第九講 固體廢棄物堆肥

1、固體廢棄物處理技術(shù)第四講第四講 固體廢棄物堆肥固體廢棄物堆肥主講人：宋敏 Tel: 83794744 Email: 定義n堆肥化（composting）是指在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風(fēng)條件下，通過微生物的發(fā)酵作用，使來源于生物的有機(jī)廢物，發(fā)生生物穩(wěn)定作用（Biostablization），轉(zhuǎn)變成肥料的過程。 使用堆肥的作用1、施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性質(zhì)、施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性質(zhì)2、施用堆肥促進(jìn)植物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高、施用堆肥促進(jìn)植物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高3、施用堆肥增加土壤的微生物活性、施用堆肥增加土壤的微生物活性，可修復(fù)被污染可修復(fù)被污染的土壤的土壤4、堆肥是緩效性肥料，

2、不會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生傷害。、堆肥是緩效性肥料，不會(huì)對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生傷害。5、堆肥是、堆肥是CO2的供給源。的供給源。堆肥化工藝分類（1）按微生物對(duì)氧的需求：好氧堆肥和厭氧堆肥（2）對(duì)于好氧堆肥，按照溫度范圍分：中溫堆肥和高溫堆肥（3）按照堆肥過程中物料的運(yùn)動(dòng)方式：靜態(tài)堆肥和動(dòng)態(tài)堆肥 （4）按照堆肥地點(diǎn)和堆肥方式：露天式堆肥和裝置式堆肥（5）按發(fā)酵歷程：一次發(fā)酵和二次發(fā)酵影響固體廢物堆肥化的主要因素n 主要發(fā)酵條件： 通風(fēng)供氧 堆料含水率 溫度 其他有有機(jī)質(zhì)含量、顆粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。通風(fēng)是堆肥過程中重要的控制條件。通風(fēng)的作用除了向堆肥中的好氧微生物供氧以外，還可以起到帶走水蒸氣從而干化物料

3、的作用。 常用的通風(fēng)方式有：自然通風(fēng)；利用斗式裝載機(jī)，動(dòng)力鏟等特殊設(shè)備翻堆；被動(dòng)通風(fēng)（主要是向堆肥內(nèi)插入通風(fēng)管）；用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)。n 通風(fēng)通風(fēng)被動(dòng)通風(fēng)被動(dòng)通風(fēng)水分的主要作用在于:（1）溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝;（2）水分蒸發(fā)時(shí)帶走熱量，起調(diào)節(jié)堆肥溫度的作用。 如果水分含量過低，細(xì)菌的代謝作用會(huì)普遍停止； 含水量太高,會(huì)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(zhǎng)堆腐時(shí)間n 含水率含水率（1）堆肥含水率應(yīng)為 5060，微生物分解速度最快。（2）含水率小于20，微生物的活動(dòng)基本停止。（3）含水率超過70%，溫度難以上升，有機(jī)物分解速率降低。n溫度溫度

4、 溫度是影響微生物生長(zhǎng)的重要因素。 一般認(rèn)為最適宜的堆肥溫度應(yīng)在55 -60oC，不宜超過 60oC。否則，會(huì)對(duì)微生物生長(zhǎng)活動(dòng)產(chǎn)生抑制作用。n有機(jī)質(zhì)含量有機(jī)質(zhì)含量 當(dāng)有機(jī)物含量低于20%時(shí)， 堆肥過程產(chǎn)生的熱量不足以提高堆層的溫度而達(dá)到堆肥的無害化，也不利于堆體中高溫分解微生物的繁殖 當(dāng)堆體有機(jī)物含量高于80%時(shí)， 對(duì)氧氣的需求很大，而實(shí)際供氣量難以達(dá)到要求，往往使堆體中達(dá)不到好氧狀態(tài)而產(chǎn)生惡臭n顆粒度 空隙率太小，不利于通風(fēng)供氧；空隙率太大，堆肥量減少。 最佳粒徑隨垃圾物理特性變化而變化，例如紙張、紙板在3.8-5.0cm之間；材質(zhì)比較硬的廢物要求粒度小些，在0.5-1cm之間。n碳氮比碳氮

5、比 C/N 比值是一個(gè)重要因素。微生物生長(zhǎng)需要碳源，蛋白質(zhì)合成需要氮源。 C/N比值過高導(dǎo)致成品堆肥的 C/N比過高，施肥時(shí)容易導(dǎo)致氮饑餓； C/N比值過低，細(xì)菌就將多余的氮轉(zhuǎn)化為氨，造成氮損失。 一般認(rèn)為初始 C/N比值在 2530:1 較為適宜。nC/P比比 磷也是微生物所必須的營養(yǎng)元素，堆肥化所需C/P比為75150，污泥中含有較多的磷，所以一般不必調(diào)整。npH值值 pH值隨時(shí)間和溫度的變化而變化。 在好氧堆肥初期，由于酸性細(xì)菌的作用， pH值降到 4.55.0，隨后，最高上升到 8.08.5。因?yàn)槲⑸锟梢栽谳^大的 pH值范圍內(nèi)生存和繁殖，因此一般不必調(diào)整。 一般認(rèn)為 pH 值在 7.

6、58.5 時(shí)，可獲得最大堆肥速率。n外加微生物菌劑外加微生物菌劑 污泥中通常有發(fā)酵微生物，只要通風(fēng)等條件合適，不加菌劑也能發(fā)酵，但是為了實(shí)現(xiàn)快速堆肥，必須添加菌劑，接種菌劑有固體和溶液菌劑。u 好氧堆肥工藝n（1）前處理n（2）一次發(fā)酵（主發(fā)酵）n（3）二次發(fā)酵（后發(fā)酵）n（4）后處理n（5）脫臭n（6）儲(chǔ)藏堆肥工藝的流程和參數(shù)前處理 前處理包括破碎、分選和篩選。通過分選和篩選去除粗大的垃圾和不可降解的有機(jī)物，并通過破碎使堆肥原料和含水率達(dá)到一定的均化。 破碎的另一個(gè)作用是細(xì)化堆肥原料的粒徑，提高有機(jī)物降解的速度。隨后垃圾將與糞便或污泥按一定比例混合均勻。一次堆肥一次堆肥 經(jīng)前處理的垃圾進(jìn)入堆

7、肥裝置，通過翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)，向裝置內(nèi)供氧。在微生物的作用下分解易降解的有機(jī)物。一次堆肥的堆肥期約為4-12天。n一次堆肥最終指標(biāo)一次堆肥最終指標(biāo)n中間處理中間處理 經(jīng)一次堆肥后的物料進(jìn)入中間處理程序。在前處理工序中未被去除的小顆粒金屬、塑料等物質(zhì)將在這個(gè)程序中得到去除。通過這個(gè)工序可減輕二次堆肥的負(fù)荷，提高堆肥質(zhì)量。n二次堆肥二次堆肥 經(jīng)中間處理后的半成品進(jìn)入二次堆肥，通過二次堆肥將尚未分解的和較難分解的有機(jī)物進(jìn) 一步進(jìn)行分解，使之變成較為穩(wěn)定的有機(jī)物。二次堆肥的時(shí)間通常為20-30天。n二次堆肥最終指標(biāo)二次堆肥最終指標(biāo)n脫臭脫臭 臭味是堆肥中比較明顯的二次污染，它關(guān)系到一個(gè)堆肥廠的運(yùn)行質(zhì)量。

8、臭味的主要組成成分是硫化物、胺化合物、脂肪酸、酮、醛和酚。其中主要的是氨氣的釋放。目前廣泛應(yīng)用的治理方法是生物脫臭法。 除臭方法除臭方法堆肥化系統(tǒng) 根據(jù)技術(shù)的復(fù)雜程度，一般分為三類：條垛式、通氣靜態(tài)垛式、發(fā)酵倉式系統(tǒng)。條垛式堆肥系統(tǒng) 條垛式系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):1、所需設(shè)備簡(jiǎn)單,成本投資相對(duì)較低；2、翻堆會(huì)加快水分的散失，堆肥易于干燥；3、填充劑易于篩分和回用；4、因?yàn)槎迅瘯r(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，產(chǎn)品的穩(wěn)定性相對(duì)較好。缺點(diǎn):1、條垛式系統(tǒng)占地面積大;2、要有大量的翻堆機(jī)械及人力;3、需要更頻繁地監(jiān)測(cè),才能確保足夠的通氣量和溫度;4、翻堆會(huì)造成臭味的散失;5、條垛式在不利的氣候條件下不能進(jìn)行操作,6、為了保證

9、良好的通氣條件,條垛式系統(tǒng)所需要的填充劑比例相對(duì)較大。通氣靜態(tài)垛堆肥系統(tǒng)通氣靜態(tài)垛堆肥系統(tǒng)n通氣靜態(tài)垛與條垛式系統(tǒng)的不同之處: 1、堆肥過程中不進(jìn)行物料的翻堆；2、通過鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)使堆體保持好氧狀態(tài) 把強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛堆肥過程分成三個(gè)階段：(1)加熱階段；(2)高溫階段；(3)冷卻階段。優(yōu)點(diǎn):1.設(shè)備的投資相對(duì)較低; 2.相對(duì)于條垛式系統(tǒng),溫度及通氣條件得到更好地控制;產(chǎn)品穩(wěn)定性好,能更有效地殺滅病原菌及控制臭味; 3.由于條件控制較好,通氣靜態(tài)垛系統(tǒng)堆腐時(shí)間相對(duì)較短,一般為2-3周; 4.由于堆腐期相對(duì)較短、填充料的用量少,因此占地也相對(duì)較少。缺點(diǎn): 堆肥易受氣候條件的影響。n 通氣靜態(tài)垛系統(tǒng)的

10、優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)酵倉系統(tǒng)發(fā)酵倉系統(tǒng)n發(fā)酵倉系統(tǒng)是使物料在部分或全部封閉的容器內(nèi)，控制通氣和水分條件，使物料進(jìn)行生物降解和轉(zhuǎn)化。n發(fā)酵倉系統(tǒng)與其它兩類系統(tǒng)的根本區(qū)別是該系統(tǒng)是：在一個(gè)或幾個(gè)容器內(nèi)進(jìn)行，是高程的度機(jī)械化和自動(dòng)化。優(yōu)點(diǎn):1. 堆肥設(shè)備占地面積小; 2. 能夠進(jìn)行很好的過程控制(水、氣、溫度); 3. 堆肥過程不會(huì)受氣候條件的影響; 4. 能夠?qū)U氣進(jìn)行統(tǒng)一的收集處理,防止了環(huán)境的二次污染,同時(shí)也解決了臭味問題; 5. 在發(fā)酵倉系統(tǒng)中,可以對(duì)熱量進(jìn)行回收利用。n 發(fā)酵倉系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)酵倉系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)二、厭氧消化技術(shù) 碳水化合物有機(jī)物：蛋白質(zhì) 脂肪 糖類 氨基酸 脂肪酸甘油 CH4、H2、N2、CO2、CO、H2S等 揮發(fā)份 醇類 H2、CO、CO2液化階段產(chǎn)酸階段產(chǎn)甲烷階段厭氧消化過程劃分為三個(gè)連續(xù)的階段: 即水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。厭氧消化過程n第一階段為水解酸化階段 復(fù)雜的大分子、不溶性有機(jī)物先在細(xì)胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機(jī)物，然后滲入細(xì)胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)酸、醇類、醛類等。這個(gè)階段主要產(chǎn)生較高級(jí)脂肪酸。n第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段 在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌的作用下，第一階段產(chǎn)生的各種有機(jī)酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2，在降解奇數(shù)碳素有機(jī)酸時(shí)還形成CO2。n第三階段為產(chǎn)甲烷階段 產(chǎn)甲