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，同時釋放出大量的能量

2、。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，參與微生物的新陳代謝；（2）水分蒸發(fā)時帶走熱量，起

3、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

4、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o2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

5、肥后期采用鼓風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，最后導致堆肥工藝的失敗。當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

6、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(15.71)進行堆肥實驗，結(jié)果是微生物對有機物的生物氧化過程中顯示了嚴重的氮素損失。但是，當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

7、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

8、，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5060。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。城市垃圾的收集垃圾攪拌混合，固定雙螺旋垂直攪拌器； 磁選，手選去除粗大物，回收有用物質(zhì)復(fù)式振動格柵去除

9、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，碳磷比等） 通風處理防止臭氣 糞池 磁選 雙層滾筒篩 找出大于40mm的物料填埋或焚燒 大于20mm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)方程式：CsHtNuOr. aH2O+bO2 CwHxNyOz. eH2O+dH2O+eH2O+gNH3 +Q 二次發(fā)酵反應(yīng)方程式：(C6H10O5)nn(C6H12O6)n(C6H10O6) +6nO2 6nCO2 +5nH2O+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

10、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12米高的堆垛進行二次發(fā)酵并腐熟。當溫度穩(wěn)定在40左右時即達腐熟，一般需2030天。后處理階段：是對發(fā)酵熟化的堆肥進

11、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1520。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通風，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，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，一般認為城市垃圾為2035之間；碳磷比為75150；PH值，當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5.56.0，堆肥結(jié)束后，PH為8.59.0。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和方法有物理方法、化學方法、微生物活、酶學分析以及植物毒性的簡便的有溫度、固相CPN值、液相CPN值、NH4+N含量