资源11302班2组悖62有机废物堆肥工艺

有机废物堆肥工艺资源11302班2组主讲人：胡琦悖堆肥按照需氧过程分为：好氧堆肥、厌氧堆肥；好氧堆肥化是在通风条件下，有游离氧存在时进行的分解发酵过程。好氧堆肥堆温高，一般在55℃以上，可维持7-11天，极限可达80℃以上，亦称高温堆肥法。由于好氧堆肥法具有堆肥周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等优点，在有关污泥、城市垃圾、畜禽粪便和农业秸秆等堆肥中被广泛采用。堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾，由纸浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥及下水污泥，粪尿消化污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳、秸杆等等。在我国堆肥主要原料是生活垃圾与粪便的混合物。也有的是城市垃圾与生活污水污泥的混合物。城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物数量，碳氮比，水分等等常常不能满足要求，需要进行适当的预处理。配入粪便或某些污泥可以有效地调整碳氮比和水分，并能得到氮、磷、钾含量较高的有机肥。此外不少农业废物也是堆肥的重要原料。原料的要求密度：适用于堆肥的垃圾密度一般为350~650kg/m3；组成成分（湿重）%：堆肥原料必须按下表分类统计各组成成分，其中有机物含量不少于20%；含水率：适合堆肥的垃圾含水率为40%~60%；碳氮化（C/N）：适合堆肥的垃圾碳氮比为20：1～30：1。我国实施的城镇建设业标准，[CJ/T3059–1996]“城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标”中规定，堆肥原料特性有：易腐物灰渣，mm废品成分动物性植物性渣砾≥15灰土15纸类布类塑料金属玻璃含量%前处理：成份分析、破碎、风选、筛分、堆肥调理剂、；主发酵（一次发酵）：将堆体温度升高到开始降低为止的阶段；后发酵（二次发酵）：将主发酵工序尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成比较稳定的有机物，得到成熟的堆肥制品；后处理：将粗堆肥进行进一步破碎、分选，打包、压实选粒。脱臭：利用化学制剂、物理吸附、生物脱臭等方法。贮存：要求密封、干燥。好氧堆肥的基本工艺（a)预处理设备预分选设备主要分选物预先分选设备主要分选物旋转筛分机可堆肥物，炉渣，木头纤维，纸张等半湿式分选机可堆肥物，塑料，纸张，重金属等振动筛分机风选机圆盘筛分机磁选机铁类比重分选机轻物质，金属其他分选机玻璃和干电池•破碎机刮板输送机风选机磁选机筛选机前处理：成份分析、破碎、风选、筛分、堆肥调理剂、；主发酵（一次发酵）：将堆体温度升高到开始降低为止的阶段；后发酵（二次发酵）：将主发酵工序尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成比较稳定的有机物，得到成熟的堆肥制品；后处理：将粗堆肥进行进一步破碎、分选，打包、压实选粒。脱臭：利用化学制剂、物理吸附、生物脱臭等方法。贮存：要求密封、干燥。好氧堆肥的基本工艺堆肥调理剂堆肥调理剂也叫堆肥接种剂，主要是由一种或者几种高效降解微生物组成，在堆肥的过程中能够起到加快降解速度，缩短堆肥时间，抑制臭味产生的作用。降低水分增加透气性、调整碳氮比的主要方法是添加有机调理剂和膨胀剂。所谓“调理剂”是指加进堆肥化物料中干的有机物，借以减少单位体积的重量并增加与空气的接触面积，以利于好氧发酵，也可以增加物料中有机物数量。理想的调理剂是干燥的，较轻而易分解的物料。常用的有木屑、稻壳、禾杆、树叶等等；所谓“膨胀剂”是指有机的或无机的三维固体颗粒，当它加入湿堆肥化物料中时，能有足够的尺寸保证物料与空气的充分接触，并能依靠粒子间接触起到支撑作用，普遍使用的膨胀剂是干木屑，花生壳、厂矿成粒状的轮胎，小块岩石等物质。常用的活性调节剂包括稻草、秸秆、树叶、木片、锯末和回流堆肥等。主要成分为有机物，能够在堆肥过程中被微生物分解，主要作用是对物料的化学成分进行调节，调整物料的C/N比和含水率。有的可以调节孔隙率。惰性调理剂有碎轮胎、粉煤灰、斜发沸石、铝土矿渣等，主要是为了改善堆肥品质和钝化重金属，也有部分用来调节含水率。前处理：成份分析、破碎、风选、筛分、堆肥调理剂、；主发酵（一次发酵）：将堆体温度升高到开始降低为止的阶段；后发酵（二次发酵）：将主发酵工序尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成比较稳定的有机物，得到成熟的堆肥制品；后处理：将粗堆肥进行进一步破碎、分选，打包、压实选粒。脱臭：利用化学制剂、物理吸附、生物脱臭等方法。贮存：要求密封、干燥。好氧堆肥的基本工艺（b）主发酵主发酵主要在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气，供给空气的方式随发酵仓种类而异。在发酵仓内，由于原料和土壤中存在的微生物作用而开始发酵，首先是易分解物质分解，产生二氧化碳和水，同时产生热量使堆温上升。这时微生物吸收有机物的碳、氮等营养成分，在合成细胞质自身繁殖的同时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。•发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌（生长繁殖最适宜温度为30~40℃）进行的。随着堆温的升高，最适宜温度45~65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，能进行高效率的分解。氧的供应情况与保温床良好程度对堆料的温度上升有很大影响。•如堆肥化过程原理中所述，后面将进入降温阶段。通常将温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵期，以城市生活垃圾为主体的城市固体废物好氧堆肥化的主发酵期约为4~12d。堆肥微生物嗜温菌嗜热菌细菌最低适宜最高嗜温菌15~2525~4043嗜热菌25~4540~5085（c）后发酵经过主发酵的半成品被送去后发酵。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解，变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。后发酵也可以在专设仓内进行，但通常把物料堆积到1~2米高度，进行敞开式后发酵，此时要有防止雨水的设施。为提高后发酵效率，有时仍需进行翻堆或通风。后发酵时间的长短，决定于堆肥的使用情况。例如堆肥用于温床（能利用堆肥的分解热）时，可在主发酵后直接利用。对几个月不种作物的土地，大部分可以使用不进行后发酵的堆肥，即直接施用堆肥，而对一直在种作物的土地，则有必要使堆肥的分解进行到能不致夺取土壤中氮的稳定化程度（即充分腐熟）。后发酵时间通常在20~30天以上。显然，不进行后发酵的堆肥，其使用价值较低。（d）后处理经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变了形，数量也减少了。然而，在城市固体废物发酵堆肥时，在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工序以去除杂物，可以用回转式振动筛，振动式回转筛，磁选机，风选机，惯性分离机、硬度差分离机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行再破碎。并根据需要（如：生产精制堆肥）进行再破碎。后处理工序除分选，破碎设备外，还包括打包装袋、压实选粒等设备，在实际工艺过程中，根据实际需要来组合后处理设备。前处理：破碎、分选、筛分；主发酵（一次发酵）：将堆体温度升高到开始降低为止的阶段；后发酵（二次发酵）：将主发酵工序尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成比较稳定的有机物，得到成熟的堆肥制品；后处理：将粗堆肥进行进一步破碎、分选，打包、压实选粒。脱臭：利用化学制剂、物理吸附等方法。贮存：要求密封、干燥。好氧堆肥的基本工艺堆肥臭气的产生恶臭气体成分在好氧和厌氧条件下均可产生，但主要的致臭物质来自于厌氧过程。垃圾在堆放或堆肥过程中，在氧气足够时，垃圾中的有机成分如蛋白质等，在好氧细菌的作用下产生有刺激性的气体NH3等；在氧气不足时，厌氧细菌将有机物分解为不彻底的氧化产物如含硫的化合物H2S、SO2、硫醇类等和含氮的化合物如胺类、酰胺类等。不同的垃圾组分和不同的堆肥条件，对恶臭物质的发生量影响很大。堆肥臭气的危害恶臭物质通常不会导致严重的健康问题，但会对人们产生心理上的影响，使人食欲不振、头昏脑胀、恶心、呕吐，还会使人的精神受到干扰。恶臭物质中的硫化氢、硫醇、胺类、氨等可直接对呼吸系统、内分泌系统、循环系统及神经系统产生危害，具有大气污染和有害气体污染的双重性。国外早在20世纪初就已进行了恶臭污染及其治理方法的研究，并积累了相当的经验，国内起步则较晚。从目前的研究来看，恶臭治理的方法基本上是采用物理、化学和生物手段，或者是这几种方法的组合生物技术是在20世纪50年代土壤脱臭法的基础上发展起来的[5]，它利用微生物的降解作用，把恶臭物质分解转化成CO2、H2O、N2、硫酸盐等无害物质。常用的生物脱臭工艺有生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法、曝气式生物除臭法以及各工艺的组合联用等生物洗涤法生物洗涤法：生物洗涤装置通常由1个装有填料的洗涤器和1个具有活性污泥的生物反应器构成。在洗涤器内，气水逆流接触，使废气中的污染物与填料表面的水接触，被水吸收而转入液相，从而实现质量传递过程。如果污染物的浓度较低、水溶性较高，则极易被水吸收，带入生物反应器。在生物反应器内，污染物通过活性污泥中微生物的氧化作用，最终被去除[13]，这种技术适用于水溶性好的气体其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂（一般为氧气）在阴极得到电子被还原与质子结合成水。微生物燃料电池堆肥产品质量及卫生要求堆肥产品质量（以干基计）粒度：农用堆肥产品粒度不大于12mm，山林果园用堆肥产品粒度不大于50mm；含水率：≤35%；pH值：6.5~8.5；全氮（以N计）：≥0.5%；全磷（以P2O5计）：≥0.3%；全钾（以K2O计）：≥1.0%；有机质（以C计）：≥10%；重金属含量：总镉（以Cd计）≤3mg/kg；总汞（以Hg计）≤5mg/kg；总铅（以Pb计）≤100mg/kg；总铬（以Cr计）≤300mg/kg；总砷（以As计）≤30mg/kg。无害化卫生要求堆肥温度（静态堆肥工艺）：55℃持续5d以上。蛔虫卵死亡率：95%~100%；粪大肠菌值：10–1~10–2；好氧堆肥化无害化工艺条件。根据上述热灭活概念分析可得出理论上好氧堆肥无害化工艺条件如下：堆层温度55℃以上需维持5-7天；堆层温度70℃则需维持3-5天。即堆肥温度较高维持时间较短时，可以达到同样的无害化要求。静态好氧堆肥工艺间歇式好氧动态堆肥工艺连续式好氧动态堆肥典型好氧堆肥工艺静态好氧堆肥是农业上已使用数世纪的一种堆肥方法。人们利用秸秆、落叶、杂草、人畜粪便堆积在一起，使其在好氧条件下发酵而获取肥料。近百年来才把它作为一种科学作业以制取兼作肥料和土壤结构改良剂的堆肥方法。堆制过程中原料要保持一定的水分和碳氮比，用定期翻倒或搅拌以保持物料发酵分解所需要的氧气，否则厌氧细菌将增加，最终会发生腐烂和臭味，静态好氧堆肥的初期，堆内温度一般应在60-77℃，时间约需一周左右，随后将逐渐转入厌氧发酵，温度将降低到环境温度，此时表明堆肥过程结束，该法的工厂化始于20世纪20年代。静态好氧堆肥•间歇式堆肥采用静态一次发酵的技术路线，其发酵周期缩短，堆肥体积减少。它是将原料一批批地发酵，一般采用间歇翻堆的强制通风垛或间歇进出料的发酵仓。对于高有机质含量的物料，在采用强制通风的同时，用翻堆机械将物料间歇性地翻堆，以防止堆肥物料结块，使其混合均匀，有利于通风，从而加快发酵过程，缩短发酵周期。•间歇式发酵装置有长方形池式发酵仓、倾斜床式发酵仓、立式圆筒形发酵仓等，各配设通风管，有的还配设搅拌或翻堆装置。间歇式好氧动态堆肥工艺间歇式发酵工艺与装置(露天堆肥法)•需先预处理–根据含水率和碳氮比、确定原料配比。•废物堆积后不再添加新料，让其中的微生物参与生物化学反应，使废物转变为腐殖土的产物，然后运出。•前期一次发酵大约需5周，1周要翻动1~2次，经过5~10周熟化稳定二次发酵，全部过程需要30~90天。•该法要求场地坚实、不渗水。•间歇式好氧动态堆肥技术的特点是分层均匀进出料方式：一次发酵仓底部每天均匀出料一层，顶部每天均匀进料一层，分层发酵。发酵仓内