好氧堆肥工藝

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(xì)菌對(duì)廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，同時(shí)釋放出可供微生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需的能量，而另一部分有機(jī)物則被合成新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長(zhǎng)繁忙殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過(guò)程。在有機(jī)物生化降解的同時(shí)，伴有熱量產(chǎn)生，因堆肥工藝中該熱能不會(huì)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(huì)使一些不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細(xì)菌快速繁殖。生態(tài)動(dòng)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(xì)菌群。該菌群在大量氧分子存在下將有機(jī)物氧化分解，同時(shí)釋放出大量的能量。據(jù)此好氧堆肥過(guò)程應(yīng)伴隨著兩次升溫，將其分成三個(gè)階段：起始階段、高溫階段和熟化階段。堆肥過(guò)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(guò)物料預(yù)處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵和后處理過(guò)程。1堆肥的過(guò)程參數(shù)堆肥化過(guò)程是復(fù)雜的。物料經(jīng)混勻后，受營(yíng)養(yǎng)平衡、水分含量和物理結(jié)構(gòu)等的影響。工藝過(guò)程中要控制的各種參數(shù)，就是那些對(duì)堆肥過(guò)程有影響的物理、化學(xué)和生物因素。它們決定微生物活動(dòng)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(guò)程中，水分是一個(gè)重要的物理因素。水分含量是指整個(gè)堆體的含水量。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。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(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。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(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)而加快后熟，同時(shí)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(gè)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(shí)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(duì)于快速堆肥來(lái)講，必須避免長(zhǎng)時(shí)間的高溫，溫度控制的問(wèn)題就要靠強(qiáng)制通風(fēng)來(lái)解決。(3)散除水分。污泥堆肥的一個(gè)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(jī)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(dá)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(shì)在于可將堆體中的廢氣在排入大氣前統(tǒng)一進(jìn)行處理，減少二次污染；鼓風(fēng)的優(yōu)勢(shì)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(jī)質(zhì)含量有機(jī)物是微生物賴(lài)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(gè)合適的有機(jī)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(jī)物含量范圍為20%~80%。當(dāng)有機(jī)物含量低于20%時(shí)，堆肥過(guò)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(wú)害化，也不利于堆體中高溫分解微生物的繁殖，無(wú)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(jī)物含量高于80%時(shí)，由于高含量的有機(jī)物在堆肥過(guò)程中對(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，也不能使好氧堆肥順利進(jìn)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(jī)質(zhì)含量，同時(shí)為垃圾和污泥___現(xiàn)代城市的兩大問(wèn)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(zhǎng)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(duì)于堆肥來(lái)講，c/n比為30看起來(lái)是理想的。c/n比低、特別是當(dāng)ph值和溫度高時(shí)，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(jìn)行堆肥實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是微生物對(duì)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)n—n(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毫米左右的粒度，然后選擇堆肥原料進(jìn)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(jìn)行混合堆肥。原料的發(fā)酵階段：我國(guó)大都采用一次發(fā)酵方式，周期長(zhǎng)達(dá)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(gè)階段的微生物代謝過(guò)程，具體從發(fā)酵開(kāi)始，經(jīng)中溫、高溫然后到達(dá)溫度開(kāi)始下降的整個(gè)過(guò)程，一般需要10—12天，高溫階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。二次發(fā)酵指物料經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵后，還有一部分易分解和大量難分解的有機(jī)物存在，需將其送到后發(fā)酵室，堆成1—2米高的堆垛進(jìn)行二次發(fā)酵并腐熟。當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃左右時(shí)即達(dá)腐熟，一般需20—30天。后處理階段：是對(duì)發(fā)酵熟化的堆肥進(jìn)行處理，進(jìn)一步去除堆肥中前處理過(guò)程中沒(méi)有去除的雜質(zhì)和進(jìn)行必要的破碎過(guò)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(shí)要注意保持干燥通風(fēng)，防止閉氣受潮。分為三個(gè)過(guò)程：起始階段、高溫階段、熟化階段。堆肥過(guò)程影響因素有：供氧量要適當(dāng)，實(shí)際所需空氣量應(yīng)為理論空氣量的2—10倍；含水量在50%-60%為宜，55%最理想，此時(shí)微生物分解速度最快，水的作用有二：一是溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝，二是調(diào)節(jié)堆肥溫度，溫度過(guò)高時(shí)通過(guò)水分的蒸發(fā)，帶周一部分熱量；碳氮比要適當(dāng)，一般認(rèn)為城市垃圾為20—35之間；碳磷比為75—150；PH值，當(dāng)有機(jī)污泥做堆肥原料時(shí)，需要進(jìn)行PH調(diào)整，堆肥過(guò)程開(kāi)始時(shí)，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(jī)，BJD型普通錘式破碎機(jī)，振動(dòng)格篩，低溫破碎機(jī)。腐熟堆肥的評(píng)價(jià)：堆肥腐熟度評(píng)價(jià)是保證城市固體廢物達(dá)到無(wú)害化處理的必要環(huán)節(jié),目的是評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(jiǎn)便的有溫度、固相CPN值、液相CPN值、NH4+N含量等。堆肥后熟階段溫度明顯下降,當(dāng)堆體溫度趨于環(huán)境溫度時(shí)堆肥已經(jīng)腐熟化,且熟化堆肥