好氧堆肥工藝

1、靜態(tài)好氧堆肥處理城市垃圾好氧堆肥的原理：好氧堆肥是在有氧條件下，好氧細菌對廢物進行吸收、氧化、分解。微生物通過 自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微 生物生長活動所需的能量，而另一部分有機物則被合成新的細胞質(zhì)，使微生物不斷生 長繁忙殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。在有機物生化降解的同時，伴有熱量產(chǎn)生， 因堆肥工藝中該熱能不會全部散發(fā)到環(huán)境中，就必然造成堆肥物料的溫度升高，這樣 就會使一些不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細菌快速繁殖。生態(tài)動力學(xué)表明，好氧 分解中發(fā)揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細菌群。該菌群在大量氧分子存 在下將有機物氧化分解，同時釋放出

2、大量的能量。據(jù)此好氧堆肥過程應(yīng)伴隨著兩次升 溫，將其分成三個階段：起始階段、高溫階段和熟化階段。堆肥過程的影響因素包括： 生物揮發(fā)性固體、通風(fēng)供氧、水分、溫度、碳氮比等。通常要經(jīng)過物料預(yù)處理、一次 發(fā)酵、二次發(fā)酵和后處理過程。1堆肥的過程參數(shù)堆肥化過程是復(fù)雜的。 物料經(jīng)混勻后，受營養(yǎng)平衡、 水分含量和物理結(jié)構(gòu)等的影響。 工藝過程中要控制的各種參數(shù)，就是那些對堆肥過程有影響的物理、化學(xué)和生物因素。 它們決定微生物活動的程度，從而影響堆肥的速度與質(zhì)量。1.1 水分含量在堆肥過程中， 水分是一個重要的物理因素。 水分含量是指整個堆體的含水量。 水 分的主要作用在于： （1）溶解有機物，參與微生物的新

3、陳代謝； （2）水分蒸發(fā)時帶走 熱量，起調(diào)節(jié)堆肥溫度的作用。水分的多少，直接影響好氧堆肥反應(yīng)速度的快慢，影 響堆肥的質(zhì)量，甚至關(guān)系到好氧堆肥工藝的成敗，因此，水分的控制十分重要。在堆 肥期間，如果水分含量低于 10%15%，細菌的代謝作用會普遍停止；含水量太高，會使 堆體內(nèi)自由空間少，通氣性差，形成微生物發(fā)酵的厭氧狀態(tài)，產(chǎn)生臭味，減慢降解速 度，延長堆腐時間。大量的研究結(jié)果表明，堆肥的起始含水率一般為 50%60%。在堆肥的后熟期階段， 堆體的濕度也應(yīng)保持在一定的水平，以利于細菌和放線菌的生長而加快后熟，同時減 少灰塵污染。1.2 通氣量供氣是好氧堆肥成功的重要因素之一。供氣的作用主要有三個方

4、面。 (1) 為堆體內(nèi) 的微生物提供氧氣。如果堆體內(nèi)的氧氣含量不足，微生物處于厭氧狀態(tài)，使降解速度 減緩，產(chǎn)生h2s等臭氣，同時使堆體溫度下降。(2)調(diào)節(jié)溫度。堆肥需要微生物反應(yīng)而 產(chǎn)生的高溫，但是，對于快速堆肥來講，必須避免長時間的高溫，溫度控制的問題就 要靠強制通風(fēng)來解決。 (3) 散除水分。污泥堆肥的一個目的是降低其水分含量。在堆肥 的前期，通氣主要是提供微生物 02以降解有機物，在堆肥的后期，則應(yīng)加大通氣量， 以冷卻堆肥及帶走水分，達到堆肥體積、重量減少的目的。通氣可以采取鼓風(fēng)或抽氣方式， 兩種方式各有利弊： 抽氣的優(yōu)勢在于可將堆體中的 廢氣在排入大氣前統(tǒng)一進行處理，減少二次污染；鼓風(fēng)

5、的優(yōu)勢是利于水分及熱量散失。 最好的辦法是在堆肥的前期采用抽氣方式以處理產(chǎn)生的臭氣，在堆肥后期采用鼓風(fēng)方 式以利于減少水分。1.3有機質(zhì)含量有機物是微生物賴以生存和繁殖的重要因素。 堆肥反應(yīng)的特性是它需要一個合適的 有機物范圍。大量的研究工作表明，在高溫好氧堆肥中，適合堆肥的有機物含量范圍 為20%80%。當(dāng)有機物含量低于 20%時，堆肥過程產(chǎn)生的熱量不足以提高堆層的溫度而 達到堆肥的無害化，也不利于堆體中高溫分解微生物的繁殖，無法提高堆體中微生物 的活性，最后導(dǎo)致堆肥工藝的失敗。當(dāng)堆體有機物含量高于 80%時，由于高含量的有機 物在堆肥過程中對氧氣的需求很大，而實際供氣量難以達到要求，往往使

6、堆體中達不 到好氧狀態(tài)而產(chǎn)生惡臭，也不能使好氧堆肥順利進行。有研究者曾用城市垃圾和污泥 混合堆肥，這樣既可以利用垃圾提高堆體中的孔隙率，又可以利用污泥提高堆體中的 有機質(zhì)含量，同時為垃圾和污泥 _現(xiàn)代城市的兩大問題找到出路。2.4c/n 比c/n 比是堆肥原料與填充料混合物的 c/n 比。微生物生長需要碳源，蛋白質(zhì)合成需 要氮源， 微生物合成一份蛋白質(zhì)大約需要 30份碳，對于堆肥來講， c/n 比為 30看起來是 理想的。c/n比低、特別是當(dāng)ph值和溫度高時，使廢棄物中的氮以nh3的形成揮發(fā)損失，散 發(fā)出臭味。用c/n比低的原料(15.7 : 1)進行堆肥實驗，結(jié)果是微生物對有機物的生物 氧化

7、過程中顯示了嚴重的氮素損失。但是，當(dāng) c/n 比高于35時，微生物必須經(jīng)過多次 生命循環(huán)，氧化掉過量的碳，直到達到一個合適的c/n比供其進行新陳代謝，因而c/n 比高會降低降解速度。1.5ph 值在堆肥過程中，ph值是一個重要的因素。一般來講，ph值在312之間都可以進行 堆肥。但是有研究發(fā)現(xiàn)，在堆肥初期堆體的ph值降低，低的ph值有時會嚴重地抑制堆肥反應(yīng)的進行。在堆腐垃圾時，ph值控制在8左右可以顯著提高堆肥初期的反應(yīng)速度， 可以極大地縮短堆肥達到高溫所要求的時間，可以避免由于堆肥反應(yīng)延緩所造成的臭 味問題，但當(dāng)ph值控制在5時，葡萄糖和蛋白質(zhì)的降解停止。污泥堆肥的 ph值范圍一 般應(yīng)在69

8、之間最為合適。1.6溫度溫度是堆肥系統(tǒng)微生物活動的反映，是影響微生物活動和堆肥工藝過程的重要因 素。堆肥中微生物分解有機物而釋放出熱量，這些熱量使堆肥溫度上升。堆肥初期， 堆層基本呈中溫，嗜溫菌較為活躍，大量繁殖。它們在利用有機物的過程中，有一部 分轉(zhuǎn)化成熱量，堆層溫度不斷上升，12天后可以達到5060C。在這個溫度下，嗜溫 菌生長受到抑制，大量死亡，而嗜熱菌的繁殖進入激發(fā)狀態(tài)（見表1）。嗜熱菌的大量繁殖和溫度的明顯提高，使堆肥發(fā)酵直接由中溫進入高溫，并在高溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定一 段時間。正是在這一溫度范圍內(nèi)，堆肥中的寄生蟲和病原菌被殺死。表1堆肥溫度與微生物生長關(guān)系ffiJXCC)遍度對襯主慟生股

9、的宦晌不適用朋花抑制狀零可開始生繪055ata*55"60（鑿詳賽週）1 抑制橫寺朝顯）>70渠道式垃圾好氧堆肥就是將垃圾在混凝土渠道中進行好氧發(fā)酵，通過翻推機的翻推和 最終垃圾熟化，從而產(chǎn)生廢料的過程。城市垃圾的收皿珞坤淚厶 田挙 w 硒詒無舌墻坤興.u 1 ?' 丿亠磁選，手選3LJ兒J丁口可 >去除粗大物，回收有用物質(zhì)糞池復(fù)式振動格柵去除粒徑大的垃圾，進行填埋處理一次發(fā)酵（調(diào)節(jié)水分，碳氮比，碳磷比通風(fēng)處理防止臭氣磁選雙層滾筒篩找出大于40mm勺物料填埋或焚燒大于20mn小于40mm的物料錘式破碎腐熟堆肥二次發(fā)酵一次發(fā)酵發(fā)應(yīng)方程 CsHtNuOr. aH2O+

10、bO2 CwHxNyOz. eH2O+dH2O+eH2O+gNH3 +Q二次發(fā)酵反應(yīng)方程式：(C6H10O5)r n (C6H12O6) n(C6H10O6+6 nO2 6n CO告5 nH 20+Q前處理主發(fā)酵后發(fā)酵后處理貯存。原料的預(yù)處理：包括分選、破碎以及含水率及碳氮比的調(diào)整。首先去除廢物中的金屬、玻璃、塑料和木材等雜質(zhì)，并破碎到40毫米左右的粒度，然后選擇堆肥原料進行配料，以便調(diào)整水分和碳氮比，可以使用純垃圾，垃圾和糞便之比為7: 3或者垃圾與污泥之比為7: 3進行混合堆肥。原料的發(fā)酵階段：我國大都采用一次發(fā)酵方式，周期長達30天，目前采用二次發(fā)酵方式，周期一般用20天，一次發(fā)酵是好氧

11、堆肥的中溫與高溫兩個階段的微生物代謝過程，具體從發(fā)酵開始，經(jīng)中溫、高溫然后到達溫度開始下降的整個過程，一般需要1012天，高溫階段持續(xù)時間較長。二次發(fā)酵指物料經(jīng)過一次發(fā)酵后，還有一部分易分解和大量難分解的 有機物存在，需將其送到后發(fā)酵室，堆成1 2米高的堆垛進行二次發(fā)酵并腐熟。當(dāng)溫度穩(wěn)定在40C左右時即達腐熟，一般需 20 30天。后處理階段：是對發(fā)酵熟化的堆肥進行處理，進一步去除堆 肥中前處理過程中沒有去除的雜質(zhì)和進行必要的破碎過程、經(jīng)處理后得到的精制堆肥含水在30%左右，碳氮比為15 20。貯存階段：貯存是指堆肥處理前必須加以堆存管理，一般可直接存放，也 可裝袋存放。但貯存時要注意保持干燥

12、通風(fēng)，防止閉氣受潮。分為三個過程：起始階段、高溫階段、熟化階段。堆肥過程影響因素有：供氧量要適當(dāng)，實際所需空氣量應(yīng)為理論空氣量的210倍；含水量在50%-60%為宜，55%最理想，此時微生物分解速度最快，水的作用有二：一是溶解有機物， 參與微生物的新陳代謝，二是調(diào)節(jié)堆肥溫度，溫度過高時通過水分的蒸發(fā)，帶周一部分熱量；碳氮 比要適當(dāng)，一般認為城市垃圾為20 35之間；碳磷比為75150; PH值，當(dāng)有機污泥做堆肥原料時，需要進行PH調(diào)整，堆肥過程開始時，由于酸性菌作用,PH為5.5 6.0，堆肥結(jié)束后，PH為8.5 9.0 。主要的設(shè)備有：磁選機， BJD 型普通錘式破碎機，振動格篩，低溫破碎機。腐熟堆肥的評價： 堆肥腐熟度評價是保證城市固體廢物達到無害化處理的必要環(huán)節(jié) , 目 的是評價堆肥產(chǎn)品是否熟化 , 以確定其能否安全應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 用于腐熟度的評價的 指標(biāo)和方法有物理方法、化學(xué)方法、微生物活、酶學(xué)分析以及植物毒性的簡便的有溫度、固相CPN值、液相CPNfi、NH4+