實(shí)驗(yàn)報(bào)告好氧堆肥

1、固體廢物處理處置工程實(shí)驗(yàn)表實(shí)驗(yàn)名稱固體廢物的好氧堆肥實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握垃圾好氧堆肥的基本流程2、 掌握堆肥影響因素在實(shí)際操作過(guò)程的控制方法實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理 （一）堆肥化的定義與分類堆肥化(Composting)是在控制條件下，使來(lái)源于生物的有機(jī)廢物發(fā)生生物穩(wěn)定作用的過(guò)程。具體講就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，在一定的人工條件下，有控制地促進(jìn)可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是一種發(fā)酵過(guò)程。廢物經(jīng)過(guò)堆肥化處理，制得的成品叫做堆肥。它是一類棕色的、泥炭般的腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì)，故也稱為“腐殖土”。分類：根據(jù)堆肥化過(guò)程中氧氣的供應(yīng)情況可以把堆

2、肥化過(guò)程分成兩種。 1、好氧堆肥（高溫堆肥）：在通氣條件好，氧氣充足的條件下通過(guò)好氧微生物的代謝活動(dòng)降解有機(jī)物。特點(diǎn)：一般在5560時(shí)比較好，有時(shí)可高達(dá)8090，堆制周期短，也稱為高溫堆肥或高溫快速堆肥 。2、厭氧堆肥：是在氧氣不足的條件下借助厭氧微生物發(fā)酵堆肥。特點(diǎn)：堆制溫度低，工藝較簡(jiǎn)單，成品堆肥中氮素保留比較多，但堆制周期過(guò)長(zhǎng)，需312個(gè)月，異味濃烈，分解不夠充分。1、好氧堆肥過(guò)程（1）中溫階段（產(chǎn)熱或起始階段）：堆制初期，1545，嗜溫性微生物利用堆肥中可溶性有機(jī)物進(jìn)行旺盛繁殖。溫度不斷上升，此階段以中溫、需氧型微生物為主，一些無(wú)芽孢細(xì)菌，真菌和放線菌。在目前的堆肥化設(shè)備中，此階段一般

3、在12小時(shí)以內(nèi)。（2）高溫階段：45以上，嗜熱性微生物為主，復(fù)雜的有機(jī)物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開始被強(qiáng)烈分解。50左右主要是嗜熱性真菌和放線菌； 60時(shí)，幾乎僅為嗜熱性放線菌和細(xì)菌在活動(dòng)； 70以上大多數(shù)嗜熱性微生物不適應(yīng)，大批死亡、休眠。 大多數(shù)微生物在4565范圍內(nèi)最活躍，所以最佳溫度一般為55，最易分解有機(jī)物，病原菌和寄生蟲大多數(shù)可被殺死。微生物在高溫階段的生長(zhǎng)過(guò)程細(xì)分為：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、減速生長(zhǎng)期和內(nèi)源呼吸期。此后，堆積層內(nèi)開始發(fā)生腐殖質(zhì)的形成過(guò)程。（3）腐熟階段 (降溫階段)：在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，此時(shí)微生物的活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。嗜

4、溫性微生物又占優(yōu)勢(shì)，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，堆肥進(jìn)入腐熟階段，需氧量和含水量降低。 降溫后，需氧量大大減少，含水率也降低。堆肥物孔隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只須自然通風(fēng)，最終使堆肥穩(wěn)定，完成堆肥過(guò)程。3、 好氧堆肥化反應(yīng)機(jī)理：有機(jī)物的氧化不含氮的有機(jī)物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/2y-1/2z)O2 xCO2+1/2yH2O+能量 含氮的有機(jī)物(CsHtNuOvaH2O)CsHtNuOvaH2O+bO2 CwHxNyOzcH2O(堆肥)+dH2O(氣)+eH2O(液)+f CO2+gNH3+能量由于氧化分解減量化所以堆肥成品(CwHxNyOzcH2O)與堆肥原料(CsHtNu

5、OvaH2O )之比為0.30.5。通?？扇∪缦聰?shù)值范圍：w=510， x=717， y=1 ，z=28。細(xì)胞質(zhì)的合成（包括有機(jī)物的氧化以NH3為氮源）。n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5x)O2 C5H7NO2(細(xì)胞質(zhì))+(nx-5) CO2+1/2(ny-4)H2O+能量細(xì)胞質(zhì)的氧化C5H7NO2(細(xì)胞質(zhì))+5O2 5CO2+2H2O+ NH3+能量4、 堆肥微生物(1)來(lái)源和作用：有機(jī)廢物里面固有的；人工加入的特殊菌種。在一定條件下對(duì)某些有機(jī)物廢物具有較強(qiáng)的分解能力，活性強(qiáng)、繁殖快、分解力強(qiáng)，能加速反應(yīng)進(jìn)程，縮短反應(yīng)時(shí)間。(2)種類：細(xì)菌：形體最小、數(shù)量最多，分解

6、大部分的有機(jī)物并產(chǎn)生熱量；放線菌：分解纖維素、木質(zhì)素、角質(zhì)素和蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物，散發(fā)泥土氣息，如樹皮報(bào)紙等硬物；真菌：在堆肥后期與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)食物，更耐低溫，部分真菌需氮比細(xì)菌低，能夠分解木質(zhì)素，細(xì)菌則不能；微型生物：如輪蟲、線蟲、跳蟲、潮蟲、甲蟲和蚯蚓，在堆肥中移動(dòng)和吞食，消納部分有機(jī)廢物，增大表面積，并促進(jìn)微生物的生命活動(dòng)。5、影響堆肥化的因素（1）化學(xué)因素C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1 較好，最佳為25:135:1; C/P比在75150為宜。為保證成品肥料中的C/N比為1020:1，初始原料的一般C/N比都高于最佳值，多為35:1。氧濃度:適宜的氧濃度為18%,最低不應(yīng)小

7、于8%。營(yíng)養(yǎng)元素:足夠的K和微量元素對(duì)于微生物的新陳代謝是必須的，一般它們不是限制條件。 pH值:堆肥微生物最佳的pH=5.58.5。（2）物理因素溫度:一般認(rèn)為最佳溫度在5065之間。顆粒尺寸:適宜的粒徑范圍是1260mm。含水率:堆肥原料的最佳含水率通常是在50%60%。（三） 堆肥的基本工序1、前處理以城市生活垃圾為堆肥原料時(shí),包括破碎、分選、篩分等工序 ；以家畜糞便、污泥等為堆肥原料時(shí)，主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑，以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程正?；蚩焖龠M(jìn)行。降低水分、增加透氣性、調(diào)整碳氮比的主要方法是添加有機(jī)調(diào)理劑和膨脹劑。2、主發(fā)酵（一次發(fā)酵）將堆肥化物料溫度升高到開始降低為

8、止的階段，稱為主發(fā)酵階段（或主發(fā)酵期）。堆肥過(guò)程的中溫階段和高溫階段，時(shí)間約412天。3、后發(fā)酵（二次發(fā)酵） 將主發(fā)酵尚未分解的易分解和較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥制品。也稱為熟化階段，堆肥過(guò)程的腐熟階段，發(fā)酵時(shí)間通常在2030天以上。4、后處理 分選以去除雜物，并根據(jù)需要再破碎。5、脫臭 化學(xué)除臭劑除臭、堿水和水溶液過(guò)濾、熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過(guò)濾。例：土壤過(guò)濾器。6、貯存 堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產(chǎn)的堆肥只能貯存，所以要建立可貯存6個(gè)月生產(chǎn)量的庫(kù)房。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉(cāng)中或袋裝，要求干燥而透氣。(四)堆肥的

9、過(guò)程控制1、關(guān)于堆肥中的有機(jī)物問(wèn)題（1）有機(jī)物含量：最適為20%80%，過(guò)低產(chǎn)熱不足，過(guò)高則供氧不足。（2）調(diào)整堆肥原料的有機(jī)物組分的方法對(duì)堆肥原料進(jìn)行預(yù)處理，將有機(jī)物含量提高至50%以上(含污泥的堆料的揮發(fā)性固體含量應(yīng)大于50%)。發(fā)酵前在堆肥原料中摻入一定比例的稀糞、城市污水、污泥、畜糞等。城市垃圾糞稀，農(nóng)業(yè)秸稈畜禽，城市污泥草炭或鋸末。 城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作調(diào)理劑，一般原污泥中含有較高的揮發(fā)性物質(zhì)（指單位干重固體在馬福爐中550灼燒損失的部分），直接堆肥較好。 2、堆肥過(guò)程的C/N比控制作用：保證成品堆肥中一定的碳氮比(一般為1020:1)和堆肥中使分解速度有序地進(jìn)行。

10、 （1）適宜的C/N比范圍：2535:1時(shí)發(fā)酵過(guò)程最快。過(guò)低(20:1)，微生物的繁殖會(huì)因能量不足受到抑制，導(dǎo)致分解緩慢且不徹底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素相對(duì)過(guò)剩，將變成氨氣揮發(fā)，降低肥效。過(guò)高(40:1)，則堆肥施入土壤后，將會(huì)發(fā)生奪取土壤中氮素的現(xiàn)象，產(chǎn)生“氮饑餓”狀態(tài)，對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。 （2）堆肥原料C/N比調(diào)整的方法：（3）堆肥中全氮、全碳的測(cè)定方法全氮的測(cè)定用凱氏法，全碳用重鉻酸鉀法。3、堆肥過(guò)程的水分（含水率）控制（1）堆肥中水分的作用：溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝；調(diào)解堆肥溫度。（2）水分的調(diào)整方法：最佳含水率為5060%(按質(zhì)量計(jì))。水分過(guò)多，易造成厭氧狀態(tài)

11、，并會(huì)產(chǎn)生滲濾液的處理問(wèn)題。水分低于40時(shí)，微生物活性降低，堆肥溫度隨之下降。條垛式系統(tǒng)和反應(yīng)器系統(tǒng)， 65%；強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)， 60%。所有系統(tǒng)水分均應(yīng) 40%。水分較低時(shí)，可加水或含水率高的添加劑；過(guò)高時(shí)，則可攤開晾干或添加松散吸水物。（3）測(cè)定水分的方法 105±5下，26h，測(cè)定物料的失重。4. 堆肥過(guò)程的溫度控制 溫升是微生物活動(dòng)劇烈程度的最好參數(shù)。（1）溫度的作用：影響微生物的生長(zhǎng)，高溫菌的理想溫度為5065 ，堆肥的最佳溫度為5560 ； 無(wú)害化的要求：反應(yīng)器和強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于55 的時(shí)間必須達(dá)3天；對(duì)于條垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于55 的時(shí)間至少

12、為15天。（2）控制方法：溫度-供氣反饋系統(tǒng)；定期翻堆。5、通風(fēng)的過(guò)程控制（1）通風(fēng)的作用：供氧；調(diào)溫；去水分。（2）通風(fēng)供氧方式：自然擴(kuò)散；翻堆；強(qiáng)制通風(fēng)；翻堆和強(qiáng)制通風(fēng)結(jié)合的方式；被動(dòng)通風(fēng)（3）控制方式：理論方式：時(shí)間控制；溫度反饋控制(靜態(tài)垛60 )；O2和CO2含量反饋控制(反應(yīng)器堆料O2體積分?jǐn)?shù)為15%20% )。實(shí)際運(yùn)行時(shí)的評(píng)價(jià)方法：排氣中O2和CO2含量控制。最佳排氣O2濃度為14%17% ； CO2的體積濃度應(yīng)為3%6% 。6、堆肥過(guò)程的pH值控制一般pH值在7.58.5時(shí)，可獲得最大堆肥速率。最終的堆肥產(chǎn)品pH值基本在7.5左右。可通過(guò)添加中和劑如石灰、磷酸鹽、鉀鹽等來(lái)改變pH值。但通常堆肥可通過(guò)自身調(diào)節(jié)，如無(wú)特殊情況，一般不必調(diào)整pH值。若pH值降低，可通過(guò)逐步增強(qiáng)通風(fēng)來(lái)補(bǔ)救。 （五）堆肥的質(zhì)量控制指標(biāo)堆肥腐熟度：堆肥腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定程度。在工程上，它是衡量堆肥反應(yīng)完成的信號(hào)，在農(nóng)業(yè)上，它是堆肥質(zhì)量的指標(biāo)。腐熟度的基本含義是：（1）通過(guò)微生物的作用，堆肥的產(chǎn)品要達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化，亦即不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響；（2）堆肥產(chǎn)品的使用不影響作物的成長(zhǎng)和土壤耕作能力。腐熟度的測(cè)定取不同時(shí)間的堆肥料1g置于100mL燒杯中，滴入9滴酒精使其濕潤(rùn)小心加入20mL 36% 的高氯酸，靜置，過(guò)濾加入20mL碘反應(yīng)劑到濾液中并加以攪