厨余垃圾减量生物处理关键工艺参数优化实验研究

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垃圾分类背景下厨余垃圾的处理处置技术和设备研发受到广泛的关注和重视,厨余垃圾就地分散式减量处理是一种清洁、高效、经济的处理手段,高效复合菌剂开发、设备运行工艺参数和污染控制条件的确定是厨余垃圾高效减量的关键。本论文采用筛选获得的高效降解菌种,通过固态发酵工艺制备复合微生物菌剂,验证了厨余垃圾减量效果;设计试制了一台日处理能力200kg/d的减量型厨余垃圾生物处理装置,通过设备调试、减量实验和CFD模拟论证设备设计制造方案的可行性,确定关键工艺参数。主要研究成果如下:(1)使用从市购微生物菌剂中取样筛选筛选获得四种针对脂肪、淀粉、纤维素、蛋白质具有良好降解性能的菌株为菌种,采用特定固态培养基经固态发酵后将发酵产物按重量比等比例混合制得复合微生物菌剂。以厨余垃圾、大白菜和米饭为处理对象,进行减量实验。结果表明,在连续五日投料的情况下,所制备复合微生物菌剂对厨余垃圾、大白菜和米饭的减量率分别为84.46%、69.84%和68.73%。各反应体系的温度、p H和含水率等指标的变化特征反映厨余垃圾类原料的减量体系运行相对最稳定。采用黑麦草种子进行生物毒性实验,结果表明,各反应体系出料浸提液均具有生物毒性。(2)设计试制200 kg/d厨余垃圾处理装置,通过CFD数值模拟对设备出气管结构进行优化设计,并进行了中试设备调试和测试。结果表明,出气管Z形弯管弯头是流体流动状态发生改变和压强、能量降低的主要位置,对弯管流场的影响最大,将90°弯头替换为45°弯头可降低出气管流体能量损失。在上料提升翻转装置、好氧减量反应仓、螺旋搅拌装置、出料装置、液压系统、PCL控制系统等的配合下,设备实现了自动进料、智能控制好氧减量、自动出料等功能,其电气保护测试、急停测试、搅拌负荷测试、上料负载提升测试等相关结果均符合设计要求,无加热条件下平均每天耗电为20.4度。(3)采用中试厨余垃圾生物处理装置,对集贸市场类垃圾进行减量实验,考察减量率和污染排放效果。结果表明,处理装置工艺参数设置搅拌速率为5 rpm、加热保温温度为45℃、搅拌周期为搅拌45 min/停止15 min和开启轴流风机时,集贸市场类垃圾5日减量率为72.59%,同时使用臭氧发生器除臭可明显降低处理过程中NH3、H2S等恶臭气体的排放浓度。
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