【摘 要】
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为了满足厨余垃圾市场处理周期短、规模大、能耗合理的要求,本研究基于好氧发酵工艺,对处理过程中关键工艺参数进行了分析和计算。据此设计了运行能力为64吨/天的厨余垃圾处理系统,并将设计参数与建成后实际运行情况进行了对比,获得的主要结论如下:首先,对好氧发酵反应器的有效容积、辅助热量、引风供氧量指标进行了计算。计算结果显示:系统内热量缺口约24%,需补热将发酵温度控制在40-70℃,最少通风量为154m
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为了满足厨余垃圾市场处理周期短、规模大、能耗合理的要求,本研究基于好氧发酵工艺,对处理过程中关键工艺参数进行了分析和计算。据此设计了运行能力为64吨/天的厨余垃圾处理系统,并将设计参数与建成后实际运行情况进行了对比,获得的主要结论如下:首先,对好氧发酵反应器的有效容积、辅助热量、引风供氧量指标进行了计算。计算结果显示:系统内热量缺口约24%,需补热将发酵温度控制在40-70℃,最少通风量为154m~3/d。同时,本研究对传统推流式反应器（Plug-flow reactor,PFR）进行高温机械强化升级,升级后的持续多仓式推流发酵反应器（Continuous multibin push-flow fermentation reactor,CMFR）可实现间歇性进料和连续出料,可将发酵周期缩短至7天,计算结果表明有效容积为23m~3的CMFR设备反应器能消纳8-10t/d的厨余垃圾量,减量化率达90%。其次,以CMFR为核心处理系统,对厨余垃圾处理进行放大生产设计,生产全过程实施全封闭管控,并对废气和废水进行收集,处理规模设计为64t/d,生产结果显示,其产肥量为4.2t/d,减量化率超过90%,且末端出料满足有机肥相关规范。同时,还采用在线监测方式,对处理过程中发酵仓内空气温湿度、物料温湿度以及物料盐度等参数进行24小时监测,发现该设备在自控状态下发酵时,其温度可稳定控制在40～50℃之间,湿度可稳定控制在50%左右,满足间歇性进料和连续出料,实现减量化超过90%的最佳发酵条件。接着,对系统在零负荷、中等负荷、满负荷和突发超负荷状态下微生物体系进行了研究,发现完全零负荷时,检测PCR扩增等级为C级,表示系统内的微生物菌会因为缺少碳源而失活或者处于休眠状态;中等负荷和满负荷以及突发超负荷时,物料的香农指数从3.61-3.93之间急剧跌至0.52-0.77之间,生物菌群从落乳酸菌属（Lactobacillus）、魏斯氏菌属（Weissella）和棒杆菌属（Corynebacterium）等厨余垃圾优势菌种变成属于厌氧菌属的片球菌属（Pediococcus）占比95%以上,以上数据均说明好氧菌落受到抑制,降低系统发酵效率。上述结果表明连续稳定合理负荷是维持CMFR系统微生物体系健康发酵状态的关键因素,可以消纳一定范围内的突发负荷,仓内的隔断设计能有效减缓微生物体系的崩坏。在厨余发酵处理体系实际投入运营18个多月,系统的无害化、减量化和资源化处理效果均符合项目设计要求,中等负荷下的综合处理成本约为179.5元/吨,如果能配置合适的收运和一体化运作模式,基于CMFR系统的高温好氧发酵工艺处理厨余垃圾是一种极具竞争力的可规模化运作的工艺技术。
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