曝气量与辅料粒径对餐厨废弃物辅热生物干化的影响

张利萍，冯梓薇，徐少奇,，王志刚，孙宝茹，张 奎，李 季，魏雨泉

·农业生物环境与能源工程·

曝气量与辅料粒径对餐厨废弃物辅热生物干化的影响

张利萍1,2，冯梓薇1，徐少奇1,3，王志刚3，孙宝茹1，张 奎1,2，李 季1,2，魏雨泉1,2※

（1. 中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2. 中国农业大学有机循环研究院（苏州），苏州 215100；3. 北京大北农科技集团股份有限公司大北农养猪研究院，北京 102629）

为解决餐厨废弃物生物干化处理周期长、脱水效率低的问题，该研究分别设置3个不同曝气量（0.4、0.6和0.8 L/(min·kg)）和不同辅料粒径（粗粒径>15.0 mm、细粒径<5.0 mm和混合粒径5.0～15.0 mm）进行析因试验，探究其对餐厨废弃物生物干化效果的影响。研究结果表明，相较于粒径而言，曝气量对于辅热生物干化温度变化和除水影响更大。0.6 L/(min·kg)曝气下升温速度较快，高温期持续时间更长，有效积温更高。除0.4 L/(min·kg)和细粒径处理，其他处理辅热生物干化过程高温期均超过7 d；0.8 L/(min·kg)和细粒径处理的除水效果最好，生物干化指数最高为4.0，最终含水率为17.0%，水分去除率为95.8%。能量和水分平衡计算表明：辅热生物干化过程中，主要的除水方式为蒸发除水，占总除水量40%～80%；主要能量来源为生物产热（63.0%～76.0%），能量损失主要有蒸发潜热（26.0%～46.5%）和反应器热损失（28.3%～49.4%），0.8 L/(min·kg)和细粒径处理的能量利用效率最高为65.1%。经过16 d辅热生物干化，除0.4 L/(min·kg)和细粒径处理pH值与发芽指数不能满足腐熟标准，其他处理均能完全腐熟，可满足有机肥标准。

废弃物；曝气量；辅热生物干化；辅料粒径；除水效率；能量利用效率

0 引 言

据统计，中国餐厨废弃物产生量大，2020年产量为12 000万t左右[1-2]。2021年中国发布《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》政策后，餐厨废弃物净产生量将进一步增加，但资源化利用率较低。餐厨废弃物具有营养物质丰富，有机成分高的优点[3]，是中国的巨大可再生资源库，常通过好氧堆肥技术资源化处理。但是，餐厨废弃物因其含水率较高[4]，导致其不利于收集、运输以及后端的处理。餐厨废弃物具有易腐烂变质、散发臭味的特点[5]，如不及时处理，将会对周边环境造成重要污染。因此，餐厨废弃物减量化、无害化和资源化的关键问题是快速降低含水率，资源化处理面临巨大挑战。

生物干化是由好氧堆肥技术衍生出来，在反应器内进行物理生化反应的新兴预处理技术，常用于对城市垃圾的干燥和部分稳定化，产品可直接焚烧或者制作固体衍生燃料[6-7]。其……