厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3的减排技术研究

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H2S和NH3是垃圾堆肥过程中释放的臭气物质,其释放不仅影响最终产品的质量,还会污染环境。为减少厨余垃圾好氧堆肥过程中H2S和NH3等臭气物质的排放,本论文设计由4个试验组成的系列试验来探究在原位控制思想的基础上,改变厨余垃圾堆肥过程中的技术参数对H2S和NH3排放的影响。第一组试验以纯厨余垃圾单独堆肥作为对照,其他处理中分别添加玉米秸秆、木本泥炭、木屑作为调理剂与厨余垃圾进行联合堆肥,选取最佳调理剂进行后续试验;第二组试验利用最佳调理剂与厨余垃圾联合堆肥,确定堆肥过程中的最佳通风量;第三组试验在每日总通风量相同的基础上,改变瞬时通风量和通风频率,确定堆肥过程中的最佳通风方式;第四组试验在最佳通风方式的基础上,设置不同的翻堆频率选取厨余垃圾堆肥过程中的最佳翻堆频率。主要研究结果如下:(1)最佳调理剂的选择。玉米秸秆、木本泥炭和木屑这三种调理剂的使用都不同程度的减少了厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3的累积排放量。从最终效果上来看,木屑更能有效控制H2S的排放,而木本泥炭更能有效控制NH3的排放,但在毒性指标的检验过程中,以木屑和木本泥炭作为调理剂的处理均只达到了无害化,而以玉米秸秆作为调理剂的处理达到了完全腐熟。由于这是一项堆肥试验,故而堆肥产物的无害化和臭气的减排同样重要,而且综合考虑调理剂的来源及价格因素,所以最终选择了玉米秸秆作为此次系列研究的调理剂。(2)最佳通风量的选择。4个处理分别设定每立方米物料0.5 m3/h、1 m3/h、2.2 m3/h和3.2 m3/h的持续通风。研究结果表明,这4个处理在均达到无害化标准的基础上NH3的累计排放量与通风量的增大成正比,H2S的累积排放量在一定范围内与通风量的增大成正比,但过大的通风量会增加H2S的累积排放量。综合来看,每立方米物料2.2 m3/h的通风强度下H2S和NH3的综合排放量较合理。最终选取每立方米物料2.2m3/h作为后续研究的最佳通风量。(3)最佳通风方式的选择。由于第二组试验确定最佳通风量为每立方米物料2.2 m3/h的持续通风,故而在每日通风量一定的基础上,改变通风频率,将4个处理分别设定为每立方米物料0.5 m3/h(全天通风),2.2 m3/h(全天通风),3.3 m3/h(通气40 min停20 min)和6.6 m3/h(通气20 min停40 min)。4个处理H2S的累积排放量与瞬时通风量的增大成正比;即通风量为每立方米物料0.5m3/h的处理NH3累计排放量最小,6.6 m3/h(通气20min,停止40min)最大;剩余两个处理NH3累积排放量大致相同。4个处理中只有通风量为2.2 m3/h和3.3 m3/h(通气40 min,停止20 min)的2个处理达到了腐熟,且通风量为3.3 m3/h(通气40 min,停止20 min)的处理在堆肥第21天堆体温度就下降到了室温,堆肥结束,有利于快速堆肥和人力节约。最终选择每立方米物料3.3 m3/h(通气40min,停止20min)的通风方式进行后续研究。4)最佳翻堆频率的选择。应用前三组试验选取的最佳堆肥参数,设置4种不同翻堆频率(不翻堆,2次/周,1次/周,1次/两周)。结果表明,H2S的累积排放量几乎不受翻堆频率的影响,NH3的累积排放量则受一定影响,NH3的累积排放量与翻堆频率的增加成正比。4个处理中只有1次/周的处理达到了完全腐熟。最终选择1次/周作为此次堆肥研究的最佳翻堆频率。综合上述四组试验的研究结果,在厨余垃圾堆肥过程中,厨余垃圾与玉米秸秆进行联合堆肥,通风量为每立方米物料3.3 m3/h(通气40 min,停止20 min),每周进行一次翻堆,对H2S和NH3的减排效果最好。
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