堆肥技術(shù)課件

堆肥技術(shù)內(nèi)容一、概述二、堆肥化的基本原理三、好氧堆肥化的基本工藝過程四、堆肥化處理過程的幾種組合形式五、影響固體廢物堆肥化的主要因素六、堆肥化設備及工藝系統(tǒng)七、堆肥腐熟度的評價指標八、堆肥存在的問題及解決辦法一、概述

定義堆肥化是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風條件下，通過微生物的發(fā)酵作用，將有機物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。更科學一點講：堆肥化是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，人為地將促進可生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物過程。3、堆肥的作用1）改善土壤的物理性能2）保肥作用3）螯合作用4）緩沖作用5）緩效作用6）微生物對植物根部的作用使土壤松軟、多孔隙、易耕作，增加保水性、透氣性和滲水性，進而改善土壤的物理性能肥料成分中的氮、鉀、銨等都是以陽離子形態(tài)存在，而腐殖質(zhì)帶負電荷，可以吸附陽離子。即堆肥可以有助于土壤保住養(yǎng)分，提高保肥能力腐殖質(zhì)中某種成分有螯合作用。它能和土壤中含量較多的活性Al結(jié)合，使其變成非活性物質(zhì)，抑制活性鋁和磷酸結(jié)合造成的危害。同樣對作物有害的銅、鋁、鎘等重金屬也可與腐殖質(zhì)反應降低其危害性腐殖質(zhì)具有緩沖作用。其它條件惡化時，能起到減少沖擊、緩和影響的作用，如水分不足時，可防止植物枯萎，起到緩沖器的作用堆肥具有緩效作用（緩慢持久起作用，不會損害農(nóng)作物）。與硫銨、尿素等化肥中的氮不同，堆肥中的氮幾乎都是以蛋白質(zhì)氮形態(tài)存在因為堆肥中富含大量微生物，施用后，增加土壤中的微生物數(shù)量，微生物分泌的各種有效成分易被根部吸收，有利于根系發(fā)育和伸長4、堆肥的原料堆肥的原料城市生活垃圾

糞便消化污泥、家畜糞尿

樹皮、鋸末、糖殼、秸稈下水污泥紙漿廠、食品廠等排水處理設施排出的污泥

在我國：堆肥的主要原料為：（1）生活垃圾與糞便的混合物；（2）城市生活垃圾與生活污水的混合物.4、堆肥的原料

注意：生活垃圾作為堆肥原料時，其可堆肥物的數(shù)量、C/N、水分等常常不能滿足堆肥的要求，需要進行適當?shù)念A處理。配入糞便或某些污泥可有效地調(diào)整C/N比和水分，從而得到N、P、K含量較高的有機肥。5、堆肥化原料特性的評價指標

我國新近頒布的《城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)評價指標》中規(guī)定：密度組成成分（濕重）%含水率C/N比350~650kg·m-3有機物含量不得少于20%40%-60%20:1~30:1衛(wèi)生要求堆肥溫度：（靜態(tài)堆肥工藝）＞５５℃持續(xù)５d以上；蛔蟲卵死亡率：９５％～１００％；糞大腸菌值：１０－１～１０－２；好氧堆肥的基本過程（1）在堆肥過程中，生活垃圾中的溶解性的有機物可透過微生物的細胞壁和細胞膜被微生物直接吸收；（2）對于不溶膠體和固體有機物，先附著在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細胞。堆肥有機物（C,H,O,N,S,P）+O2+微生物CO2,H2O,NH3,SO42_,PO43-+能量氧化分解異化作用細胞物質(zhì)（微生物生長繁殖）+腐殖物質(zhì)同化作用合成釋放轉(zhuǎn)化為熱3、好氧堆肥化過程的三個階段（231~233）（1）中溫階段（30-40 ℃，1-3天）（2）高溫階段（45-65℃，3-8天）（3）降溫階段（4）腐熟階段通常，利用堆肥溫度的變化作為堆肥過程（階段）的評價指標。（20~30天）高溫階段降溫階段腐熟階段升溫階段產(chǎn)酸過程水溶物降解腐殖酸形成聚合物降解高溫階段，微生物按其活性又可分為：對數(shù)增長期、減速增長期和內(nèi)源呼吸期NH3的形成（二）厭氧堆肥化過程的原理

1、堆肥過程中厭氧發(fā)酵的兩個階段厭氧堆肥化是在無氧條件下，借厭氧微生物的作用來進行的。下面用圖來說明有機物的厭氧發(fā)酵分解過程：堆肥有機物+微生物細胞物質(zhì)有機酸、醇+微生物CO2,NH3,H2S,PH3等+Q細胞物質(zhì)CO2,CH4,+Q產(chǎn)酸階段（在產(chǎn)酸菌作用下）酸性發(fā)酵階段。產(chǎn)氣階段（在甲烷菌作用下），堿性發(fā)酵階段。三、好氧堆肥化的基本工藝過程

現(xiàn)代化的堆肥過程，通常由前處理、主發(fā)酵（一次發(fā)酵）、后發(fā)酵（二次發(fā)酵）、后處理、脫臭、貯存等工序組成。

1.前處理前處理就是通過破碎、分選等預處理方法，除去粗大垃圾，降低不可堆肥化物質(zhì)的含量，使堆肥物料的粒度、含水率達到一定程度的均勻化。①顆粒變小，物料比表面積增大，便于微生物繁殖，促進發(fā)酵速率；②但顆粒也不能太小，因為要均勻充分地通風供氧，必須保持一定程度的孔隙率與透氣性。合適的粒度范圍是12～60mm.③對含水率較高的固體廢物（如污水污泥、人畜糞便等）為主要原料時，前處理的主要任務是調(diào)整水分和C/N，有時需要添加菌種和酶制劑，以使發(fā)酵過程正常進行。3．后發(fā)酵（二次發(fā)酵或降溫階段）：20～30天。后發(fā)酵也可設在專設倉內(nèi)進行。經(jīng)高溫階段的主發(fā)酵過程，大部分易于分解和較易分解的有機物（如纖維素等）已得到分解，剩下的是木質(zhì)素等較難分解的有機物及形成的腐殖質(zhì)。這時，微生物活動減弱，產(chǎn)熱量減少，溫度逐漸下降，嗜溫或中溫性微生物成為優(yōu)勢菌種，殘余物進一步分解，腐殖質(zhì)繼續(xù)積累，堆肥進入腐熟階段。需時：20～30天。4．后處理后處理主要去除在前處理工序中還未完全去掉的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等雜物。去除設備主要為回轉(zhuǎn)式振動篩、磁選機、風選機等。5．脫臭堆肥過程的每道工序均有臭氣產(chǎn)生，主要有NH3、H2S、甲基硫醇、胺類等。方法主要有：化學除臭劑除臭；水、酸、堿溶液吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥吸附法。

6．貯存堆肥廠：至少容納6個月產(chǎn)量的貯藏設備。五、影響固體廢物堆肥化的主要因素

影響的主要因素有：通風供氧（需氧量）堆料的含水率溫度（最主要的發(fā)酵條件）其它尚有有機物含量、顆粒度、

C/N、

C/P、

pH值等。（一）、通風的作用及其控制

1、理論需氧量和理論空氣量（微生物氧化分解有機物需要氧氣）需氧量主要取決于：堆肥原料中的有機物含量、揮發(fā)度（%）、可降解系數(shù)（分解效率%）等。

2、通風的干化作用所謂干化就是空氣受到堆肥化物料的加熱，不飽和熱空氣可以帶走水蒸氣，而干化物料的過程。（二）含水率固體廢物的含水率主要決定于其物理組成。一般規(guī)律是：（1）有機物百分含量<50%時，最適宜含水率為45～50%；（2）有機物百分含量達到60%時，最適宜含水率為60%；（3）當無機物灰分多，物料含水率<30%時，微生物繁殖慢，分解過程遲緩，當含水率<12%時，微生物繁殖會停止。1、最大含水量

在堆肥化過程中，從透氣性角度出發(fā)，當固體粒子內(nèi)部細孔被水填滿時的水份含量稱為堆肥操作中最大含水量，也叫“極限水份”。如：禾桿的最大含水量為75～85%

鋸木的最大含水量為75～90%

城市垃圾的最大含水量為65%

垃圾不同組份的極限含水率用下表表示：表1垃圾各成分的極限含水率由上表數(shù)據(jù)可得到混合垃圾極限含水率計算表。表2垃圾極限含水率計算表2、臨界水份

“臨界水份”它是既考慮了微生物的活性需要，又考慮到保持孔隙率與透氣性需要的綜合指標。因為，當含水率>65%時，水就會充滿物料顆粒間的空隙，使空氣含量下降，堆肥將由好氧向厭氧轉(zhuǎn)化,溫度也急劇下降，最終形成發(fā)臭的中間產(chǎn)物(如H2S,硫醇,NH3等)。

因此，綜合堆肥化各種因素可得到適宜的水份范圍為45%～60%，以55%最佳。

(三)、堆肥過程的溫度及其控制1、溫度溫度是影響堆肥化微生物活動和堆肥工藝過程的最重要因素之一。堆肥過程溫度上升的熱源，來自堆肥中微生物分解有機物進行分解代謝釋放出的熱量。堆肥化過程溫度的變化速率，與氧氣的供應狀況、發(fā)酵裝置及保溫條件等有關(guān)。堆肥溫度與微生物生長的關(guān)系如下表：

表3堆肥溫度與微生物生長的關(guān)系

由表3可以看出：①堆肥溫度既不能太低，也不能太高。低了反應速率慢，也不能達到熱滅活、無害化要求。高溫除反應速率快外，又可將蟲卵、病原菌、寄生蟲等殺滅，達到無害化要求。所以一般采用高溫堆肥。②溫度過高，當>70℃時，放線菌等有益菌將被殺死，不利于堆肥過程進行。最適宜溫度為55～60℃。2、溫度與通風量的關(guān)系表4不同通風條件下發(fā)酵溫度的變化/℃

由表4可以看出：（1）通風量為0.02m3/(min·m3)時，堆層升溫緩慢而且均勻，上層達不到無害化要求;（2）通風量為0.2m3/(min·m3)時，升溫迅速，而且均勻，雖然由于熱慣性，溫度上限(70℃)被突破，但可通過改善池底通風性、中間補加水等措施，溫度可得到改善；（3）通風量為0.48m3/(min·m3)時，因為風量過大，大量熱通過水分蒸發(fā)而散失，使堆溫不適當?shù)亟档?，不利于反應進行。另外，通風量大使能耗增加，從而增加處理成本。因此，一次發(fā)酵平均通風量選為0.2m3/(min·m3)。與前述靜態(tài)堆肥所取的通風經(jīng)驗數(shù)據(jù)符合：0.05～0.2m3/(min·m3)。3、堆肥過程中溫度的控制

實際過程中，溫度的控制是通過溫度—通風反饋系統(tǒng)來完成溫度的自動控制。實際上，堆肥溫度除與堆肥物料的成分、含水率、微生物活性、通風量等因素相關(guān)外，還與發(fā)酵裝置的類型以及操作方式有關(guān)。例如，氣固接觸方式不同，發(fā)酵過程中的溫度也不同。如圖所示：Ts---固相溫度；Tg---氣相溫度裝置長度方向1．氣—固并流接觸2．氣—固逆流3．氣—固錯流TsTgTTTgTsTggsg（1）若為并流操作，氣固相溫差小，出口溫度高，此類型裝置對水分蒸發(fā)有利，有較廣的溫度范圍，裝置內(nèi)適宜溫度不易控制。（2）若為氣—固逆流接觸，裝置進口處反應速度快，固體物料溫度升高，熱效率好，但出口的氣/固相溫度皆低,帶有水分少。此裝置內(nèi)溫度也不易控制。（3）錯流接觸時，裝置內(nèi)各部分的通氣量可通過閥門適當調(diào)整，易于控制適宜溫度及熱效率，也可帶走水分，是實現(xiàn)適宜溫度的最有利的裝置形式。（四）、其它影響因素分析

1、有機質(zhì)含量

研究表明，高溫好氧堆肥中，最適宜的有機物變化含量范圍為20~80%，太小太大都不合適。當<20%時，使堆肥過程可能產(chǎn)生足夠的熱量，維持堆肥所需的溫度，影響無害化；同時，還限制堆肥微生物的生長繁殖，最終導致堆肥工藝失??；當>80%時，因為此時對通風量要求很高，往往達不到完全好氧而產(chǎn)生惡臭，也不能使好氧堆肥工藝順利進行；實踐證明，在堆肥過程中適量的無機物（煤灰等）對增大堆肥的孔隙率，提高通風供氧的效率很有好處。

2、顆粒度

堆肥化所需的氧氣是通過堆肥原料顆粒的空隙提供的，而空隙的大小則取決于顆粒的大小。物料顆粒的平均適宜粒度為：12~60mm，當然最佳粒徑隨垃圾的物理特性而變化.紙張、紙板的平均尺寸要求在38~50mm之間；材質(zhì)較硬的廢物粒度要求小些，在5~10mm之間；廚房食品的垃圾為主的廢物，其尺寸要大一些，以免破碎成漿狀物料，防礙好氧發(fā)酵；從經(jīng)濟方面考慮，破碎得越小，動力消耗越大，增加處理費用。3、C/N比城市垃圾作為堆肥原料時，最佳的C/N比為（26～35）:1各堆肥原料的C/N比為:鋸木屑:300～1000秸桿：70～100垃圾：50～80人糞：6～10牛糞：8～26豬糞：7～15雞糞：5～10廢水污泥：5～15活性污泥：5～8因此，當用秸桿、垃圾堆肥時，需添加C/N比低的廢物或氮肥，以使C/N調(diào)到較低水平。C/N比太低（<20:1）時，可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對過剩，則氮將變成銨態(tài)氮而揮發(fā)，導致氮元素大量損失而降低肥效；C/N太高（>40:1）時，可供消耗的碳元素多，氮素養(yǎng)料相對缺乏，細菌和其它微生物的發(fā)展受到限制，有機物的分解速度就慢，發(fā)酵過程加長；若C/N比更高，則導致堆肥產(chǎn)品的C/N比也高，施入土壤后，將奪取土壤中的氮素，影響作物生長。如：C/N所需時間（天）

209~1230~5010~19782180堆肥化不能進行4、C/P比堆肥化適宜的C/P比為75～150。5、pH值

pH在7.5～8.5時，可獲得最大的堆肥速率。pH在堆肥過程中隨著時間和溫度的變化而變化。1、物料處理設備物料處理設備包括粉碎、混合、輸送和分離設備。2、翻堆設備條垛堆肥系統(tǒng)的翻堆設備分為三類：斗式裝載機或推土機、垮式翻堆機、側(cè)式翻堆機3、反應器堆肥系統(tǒng)根據(jù)反應器類型、固體流向、反應器的床層和空氣供給方式進行分類：反應器堆肥系統(tǒng)可分為垂直固體流和水平及傾斜固體流兩類。4、除臭設備六、堆肥化設備及工藝系統(tǒng)

除臭設備

臭味問題關(guān)系到一個堆肥工廠能否正常運行，有效的臭味控制是衡量堆肥工廠成功運轉(zhuǎn)的一個重要標志。控制臭味至少必須采取5種措施：

(1)堆肥過程控制；

(2)調(diào)查可能的臭味來源；

(3)臭味收集系統(tǒng)；

(4)臭味處理系統(tǒng)；

(5)殘留臭味的有效擴散。堆肥過程控制是減少臭味產(chǎn)生的關(guān)鍵因素，但不能完全有效地控制臭味。根據(jù)臭味來源的調(diào)查結(jié)果，建立適當?shù)某粑妒占吞幚硐到y(tǒng)。臭味處理系統(tǒng)包括化學除臭器、生物過濾器等。七、堆肥腐熟度的評價指標

已經(jīng)講過，固體廢物的堆肥化，是使廢物中能分解的有機物借微生物分解、經(jīng)腐殖化，最后達到穩(wěn)定化的過程。

腐熟度即是衡量堆肥進行程度的指標。堆肥