第五章 固廢的生化處理

1、第五章第五章 固體廢物的生物處理技術(shù)固體廢物的生物處理技術(shù)5.1 生物處理基本概念o(一一)固體廢物生物轉(zhuǎn)換及其重要意義固體廢物生物轉(zhuǎn)換及其重要意義o 生態(tài)系統(tǒng)中分解者生態(tài)系統(tǒng)中分解者有機(jī)物的分解和礦化有機(jī)物的分解和礦化 o 人類通過各種手段，借助于微生物的生物能，對固體人類通過各種手段，借助于微生物的生物能，對固體廢物進(jìn)行生物處理，實(shí)現(xiàn)固體廢物廢物進(jìn)行生物處理，實(shí)現(xiàn)固體廢物(主要是有機(jī)固體廢主要是有機(jī)固體廢物物)的的穩(wěn)定化、無害化與資源化穩(wěn)定化、無害化與資源化的技術(shù)就統(tǒng)稱為固體廢的技術(shù)就統(tǒng)稱為固體廢物的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。物的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。 這種生物轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用的這種生物轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用的重要意義重要

2、意義在于：在于：對城市固體廢物進(jìn)行處理消納，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、對城市固體廢物進(jìn)行處理消納，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無害化，可以無害化，可以避免避免對對環(huán)境造成的惡劣影響；環(huán)境造成的惡劣影響；可促進(jìn)上述自然界物質(zhì)循環(huán)與人類社會化物可促進(jìn)上述自然界物質(zhì)循環(huán)與人類社會化物質(zhì)循環(huán)的統(tǒng)一，可以把固體廢物中的適用組質(zhì)循環(huán)的統(tǒng)一，可以把固體廢物中的適用組分盡快地分盡快地重新納入自然循環(huán)重新納入自然循環(huán)(例如生產(chǎn)堆肥例如生產(chǎn)堆肥用以施肥、改造土壤，可回歸農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)用以施肥、改造土壤，可回歸農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中去中去)；可以將大量有機(jī)固體廢物通過各種工藝可以將大量有機(jī)固體廢物通過各種工藝轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成有用的物質(zhì)和能源成有用的物質(zhì)和能源(

3、例如產(chǎn)生沼氣，生產(chǎn)例如產(chǎn)生沼氣，生產(chǎn)葡萄糖、微生物蛋白質(zhì)等葡萄糖、微生物蛋白質(zhì)等)。（二）生物轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)o 微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝分解；合成分解；合成o 微生物種類微生物種類o 生物處理方法生物處理方法好氧；厭氧好氧；厭氧真核細(xì)胞類型原生動(dòng)物藻類直菌藍(lán)綠藻酵母菌霉菌細(xì)菌原核細(xì)胞類型微生物5.2 堆肥化5.2.1 堆肥化定義、堆肥作用與用途堆肥化定義、堆肥作用與用途 1堆肥化定義堆肥化定義 依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等真菌等微生物微生物，人為地促進(jìn)可生物降解的，人為地促進(jìn)可生物降解的有有機(jī)物機(jī)物向向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的生化轉(zhuǎn)

4、化的微生物學(xué)過微生物學(xué)過程程叫做叫做堆肥化堆肥化。堆肥化的產(chǎn)物稱作堆肥。堆肥化的產(chǎn)物稱作堆肥。 2堆肥作用堆肥作用 堆肥化是可降解的有機(jī)廢物人為地發(fā)酵堆肥化是可降解的有機(jī)廢物人為地發(fā)酵成為腐殖質(zhì)的過程，也可以說成為腐殖質(zhì)的過程，也可以說堆肥即人工腐堆肥即人工腐殖質(zhì)。殖質(zhì)。但其中但其中常常殘留一部分可降解的有機(jī)常常殘留一部分可降解的有機(jī)物。物。 使用堆肥后，能夠增加土壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，使用堆肥后，能夠增加土壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，形成土壤的形成土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)作用。作用。堆肥作用的益處 (1)使使土質(zhì)土質(zhì)松軟，多孔隙，易耕作，增加保水松軟，多孔隙，易耕作，增加保水性、透氣性及滲水性性能。性、透氣

5、性及滲水性性能。 (2)肥料成分中氮、鉀、銨等都是以陽離子肥料成分中氮、鉀、銨等都是以陽離子形態(tài)存在。由于腐殖質(zhì)帶負(fù)電荷，有吸附陽形態(tài)存在。由于腐殖質(zhì)帶負(fù)電荷，有吸附陽離子作用，有助于粘土保住陽離子，即能離子作用，有助于粘土保住陽離子，即能保保住養(yǎng)分提高保肥能力住養(yǎng)分提高保肥能力。腐殖質(zhì)陽離子交換腐殖質(zhì)陽離子交換容量是普通粘土的幾倍到幾十倍。容量是普通粘土的幾倍到幾十倍。 (3)腐殖質(zhì)中某種成分有腐殖質(zhì)中某種成分有整合作用整合作用(某種有機(jī)化某種有機(jī)化合物和金屬起特殊的結(jié)合，合物和金屬起特殊的結(jié)合，把金屬維持在液把金屬維持在液化狀態(tài)化狀態(tài))。有這種作用的物質(zhì)和酸性土壤中含。有這種作用的物質(zhì)和酸

6、性土壤中含量較多的活性鋁結(jié)合后，使其半數(shù)變成非活量較多的活性鋁結(jié)合后，使其半數(shù)變成非活性物質(zhì)，因而能性物質(zhì)，因而能抑制活性鋁和磷酸結(jié)合的有抑制活性鋁和磷酸結(jié)合的有害作用害作用。能促進(jìn)有機(jī)物分解，促進(jìn)氮肥和其他養(yǎng)分的供能促進(jìn)有機(jī)物分解，促進(jìn)氮肥和其他養(yǎng)分的供應(yīng)。應(yīng)。對于作物有害的銅、鋁、鎘等重金屬也可與腐對于作物有害的銅、鋁、鎘等重金屬也可與腐殖質(zhì)反應(yīng)而降低其危害程度，有利于植物生殖質(zhì)反應(yīng)而降低其危害程度，有利于植物生長。長。 (4)腐殖質(zhì)有腐殖質(zhì)有緩沖作用緩沖作用。當(dāng)土壤中腐殖質(zhì)多。當(dāng)土壤中腐殖質(zhì)多時(shí)，即使肥料施得過多或過少，也不易受到時(shí)，即使肥料施得過多或過少，也不易受到損害；即使氣象條件惡

7、化也可減輕其影響；損害；即使氣象條件惡化也可減輕其影響；即使其他條件稍微惡化，也能減少?zèng)_擊和緩即使其他條件稍微惡化，也能減少?zèng)_擊和緩和影響。例如水分不足時(shí)，可防止植物枯萎，和影響。例如水分不足時(shí)，可防止植物枯萎，起到類似于緩沖器的作用。起到類似于緩沖器的作用。 (5)堆肥是堆肥是緩效性肥料緩效性肥料。和硫銨、尿素等化肥中。和硫銨、尿素等化肥中氮不同，堆肥中的氮肥幾乎都以蛋白質(zhì)氮形氮不同，堆肥中的氮肥幾乎都以蛋白質(zhì)氮形態(tài)存在，當(dāng)施到田里時(shí)，蛋白質(zhì)經(jīng)氮微生物態(tài)存在，當(dāng)施到田里時(shí)，蛋白質(zhì)經(jīng)氮微生物分解成氮氮在旱地里部分變成硝酸鹽氮。分解成氮氮在旱地里部分變成硝酸鹽氮。兩者都是能被吸收的氮。施用堆肥不

8、會出現(xiàn)施化兩者都是能被吸收的氮。施用堆肥不會出現(xiàn)施化肥那樣短暫有效或施肥過頭的倩況，由于經(jīng)肥那樣短暫有效或施肥過頭的倩況，由于經(jīng)過上述過程緩慢持久地起作用，不致對農(nóng)作過上述過程緩慢持久地起作用，不致對農(nóng)作物產(chǎn)生損害。物產(chǎn)生損害。(6)腐殖化的有機(jī)物具有腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長調(diào)節(jié)植物生長的作用，的作用，也有助于根系發(fā)育和伸長，即有助于擴(kuò)大根也有助于根系發(fā)育和伸長，即有助于擴(kuò)大根部范圍。部范圍。 (7)將富有微生物的堆肥施于土中將富有微生物的堆肥施于土中可增加土壤中微生可增加土壤中微生物數(shù)量。物數(shù)量。微生物分泌的各種有效成分能直接或間接微生物分泌的各種有效成分能直接或間接地被植物根吸收而起

9、列有益作用，故堆肥是地被植物根吸收而起列有益作用，故堆肥是晝夜均晝夜均有效的肥料有效的肥料。 (8)堆肥是堆肥是CO2的供給源的供給源。如與外界空氣隔絕的密封。如與外界空氣隔絕的密封罩內(nèi)罩內(nèi)CO2氣濃度低，當(dāng)大量施用堆肥后，罩內(nèi)較高氣濃度低，當(dāng)大量施用堆肥后，罩內(nèi)較高的溫度可促使堆肥分解放出的溫度可促使堆肥分解放出CO2。 總之，腐殖質(zhì)能改善土壤物理的、化學(xué)的、總之，腐殖質(zhì)能改善土壤物理的、化學(xué)的、生物的性質(zhì)，使生物的性質(zhì)，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長的良好狀態(tài)長的良好狀態(tài)。腐殖質(zhì)又有。腐殖質(zhì)又有增進(jìn)化肥肥效增進(jìn)化肥肥效的的作用。作用。 3堆肥用途堆肥用途 堆肥的用途很

10、廣，既可以用作農(nóng)田、綠地、堆肥的用途很廣，既可以用作農(nóng)田、綠地、果園、菜園、苗圃、畜牧場、庭院綠化、風(fēng)果園、菜園、苗圃、畜牧場、庭院綠化、風(fēng)景區(qū)綠化、農(nóng)業(yè)等的種植肥料，也可以作蘑景區(qū)綠化、農(nóng)業(yè)等的種植肥料，也可以作蘑菇蓋面、過濾材料、隔音板及制作纖維板等。菇蓋面、過濾材料、隔音板及制作纖維板等。o 堆肥用途一覽表用 途肥料等級施肥頻率施 肥 期施 用 法施 用 量谷物種植初級堆肥或 成品堆肥24a/次秋天或春天施入土壤表面40100 t/ha牧 場細(xì)粒的初級 堆肥或成品堆肥24a/次全年均可施入淺層表土2060 t/ha果樹種植初級堆肥或3a/次除收獲季節(jié)施入土壤表面100200 t/ha成品

11、堆肥外均可葡萄種植腐植質(zhì)供給初級堆肥或23a/次葡萄收獲后施入淺層表土100250成品堆肥和返青前t/ha保護(hù)地力初級堆肥2a/次葡萄收獲后均勻地撒于200300和返表前表面t/ha蔬菜種植初級堆肥或24a/次除收獲季節(jié)淺表層60100特殊堆肥外均可t/ha溫 室成品堆肥或24a/次除收獲季節(jié)淺層1015特殊堆肥外均可t/ha蘑菇培植成品堆肥45 次/a全年均可70%堆肥低于 20%黑泥炭和 5%石灰、5%粘土中（體積百分比）4050 kg/次苗 圃成品堆肥或 特殊堆肥2a/次全年均可表 層30404. 使用堆肥時(shí)的注意事項(xiàng)；使用堆肥時(shí)的注意事項(xiàng)； (1)成熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量雖成

12、熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量雖然比未成熟堆肥要少，仍然比未成熟堆肥要少，仍易成為厭氧狀態(tài)易成為厭氧狀態(tài)，所，所以在使用時(shí)需要充分注意。以在使用時(shí)需要充分注意。 o 用于田地施肥時(shí)，不要將堆肥埋起來，最好用于田地施肥時(shí)，不要將堆肥埋起來，最好讓其在土壤讓其在土壤表面曝照于空氣表面曝照于空氣中。中。蚯蚓蚯蚓可使堆可使堆肥和泥土適當(dāng)混合，進(jìn)入土中而起作用。經(jīng)肥和泥土適當(dāng)混合，進(jìn)入土中而起作用。經(jīng)過拱作，堆肥也可適當(dāng)混入土層中。堆肥層過拱作，堆肥也可適當(dāng)混入土層中。堆肥層的厚度不要超過的厚度不要超過12cm。若是優(yōu)質(zhì)的堆肥，。若是優(yōu)質(zhì)的堆肥，即使厚度在即使厚度在1mm以下也足夠了。以下也足夠了。

13、(2)新鮮堆肥宜用作底肥新鮮堆肥宜用作底肥。粗粗堆肥最好用于粘質(zhì)、淤泥和板結(jié)的土壤；堆肥最好用于粘質(zhì)、淤泥和板結(jié)的土壤；細(xì)細(xì)堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。含有含有5以上石灰以上石灰之城市堆肥屬于之城市堆肥屬于石灰質(zhì)肥料，石灰質(zhì)肥料，建議用于酸性土地和土壤有酸化趨向的土地。建議用于酸性土地和土壤有酸化趨向的土地。 (3)城市垃圾堆肥城市垃圾堆肥CN比大，即含氮量低，最比大，即含氮量低，最好和氮肥配合使用，以免出現(xiàn)好和氮肥配合使用，以免出現(xiàn)“氮饑餓氮饑餓”現(xiàn)現(xiàn)象。象。 (4)堆肥堆肥不應(yīng)不應(yīng)裝在裝在密封密封的袋里搬運(yùn)或保存。必的袋里搬運(yùn)或保存。必要時(shí)，在袋上開空氣

14、流通孔。要時(shí)，在袋上開空氣流通孔。 5.2.2 堆肥的原料堆肥的原料 堆肥的原料很廣泛，有城市生活垃圾由紙堆肥的原料很廣泛，有城市生活垃圾由紙漿廠、食品廠等排水處理設(shè)施排出的污泥及漿廠、食品廠等排水處理設(shè)施排出的污泥及下水污泥，及糞尿消化污泥、家畜糞尿、樹下水污泥，及糞尿消化污泥、家畜糞尿、樹皮、鋸末、糠殼、秸稈等。在我國堆肥主要皮、鋸末、糠殼、秸稈等。在我國堆肥主要原料是生活垃圾與糞便的混合物，也有的是原料是生活垃圾與糞便的混合物，也有的是城市垃圾與生活污水污泥的混合物。城市垃圾與生活污水污泥的混合物。o 城市生活垃圾城市生活垃圾是最主要的原料，但其中是最主要的原料，但其中可堆可堆肥物數(shù)量、

15、碳氮比、水分肥物數(shù)量、碳氮比、水分等常常不能滿足要等常常不能滿足要求，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那?，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理預(yù)處理：配入：配入糞便或某糞便或某些污泥些污泥可以有效地調(diào)整碳氮比和水分，并能可以有效地調(diào)整碳氮比和水分，并能得到氮、磷、鉀含量較高的有機(jī)肥。得到氮、磷、鉀含量較高的有機(jī)肥。o 此外不少此外不少農(nóng)業(yè)廢物農(nóng)業(yè)廢物也是堆肥的重要原料。也是堆肥的重要原料。 城鎮(zhèn)建設(shè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)建設(shè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)評價(jià)指標(biāo)評價(jià)指標(biāo)CJ/T 30591996中規(guī)定，中規(guī)定，堆肥堆肥原料特性原料特性有：有： (1)密度密度 350650kgm3； (2)組成成分組成成分(濕重

16、濕重) 有機(jī)物含量不少于有機(jī)物含量不少于20 (3)含水率含水率 4060； (4)碳氮比碳氮比(CN) 20:130:1垃圾組分（濕重）統(tǒng)計(jì)表垃圾組分（濕重）統(tǒng)計(jì)表易 腐 物灰 渣 ， m m廢 品成 分動(dòng) 物 性植 物 性渣 礫 15灰 土 55持續(xù)持續(xù)5天以上天以上(2)蛔蟲卵死亡率蛔蟲卵死亡率 95100(3)糞大腸菌值糞大腸菌值 10-110-2。5.2.4 堆肥化的原理固體廢物堆肥分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化。固體廢物堆肥分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化。o 前者是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時(shí)進(jìn)行的前者是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時(shí)進(jìn)行的分解發(fā)酵過程，由于堆肥堆溫高，一般在分解發(fā)酵過程，由

17、于堆肥堆溫高，一般在5565有時(shí)高達(dá)有時(shí)高達(dá)80，故亦稱，故亦稱高溫堆肥化高溫堆肥化。o 后者是利用厭氧微生物發(fā)酵造肥。后者是利用厭氧微生物發(fā)酵造肥。 好氧堆肥原理o 好氧堆肥化是在有氧條件下，依靠好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌）的作用來進(jìn)行的。在堆肥化過程中，有機(jī)廢物中的可容性有機(jī)物質(zhì)可透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物直接吸收，而不溶的膠體有機(jī)物質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。o 微生物通過自身的生命代謝活動(dòng)，進(jìn)行分解代謝（氧化還原過程）和合成代謝（生物合成過程），把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，并放出生物生長、活動(dòng)所需要的能量，把另一部

18、分有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。可用下圖簡要地說明這種過程。好氧堆肥降解好氧堆肥降解5.2.5 堆肥化過程好氧堆肥化從廢物堆積到腐熟的微生物生化過程比較復(fù)好氧堆肥化從廢物堆積到腐熟的微生物生化過程比較復(fù)雜，但大致可分為以下四個(gè)階段。雜，但大致可分為以下四個(gè)階段。 (1)潛伏階段（馴化階段）潛伏階段（馴化階段）堆肥化開始時(shí)微生物適應(yīng)新環(huán)境的過程堆肥化開始時(shí)微生物適應(yīng)新環(huán)境的過程 (2)中溫階段中溫階段(亦稱產(chǎn)熱階段亦稱產(chǎn)熱階段) 嗜溫性微生物嗜溫性微生物可溶性有機(jī)物可溶性有機(jī)物熱能熱能溫度不溫度不斷上升。斷上升。 微生物：以中溫、需氧型微生物：以中溫、需氧型為主

19、，通常是一些為主，通常是一些無芽胞細(xì)無芽胞細(xì)菌菌。 細(xì)菌細(xì)菌水溶性單糖類水溶性單糖類 放線菌和真菌放線菌和真菌纖維素和半纖維素纖維素和半纖維素 (3)高溫階段高溫階段 45以上：以上：高溫階段高溫階段o 嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡，嗜熱性嗜熱性微生物逐漸代替了嗜溫性微生物的活動(dòng)微生物逐漸代替了嗜溫性微生物的活動(dòng)o 復(fù)雜有機(jī)化合物如復(fù)雜有機(jī)化合物如半纖維素、纖維素和蛋半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開始被強(qiáng)烈分解白質(zhì)等開始被強(qiáng)烈分解。50左右進(jìn)行活動(dòng)的主要是左右進(jìn)行活動(dòng)的主要是嗜熱性真菌和放線嗜熱性真菌和放線菌菌；60時(shí)，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有時(shí)，真菌幾乎完全停止活動(dòng)

20、，僅有嗜熱性嗜熱性放線菌與細(xì)菌放線菌與細(xì)菌在活動(dòng)；在活動(dòng)；70以上微生物大量以上微生物大量死亡死亡或進(jìn)入或進(jìn)入休眠休眠狀態(tài)。狀態(tài)。 與細(xì)菌的生長繁殖規(guī)律一樣，可將微生物在與細(xì)菌的生長繁殖規(guī)律一樣，可將微生物在高溫階段生長過程細(xì)分為三個(gè)時(shí)期，即（停高溫階段生長過程細(xì)分為三個(gè)時(shí)期，即（停滯期）滯期）對數(shù)生長期、減速生長期和內(nèi)源呼吸對數(shù)生長期、減速生長期和內(nèi)源呼吸期期。在高溫階段微生物活性經(jīng)歷了在高溫階段微生物活性經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期變化后，三個(gè)時(shí)期變化后，堆積層內(nèi)堆積層內(nèi)開始開始發(fā)生與有機(jī)物分解相對應(yīng)的另發(fā)生與有機(jī)物分解相對應(yīng)的另一過程，即一過程，即腐殖質(zhì)的形成過程腐殖質(zhì)的形成過程，堆肥物質(zhì)逐，堆肥物質(zhì)

21、逐步進(jìn)入步進(jìn)入穩(wěn)定化狀態(tài)穩(wěn)定化狀態(tài)。 (4)腐熟階段腐熟階段 在內(nèi)源呼吸后期在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分較難分解及難分，只剩下部分較難分解及難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，此時(shí)微生物解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，此時(shí)微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降?；钚韵陆?，發(fā)熱量減少，溫度下降。嗜溫微生物嗜溫微生物又占優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機(jī)物又占優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機(jī)物作進(jìn)一步分解，作進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，此時(shí)堆肥即進(jìn)人腐熟階段。此時(shí)堆肥即進(jìn)人腐熟階段。降溫后，需氧量大大減少含水量也降低，堆肥降溫后，需氧量大大減少含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此

22、時(shí)只須物孔隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只須自自然通風(fēng)然通風(fēng)。二、好氧堆肥過程（四階段）二、好氧堆肥過程（四階段） (四四)堆肥化過程動(dòng)力學(xué)原理堆肥化過程動(dòng)力學(xué)原理有機(jī)廢物的堆肥化過程有機(jī)廢物的堆肥化過程酶催化反應(yīng)過程。酶催化反應(yīng)過程。好氧堆肥化過程好氧堆肥化過程各種型式發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行。各種型式發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行。o 間歇式發(fā)酵倉間歇式發(fā)酵倉條件不斷變化條件不斷變化難以實(shí)現(xiàn)難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)條件；穩(wěn)態(tài)條件；o 連續(xù)發(fā)酵倉連續(xù)發(fā)酵倉均勻均勻接近穩(wěn)態(tài)條件。接近穩(wěn)態(tài)條件。5.2.7 好氧堆肥化的基本工藝和分類好氧堆肥化的基本工藝和分類 一、好氧堆肥化方式分類一、好氧堆肥化方式分類分類與發(fā)展趨勢：分類與發(fā)展趨勢： 厭

23、氧堆肥化厭氧堆肥化好氧堆肥化好氧堆肥化 露天堆積露天堆積(敞開式敞開式)封閉式封閉式 無發(fā)酵裝置無發(fā)酵裝置有有發(fā)酵發(fā)酵裝置裝置 人工土法人工土法機(jī)械化機(jī)械化 慢速慢速半快速半快速快速快速 靜態(tài)發(fā)酵靜態(tài)發(fā)酵動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)發(fā)酵發(fā)酵 其中還有各種過渡形式其中還有各種過渡形式圖 4-2-4 無發(fā)酵裝置堆肥化系統(tǒng)通過空氣流通和翻動(dòng)供氧（傳統(tǒng)）的最終產(chǎn)物沿料堆長度方向的周期翻動(dòng)混合物料強(qiáng)行供氧通風(fēng)（a）攪拌式固體床完成發(fā)酵的最終產(chǎn)物由垛內(nèi)卸下強(qiáng)行供氧放在堆中的混合物料完成批量循環(huán)條垛（b）固定式固體床（強(qiáng)制通風(fēng)）二、快速高溫二次發(fā)酵堆肥化工藝二、快速高溫二次發(fā)酵堆肥化工藝最先進(jìn)：快速有發(fā)酵裝置機(jī)械化最先進(jìn)：快速

24、有發(fā)酵裝置機(jī)械化(動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài))好氧堆肥化好氧堆肥化優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：o 堆肥周期短堆肥周期短(37天天)o 物料混合均勻物料混合均勻o 供氧效果好供氧效果好o 機(jī)械化程度高機(jī)械化程度高o 便于大規(guī)模連續(xù)操作運(yùn)行等特點(diǎn)便于大規(guī)模連續(xù)操作運(yùn)行等特點(diǎn)o 特別適用于大城市堆肥化系統(tǒng)特別適用于大城市堆肥化系統(tǒng)o 今后發(fā)展推廣的方向今后發(fā)展推廣的方向國內(nèi)外運(yùn)用最廣：國內(nèi)外運(yùn)用最廣：快速高溫二次發(fā)酵堆肥化工藝快速高溫二次發(fā)酵堆肥化工藝(一一)攪拌翻堆條垛式發(fā)酵工藝攪拌翻堆條垛式發(fā)酵工藝o 發(fā)酵周期：約發(fā)酵周期：約34周周o 在有利的氣候條件下，一般能使最終堆肥的在有利的氣候條件下，一般能使最終堆肥的固體含量達(dá)到固體

25、含量達(dá)到6070。o 對于對于溫度較高溫度較高的有機(jī)物：摻進(jìn)一部分的有機(jī)物：摻進(jìn)一部分干燥的干燥的回流堆肥產(chǎn)物回流堆肥產(chǎn)物，混合后，混合后含水量含水量60為宜為宜形狀不易變化，且物料的形狀不易變化，且物料的松散性和多孔性松散性和多孔性大大改善，使得翻堆更大大改善，使得翻堆更有效地促進(jìn)空氣交換有效地促進(jìn)空氣交換。o 將碎木塊、木屑、禾稈或稻殼之類的將碎木塊、木屑、禾稈或稻殼之類的調(diào)理劑調(diào)理劑同脫水污泥進(jìn)行混合同脫水污泥進(jìn)行混合相當(dāng)于干堆肥化產(chǎn)相當(dāng)于干堆肥化產(chǎn)物物特點(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，成本低，但占地面積較大生產(chǎn)率高，成本低，但占地面積較大 適用于各種適用于各種有機(jī)污泥有機(jī)污泥 (二二)強(qiáng)制通風(fēng)式固

26、定垛發(fā)酵工藝強(qiáng)制通風(fēng)式固定垛發(fā)酵工藝與前者不同之處：與前者不同之處：o 不進(jìn)行翻堆。供氧不進(jìn)行翻堆。供氧機(jī)械抽風(fēng)機(jī)械抽風(fēng)使空氣滲透使空氣滲透到料堆內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)的。到料堆內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)的。o 在堆肥化供料中在堆肥化供料中不采用回流堆肥不采用回流堆肥，而主要在，而主要在脫水污泥中以加入木屑之類脫水污泥中以加入木屑之類膨脹劑膨脹劑來調(diào)整濕來調(diào)整濕度和改善物料的松散性。度和改善物料的松散性。污泥與木屑的容積比一般為污泥與木屑的容積比一般為1:21:3。也可采。也可采用具他合適材料作用具他合適材料作膨脹劑膨脹劑其垛堆步驟如下；其垛堆步驟如下；將污泥與將污泥與膨脹劑混合膨脹劑混合：將木屑或其他膨脹劑沿將木屑或其

27、他膨脹劑沿多孔通風(fēng)管鋪開多孔通風(fēng)管鋪開；將將污泥與木屑的混合物污泥與木屑的混合物在備用的床上堆成有一在備用的床上堆成有一定深度的定深度的垛體垛體將將垛的表面覆蓋垛的表面覆蓋一層過篩的或半過篩的一層過篩的或半過篩的堆肥物；堆肥物；將將風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管連接風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管連接起來。起來。三、好氧堆肥化工藝過程三、好氧堆肥化工藝過程o 前前(預(yù)預(yù))處理處理o 主發(fā)酵主發(fā)酵(一次發(fā)酵、一級發(fā)酵或初級發(fā)酵一次發(fā)酵、一級發(fā)酵或初級發(fā)酵)o 后發(fā)酵后發(fā)酵(二次發(fā)酵、二級發(fā)酵或次級發(fā)酵二次發(fā)酵、二級發(fā)酵或次級發(fā)酵)o 后處理后處理o 脫臭脫臭o 貯存貯存1前處理前處理o 破碎、分選破碎、分選去除去除粗大垃圾粗大垃圾和

28、和降低不可堆肥降低不可堆肥化物質(zhì)含量化物質(zhì)含量，并使堆肥物料，并使堆肥物料粒度和含水率粒度和含水率達(dá)到達(dá)到一定程度的均勻化。一定程度的均勻化。 顆粒粒度顆粒粒度表面積，孔隙率與透氣性能；表面積，孔隙率與透氣性能； 適宜的粒徑范圍是適宜的粒徑范圍是1260mm，最佳粒徑需，最佳粒徑需視物料物理性質(zhì)而定。視物料物理性質(zhì)而定。o 當(dāng)以人畜糞便、污水污泥餅等為主要原料時(shí)，當(dāng)以人畜糞便、污水污泥餅等為主要原料時(shí)，由于其由于其含水率太高等含水率太高等原因，前處理的主要任務(wù)原因，前處理的主要任務(wù)是是調(diào)整水分和碳氮比調(diào)整水分和碳氮比，有時(shí)需，有時(shí)需添加菌種和酶制添加菌種和酶制劑劑，以促進(jìn)發(fā)酵過程正常進(jìn)行。，以

29、促進(jìn)發(fā)酵過程正常進(jìn)行。預(yù)處理設(shè)備的組合形式預(yù)處理設(shè)備的組合形式分 選破 碎發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備發(fā)酵設(shè)備破 碎分 選分 選破 碎分 選發(fā)酵設(shè)備分選破碎(半濕式破碎分選)發(fā)酵設(shè)備圖 4-2-7 堆肥化設(shè)備的選用系統(tǒng) 降低水分、增加透氣性、調(diào)整碳氮比的主要方法降低水分、增加透氣性、調(diào)整碳氮比的主要方法是是添加添加有機(jī)調(diào)理劑和膨脹劑有機(jī)調(diào)理劑和膨脹劑。 調(diào)理劑：調(diào)理劑：指加進(jìn)堆肥化物料中指加進(jìn)堆肥化物料中干的有機(jī)物干的有機(jī)物，借以，借以減少減少單位體積的單位體積的質(zhì)量質(zhì)量并并增加增加與與空氣空氣的接觸面積，以的接觸面積，以利于好氧發(fā)酵，也可以增加物料中有機(jī)物數(shù)量。利于好氧發(fā)酵，也可以增加物料中有機(jī)物數(shù)量。

30、理想的調(diào)理劑：干燥的，較輕而易分解的物料。理想的調(diào)理劑：干燥的，較輕而易分解的物料。常用常用的有木屑、稻殼、禾桿、樹葉等。的有木屑、稻殼、禾桿、樹葉等。 膨脹劑：膨脹劑：指有機(jī)的或無機(jī)的指有機(jī)的或無機(jī)的三維固體顆粒三維固體顆粒。當(dāng)它加人濕堆肥化物料中時(shí)，能有足夠的尺當(dāng)它加人濕堆肥化物料中時(shí)，能有足夠的尺寸保證寸保證物料與空氣的充分接觸物料與空氣的充分接觸，并能依靠粒，并能依靠粒子間接觸起到子間接觸起到支撐作用支撐作用。普遍使用的膨脹劑是干木屑、花生殼、廠礦成粒普遍使用的膨脹劑是干木屑、花生殼、廠礦成粒狀的輪胎、小塊巖石等物質(zhì)。狀的輪胎、小塊巖石等物質(zhì)。 2主發(fā)酵主發(fā)酵主發(fā)酵主要在主發(fā)酵主要在發(fā)

31、酵倉內(nèi)發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行進(jìn)行靠靠強(qiáng)制通風(fēng)或翻推攪拌強(qiáng)制通風(fēng)或翻推攪拌來來供給氧氣供給氧氣升溫階段：初期嗜溫菌升溫階段：初期嗜溫菌(最適宜溫度為最適宜溫度為3040)最適宜溫度最適宜溫度4565的的嗜熱菌取代嗜溫菌嗜熱菌取代嗜溫菌高效率的分解高效率的分解。 氧的供應(yīng)情況與保溫床的良好程度氧的供應(yīng)情況與保溫床的良好程度對堆料的溫度對堆料的溫度上升有很大影響。上升有很大影響。降溫階段：降溫階段：通常將通常將溫度升高到開始降低溫度升高到開始降低為止的階段，為止的階段，稱稱為主發(fā)酵期為主發(fā)酵期，城市固體廢物好氧堆肥化的主發(fā)，城市固體廢物好氧堆肥化的主發(fā)酵期約為酵期約為412天。天。 3后發(fā)酵后發(fā)酵 經(jīng)過主發(fā)酵

32、的半成品經(jīng)過主發(fā)酵的半成品后發(fā)酵。后發(fā)酵。過程：過程：尚未分解的易分解及較難分解的有機(jī)物可尚未分解的易分解及較難分解的有機(jī)物可能全部分解，變成能全部分解，變成腐植酸、氨基酸腐植酸、氨基酸等比較穩(wěn)等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥成品完全成熟的堆肥成品。場所：場所：后發(fā)酵也可以在后發(fā)酵也可以在專設(shè)倉內(nèi)專設(shè)倉內(nèi)進(jìn)行，但通常把進(jìn)行，但通常把物料堆積到物料堆積到12m高度，進(jìn)行高度，進(jìn)行敞開式后發(fā)酵敞開式后發(fā)酵注意：防止雨水、翻堆或通風(fēng)注意：防止雨水、翻堆或通風(fēng)后發(fā)酵后發(fā)酵時(shí)間的長短時(shí)間的長短決定于堆肥的使用情況。決定于堆肥的使用情況。o 對幾個(gè)月不種作物的土地，即直接施用堆肥；對

33、幾個(gè)月不種作物的土地，即直接施用堆肥；o 對一直在種作物的土地，不致奪取土壤中對一直在種作物的土地，不致奪取土壤中氮的穩(wěn)定氮的穩(wěn)定化程度化程度(即充分腐熟即充分腐熟)。后發(fā)酵時(shí)間通常在后發(fā)酵時(shí)間通常在20一一30天以上天以上。不進(jìn)行后發(fā)酵的堆肥其使用價(jià)值較低。不進(jìn)行后發(fā)酵的堆肥其使用價(jià)值較低。發(fā)酵倉的結(jié)構(gòu)形式發(fā)酵倉的結(jié)構(gòu)形式o 立式：多層圓筒式；多層槳葉刮板式；多層立式：多層圓筒式；多層槳葉刮板式；多層移動(dòng)床式；多層板閉合門式移動(dòng)床式；多層板閉合門式o 筒倉式：靜態(tài)；動(dòng)態(tài)筒倉式：靜態(tài)；動(dòng)態(tài)o 臥式：旋轉(zhuǎn)發(fā)酵池；刮板臥式：旋轉(zhuǎn)發(fā)酵池；刮板o 箱式：戽斗翻倒式；臥式槳葉箱式：戽斗翻倒式；臥式槳葉o

34、 堆積式：氣流箱式；定箱槽堆積式：氣流箱式；定箱槽 4后處理后處理分選分選去除塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石去除塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等雜物塊等雜物回轉(zhuǎn)式振動(dòng)篩、振動(dòng)式回轉(zhuǎn)篩、磁選機(jī)、風(fēng)選回轉(zhuǎn)式振動(dòng)篩、振動(dòng)式回轉(zhuǎn)篩、磁選機(jī)、風(fēng)選機(jī)、慣性分離機(jī)、硬度差分離機(jī)等預(yù)處理設(shè)機(jī)、慣性分離機(jī)、硬度差分離機(jī)等預(yù)處理設(shè)備分離去除上述雜質(zhì)備分離去除上述雜質(zhì)再破碎再破碎根據(jù)需要根據(jù)需要(如生產(chǎn)精制堆肥如生產(chǎn)精制堆肥)進(jìn)行。進(jìn)行。直接銷售給用戶直接銷售給用戶，施于農(nóng)田、菜園、果園，或作，施于農(nóng)田、菜園、果園，或作土壤改良劑土壤改良劑根據(jù)土壤的情況，用戶的需要，在散裝堆肥中加根據(jù)土壤的情況，用戶的需要，在散裝堆

35、肥中加入入N、P、K添加劑后添加劑后生產(chǎn)復(fù)合肥生產(chǎn)復(fù)合肥，做或，做或袋裝袋裝產(chǎn)品產(chǎn)品，既便于運(yùn)輸，也便于貯存，而且肥效，既便于運(yùn)輸，也便于貯存，而且肥效更佳。更佳。有時(shí)還需要有時(shí)還需要固化造粒固化造粒以利貯存。以利貯存。后處理工序除分選、破碎設(shè)備外中，根據(jù)實(shí)后處理工序除分選、破碎設(shè)備外中，根據(jù)實(shí)際需要來際需要來組合后處理設(shè)備組合后處理設(shè)備 5脫臭脫臭每個(gè)工序系統(tǒng)有臭氣產(chǎn)生：氨、硫化氫、甲基硫每個(gè)工序系統(tǒng)有臭氣產(chǎn)生：氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等醇、胺類等脫臭處理。脫臭處理。方法：化學(xué)除臭劑方法：化學(xué)除臭劑除臭；水、酸、堿水溶液等吸除臭；水、酸、堿水溶液等吸收劑吸收法；收劑吸收法；臭氧氧化臭氧氧化

36、法；活性炭、沸石、法；活性炭、沸石、熟堆肥熟堆肥等等吸附劑吸附法吸附劑吸附法等。等。經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的方法：熟堆肥氧化吸附除臭法經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的方法：熟堆肥氧化吸附除臭法。將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器，堆將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器，堆高約高約1.2m，將臭氣通入系統(tǒng)使之與，將臭氣通入系統(tǒng)使之與生物生物分解和吸附作用分解和吸附作用，氨、硫化氨的，氨、硫化氨的去除效率均去除效率均可達(dá)可達(dá)98以上以上。 也可用也可用特種土壤特種土壤(如鹿沼土、白里土等如鹿沼土、白里土等)代代替堆肥，此種設(shè)備稱替堆肥，此種設(shè)備稱土壤脫臭過濾器土壤脫臭過濾器。 6貯存貯存貯存量：堆肥供應(yīng)期多半是集中在貯存量：堆肥供

37、應(yīng)期多半是集中在秋天和春天秋天和春天(中中間隔半年間隔半年)至少能容納至少能容納6個(gè)月產(chǎn)量的貯藏設(shè)個(gè)月產(chǎn)量的貯藏設(shè)備備。注意：堆肥成品可以在室外堆放，但此時(shí)必須有注意：堆肥成品可以在室外堆放，但此時(shí)必須有不不透雨水的覆蓋物透雨水的覆蓋物。 貯存方式：貯存方式：直接堆存在直接堆存在二次發(fā)酵倉二次發(fā)酵倉內(nèi)內(nèi)/袋裝后存放袋裝后存放加工、造粒、包裝時(shí)間加工、造粒、包裝時(shí)間：貯藏前：貯藏前/貯存后銷售前貯存后銷售前要求：包裝袋干燥而透氣要求：包裝袋干燥而透氣，如果密閉和受潮會影響，如果密閉和受潮會影響堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。四、國內(nèi)幾種高溫堆肥處理技術(shù)四、國內(nèi)幾種高溫堆肥處理技術(shù)城市垃圾處理技術(shù)

38、推廣技術(shù)城市垃圾處理技術(shù)推廣技術(shù)：o 機(jī)械化堆肥處理技術(shù)五項(xiàng)機(jī)械化堆肥處理技術(shù)五項(xiàng)o 簡易或半機(jī)械化高溫堆肥處理技術(shù)項(xiàng)目六項(xiàng)。簡易或半機(jī)械化高溫堆肥處理技術(shù)項(xiàng)目六項(xiàng)。不同堆肥處理技術(shù)不同堆肥處理技術(shù)的區(qū)別的區(qū)別主要在于：主要在于：有無有無預(yù)處理預(yù)處理系統(tǒng)及預(yù)處理設(shè)備的組合形式；系統(tǒng)及預(yù)處理設(shè)備的組合形式；有無有無發(fā)酵倉發(fā)酵倉及倉的結(jié)構(gòu)形式差異：及倉的結(jié)構(gòu)形式差異：一次發(fā)酵的一次發(fā)酵的進(jìn)料及出料方式及設(shè)備進(jìn)料及出料方式及設(shè)備；后處理后處理系統(tǒng)的完善程度；系統(tǒng)的完善程度；堆肥堆肥產(chǎn)品產(chǎn)品的質(zhì)量及使用對象。的質(zhì)量及使用對象。杭州垃圾堆肥廠杭州垃圾堆肥廠武漢市生活垃圾堆肥廠設(shè)在北郊塔子湖邊。該工藝采用

39、先武漢市生活垃圾堆肥廠設(shè)在北郊塔子湖邊。該工藝采用先發(fā)酵，后分選的工藝。設(shè)備投資及操作費(fèi)用低，且全料進(jìn)發(fā)酵，后分選的工藝。設(shè)備投資及操作費(fèi)用低，且全料進(jìn)倉發(fā)酵，從無害衛(wèi)生化角度看比較有利，但發(fā)酵倉容積的倉發(fā)酵，從無害衛(wèi)生化角度看比較有利，但發(fā)酵倉容積的有效利用率及堆肥產(chǎn)品降解率較低。有效利用率及堆肥產(chǎn)品降解率較低。o 第三種：上海安亭機(jī)械化堆肥處理技術(shù)o 該處理系統(tǒng)工藝流程框圖如“圖4-2-10”所示。整個(gè)工藝由五個(gè)系統(tǒng)組成：堆肥發(fā)酵倉；機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)；水份調(diào)節(jié)系統(tǒng)；輸送系統(tǒng)；機(jī)械篩分-破碎系統(tǒng)。o 該工藝特點(diǎn)是： 日處理量大，達(dá)300t/d。原料供給靠船隊(duì)輸送并配以橋式起重運(yùn)輸系統(tǒng)。由于輸送系

40、統(tǒng)特殊，故投資較國內(nèi)其他處理廠高。 該工藝采取不預(yù)篩分破碎的工藝方法，故未設(shè)前處理工藝，但對堆肥產(chǎn)品后處理工序設(shè)置了有效的機(jī)械篩分-破碎系統(tǒng)。已達(dá)到工業(yè)性生產(chǎn)水平。上海安亭機(jī)械化堆肥技術(shù)上海安亭機(jī)械化堆肥技術(shù)o 第四種：天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)o 天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)(即LD50-100型生活垃圾堆肥生產(chǎn)線)整條工藝路線分為前處理、發(fā)酵、后處理三大工序。o 1o 該工藝特點(diǎn)是：o 前處理工序主要采用機(jī)械化程度較高的生活垃圾處理專用設(shè)備。發(fā)酵工序分為兩個(gè)階段：一次發(fā)酵為好氧發(fā)酵階段，通過微生物的自然分解以達(dá)到消滅病菌的目的。二次發(fā)酵工序?yàn)閰捬醢l(fā)酵階段，使一次發(fā)酵過程中未能降解的可堆肥物進(jìn)

41、一步腐熟。o 后處理工序通過精篩和去石工藝，可進(jìn)一步去除雜質(zhì)提高堆肥質(zhì)量，精堆肥可以進(jìn)一步添加不同比例的氮、磷、鉀、無機(jī)肥料及微量元素，制成適于不同作物生長的專用有機(jī)復(fù)合肥料，售價(jià)可以隨著堆肥所含營養(yǎng)成分的比例成倍的增長，具有較好的市場前景。五、影響堆肥化的幾種因素五、影響堆肥化的幾種因素o 通風(fēng)供氧量通風(fēng)供氧量o 含水率含水率o 溫度溫度o 其他：有機(jī)質(zhì)含量；其他：有機(jī)質(zhì)含量；C/N；C/P；pH等等1 通風(fēng)供氧量通風(fēng)供氧量 常用的通風(fēng)方式有常用的通風(fēng)方式有：o 自然通風(fēng)供氧自然通風(fēng)供氧o 向肥堆內(nèi)插入向肥堆內(nèi)插入通風(fēng)通風(fēng)管管(主要用在人工土法主要用在人工土法堆肥工藝堆肥工藝)；o 利用斗式

42、裝載機(jī)及各種專用翻推機(jī)利用斗式裝載機(jī)及各種專用翻推機(jī)橫翻橫翻堆堆通風(fēng)通風(fēng)o 用用風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧。強(qiáng)制通風(fēng)供氧。o通風(fēng)的作用及控制通風(fēng)的作用及控制o 通風(fēng)供氧是好氧堆肥化生產(chǎn)的基本條件之一，在機(jī)械堆肥生產(chǎn)系統(tǒng)里，要求至少有50%的氧滲入到堆料各部分，以滿足微生物氧化分解有機(jī)物的需要。o 通風(fēng)的其他作用：o 空氣受到堆肥化物料的加熱，不飽和的熱空氣可以帶走水蒸氣，從而干化物料。干化的發(fā)生是氧化作用的一部分，也是堆肥化過程取得的重要收益。2 含水率含水率o 微生物需要從周圍環(huán)境中不斷吸收水分以維持其生長代謝活動(dòng)，微生物體內(nèi)水及流動(dòng)狀態(tài)水是進(jìn)行生化反應(yīng)的介質(zhì)，微生物只能攝取溶解性養(yǎng)料，水分是否適

43、量直影響堆肥發(fā)酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的關(guān)鍵因素之一。從理論上講為維持微生物活性含水率高達(dá)90%仍是適宜的，但受到各種限制。受到物質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（即物料吸收大量水分、仍能保持其結(jié)構(gòu)的完整性）限制。例如禾桿的最大含水量為7585%；鋸木屑最大含水量為7590%；城市垃圾最大含水量為65%。即從透氣性角度出發(fā)，將固體粒子內(nèi)部細(xì)孔被水填滿時(shí)的水分含量稱為堆肥操作中的極限水分。垃圾成分的極限含水率種 類煤 渣菜 皮厚 紙 板報(bào) 紙破 布碎 磚 瓦玻 璃塑 料金 屬極 限 含 水 率 （ %）45.192.065.574.474.315.91.15.71.1o臨界水分臨界水分o “臨界水分”

44、是既考慮了微生物活性需要，又考慮到保持物料孔隙率與透氣性需要的綜合指標(biāo)。當(dāng)含水率超過65%，水就會充滿物料顆料間的空隙，使空氣含量減少，堆肥將由好氧向厭氧轉(zhuǎn)化，溫度也急劇下降，將形成發(fā)臭的中間產(chǎn)物（硫化氫、硫醇、氨等）和因硫化物而導(dǎo)致堆料腐敗發(fā)黑。綜上所述，綜合堆肥化各種因素可得到適宜水分范圍為4560%（wt%）（符合城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)議價(jià)指標(biāo)的規(guī)定）， 以55%為最佳。o 堆肥物料含水率調(diào)節(jié)與控制 o 當(dāng)以城市垃圾為主要堆肥原料時(shí)，有時(shí)含水率偏低，?？膳湟约S水或污泥來調(diào)節(jié)水分，也可用一定量的回流堆肥來進(jìn)行調(diào)節(jié)。堆肥物料的水分調(diào)節(jié)可根據(jù)采用回流堆肥工藝的物料平衡進(jìn)行。o 上圖是好氧堆

45、肥化物料平衡圖。圖中：Xc城市垃圾原料的濕重；Xp堆肥產(chǎn)物的濕重；Xr回流堆肥產(chǎn)物的濕重；Xm進(jìn)入發(fā)酵混合物料的總濕重；Sc原料中固體含量（重量%）；Sp=Sr堆肥產(chǎn)物和回流堆肥的固體含量（重量%）；Sm進(jìn)入發(fā)酵倉混合物料的固體含量（重量%）。圖 4-2-16 好氧堆肥化物料平衡圖排氣堆肥產(chǎn)物城市垃圾原料堆肥化發(fā)酵倉空氣Xr, SrXp, SpXc, ScXm, Smo3 溫度溫度o 于堆肥化系統(tǒng)而言，溫度是影響微生物活動(dòng)和堆肥工藝過程的重要因素。堆肥中微生物分解有機(jī)物進(jìn)行分解代謝會釋放出熱量，這是堆料溫度上升的熱源。堆肥化過程溫度的變化速率受到氧氣的供應(yīng)狀況及發(fā)酵裝置、保溫條件等影響。對于靠

46、酶促進(jìn)行的堆肥生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，溫度對過程的宏觀影響比較復(fù)雜，且主要由于不同種類微生物的生長對溫度具有不同的要求。o 堆肥溫度與微生物生長的關(guān)系o 溫度過低是不利的，分解反應(yīng)速度慢，也達(dá)不到熱滅活無害化要求，嗜熱菌發(fā)酵最適宜溫度是5060。由于高溫分解較中溫分解速度要快，并且高溫堆肥又可將蟲卵、病原菌、寄生蟲、孢子等殺滅，達(dá)到無害化要求，所以一般都采用高溫堆肥。 但溫度過高也不利，例如當(dāng)溫度越過70時(shí)，放線菌等有益細(xì)菌（有的地農(nóng)業(yè)有益，存活于植物根部周圍，使植物受到良好的影響而茁壯成長），將全部被殺死。且孢子進(jìn)入形成階段，并呈不活動(dòng)狀態(tài)，使分解速度相應(yīng)變慢，所以適宜的堆肥化溫度為5560。o

47、堆肥過程中溫度的控制十分必要，在實(shí)際生產(chǎn)中往往通過溫度通風(fēng)反饋系統(tǒng)來完成溫度的自動(dòng)控制。4 其它影響因素分析其它影響因素分析o （1）有機(jī)質(zhì)含量o 有機(jī)質(zhì)含量高低影響堆料溫度與通風(fēng)供氧要求。如有機(jī)質(zhì)含量過低，分解產(chǎn)生的熱量將不足以維持堆肥所需要溫度，影響無害化處理，且產(chǎn)生的堆肥成品由于肥效低而影響其使用價(jià)值。如果有機(jī)質(zhì)含量過高，則給通風(fēng)供氧帶來困難，有可能產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，研究表明堆料最適合的有機(jī)含量為2080%之間。o（2）顆粒度o堆肥化所需要的氧氣是通過堆肥原料顆?？障豆┙o的?？障堵始翱障兜拇笮∪Q于顆粒大小及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，象紙張、動(dòng)植物、纖維織物等，遇水受壓時(shí)密度會提高顆粒間空隙大大縮小，不利于

48、通風(fēng)供氧。o因此，對堆肥原料顆粒尺寸應(yīng)有一定要求，物料顆粒的平均適宜粒度為1260mm，最佳粒徑隨垃圾物理特性而變化，其中：紙張、紙板等破碎粒度尺寸要在3.85.0cm之間；材質(zhì)比較堅(jiān)硬的廢物粒度要求小些，在0.51.0cm之間；以廚房食品垃圾為主廢物，其破碎尺寸要求大一些，以免碎成漿狀物料，妨礙好氧發(fā)酵。o此外，決定垃圾粒徑大小時(shí)，還應(yīng)從經(jīng)濟(jì)方面考慮，因?yàn)槠扑榈迷郊?xì)小，動(dòng)力消耗越大，處理垃圾的費(fèi)用就會增加。o （3）C/N比o 在堆肥化過程中，微生物將作為能源，大量的碳在微生物代謝過程中，由于氧化作用生成二氧化碳而排出，一部分碳則構(gòu)成細(xì)胞膜。氮主要消耗在原生質(zhì)合成作用而留于系統(tǒng)內(nèi)。故就微生物

49、對營養(yǎng)的需要而言，C/N比是一個(gè)重要因素。o 有機(jī)物被微生物分解速度隨C/N而變。微生物自身的C/N比約430，用作其營養(yǎng)的有機(jī)物C/N比最好也在此數(shù)值范圍內(nèi)，特別當(dāng)C/N比在10左右時(shí)，有機(jī)物被微生物分解速度最大。當(dāng)原料的C/N比為20，3050，78時(shí)，其對應(yīng)所需的堆肥化時(shí)間約分別為912d，1019d及21d。（當(dāng)C/N在80以上時(shí)，堆肥化無法進(jìn)行）。o 各 堆 肥 原 料 的 C / N 比 如 下 ： 鋸 末 屑3001000，秸桿70100，垃圾5080，人糞610，牛糞826，豬糞715，雞糞510，下水生污泥515，活性污泥58。因此，當(dāng)用秸桿，垃圾進(jìn)行堆肥時(shí)，需添加低C/N比

50、廢物或加入氮肥，以使C/N比調(diào)整到30以下。o 在發(fā)酵后C/N一般會減少1020%甚至更多，如成品堆肥的C/N過高，往土中施肥時(shí)，農(nóng)作物可利用氮會過少而致微生物陷于氮饑餓狀態(tài)，直接或間接影響和阻礙農(nóng)作物的生長發(fā)育。故應(yīng)以成品堆肥C/N為1020作標(biāo)準(zhǔn)來確定和調(diào)整原料的C/N比，一般認(rèn)為城市固體廢物堆肥原料，最佳C/N在2635：1。o （4）碳磷比（C/P比）o 碳和氮對營養(yǎng)微生物的繁殖是必要的。此外，磷也是非常重要的因素，磷的含量對發(fā)酵起很大影響。有時(shí)，在垃圾發(fā)酵時(shí)，添加污泥，其原因之一就是污泥含有豐富的磷。堆肥料適宜的C/P比為75150。o （5）pH值o 是能對細(xì)菌環(huán)境作出估價(jià)的參數(shù)。

51、在消化過程中pH值隨著時(shí)間和溫度的變化而變化，也是揭示堆肥分解過程的一個(gè)極好標(biāo)志。適宜的pH值可使微生物有效地發(fā)揮作用，而pH太高或太低都會影響堆肥的效率。一般認(rèn)為pH值在7.58.5時(shí)，可獲得最大堆肥速率。o 對固體廢物堆肥化一般不必調(diào)整pH值，因?yàn)槲⑸锟稍谳^大的pH值范圍內(nèi)繁殖。但是當(dāng)用石灰含量高的真空濾餅及加壓脫水濾餅作原料時(shí)，因pH值偏高，有的高達(dá)12，故需先在露天堆積一段時(shí)間或摻入其他堆肥以降低pH值。pH值過高時(shí)（如超過8.5）氮會形成氨而使堆肥中氮損耗。o 4.5 廢物堆肥化設(shè)備及工藝系統(tǒng)o 廢物堆肥化按設(shè)備流程包括下述系統(tǒng)：進(jìn)料供料設(shè)備預(yù)處理設(shè)備一次發(fā)酵設(shè)備二次發(fā)酵設(shè)備后處理

52、設(shè)備產(chǎn)品細(xì)加工設(shè)備。o （1）供料進(jìn)料設(shè)備o 固體廢物的進(jìn)料和供料系統(tǒng)是由地磅秤、貯料倉、進(jìn)料斗以及起重機(jī)等組成。o 堆肥化系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備是由破包機(jī)、撕碎機(jī)、篩選機(jī)以及混合攪拌機(jī)械等組成。堆放場皮帶運(yùn)輸機(jī)板式給料機(jī)鋼帶輸送機(jī)預(yù)處理設(shè)備皮帶運(yùn)輸機(jī)蟹爪式裝載機(jī)鏟車回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)起重機(jī)抓斗貯料倉(池)地磅秤垃圾車o 經(jīng)過預(yù)處理后的垃圾被送到一次發(fā)酵設(shè)備中，使發(fā)酵過程控制在適當(dāng)?shù)臈l件下，并使物料基本達(dá)到無害化的結(jié)果。然后，送到熟化設(shè)備即二次發(fā)酵設(shè)備中，使垃圾完全發(fā)酵腐熟。之后又通過后續(xù)處理設(shè)備對堆肥作更細(xì)致的篩選，除去雜質(zhì)。必要時(shí)可采用洪干造粒，或添加化肥，制成高效復(fù)合肥等深度加工處理設(shè)備。o 另外，

53、整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，還須由排出臭氣的脫臭裝置，污水的收集排出與處理裝置，電力供應(yīng)設(shè)備，控制儀器設(shè)備等組合而成。o （2）堆肥化設(shè)備o 堆肥發(fā)酵裝置種類繁多，除了結(jié)構(gòu)型式不同外，主要差別在于攪拌發(fā)酵物料的翻堆機(jī)不同，大多數(shù)翻堆機(jī)兼有運(yùn)送物料的作用。o （a）幾種發(fā)酵裝置示意圖：o （b）多段豎爐式發(fā)酵塔o 多段豎爐式發(fā)酵塔是立式多段發(fā)酵設(shè)備之一，整個(gè)立式設(shè)備被水平分隔成多段（層）。物料在各段上堆積發(fā)酵，靠重力從上往下移動(dòng)。多段豎爐式發(fā)酵塔與污泥焚燒用的多段豎爐相似而得名。o 1o （c） 筒倉式發(fā)酵倉o 筒倉式發(fā)酵倉為單層園筒狀（或矩形），發(fā)酵倉深度一般為45m，大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 通常筒倉式發(fā)

54、酵倉是一種在園筒倉的下部設(shè)置排料裝置（如螺桿出料機(jī)）由倉底用高壓離心機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧，以維持倉內(nèi)堆料的好氧發(fā)酵。原料從倉頂加入，為防止下料時(shí)，在倉內(nèi)形成架橋起拱現(xiàn)象（形成穹窿），筒倉直徑由上到下逐漸變大或者需安裝簡單的消除起拱設(shè)施。o 一般經(jīng)過612d的發(fā)酵周期，由倉底出料。因此是靜態(tài)式堆肥化過程。o 由于筒倉式靜態(tài)發(fā)酵倉結(jié)構(gòu)簡單、螺桿出料較方便可靠，在我國已得到廣泛應(yīng)用。例如無錫、杭州等地堆肥廠均用此種類型或其改進(jìn)形式，取得較好效果。o 螺旋攪拌式發(fā)酵倉的示意圖如下圖所示。這也是動(dòng)態(tài)式筒式發(fā)酵倉的一種形式。經(jīng)預(yù)處理工序分選破碎的廢物被運(yùn)輸機(jī)送到倉中心上方，靠設(shè)在發(fā)酵倉上部與天橋一起旋轉(zhuǎn)的輸送帶

55、向倉壁內(nèi)側(cè)均勻地加料，用吊裝在天橋下部的多個(gè)螺絲鉆頭來旋轉(zhuǎn)攪拌，使原料邊混和邊摻入到正在發(fā)酵的物料層內(nèi)。o 由于這種混合，摻入，使原料迅速升到45而快速發(fā)酵，即使原料的水分高到70%左右，其水分也能向正在發(fā)酵物料中傳遞而使發(fā)酵正常進(jìn)行。此外，即使原料的臭味很強(qiáng)烈，因?yàn)楸淮罅空诎l(fā)酵物料淹沒，不至于散發(fā)惡臭。o 螺絲鉆進(jìn)自下而上提升物料“自轉(zhuǎn)”的同時(shí)，還隨天橋一起在倉內(nèi)“公轉(zhuǎn)”，使物料在被翻攪的同時(shí)，由倉壁內(nèi)側(cè)緩慢地向倉中央的出料斗移動(dòng)。由于翻堆是在發(fā)酵物料層中進(jìn)行，可減少發(fā)酵熱的損失。物料的移動(dòng)速度及在倉內(nèi)的停留時(shí)間可用公轉(zhuǎn)速度大小來調(diào)節(jié)。o 空氣由設(shè)在倉底的幾圈環(huán)狀布?xì)夤芄┙o。發(fā)酵倉內(nèi)，發(fā)酵

56、進(jìn)行的程序在半徑方向上有所不同。因此，由于靠近倉壁附近的物料水分蒸發(fā)量及氧消耗量較多，該處布?xì)夤軕?yīng)供給較多的空氣，靠近倉中心處布?xì)夤軇t可供給較少的空氣，也就是說，要配合發(fā)酵進(jìn)行的深度，合理而經(jīng)濟(jì)地供氣。倉內(nèi)溫度通常為6070，停留時(shí)間5d。o（d）水平（臥式）發(fā)酵滾筒o有多種形式。其中典型形式為著名的達(dá)諾(Dano)式滾筒。為世界各國最廣泛采用的發(fā)酵設(shè)備之一，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可以采用較大粒度的物料，使預(yù)處理設(shè)備簡單化，物料在滾筒內(nèi)反復(fù)升高、跌落，同樣可使物料的溫度、水分均勻化，達(dá)到曝氣的目的，可以完成物料預(yù)發(fā)酵的功能。o 4.6 國內(nèi)100t/d生活垃圾處理廠工藝系統(tǒng)實(shí)例o 1986年，

57、同濟(jì)大學(xué)和無錫市在垃圾好氧堆肥的中試基礎(chǔ)上共同研究，開發(fā)設(shè)計(jì)了我國第一座比較現(xiàn)代化的高溫好氧堆肥系統(tǒng)無錫100t/d生活垃圾處理實(shí)驗(yàn)廠。二次發(fā)酵城市垃圾受料坑磁選、手選復(fù)式振動(dòng)格篩（粗分選）一次發(fā)酵（調(diào)節(jié)水分、C/N、C/P等）進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)污泥泵糞池磁 選雙層滾筒篩錘式破碎大于40mm物料送填埋或焚燒（板式給料機(jī)，100t/d）去除粗大物，回收有用物質(zhì)100t/6h去除大于100mm粗雜物，送填埋或焚燒車間。部分去除小于5mm的爐灰。（噴灑污水）引風(fēng)、除臭（螺桿出料）回收金屬圖4-2-39 無錫100t/d垃圾處理實(shí)驗(yàn)廠工藝流程框圖大于12mm小于40mm的物料小于12mm的可堆肥物腐熟堆肥o

58、 無錫垃圾處理廠機(jī)械設(shè)計(jì)共分3個(gè)組成部分：受料預(yù)分選機(jī)組；發(fā)酵進(jìn)出料機(jī)組；精分選機(jī)組。幾種主要機(jī)械的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：o （1）板式布料機(jī) 鏈板：長6m，寬1.2m；鏈板速度：0.00250.15m/s；生產(chǎn)能力：50m3/h；功率：7.5Kw；功能：使汽車的集中來料變成均勻給料。o （ 2 ） 高 效 復(fù) 合 篩 分 破 碎 機(jī) 雙 層 滾 筒 篩 尺 寸 ：142017106000（mm）；內(nèi)筒篩孔40mm，外筒篩孔13mm；篩筒轉(zhuǎn)速：518rpm范圍內(nèi)無級轉(zhuǎn)速；額定處理量：2025t/h；功率：滾動(dòng)筒7.5Kw；破碎機(jī)30Kw；功能：篩除40mm為不可堆肥物；粒徑小于40mm大于12mm可堆

59、肥物經(jīng)立錘破碎機(jī)粉碎至12mm；細(xì)篩產(chǎn)生粒徑小于12mm粒徑可堆肥物。o （3）組合式振動(dòng)格篩（粗分選機(jī)） 功能：去除60mm的粗大物；尺寸：25001200（mm）；功率：3Kw；能力：16t/h。o （4）進(jìn)料橋式小車 包括2條4.0mm橫向進(jìn)料皮帶?？偣β剩?.4Kw；功能：為一次發(fā)酵池進(jìn)料用。o （5）螺桿出料機(jī) 螺桿長度：4.5m，直徑0.3m；能力：100t/6h；總功率：9Kw；功能：為一次發(fā)酵池出料用。o 垃圾堆肥化處理工藝的完善，在很大程度上依賴于機(jī)械設(shè)計(jì)的正確和設(shè)備運(yùn)輸?shù)恼?。各城市的垃圾結(jié)構(gòu)差異差較大，不可能有普遍適用的機(jī)械設(shè)備。每個(gè)垃圾廠的機(jī)械設(shè)計(jì)必須依據(jù)垃圾結(jié)構(gòu)不同而

60、進(jìn)行組合，得出比較符合工藝要求的機(jī)械設(shè)計(jì)流程。o 堆肥腐熟的基本含義是：o 通過微生物的作用，堆肥的產(chǎn)品要達(dá)到穩(wěn)定化、無害化，亦即是對環(huán)境不產(chǎn)生不良影響； o 堆肥產(chǎn)品的使用不影響作物的生長和土壤耕能力。o 如直觀定性判斷標(biāo)準(zhǔn)是不再進(jìn)行激烈的分解，因此成品溫度較低，呈茶褐色或黑色，不產(chǎn)生惡臭。手感松軟易碎。o 為了評價(jià)堆肥裝置的性能和堆肥質(zhì)量，需要有更為科學(xué)的定量的判定標(biāo)準(zhǔn)。為此，國內(nèi)外許多研究人員進(jìn)行深入研究探討，提出許多判定標(biāo)準(zhǔn)。第五節(jié) 堆肥腐熟度及其測定o 5.1 堆肥腐熟度的判定標(biāo)準(zhǔn)及分析o （1）用化學(xué)參數(shù)（與有機(jī)物含量有關(guān)的）作為腐熟度判定標(biāo)準(zhǔn)o 堆肥中COD、VS、淀粉、纖維素、