好氧堆肥工艺

静态好氧堆肥处理城市垃圾

好氧堆肥的原理：

好氧堆肥是在有氧条件下，好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁忙殖，产生出更多的生物体的过程。在有机物生化降解的同时，伴有热量产生，因堆肥工艺中该热能不会全部散发到环境中，就必然造成堆肥物料的温度升高，这样就会使一些不耐高温的微生物死亡，耐高温的细菌快速繁殖。生态动力学表明，好氧分解中发挥主要作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热细菌群。该菌群在大量氧分子存在下将有机物氧化分解，同时释放出大量的能量。据此好氧堆肥过程应伴随着两次升温，将其分成三个阶段：起始阶段、高温阶段和熟化阶段。堆肥过程的影响因素包括：生物挥发性固体、通风供氧、水分、温度、碳氮比等。通常要经过物料预处理、一次发酵、二次发酵和后处理过程。1堆肥的过程参数

堆肥化过程是复杂的。物料经混匀后，受营养平衡、水分含量和物理结构等的影响。工艺过程中要控制的各种参数，就是那些对堆肥过程有影响的物理、化学和生物因素。它们决定微生物活动的程度，从而影响堆肥的速度与质量。

1.1水分含量

在堆肥过程中，水分是一个重要的物理因素。水分含量是指整个堆体的含水量。水分的主要作用在于：（1）溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；（2）水分蒸发时带走热量，起调节堆肥温度的作用。水分的多少，直接影响好氧堆肥反应速度的快慢，影响堆肥的质量，甚至关系到好氧堆肥工艺的成败，因此，水分的控制十分重要。在堆肥期间，如果水分含量低于10%~15%，细菌的代谢作用会普遍停止；含水量太高，会使堆体内自由空间少，通气性差，形成微生物发酵的厌氧状态，产生臭味，减慢降解速度，延长堆腐时间。

大量的研究结果表明，堆肥的起始含水率一般为50%~60%。在堆肥的后熟期阶段，堆体的湿度也应保持在一定的水平，以利于细菌和放线菌的生长而加快后熟，同时减少灰尘污染。

1.2通气量

供气是好氧堆肥成功的重要因素之一。供气的作用主要有三个方面。(1)为堆体内的微生物提供氧气。如果堆体内的氧气含量不足，微生物处于厌氧状态，使降解速度减缓，产生h2s等臭气，同时使堆体温度下降。(2)调节温度。堆肥需要微生物反应而产生的高温，但是，对于快速堆肥来讲，必须避免长时间的高温，温度控制的问题就要靠强制通风来解决。(3)散除水分。污泥堆肥的一个目的是降低其水分含量。在堆肥的前期，通气主要是提供微生物o2以降解有机物，在堆肥的后期，则应加大通气量，以冷却堆肥及带走水分，达到堆肥体积、重量减少的目的。

通气可以采取鼓风或抽气方式，两种方式各有利弊：抽气的优势在于可将堆体中的废气在排入大气前统一进行处理，减少二次污染；鼓风的优势是利于水分及热量散失。最好的办法是在堆肥的前期采用抽气方式以处理产生的臭气，在堆肥后期采用鼓风方式以利于减少水分。

1.3有机质含量

有机物是微生物赖以生存和繁殖的重要因素。堆肥反应的特性是它需要一个合适的有机物范围。大量的研究工作表明，在高温好氧堆肥中，适合堆肥的有机物含量范围为20%~80%。当有机物含量低于20%时，堆肥过程产生的热量不足以提高堆层的温度而达到堆肥的无害化，也不利于堆体中高温分解微生物的繁殖，无法提高堆体中微生物的活性，最后导致堆肥工艺的失败。当堆体有机物含量高于80%时，由于高含量的有机物在堆肥过程中对氧气的需求很大，而实际供气量难以达到要求，往往使堆体中达不到好氧状态而产生恶臭，也不能使好氧堆肥顺利进行。有研究者曾用城市垃圾和污泥混合堆肥，这样既可以利用垃圾提高堆体中的孔隙率，又可以利用污泥提高堆体中的有机质含量，同时为垃圾和污泥___现代城市的两大问题找到出路。

2.4c/n比

c/n比是堆肥原料与填充料混合物的c/n比。微生物生长需要碳源，蛋白质合成需要氮源，微生物合成一份蛋白质大约需要30份碳，对于堆肥来讲，c/n比为30看起来是理想的。

c/n比低、特别是当ph值和温度高时，使废弃物中的氮以nh3的形成挥发损失，散发出臭味。用c/n比低的原料(15.7∶1)进行堆肥实验，结果是微生物对

有机物的生物氧化过程中显示了严重的氮素损失。但是，当c/n比高于35时，微生物必须经过多次生命循环，氧化掉过量的碳，直到达到一个合适的c/n比供其进行新陈代谢，因而c/n比高会降低降解速度。

1.5ph值

在堆肥过程中，ph值是一个重要的因素。一般来讲，ph值在3~12之间都可以进行堆肥。但是有研究发现，在堆肥初期堆体的ph值降低，低的ph值有时会严重地抑制堆肥反应的进行。在堆腐垃圾时，ph值控制在8左右可以显著提高堆肥初期的反应速度，可以极大地缩短堆肥达到高温所要求的时间，可以避免由于堆肥反应延缓所造成的臭味问题，但当ph值控制在5时，葡萄糖和蛋白质的降解停止。污泥堆肥的ph值范围一般应在6~9之间最为合适。

1.6温度

温度是堆肥系统微生物活动的反映，是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。堆肥中微生物分解有机物而释放出热量，这些热量使堆肥温度上升。堆肥初期，堆层基本呈中温，嗜温菌较为活跃，大量繁殖。它们在利用有机物的过程中，有一部分转化成热量，堆层温度不断上升，1~2天后可以达到50~60℃。在这个温度下，嗜温菌生长受到抑制，大量死亡，而嗜热菌的繁殖进入激发状态（见表1）。嗜热菌的大量繁殖和温度的明显提高，使堆肥发酵直接由中温进入高温，并在高温度范围内稳定一段时间。正是在这一温度范围内，堆肥中的寄生虫和病原菌被杀死。

表1堆肥温度与微生物生长关系

渠道式垃圾好氧堆肥就是将垃圾在混凝土渠道中进行好氧发酵，通过翻推机的翻推和最终垃圾熟化，从而产生废料的过程。

去除粗大物，回收有用物质

去除粒径大的垃圾，进行填埋处理

通风处理防止臭气

找出大于40mm 的物料填埋或焚烧

大于20mm 小于40mm 的物料

城市垃圾的收集 垃圾搅拌混合，固定双螺旋垂直搅拌器； 磁选，手选 复式振动格栅 一次发酵（调节水分，碳氮比，碳磷比等）

磁选

双层滚筒筛

锤式破碎 二次发酵 腐熟堆肥

粪池

一次发酵发应方程式：CsHtNuOr. aH2O+bO2 —CwHxNyOz. eH2O+dH2O+eH2O+gNH3 +Q

二次发酵反应方程式：(C6H10O5)n—n(C6H12O6)n(C6H10O6) +6nO2 —6nCO2 +5nH2O+Q

前处理～主发酵～后发酵～后处理～贮存。原料的预处理：包括分选、破碎以及含水率及碳氮比的调整。首先去除废物中的金属、玻璃、塑料和木材等杂质，并破碎到40毫米左右的粒度，然后选择堆肥原料进行配料，以便调整水分和碳氮比，可以使用纯垃圾，垃圾和粪便之比为7：3或者垃圾与污泥之比为7：3进行混合堆肥。原料的发酵阶段：我国大都采用一次发酵方式，周期长达30天，目前采用二次发酵方式，周期一般用20天，一次发酵是好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程，具体从发酵开始，经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程，一般需要10—12天，高温阶段持续时间较长。二次发酵指物料经过一次发酵后，还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在，需将其送到后发酵室，堆成1—2米高的堆垛进行二次发酵并腐熟。当温度稳定在40℃左右时即达腐熟，一般需20—30天。后处理阶段：是对发酵熟化的堆肥进行处理，进一步去除堆肥中前处理过程中没有去除的杂质和进行必要的破碎过程、经处理后得到的精制堆肥含水在30%左右，碳氮比为15—20。贮存阶段：贮存是指堆肥处理前必须加以堆存管理，一般可直接存放，也可装袋存放。但贮存时要注意保持干燥通风，防止闭气受潮。分为三个过程：起始阶段、高温阶段、熟化阶段。堆肥过程影响因素有：供氧量要适当，实际所需空气量应为理论空气量的2—10倍；含水量在50%-60%为宜，55%最理想，此时微生物分解速度最快，水的作用有二：一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢，二是调节堆肥温度，温度过高时通过水分的蒸发，带周一部分热量；碳氮比要适当，一般认为城市垃圾为20—35之间；碳磷比为75—150；PH值，当有机污泥做堆肥原料时，需要进行PH调整，堆肥过程开始时，由于酸性菌作用，PH为5.5—6.0，堆肥结束后，PH为8.5—9.0。

主要的设备有：磁选机，BJD型普通锤式破碎机，振动格筛，低温破碎机。

腐熟堆肥的评价：堆肥腐熟度评价是保证城市固体废物达到无害化处理的必要环节,目的是评价堆肥产品是否熟化,以确定其能否安全应用于农业生产。用于腐熟度的评价的指标和方法有物理方法、化学方法、微生物活、酶学分析以及植物毒性的简便的有温度、固相CPN值、液相CPN值、NH4+N含量等。堆肥后熟阶段温

度明显下降,当堆体温度趋于环境温度时堆肥已经腐熟化,且熟化堆肥应是无恶臭味呈均匀褐色的疏松团粒结构。固相CPN值是最常用的堆肥腐熟度评价方法之一．CPN值从开始25:1～30:1减至20:1以下时堆肥达到熟腐。由于微生物的分解作用,有机氮随温度上升不断分解释放出大量NH3,pH快速上升并在堆肥开始3～5d内达到最大值,之后随NH3 量逐渐减少而pH值下降。