自動化微生物處理設(shè)備合并 來處理有機生活垃圾的研究尚未見報道 但我們的初步研究發(fā)現(xiàn)其具有潛在的應(yīng)用前 景 有必要開展這方面的研究 基于以上原因 我們開展了有效菌株的分離和篩選 高效生物增溫劑的制備 垃 圾處理設(shè)備的設(shè)計 堆肥化處理以及堆肥產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用等研究 主要內(nèi)容如下 1 菌株的分離 篩選和高效復(fù)合菌劑的制備 經(jīng)過分離和篩選 得到在4 5 c 或5 5 c 條件下生長好 適應(yīng)性強 繁殖快 具有較強 分解能力的菌株 按照一定的配比要求制備微生物增溫劑 通過對有機生活垃圾的處 理實驗 確定由菌株t h 0 0 1 t h 0 0 3 和t h 0 0 5 組成的 號復(fù)合微生物增溫劑 它處理效果 好 是一種能調(diào)節(jié)菌群結(jié)構(gòu) 提高微生物活性和高效降解有機物的復(fù)合菌劑 2 生活垃圾處理設(shè)備研制及應(yīng)用 針對城市社區(qū)生活垃圾日產(chǎn)量不高 根據(jù)高溫堆肥技術(shù)原理 高效生物增溫劑作 用效果和四棱錐臺式生物發(fā)酵倉的特點 提出了利用高溫堆肥技術(shù)處理有機廢物的裝 置方案 該裝置在生活垃圾堆肥處理實驗中可實現(xiàn)生活垃圾減量率3 5 4 0 c n t h 0 0 5 t h 0 0 2 t h 0 0 3 2 3 4 3 蛋白質(zhì)分解實驗 微生物對大分子的蛋白質(zhì)不能直接利用 必須靠產(chǎn)生的細胞外酶一蛋白質(zhì)酶將大 分子物質(zhì)分解 才能被吸收利用 蛋白質(zhì)分解實驗可采用類似于淀粉水解實驗的方法 來判斷堆肥過程中菌株分解蛋白質(zhì)能力的大小 實驗結(jié)果如表2 7 所示 表2 7 菌株蛋白質(zhì)分解實驗 t a b l e 2 7t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l to f s t a r c hp r o t e i nf o rt h es e p a r a t e dm i c r o b e s 從實驗結(jié)果可知 在蛋白質(zhì)分解實驗中只有t h 0 0 2 和t h 0 0 3 菌株能產(chǎn)生蛋白質(zhì)酶 分解能力相對較強 因此它們菌落周圍有明顯的無色透明圈 而t h 0 0 1 和t h 0 0 5 菌株 第2 2 頁 貴嘲走學(xué)碩士論文高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 的蛋白質(zhì)分解能力相對很弱 基本上沒有產(chǎn)蛋白質(zhì)酶的能力 2 3 4 4 纖維索分解實驗 生活垃圾中的纖維索分解是通過纖維素酶來實現(xiàn) 纖維素酶是水解纖維素生成纖維 二糖及葡萄糖的一類酶的總稱 它包括c 酶 c x 酶和纖維二糖酶 b 一葡萄糖苷酶 纖維素酶活力定性測定可通過纖維素水解酶對濾紙的分解實驗來反映 實驗結(jié)果如表 2 8 所示 表2 8 菌株纖維素分解實驗 t a b l e 2 8t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l to f s t a r c hc e l l u l a s ef o rt h es e p a r a t e dm i c r o b e s 從實驗結(jié)果可知 在纖維素分解實驗中只有t h 0 0 2 作用下的紙條沒有明顯的折斷和 變薄 其他3 株菌株都可使紙條有明顯變化 表明了t h 0 0 1 t h 0 0 3 和t h 0 0 5 菌株具有 較強產(chǎn)纖維素酶能力 2 3 4 5 脂肪分解實驗 微生物對大分子的脂肪不能直接利用 必須靠產(chǎn)生的細胞外酶一脂肪酶將大分子 物質(zhì)分解 脂肪水解后產(chǎn)生脂肪酸能改變培養(yǎng)基的p h 值 可使培養(yǎng)基中的中性紅指示 劑從淡紅色變成深紅色印3 實驗結(jié)果如表2 9 所示 表2 9 菌株脂肪分解實驗 t a b l e 2 9t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l to f s t a r c hf a tf o rt h es e p a r a t e dm i c r o b e s 從實驗結(jié)果可知 在脂肪分解實驗中只有t h 0 0 2 菌株的周圍沒有出現(xiàn)紅色斑點 第2 3 頁 責(zé) l 走學(xué)碩士論交高效生物增溫荊的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 其他3 株菌株的周圍都出現(xiàn)紅色斑點 表明了t h 0 0 1 t h 0 0 3 和t h 0 0 5 菌株具有較強產(chǎn) 脂肪酶能力 2 3 5 單菌株的有機生活垃圾處理實驗研究 在單菌株的液體培養(yǎng)液中定量加入常見的有機生活垃圾 在4 5 c 和1 2 0 r m i n 條件 下培養(yǎng)5 d 后 紗布過濾 濾干后記錄剩余垃圾的種類 分別稱其濕重 實驗結(jié)果如表 2 1 0 所示 表2 1 0 不同單菌株處理垃圾分解實驗結(jié)果 t a b l e 2 1 0t h eg a r b a g ed e c o m p o s i t i o nr e s u l tf o rt h es i n g l e m i c r o b et r e a t m e n t 從實驗結(jié)果可知 t h 0 0 1 t h 0 0 2 t h 0 0 3 和t h 0 0 5 為垃圾分解效果較好的菌株 通 過以上幾個相關(guān)的實驗 可知t h 0 0 1 t h 0 0 2 t h 0 0 3 和t h 0 0 5 基本符合作為高溫菌株 的要求 可將他們組成復(fù)合微生物增溫劑 2 3 6 高效微生物增溫劑的制作 2 3 6 1 復(fù)合微生物菌液對有機生活垃圾處理實驗 根據(jù)有機生活垃圾處理搖瓶實驗的程序進行搖瓶篩選 確定實驗中最佳的高效生 物增溫劑組成 在4 5 c 和1 2 0 r m i n 條件下培養(yǎng)5 d 后 紗布過濾 濾干后記錄剩余垃 圾的種類 分別稱其濕重如表2 1 l 所示 表2 1 1 不同菌株組合處理垃圾分解實驗結(jié)果 t a b l e 2 1 1h eg a r b a g ed e c o m p o s i t i o nr e s u l to f t h ed i f f e r e n tc o m p l e xm i c r o b i a lc o m m u n i t yr e a t m e n t 第2 4 頁 貴悄大學(xué)碩士論交 高效生物增溫劑的制備及其在垃圾堆肥處理中的應(yīng)用 由實驗結(jié)果可知 由菌株t h 0 0 1 t h 0 0 3 和t h 0 0 5 組成的 號復(fù)合微生物增溫劑 能夠使有機生活垃圾中許多含糖類 蛋白質(zhì) 淀粉和脂肪等物質(zhì)迅速降解 它不僅提 高了垃圾降解速度和腐熟化 而且使垃圾處理效果達到較好 有機物的分解率達到 8 2 4 7 因此 該 號增溫劑是最佳的復(fù)合微生物增溫劑組合 2 3 6 2 處理工藝研究實驗 將菌株t h 0 0 1 t