导　　师： 周少奇

学科专业： H3002

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 本文通过研究交替好氧厌氧堆肥化、堆肥农用以及厌氧发酵生物制氢技术，探讨城市污泥与有机垃圾进行资源化利用的潜力。通过实验研究，系统探讨了城市污泥与有机垃圾混合物进行交替好氧厌氧堆肥化处理过程的重要技术参数的变化规律、交替好氧厌氧堆肥化对城市污泥重金属总量及其化学形态的特性影响以及堆肥的农用资源化价值。同时也对城市污泥与有机垃圾混合物联合厌氧发酵产氢的可行性进行了初步探索。 研究结果表明，城市污泥与有机垃圾交替好氧厌氧堆肥化的最佳工艺参数为:初始堆料中城市污泥:有机垃圾:木屑=1:1:0.9；主发酵(一次发酵)期采用0.6～0.8m<'3>/h的通风量；堆肥过程最高温度达到58℃，平均温度维持在40℃左右，这个状态维持了10天，后发酵(二次发酵)期，初始风量调低至0.3～0.4m<'3>/h，当温度降至35℃以下时，停止通风，该阶段持续了40～50天左右的时间，直至堆肥腐熟。腐熟的堆肥产品结构疏松，有泥土芳香气息，颜色呈黑褐色；高温阶段能有效杀灭堆体中的病原菌(以大肠杆菌计)，达到国家堆肥农用的卫生标准；堆料ph和nh<,3>-n含量都呈先上升后下降的变化规律，堆肥结束时挥发性固体和有机碳分别下降到69.85％和40.21％的稳定状态，tn有小幅降低，tp和tk的含量均有比较明显增加；污泥的重金属与堆肥结束时的堆肥产品相比有一定程度下降，达到了国家污泥农用标准，堆肥产品的黑叶白菜种子发芽指数上升到72.5％，因此可以确定经过交替好氧厌氧堆肥化处理后，城市污泥与有机垃圾中不含植物毒性。 通过施加不同量的腐熟堆肥作为肥源进行西洋菜盆栽试验，试验结果表明：城市污泥与有机垃圾混合物堆肥作为肥源，可以显著提高作物生物量和土壤养分含量。当堆肥施加量不大于150g/3.75kg(原土样)时，西洋菜生物量增加了74.46％～312.00％；当堆肥施加量超过150g/3.75kg(原土样)时，西洋菜生物量的增量从312.00％下降到了102.29％，故该堆肥在西洋菜盆栽时的最佳施加量为150g(堆肥)/3.75kg(原土样)；当堆肥施加量在50g～400g/3.75kg(原土样)时，土壤的oc增加了98.5％～787.7％，tn增加了29.4％～98.5％，tk增加了13.7％～139.0％。施加城市污泥与有机垃圾混合物堆肥也会一定程度上增加土壤重金属含量，但均未超过国家菜园土标准；大部分西洋菜中重金属的含量也低于国家蔬菜标准，可见城市污泥与有机垃圾混合物堆肥农用没有对土壤和作物造成重金属污染。因此，用城市污泥与有机垃圾混合进行交替好氧厌氧堆肥化并将堆肥进行农业利用，可以实现城市污泥与有机垃圾的稳定化、减量化和资源化。 就城市污泥与有机垃圾联合厌氧发酵产氢的可行性进行了初步研究探索。实验结果表明，当反应温度为37℃、城市污泥:有机垃圾=1:1(w/w)时，厌氧发酵产氢的最佳反应条件：底物浓度50g/l、ph5.0、将底物加热至50℃，10min。该条件下，产氢系统的停滞时间为8小时，50g底物的最大累积氢气产量为84.1ml。从而说明厌氧发酵产氢技术具有一定的实现城市污泥与有机垃圾资源化潜力。

关 键 词： 城市污泥 有机垃圾 交替好氧厌氧堆肥化 厌氧发酵产氢 资源化利用

分 类 号： [X705]

领　　域： [环境科学与工程]