《堆肥-生物滴濾塔耦合系統中N2O減排機制及機理模型研究》是依託北京科技大學，由吳川福擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：堆肥-生物滴濾塔耦合系統中N2O減排機制及機理模型研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：吳川福
- 項目類別：青年科學基金項目
- 批准號 ：41505124
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
如何有效降低堆肥-生物滴濾塔耦合系統中N2O產生和含氮噴淋液排放量，是發展堆肥化技術所亟待解決的問題。鑒於生物滴濾塔噴淋液內含有較高濃度無機氮和硝化菌的特性，本課題主要研究其回用至堆肥化過程時，對堆肥腐殖化進程及N2O產生特性的影響。本課題首先以生物滴濾塔去除含氨臭氣為研究對象，揭示不同操作條件對生物滴濾塔NH3去除效果、N2O產生及噴淋液中生化組成特性的影響；然後從不同生化組成噴淋液回用，對堆肥化不同時期物料的理化指標、N2O產生量和微生物種群數量變化等影響的角度，探究噴淋液回用的可行性，並基於好氧-厭氧共作反應機制理論，完善有機質降解機制和微生物反應機制，構建與實際更切合、泛化能力強的堆肥化系統反應機制及N2O產排機理模型，科學闡釋噴淋液回用對堆肥腐殖化進程及N2O產排影響的作用機制，為科學指導堆肥化系統工藝最佳化、有效提升節能減排和確保生態安全提供理論基礎和技術支持。
結題摘要
如何有效降低堆肥-生物滴濾塔耦合系統中N2O的產生和含氮噴淋液的排放量，是發展堆肥化技術所亟待解決的問題。鑒於生物滴濾塔噴淋液內含有較高濃度無機氮，本課題研究其回用至堆肥化過程時，對堆肥腐殖化進程及N2O產排特性的影響。課題首先研究不同聚乳酸和澱粉組成的緩釋碳在不同試驗條件下的釋碳及其脫氮特性，遴選出較為理想的緩釋碳作為生物滴濾塔填料；其次，考察了以選定緩釋碳為填料的兩套脫臭系統[即同步硝化反硝化生物滴濾塔系統（SNDBT）和異步硝化生物滴濾塔-反硝化生物濾池耦合系統（ANDBF）]，在不同運行參數下對NH3的去除效果、N2O排放特性以及噴淋液中化學組成變化規律；最後論證噴淋液回用至堆肥化過程的可行性。研究主要成果如下： （1）緩釋碳釋碳特性實驗結果表明，緩釋碳中聚乳酸和澱粉的配比及溶液pH值對緩釋碳系統釋碳及其脫氮性能影響較大。與其他組成相比，緩釋碳中聚乳酸/澱粉比例為5:5時，反硝化速率快。同時，回響面最佳化結果表明，該緩釋碳體系記憶體在同步硝化反硝化現象。 （2）以該緩釋碳為填料的生物滴濾塔除氨實驗結果表明，SNDBT和ANDBF系統均在進水負荷為800 mg/L，通氣量為100 L/h，噴淋率為200 mL/min，水力停留時間6 d的工況下達到最佳脫氮性能。在此工況下，兩套系統的最高脫氮體積負荷分別為1375.8 kg/ (m3•d)和745.2 kg/ (m3•d)；生物滴濾塔的噴淋率及通氣量是影響體系N2O產生量的關鍵因素。在最佳工況下，生物滴濾塔出氣中N2O濃度在檢測限以下。 （3）以含硝氮的廢棄噴淋液作為堆肥化過程中水分補充源，不影響堆肥化進程的順利進行。同時，噴淋液回用可減少堆肥化過程中的氮素損失、提高堆肥產品的農用價值、降低堆肥化體系溫室氣體及臭氣的排放量。 綜上所述，以聚乳酸和澱粉混合製備的緩釋碳材料作為填料的生物滴濾塔系統，在有效淨化含氨臭氣的同時，降低噴淋液中代謝產物的積累，有效延長噴淋液的使用周期。此外，將含有硝氮的噴淋液作為堆肥化過程中的水分補充源是一個理想的生物滴濾塔廢棄含氮噴淋液處置方法。
