城市有机生活垃圾处理新技术及应用

第1章绪论1
1.1我国生活垃圾产生特点及其危害1
1.2我国生活垃圾收运及处理现状2
1.2.1生活垃圾收运现状2
1.2.2卫生填埋3
1.2.3焚烧4
1.2.4其他处理方法6
1.3有机垃圾厌氧消化产甲烷技术7
1.3.1厌氧消化技术发展及其优势7
1.3.2厌氧产甲烷“三阶段”理论8
1.3.3有机废弃物厌氧处理研究和应用现状简述9
1.3.4厌氧产酸发酵类型10
1.3.5对厌氧产甲烷过程的抑制因素11
1.3.6预处理工艺在厌氧消化中的应用12
1.3.7厌氧消化反应过程中微生物代谢特征研究现状14
1.4分子生物学技术在分析厌氧反应中微生物群落特征中的应用16
1.4.1FISH技术16
1.4.2DGGE技术17
1.4.3高通量测序技术17
1.4.4实时荧光定量PCR技术18

第2章高压挤压预处理对生活垃圾的提质效应20
2.1基于高压挤压预处理的一体化处理工艺20
2.2高压挤压预处理对混合生活垃圾提质的原理21
2.2.1生活垃圾中典型组分的破坏强度和延展性21
2.2.2高压挤压设备构造及其工作原理22
2.3试验材料与方法23
2.3.1试验物料特性表征方法23
2.3.2物料产甲烷潜能测定和发酵液理化性质表征方法24
2.4预处理压力对混合生活垃圾干、湿组分分离和提质作用26
2.4.1预处理压力对干、湿组分理化参数的影响26
2.4.2预处理压力对湿组分中不同营养成分组成的影响27
2.5预处理压力对湿组分有机质溶出的影响28
2.6预处理压力对湿组分厌氧水解产酸过程的影响29
2.6.1预处理压力对水解产酸过程pH值和SCOD变化的影响29
2.6.2预处理压力对水解产酸过程VFAs形成的影响30
2.7预处理压力对湿组分产甲烷潜能的影响33

第3章大型高压挤压预处理装备研发及其工程应用35
3.1大型高压挤压装备关键技术35
3.2高压挤压装备对实际混合垃圾的分质效果38
3.3实际生活垃圾高压挤压预处理后的产沼性能40
3.4大型高压挤压预处理装备的实际应用案例41
3.4.1贵阳项目42
3.4.2湖州项目42
3.4.3北京丰台项目43

第4章“干湿分离+分质处理”工艺的综合环境效应评估45
4.1研究对象与方法45
4.2不同生活垃圾处理场景的建立47
4.3不同情景综合环境效应评估48
4.3.1能源消耗与产出48
4.3.2温室气体减排效应49
4.3.3资源回收51
4.3.4垃圾减量效果51
4.3.5污染物减排效果51
4.4不同情景综合环境效应对比52
4.5不同因素对生活垃圾处理效果的敏感性分析53
4.5.1生活垃圾中厨余组分的影响53
4.5.2高压挤压预处理效率的影响54
4.5.3干组分焚烧发电效率的影响55
4.5.4湿组分厌氧处理效率的影响56

第5章零价铁在有机生活垃圾厌氧消化中的作用57
5.1零价铁技术57
5.1.1零价铁在环境污染控制中的应用57
5.1.2零价铁在厌氧体系中作用机制58
5.1.3零价铁对厌氧反应器运行性能的提升60
5.2试验材料与方法62
5.2.1试验物料与零价铁类型62
5.2.2研究用批式反应器简介63
5.2.3主要分析方法64
5.3零价铁对高负荷厌氧消化中“过酸化”现象的调控64
5.3.1“过酸化”现象的产生、危害及现有应对措施64
5.3.2零价铁不同形态和投加量对“过酸化”现象的控制作用66
5.3.3不同含固率条件下零价铁对反应体系酸化的控制69
5.4零价铁对高负荷厌氧消化全过程中物质代谢的影响73
5.4.1试验方案设计73
5.4.2不同类型厌氧消化反应器产气特征分析74
5.4.3有机生活垃圾不同反应阶段发酵液性质分析76
5.4.4零价铁对高负荷厌氧反应中VFAs组分演变的影响78
5.5零价铁对严重酸化反应器甲烷化过程的恢复81
5.5.1零价铁对“过酸化”现象的消除81
5.5.2零价铁粉和铁屑对VFAs组分演变的影响83
5.6零价铁在有机生活垃圾高负荷厌氧体系中作用机制初探84

第6章零价铁对厌氧反应器中微生物代谢途径的调控机制86
6.1微生物群落多样性分析及特定微生物定量分析方法86
6.1.1样品中微生物群落分析方法86
6.1.2微生物群落结构多样性分析方法88
6.1.3反应体系中特定微生物的qPCR定量分析88
6.2厌氧反应器微生物样品取样阶段的确定90
6.3零价铁对反应器中细菌群落结构演替的影响91
6.3.1测序原始数据质量评估91
6.3.2细菌群落结构组成91
6.3.3细菌群落α多样性分析94
6.3.4细菌群落β多样性分析97
6.4零价铁对反应器中古菌群落结构演替的影响98
6.4.1古菌中产甲烷菌群丰度的变化98
6.4.2古菌、产甲烷菌和mcrA功能基因在样本中的绝对数量101
6.4.3古菌群落α多样性分析105
6.4.4古菌群落β多样性分析106
6.5微生物与环境因子间的典型相关性分析110
6.6零价铁对微生物群落的调控及其对反应器运行性能的反馈机制111

第7章零价铁对城市有机生活垃圾处理稳定性的提升114
7.1序批式反应器设计与运行114
7.1.1厌氧消化试验装置114
7.1.2试验采用测试分析手段115
7.1.3试验方案设计116
7.2零价铁对非稳定工况下反应器运行稳定性的提升116
7.2.1零价铁对序批式反应器产气的影响116
7.2.2零价铁提升序批式反应器抗冲击负荷能力的效果118
7.2.3投加零价铁对厌氧产甲烷过程碳有效转化率的影响121
7.2.4零价铁对反应器高负荷条件下重新启动过程的稳定作用123
7.3厌氧反应器连续运行时的“泡沫累积”和“物料膨胀”现象124
7.4目前零价铁投加存在问题及对其投加方式的优化127

第8章常用有机生活垃圾处理新工艺及应用131
8.1三段式填埋工艺介绍131
8.1.1有机垃圾好氧改性预处理技术131
8.1.2原位好氧加速稳定化技术132
8.1.3三段式填埋工艺特点133
8.1.4三段式填埋工艺的综合环境效应评估135
8.2有机生活垃圾快速肥料化工艺135
8.3有机生活垃圾饲料化工艺137
8.4有机生活垃圾生物干化工艺139
8.5水泥窑协同处置城市生活垃圾工艺140

参考文献142