可降解有机物湿解处理及产物干燥利用的研究

论文摘要

随着社会经济的迅速发展,城市生活废物和农林废物产生量逐年增加,其中可降解有机组分约占废物总量的一半以上,其处理对整个废物的处理起着举足轻重的作用,受到了社会各界和政府的高度关注。湿解技术可以快速的将可降解有机废物处理为土壤改良剂或有机肥料,是新型环境友好的处理技术。本文从以下几个方面对其做了深入研究: 1、在湿解条件下,从可降解有机物主要化学组分可能发生的主要化学反应入手,结合生物质大分子水热降解的相关理论,进一步探索了可降解有机物的湿解机理,详细阐述了腐殖质的形成途径。引入能够综合反应操作温度和停留时间的反应强度参数,利用有机废物在不同反应强度参数下的物质变化及腐殖质的形成,进一步分析验证了湿解机理。 2、为了研究无机酸对湿解反应的影响,本文首次开展了加超低浓度稀硫酸对湿解反应影响的研究。深入分析了加酸催化对湿解固体产物和液体产物的影响。建立了以反应强度参数为函数的湿解动力学模型,并对此模型进行了实验验证,为湿解机理提供了更强的理论依据。 3、为了给湿解产物安全农用提供合理的理论依据,本文以自然土壤作为参照,与相同条件下培养的堆肥相对比,结合了评价堆肥稳定度和腐熟度的各项指标,对湿解产物的稳定性进行了研究: (1)、将湿解产物和堆肥分别同土壤按相同比例均匀混合后放在培养瓶中培养,研究了其在培养过程中的物质变化及对种子发芽系数的影响。 (2)、将湿解产物和堆肥分别同土壤按不同比例均匀混合放在土壤中培养,研究了其在土壤中的稳定性及对种子发芽系数的影响。 (3)、将不同工况下的不同湿解产物和土壤按相同比例混合后放在土壤中培养,研究了其在培养过程中的物质变化。 4、为了便于使用、储存和运输,湿解产物的干燥是必要的,但干燥是高能耗的操作工艺。结合过热蒸汽干燥高效、节能的优点,及湿解对热量和水蒸汽的需求,本文构建了将湿解与过热蒸汽干燥工艺联合的系统,并对其做了能量分析和(火用)分析。为了验证该系统的节能效果,还与热风干燥系统进行了比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 课题背景
• 1.2 可降解有机废物的现状分析
• 1.2.1 可降解有机废物的产生量及成分
• 1.2.2 可降解有机废物资源化农业利用的优势
• 1.3 可降解有机物制肥技术的研究现状
• 1.3.1 可降解有机废物的堆肥化
• 1.3.2 可降解有机物湿解
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 可降解有机物湿解的基本原理
• 2.1 引言
• 2.2 湿解的基本原理
• 2.2.1 湿解过程中的基本化学反应
• 2.2.2 腐殖质的形成
• 2.3 湿解过程中的影响因素
• 2.3.1 含水率
• 2.3.2 温度和压力
• 2.3.3 停留时间
• 2.4 湿解机理的实验验证
• 2.4.1 实验物料
• 2.4.2 湿解处理
• 2.4.3 分析方法
• 2.4.4 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 加酸催化湿解与湿解动力学的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料和方法
• 3.2.2 产物分析方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 质量平衡分析
• 3.3.2 固体产物分析
• 3.3.3 液体产物分析
• 3.3.4 反应动力学分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 湿解产物稳定性和腐熟度的评价
• 4.1 引言
• 4.2 湿解产物和堆肥在实验室培养过程中的物质变化及腐熟度评价
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验装置及方法
• 4.2.3 化学分析项目及方法
• 4.2.4 种子发芽系数的测定
• 4.2.5 实验结果与分析
• 4.2.6 小结
• 4.3 湿解产物和堆肥在土壤中的物质变化及腐熟度评价
• 4.3.1 实验材料
• 4.3.2 实验装置及方法
• 4.3.3 化学分析项目及方法
• 4.3.4 种子发芽系数
• 4.3.5 实验结果与分析
• 4.3.6 小结
• 4.4 不同湿解产物在土壤中的物质变化
• 4.4.1 实验材料
• 4.4.2 实验装置及方法
• 4.4.3 化学分析项目及方法
• 4.4.4 实验结果与分析
• 4.4.5 小结
• 第五章 湿解产物干燥过程的用能分析
• 5.1 引言
• 5.2 湿解与过热蒸汽干燥工艺联合系统的构建
• 5.2.1 热力学分析
• 5.2.2 （火用）分析
• 5.2.3 计算结果与讨论
• 5.3 空气干燥与过热蒸汽干燥能耗的比较
• 5.3.1 计算模型
• 5.3.2 计算结果与分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 连续湿解实验系统的建立
• 6.1 引言
• 6.2 连续湿解实验系统的建立
• 6.2.1 蒸汽发生系统
• 6.2.2 进料和出料系统
• 6.2.3 反应釜
• 6.2.4 实验参数的确定方法
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 全文结论
• 7.1.1 可降解有机物湿解的基本原理
• 7.1.2 加酸催化湿解与湿解动力学的研究
• 7.1.3 湿解产物稳定性和腐熟度的研究
• 7.1.4 湿解产物干燥过程的用能分析
• 7.1.5 连续湿解实验系统的建立
• 7.2 研究展望
• 符号表
• 参考文献
• 博士研究生在读期间发表的论文
• 致谢