规模化堆肥主体设备与接口设备选择

中机华丰规模化堆肥主体设备与接口设备选择中国农业机械化科学研究院中机华丰（北京）科技有限公司吴德胜研究员[e-mail]2013年10月20-21日;北京全国第九期生物堆肥技术与工程培训班发言目录中机华丰一．堆肥基础二．堆肥工艺1.静态堆肥2.翻抛条垛堆肥3.容（反应）器堆肥4.堆肥物料平衡三．堆肥深加工与使用1.有机无机复混肥加工工艺2.育苗基质加工工艺方案介绍四．有机肥加工关键设备1.固液分离机2.配料混合设备3.翻抛设备4.粉碎设备5.制粒设备6.筛分设备7.反应器五．典型有机肥（复混肥）加工厂介绍3堆肥过程Thecompostingprocess热量堆肥原料细菌真菌放线菌微生物气体,成品沥出液堆肥基础—堆肥过程中机华丰目的：提供微生物的最佳繁育条件；1.产生45-65°C高温；2.避免厌氧，减少沥出液及氨气的产生：堆肥过程：本质上是微生物在好氧状态下的活动过程，主要涉及微生物种类及其存活条件：1.水分；2.原料：C:N及其均匀度；3.氧气浓度：颗粒直径，供氧方式4堆肥基础—微生物中机华丰:TechnicalDocumentonMunicipalSolidWasteOrganicsProcessing/Cat.No.:En14-83/2013E堆肥过程的微生物主要包括：细菌、真菌和放线菌；Thepredominanttypesofmicroorganismspresentduringthecompostingprocessarebacteria,fungi,andactinomycetes.堆体理论温度与微生物数量Theoreticaltemperaturevariationsandmicrobialpopulationsduringthecompostingprocess快速发酵腐熟储存微生物相对数细菌:建堆3-7天内快速扩繁，主要分解碳水化合物和蛋白类简单有机物；真菌:适于干燥环境，在发酵后期和中温腐熟期比较活跃，主要分解纤维素和木质素；放线菌:在中温腐熟和储存期比较活跃，主要将氮素转化为作物可吸收氮；5堆肥基础—微生物中机华丰:TechnicalDocumentonMunicipalSolidWasteOrganicsProcessing/Cat.No.:En14-83/2013E细菌种类Bacteriatypes细菌种类Bacteriatypes温度范围Temperaturerange低温菌Psychrophile20C中温菌Mesophile20to45C高温菌Thermophile45to80CSource:Cammacketal.,20061.细菌：包括低温、中温和高温三种；2.建堆3-7天内快速扩繁，细菌分解有机物并放热，使堆体温度上升到55—65°C；3.细菌通常完成早期的简单有机物分解工作，完成后，存活数量下降；而后真菌和放线菌进入支配地位；6堆肥基础—温度中机华丰:TechnicalDocumentonMunicipalSolidWasteOrganicsProcessing/Cat.No.:En14-83/2013E堆肥过程中典型料温变化曲线Typicaltemperaturesduringcompostingprocess快速发酵腐熟储存1.容（反应）器堆肥:物料连续维持55℃以至少上3天；2.条垛堆肥：物料连续维持55℃以至少上15天，期间翻抛不得少于5次；7堆肥基础—氧气中机华丰:TechnicalDocumentonMunicipalSolidWasteOrganicsProcessing/Cat.No.:En14-83/2013E堆肥过程中微生物理论需氧量Theoreticaloxygendemandbymicroorganismsduringthecompostingprocess快速发酵腐熟储存需氧量1.堆肥过程各阶段需氧量不同；2.快速发酵期氧气消耗率非常大，最快20分钟内即可耗完；3.快速发酵期氧气浓度最好维持在13%-18%；4.堆肥过程氧气浓度不宜低于5%；5.由于有微生物存在，储存过程仍需氧气；通气断气堆体氧气浓度%最佳氧气浓度范围时间（分）快速发酵期氧气消耗量Declineofoxygenlevelsduringtheactivecompostingstep8堆肥基础—水分中机华丰:TechnicalDocumentonMunicipalSolidWasteOrganicsProcessing/Cat.No.:En14-83/2013E堆肥过程理想水分Targetmoisturecontentrangesduringthecompostingprocess快速发酵腐熟储存水分%1.水分高于65%，产生厌氧环境；水分低于20%，微生物休眠；2.考虑堆肥的商品属性，腐熟后水分应低于30%；3.发酵工程中必须考虑水分散失；9堆肥基础—pH中机华丰:TechnicalDocumentonMunicipalSolidWasteOrganicsProcessing/Cat.No.:En14-83/2013E堆肥过程pH变化曲线pHcharacteristiccurve1.微生物在酸性（pH﹤5.5）和碱性（pH﹥9）环境下无法生存；2.当pH﹥9时，氮素将转为微生物无法利用的氨态，C:N增大,减缓发酵；3.当pH降到4.8和5之间，一些微量元素被释放，无法去除，影响堆肥质量；4.通常快速发酵初期PH降低，随着氧气浓度的增加，pH逐步恢复正常；堆肥工艺—分类中机华丰堆肥在本质上是微生物在好氧状态下的活动过程，必须在堆体内维持足够的氧气，所以给微生物提供氧气的方法,也就决定了堆肥的分类。堆肥Composting静态堆肥StaticPile翻抛条垛堆肥TurnedWindrow容（反应）器堆肥In-Vessel自然通气条垛堆肥PassivelyAeratedWindrow强制通气静态堆肥AeratedStaticPile仓式（隧道）Bin滚筒式RotaryDrum塔式Silo槽式Bunker11堆肥工艺—静态堆肥StaticPile中机华丰自然通气条垛堆肥PassivelyAeratedWindrow正压通气positiveaeration负压通气negativeaeration强制通气静态堆肥AeratedStaticPile静态堆肥：在没有外界混合的前提下,将物料集成条垛状或堆状自行分解；12堆肥工艺—翻抛条垛堆肥TurnedWindrow中机华丰翻抛条垛堆肥：物料被堆成宽3-6米、高1-3.6米的窄条,借助翻抛机进行腐熟分解;1.堆宽主要取决于所用翻抛机的尺寸；2.堆体尺寸及其内的氧气浓度取决于物料的孔隙率，比重较大的潮湿物料与干燥疏松物料相比，堆体要较小；3.大堆的心部很容易缺氧，所以要求频繁翻抛；4.堆体太小，很难达到堆肥温度，进而难于减少细菌及野草种子的数量；5.翻抛频率取决于发酵进程，早期由于消耗易降解物质，一般一天一次，随后应根据温度、氧气浓度和气味适度减少翻抛次数;6.若堆体内某些区域的温度总是低于45oC,说明需要翻抛;7.若堆体温度高于60oC,可通过翻抛降低堆体温度,若堆体温度任然偏高,应将堆体缩小;8.通常翻抛条垛堆肥发酵期为3—9周（随物料变化）,而后进入后腐熟阶段;13堆肥工艺—容（反应）器堆肥In-Vessel中机华丰容（反应）器堆肥：物料被置于建筑物、容器或反应器内,借助强制通风和机械翻抛，使物料进行腐熟分解。包括:仓式（隧道）、槽式、塔式、滚筒式特点：工人劳动强度低;不受气候影响,适于机械化生产;通常需要二次腐熟,确保生产节奏;容易控制气味;占地面积小;生产过程容易控制,产品质量稳定;发酵期短;容易控制二次污染;设施投资较大;需要一定的操作技巧;14堆肥工艺—容（反应）器堆肥In-Vessel中机华丰仓式（隧道）堆肥：仓体可由木材、混凝土或其它材料制成;通常在下部布置有多条带孔的管道，强制供气，以避免频繁装卸混合;料层可以加高,但容易压实物料,造成堆体缺氧;通常建造一组料仓,通过换仓促进混合、加快发酵进程;底部可做成斜坡,便于搜集沥出液;料仓通常建在屋内,便于控制温度与气味;15堆肥工艺—容（反应）器堆肥In-Vessel中机华丰曝气风机系统曝气管路系统2.槽式堆肥：料槽为混凝土结构,尺寸可达20米宽、3米高、100米长;通常配有通风系统和沥出液收集沟;翻抛机在槽顶的轨道上移动、翻抛、混合,恢复堆肥的孔隙率;原料从一端进入,在翻抛机的推动下从另一端排出;沿长度方向,物料处于不同发酵阶段,所以要分区供气;可建成连壁槽,在移行机的帮助下,各槽共用一台翻抛机16堆肥工艺—容（反应）器堆肥In-Vessel中机华丰塔式堆肥：物料从塔顶喂入,自上而下移动,塔底通常配有出料机构,将发酵过的物料卸出;每天从塔顶加入等体积的原料;塔底配有供气系统提供足量的氧气;臭气从塔顶收集后进行处理;后腐熟可在第二级塔内进行,也可通过条垛方式进行通风机通风机出料机构调理剂原料混合排气气流方向成品半成品发酵塔腐熟塔17堆肥工艺—容（反应）器堆肥In-Vessel中机华丰滚筒式：带一定斜度的滚筒，以大约6RPM缓慢速旋转;空气从出料口进入,与物料逆向流动,在入料口排出,其间逐渐升温，使原料很快达到发酵温度;通过调整滚筒倾角或转速,物料在滚筒内停留大约3–6天;滚筒通常分三个区域,内部物料每天前移一个区域,最后一级排出;滚筒内部抄板可保留10-15%的堆肥,作为新原料的接种体;由于物料停留时间较短,部分原料并未完全分解,二次腐熟前一般需要筛分原料排气成品气流方向料流方向18堆肥工艺—堆肥物料平衡中机华丰:GuidetoSelectinganIn-VesselCompostingSystem/January2005Organicmatterlossagainsttime条垛堆肥容器堆肥19堆肥工艺—堆肥物料平衡中机华丰—VirginiaNelson,E.I.T，AssessmentofWindrowTurners%•••20堆肥深加工与使用中机华丰澳大利亚袋装散状堆肥北欧散肥施抛1.堆肥作为一种粉状肥料，欧美农民大部分直接用施肥车向农田施抛；2.大田作物中使用的粉状有机肥，容易被风吹跑；另外部分有机肥用于花卉、果蔬、大棚等高要求的场合，所以出现了颗粒肥；3.颗粒有机肥是堆肥的深加工产品；柱状球状形状柱状球状养分堆肥有机无机复混肥21堆肥深加工与使用—有机无机复混肥加工工艺中机华丰典型堆肥（有机无机复混肥）加工工艺配比混合C源辅