厨余垃圾好氧发酵体系中水分形态行为研究

【摘要】实施垃圾分类后,垃圾的资源化潜力显著提升,同时对其中占绝对组分的厨余垃圾进行处理处置显得尤为迫切,而厨余垃圾高含水率特性往往成为其高效处理处置的瓶颈。针对该问题,本文依次采用静态分析和动态试验,从水分形态表征方法建立、好氧发酵体系优化及同步水分形态迁移行为解析、水分形态调控等方面逐步深入研究了厨余垃圾在好氧发酵过程中的水分形态行为。研究首先发现推行垃圾分类后厨余垃圾的高含水率特征表现尤为显著(83.4±3.6%),以EW(滞化水)、CW(毛细水)和MMLW(多分子层水)为主要表现形态(其中EW和CW的脱除温度拐点分别为50℃和70℃),可被微生物利用的水分(EW和CW)占总水分的97%以上,且组分显著影响厨余垃圾的水分形态分布。随后,在对厨余垃圾进行脱水预处理的研究结果表明,破碎、厌氧预发酵和热水解均能不同程度地释放厨余垃圾中被束缚的水分并改善厨余垃圾的脱水预处理性能,其中破碎粒径至5cm后再经150℃热水解15min的预处理组合对厨余垃圾脱水性能改善效果最佳,但仍无法满足KW-AD(厨余垃圾好氧发酵)对含水率的要求；5cm粒径、60%初始含水率的KW-AD体系能更好地实现好氧发酵过程中温度的保持、厨余垃圾的腐熟和发酵产物肥力的提升。进一步构建好氧发酵体系,结果证实KW-AD体系中水分形态主要以EW.CW和MMLW的形式存在,EW和CW显著受厨余垃圾的DOC、C/N.半纤维素和纤维素等因素的影响,有望通过调节厨余垃圾的DOC、C/N.半纤维素和纤维素的含量等特性实现对水分形态转化趋势(CW→EW)的抑制和调控,以实现水分形态的平衡。最终,探讨添加PAM(聚丙烯酰胺)、调整曝气量和调节初始C/N等策略对水分形态调控行为的影响,研究表明KW-AD体系中添加PAM、调整曝气方式和调节初始C/N均能实现KW-AD体系水分形态转化行为的调控,但是在KW-AD体系含水率显著下降后改变曝气方式对KW-AD体系的腐熟度并没有影响；0.1%PAM在KW-AD体系的水分完成分配且含水率未发生显著下降时进行添加,才能有效调控水分形态转化行为并同步提升腐熟度；通过改变原料比例调节厨余垃圾的初始C/N能实现KW-AD过程中水分形态转化行为的调控,高C/N能显著抑制水分形态转化,初始C/N在31.0～38.3时能获得水分形态转化行为和腐熟效果的平衡。本研究获得的相关结论可为最终提升KW-AD体系的效能提供理论依据。
【作者】杨煜强；
【导师】沈东升；龙於洋；
【作者基本信息】浙江工商大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】厨余垃圾；好氧发酵；水分形态；调控；

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