好氧生物堆肥中温度、氧气和水分模型的研究进展

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1、第26卷第11期中国给水排水V01．26No．1l2010年6月CHINAWATER＆WASTEWATERJun．2010劫爨污泥处理与处置毳畦}《好氧生物堆肥中温度＼氧气和水分模型的研究进展张军，陈同斌，高定，郑国砥(中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京100101)摘要：研究堆肥过程中温度、氧气浓度和水分含量动态变化的数学模型，对于提高堆肥效率和改进工艺具有重要的指导意义。在模拟堆体温度变化时，大多数研究者未考虑堆体温度的空间差异，进行均匀性假设而建立能量平衡方程，仅有少数模型描述了堆体内的传热过程。温度模型

2、对温度一时间曲线的模拟效果与有机质降解模型有关，其中经验模型和一级反应模型的模拟效果较好，Monod模型的模拟效果则较差。氧气模型可分为反应、反应一对流、对流一挥发和反应一对流一扩散等4种模型，现有的氧气模型对氧气浓度一时间曲线的变化趋势预测较好，但对氧气浓度值模拟相对较差。水分模型可分为对流、反应一对流、反应一蒸发和反应一对流一扩散等4种模型，前两种模型对堆肥最终含水率的模拟效果较好，但缺乏过程数据。在总结现有模型的基础上，提出了好氧生物堆肥过程中温度、氧气和水分模型未来的研究方向。关键词：好氧堆肥；数学模型；温度；氧气；

3、水分中图分类号：X703文献标识码：B文章编号：1000—4602(2010)11—0148—05ResearchProgressinMathematicalMelsofTemperature，OxygenandMoistureinAerobicCompostingProcessZHANGJun，CHENTong—bin，GAODing，ZHENGGuo—di(CenterforEnvironmentalRemediation，InstituteofGeographicSciencesandNaturalResourcesR

4、esearch，ChineseAcademyofSciences，Beo'ing100101，China)Abstract：Themathematicalmodelsoftemperature，oxygenandmoistureduringthecompostingareimpoaanttoincreasethecompostingeficiencyandimprovetheprocess．Inthesimulationoftempera—turevariationincompostpile，mostresearchersb

5、uildtheenergybalanceequationwiththehomogeneoushypothesis，withoutconsideringthespatialvariationoftemperature，andonlysomemodelsexplaintheheattransferbetweenlayersofthematrix．Thesimulationfitnessoftemperature—timeprofilefromthetem—peraturemodelisrelativetothebiodegrad

6、ationmodelsoforganicmatter，inwhichtheempiricalmodelandfirst—ordermodelarebetterthantheMonodmode1．Theoxygenmodelsaredividedintofourtypes：reaction，reaction-convection，convection—volatilizationandreaction—convection—diffusion．Mostmodelsofoxygeneffectivelysimulatethetr

7、endofoxygen—timeprofilesandpoorlysimulatetheoxygenconcentration．Themoisturemodelsaredividedintofourtypes：convection，reaction-convection，reaction-volatilizationandreaction-convection—diffusion．Thefirsttwomodelsofmoistureeffectivelysimulatethefinalmoistureofthecompos

8、t，butintheabsenceofprocessdata．Somesuggestionsaregivenforthefutureresearchof基金项目：国家科技支撑计划项目(2006BAJ10B04)；国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA06Z384)·l48·张军