餐厨垃圾固渣DANO动态堆肥处理效果研究_屈阳.pdf

第 40 卷第 12 期2022 年 12 月环境工程Environmental EngineeringVol40No12Dec2022收稿日期:20211230基金项目:江苏省科技成果转化专项资金(BA2020035);国家重点研发计划子课题(2018YFC190120503)*第一作者、通信作者:屈阳(1985)，男，硕士，高级工程师，主要从事固废资源化处理及研发工作。quyang wellegroupcomDOI:10.13205/jhjgc202212007屈阳，朱卫兵，常燕青，等 餐厨垃圾固渣 DANO 动态堆肥处理效果研究 J 环境工程，2022，40(12):4652，104餐厨垃圾固渣 DANO 动态堆肥处理效果研究屈阳1*朱卫兵1常燕青1吴元1彭明国2顾晓涛1孙荣1(1维尔利环保科技集团股份有限公司，江苏 常州 213125;2常州大学 环境与安全工程学院，江苏 常州 213164)摘要:分别采用中试规模的达诺滚筒(DANO)动态堆肥和静态发酵作为一、二次发酵工艺主体设备，为实际工程产生的餐厨固渣探究较适宜的参数控制条件。根据不同调理剂(木屑、稻草)、C/N 和含水率参数。设置 M1、M2、D1、D2和 D3 共计 5 个堆肥批次，通过理化指标、氨气挥发量、氧气含量、纤维素酶和蛋白酶含量等指标检测和最终肥料品质指标分析，揭示不同条件下餐厨固渣 DANO 动态堆肥处理效果。结果表明:1)环境温度在 18.525.8，DANO 一次发酵升温受环境影响较弱。木屑相较稻草总体上呈现升温速度慢、峰值温度高、堆肥持续时间长的特点。2)控制含水率为 50.83%60.30%，稻草堆体高温期温度都超过 55，维持时间超过 7 d。3)稻草堆体初始 C/N 控制在 2327内较为合理。综上，控制相关条件，堆肥周期可以控制在 2833 d。最终产品的 C/N、含水率、总养分和 pH 等相关重要指标均符合 NY/T 5252021 有机肥料 标准的要求。关键词:餐厨垃圾;DANO;堆肥;肥效;氮素损失A PILOT-SCALE TEST OF DANO DYNAMIC COMPOSTING OF SOLID ESIDUEFOM FOOD WASTEQU Yang1*，ZHU Weibing1，CHANG Yanqing1，WU Yuan1，PENG Mingguo2，GU Xiaotao1，SUN ong1(1Welle Environmental Group Co，Ltd，Changzhou 213125，China;2School of Environmental Safety Engineering，Changzhou University，Changzhou 213164，China)Abstract:The pilot-scale DANO and static fermentation were used as the main equipment of the primary and secondaryfermentation process，respectively，and the appropriate control parameters were explored for the kitchen solid slag produced inthe actual project According to conditioners，C/N and moisture content，five batches of M1，M2，D1，D2 and D3 were setPhysicochemical indexes，ammonia volatilization，oxygen content，cellulase and protease content and final fertilizer qualityindexes were detected to reveal the effect of DANO dynamic composting of kitchen solid residues under different conditionsThe results showed that:1)when the environmental temperature was in the range of 18.5 to 25.8，the temperature rise ofthe primary fermentation process of DANO was less affected by the environment Compared with straw，sawdust had thecharacteristics of a slow heating rate，high peak temperature and long composting duration;2)when the moisture content wascontrolled to be 50%to 60%，the temperature of the straw pile body in the high-temperature period was more than 55，andthe maintenance time was longer than 7 days;3)it was reasonable to control the initial C/N of the straw pile in the range of 23to 27 To sum up，the composting cycle could be controlled in the range of 28 to 33 days by controlling the relevant conditionselevant important indexes including final product C/N，moisture content，total nutrient and pH all met the requirements ofChina s Field Standard Organic Fertilizer(NY/T 5252021)Keywords:food waste;DANO;composting;fertilizer efficiency;nitrogen loss第 12 期屈阳，等:餐厨垃圾固渣 DANO 动态堆肥处理效果研究0引言随着经济社会发展，我国餐厨垃圾产生量逐年递增，年均产生量约为 9107t1。随着北京、上海和杭州等地垃圾分类工作的深入开展，餐厨垃圾产生量会持续增加。若餐厨垃圾处理不当，会导致严重环境问题2。由于餐厨垃圾高油、高养分的特点，具有很强的资源化属性。目前国内常见餐厨垃圾资源化技术包括好氧堆肥和厌氧消化等3。好氧堆肥是指利用微生物的作用对餐厨垃圾中的有机质进行降解和转化的过程，不仅能将废物减量 40%50%，还能实现餐厨垃圾的无害化和资源化利用4。目前研究人员主要对原始餐厨垃圾经过简单预处理后，添加园林绿化基质等不同调理剂的堆肥效果进行对比分析，并针对环境温度、供风速度和外加菌剂等堆肥工艺控制条件进行了对比。如薛晶晶等5 研究认为厨余垃圾与园林废物质量配比为 2 1 时，更利于二者协同发酵处理，初步揭示共堆肥过程中氮素转化和损失规律。宋彩红等6 研究认为接种耐热复合菌可显著提高全程高温堆肥效率、提升堆肥品质。詹亚斌等7 得出通风模式对餐厨垃圾与锯末和回料混合生物干化能效及氮素损失影响的相关结论。杨延梅等8 研究认为餐厨堆肥一次堆制所需时间偏长，可在堆肥初期添加碱性物质调节堆体的 pH，并在堆肥过程中添加适当的高效菌剂，以缩短堆肥时间。当前国内餐厨垃圾厌氧消化主流预处理工艺环节，都会出现挤压、分选或提油离心固渣，该部分物料的肥料资源化利用需求比较迫切，但是相关研究较少。另有研究表明，中试试验更能接近于实际堆肥情况8。从堆肥工艺流程来说，现代化堆肥生产通常由前(预)处理、主发酵(一次发酵)、后发酵(二次发酵)、后处理、脱臭及贮存等工序组成9。而 DANO 工艺技术结构简单，物料在滚筒内反复升高、跌落，可使物料的温度、水分均匀化，达到曝气的目的，并完成物料预发酵的功能。综合以上情况，本研究将尝试将中试规模的 DANO 作为一次发酵，静态发酵为二次发酵，针对实际工程产生的餐厨垃圾开展相关固渣堆肥研究工作，以期为实际工程应用提供基础数据支撑。1试验部分1.1试验材料和菌种餐厨垃圾原料取自常州维尔利餐厨废弃物处理有限公司经过自动分选破碎并进行了固液分离的固渣，总体呈颗粒状，粒径10 mm;以锯末和稻草作为调理剂，购自某生物质加工中心。锯末和稻草破碎粒径控制在 28 mm。堆肥原料基本性质见表 1。表 1初始堆肥原料基本理化性质Table 1Basic physical and chemical properties of initialcomposting raw material原料含水率/%pH 值有机质/%全碳/%全氮/%C/N餐厨71.034.5673.1243.213.3812.78木屑14.836.4496.5646.830.12390.25稻草7.656.2592.3442.550.6565.46生物发酵菌剂购于河南越宝生物科技有限公司，其有效菌种包括短小芽孢杆菌、施氏假单胞菌、红球菌等，活菌数1109CFU/g。1.2试验装置与工艺流程本试验设备由 DANO 一次发酵装置、4 条输送螺旋、二次发酵房、引风和曝气风机、氨气测试和除臭装置、原料初步拌合区和控制柜等单元组成。试验区域布置如图 1 所示，占地面积 356 m2。1DANO 滚筒 2进料螺旋 3上料螺旋 4正反向螺旋5原料初步拌合区 6二次发酵房 7生物除臭 8氨气测试区9控制柜 10引风机 11鼓风机 12出料螺旋图 1DANO 堆肥中试试验区域布置Figure 1Layout of the DANO composting pilot test核心设备 DANO 一次发酵装置长宽高=9.9 m3.0 m4.8 m，其中，滚筒部分长 8.1 m，直径 1.8 m，有效容积为 20.6 m3，滚筒内部间隔设置混匀隔板，外部设置保温层。滚筒驱动功率 5.5 kW，转速控制范围为0.40.8 r/min。进出料端分别设置进风和引风管路。二次发酵房长宽高为 10.6 m5.8 m3.8 m。鼓风机和引风机为 XGB-2200 型高压漩涡风机，最大流量 315 m3/h。利用松树皮作为微生物载体，对氨气测试区后的尾气进行生物除臭。餐厨固渣、调理剂和生物发酵菌剂按照一定比例在初步拌合区进行人工粗拌。小型装载机把拌合后的物料通过进料螺旋、上料螺旋和正反向螺旋的正向74环境工程第 40 卷输送一次性进入 DANO。引风机间歇运行供氧。同时滚筒间歇运行。一次发酵完成后，进料螺旋作为DANO 出料螺旋使用，再经过上料螺旋和正反向螺旋的反向输送一次性进入二次发酵房。二次发酵房内物料摊铺均匀后开启鼓风机间歇曝气，并通过收集罩和密封围挡及时把产生的气体全量收集测试。正负压管路均设置在线风速仪。试验过程中所有用电设备和传感仪表均采用控制柜触摸屏进行控制和操作。1.3试验设计分别将木屑和稻草作为餐厨固渣堆肥的调理剂，进行混合堆肥。各堆肥初始的原始餐厨固渣量相同(5 t)，所加入调理剂的量以最终调节堆体含水率为45%60%、C/N 为(2138)1 为准。具体试验设计见表 2。表 2堆肥试验设计批次Table 2Batch test design for the composting批次调理剂C/N含水率/%M1木屑24.9859.47M2木屑37.6551.36D1稻草23.9960.30D2稻草26.3350.83D3稻草32.3545.54DANO 运行 10 m