試驗報告好氧堆肥

1、固體廢物處理處置工程實驗表固體廢物的好氧堆肥實驗1、 掌握垃圾好氧堆肥的基本流程2、 掌握堆肥影響因素在實際操作過程的控制方法實驗原理（一）堆肥化的定義與分類堆肥化（Composting）是在控制條件下，使來源于生物的有機廢物發(fā)生生物穩(wěn)定作用的過程。具體講就是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，在一定的人工條件下，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學過程，其實質(zhì)是一種發(fā)酵過程。廢物經(jīng)過堆肥化處理，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)堆肥化過程中氧氣的供應情況可以把堆肥化過程分成兩種。1、好氧堆肥

2、（高溫堆肥）：在通氣條件好，氧氣充足的條件下通過好氧微生物的代謝活動降解有機物。特點：一般在5560c時比較好，有時可高達8090C,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：堆制溫度低，工藝較簡單，成品堆肥中氮素保留比較多，但堆制周期過長，需312個月，異味濃烈，分解不夠充分。1、好氧堆肥過程堆肥有機物分解過程圖(1)中溫階段(產(chǎn)熱或起始階段)：堆制初期，1545C,嗜溫性微生物利用堆肥中可溶性有機物進行旺盛繁殖。溫度不斷上升，此階段以中溫、需氧型微生物為主，一些無芽抱細菌，真菌和放線菌。在目前的堆肥化設備中，此階段一般在12小

3、時以內(nèi)。(2)高溫階段：45c以上，嗜熱性微生物為主，復雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開始被強烈分解。50c左右主要是嗜熱性真菌和放線菌；60c時，幾乎僅為嗜熱性放線菌和細菌在活動；70c以上大多數(shù)嗜熱性微生物不適應，大批死亡、休眠。大多數(shù)微生物在4565c范圍內(nèi)最活躍，所以最佳溫度一般為55C,最易分解有機物，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過程細分為：對數(shù)生長期、減速生長期和內(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物和新形成的腐殖質(zhì)，此時微生物的活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。嗜溫性

4、微生物又占優(yōu)勢，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，堆肥進入腐熟階段，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，氧擴散能力增強，此時只須自然通風，最終使堆肥穩(wěn)定，完成堆肥過程。3、好氧堆肥化反應機理：有機物的氧化不含氮的有機物(GHyOz)CxHyOz+(x+1/2y-1/2z)O2-xCQ+1/2yH2O+能量含氮的有機物(aHtNuOv?aH2O)aHtNuOv?aH2O+bO2CwHxNyOz?cH2O(堆肥)+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+能量由于氧化分解減量化所以堆肥成品(CWHxNyOz?cH2O)與堆肥原料(aHtNuOv?aH2O)之比

5、為0.30.5。通?？扇∪缦聰?shù)值范圍：w=510,x=717,y=1,z=28。細胞質(zhì)的合成(包括有機物的氧化以NH3為氮源)。n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5x)O2.GH7NO2(細胞質(zhì))+(nx-5)CQ+1/2(ny-4)H2O+能量細胞質(zhì)的氧化05H7NO2(細胞質(zhì))+5O2-5CQ+2H2O+NH3+能量4、堆肥微生物(1)來源和作用：有機廢物里面固有的；人工加入的特殊菌種。在一定條件下對某些有機物廢物具有較強的分解能力，活性強、繁殖快、分解力強，能加速反應進程，縮短反應時間。(2)種類：細菌：形體最小、數(shù)量最多，分解大部分的有機物并產(chǎn)生熱量；放線菌：分解

6、纖維素、木質(zhì)素、角質(zhì)素和蛋白質(zhì)等復雜有機物，散發(fā)泥土氣息，如樹皮報紙等硬物；真菌：在堆肥后期與細菌競爭食物，更耐低溫，部分真菌需氮比細菌低，能夠分解木質(zhì)素，細菌則不能；微型生物：如輪蟲、線蟲、跳蟲、潮蟲、甲蟲和蚯蚓，在堆肥中移動和吞食，消納部分有機廢物，增大表面積，并促進微生物的生命活動。5、影響堆肥化的因素(1)化學因素C/N和C/P比:初始物料的0/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0/N比為1020:1,初始原料的一般0/N比都高于最佳值，多為35:1。K一j二N1N2氧濃度：適宜的氧濃度為18%,最低不應小于8%。營養(yǎng)元素：足夠的K

7、和微量元素對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：一般認為最佳溫度在5065c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，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，主要任務是調(diào)整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑，以促進發(fā)酵過程正?；蚩焖龠M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止的階段，稱為主發(fā)酵階段（或主

8、發(fā)酵期）堆肥過程的中溫階段和高溫階段，時間約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物進一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等較穩(wěn)定的有機物，得到完全成熟的堆肥制品。也稱為熟化階段，堆肥過程的腐熟階段，發(fā)酵時間通常在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、脫臭化學除臭劑除臭、堿水和水溶液過濾、熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過濾。例：土壤過濾器。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?zhèn)€月生產(chǎn)量的庫房。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉中或袋裝，要求干燥而透氣。（四）堆肥的過程控制1、關于堆肥中的有機物問題（1）有

9、機物含量：最適為20%80%,過低產(chǎn)熱不足，過高則供氧不足。（2）調(diào)整堆肥原料的有機物組分的方法對堆肥原料進行預處理，將有機物含量提高至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。城市垃圾一糞稀，農(nóng)業(yè)秸稈一畜禽，城市污泥一草炭或鋸末。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550c灼燒損失的部分），直接堆肥較好。2、堆肥過程的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行。（1）適宜的C/N比范圍：2535:1

10、時發(fā)酵過程最快。過低（20:1）,微生物的繁殖會因能量不足受到抑制，導致分解緩慢且不徹底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素相對過剩，將變成氨氣揮發(fā)，降低肥效。過高（>40:1）,則堆肥施入土壤后，將會發(fā)生奪取土壤中氮素的現(xiàn)象，產(chǎn)生氮饑餓”狀態(tài)，對作物生長產(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、全碳的測定方法全氮的測定用凱氏法，全碳用重銘酸鉀法。3、堆肥過程的水分（含水率）控制（1）堆肥中水分的作用：溶解有機物，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）。水分過多，易造成厭氧狀態(tài),并會產(chǎn)生滲濾液的處理問題。水分低于

11、40%時，微生物活性降低，堆肥溫度隨之下降。條垛式系統(tǒng)和反應器系統(tǒng)，<6%;強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)，<60%所有系統(tǒng)水分均應>40%水分較低時，可加水或含水率高的添加劑；過高時，則可攤開晾干或添加松散吸水物。(3)測定水分的方法105c±5C下，26h,測定物料的失重。4.堆肥過程的溫度控制溫升是微生物活動劇烈程度的最好參數(shù)。(1)溫度的作用：影響微生物的生長，高溫菌的理想溫度為5065C,堆肥的最佳溫度為5560C;無害化的要求：反應器和強制通風靜態(tài)垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于55c的時間必須達3天；對于條垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于55c的時間至少為15天。(2)控制方法：

12、溫度-供氣反饋系統(tǒng)；定期翻堆。5、通風的過程控制(1)通風的作用：供氧；調(diào)溫；去水分。(2)通風供氧方式：自然擴散；翻堆；強制通風；翻堆和強制通風結(jié)合的方式；被動通風(3)控制方式：理論方式：時間控制；溫度反饋控制(靜態(tài)垛60C)；O2和CQ含量反饋控制(反應器堆料O2體積分數(shù)為15%20%)實際運行時的評價方法：排氣中02和CQ含量控制。最佳排氣02濃度為14%17%;CQ的體積濃度應為3%6%。6、堆肥過程的pH值控制一般pH值在7.58.5時，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。可通過添加中和劑如石灰、磷酸鹽、鉀鹽等來改變pH值。但通常堆肥可通過自身調(diào)節(jié)，如無特殊情

13、況，一般不必調(diào)整pH值。若pH值降低，可通過逐步增強通風來補救。(五)堆肥的質(zhì)量控制指標堆肥腐熟度：堆肥腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定程度。在工程上，它是衡量堆肥反應完成的信號，在農(nóng)業(yè)上，它是堆肥質(zhì)量的指標。腐熟度的基本含義是：(1)通過微生物的作用，堆肥的產(chǎn)品要達到穩(wěn)定化、無害化，亦即不對環(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和土壤耕作能力。方法參數(shù)或項目表觀鑒別法L溫度：2_顏色;3氣味；4一質(zhì)地L碳氮比（C/冷：2.氯化合物（總氮*網(wǎng)-N.NO3-N.NQ-N）；小瞪*迂工陽離子交轍量（CEC）"宇方法4.有機化合物（水溶性或可浸提有機碳、還原糖.脂類等化合物、纖維素.半纖維素、淀粉等）立腐殖質(zhì)（腐殖質(zhì)指數(shù),腐殖版總量和功能基團）生物活性法L耗氧速率；2.微生物種群和數(shù)量:3.酶學分析孑植篡衰性分1.種子發(fā)芽2.植物生物量相法衛(wèi)生學檢測致病微生物指標等腐熟度的測定取不同時間的堆肥料1g置于100mL燒杯中，滴入9滴酒精使其濕潤小心加入20mL36%的高氯酸，靜置，過濾加入20mL碘反應劑到濾液中并加以攪動取幾滴濾