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堆肥--环境生物学

 LM0318 2013-04-08

工艺装置及其影响堆肥的主要因素

(一)工艺

1.搅拌翻堆条垛式发酵工艺 物料以垛状堆置,可以排列成多条平行的条垛,条垛的断面形状通常为三角形或梯形。

对于湿度较高的有机物,例如,城市污泥,畜禽粪便等等在堆置前必须与干燥的蓬松剂或调理剂混合,使其混合后堆料的含水率为55%一65%。蓬松剂可采用各种农业秸秆、稻壳、木屑、树皮、甘蔗渣和干燥的回流堆肥产物等。其发酵工工艺流程见图10—9。

 

通常在堆置后每4~7d可翻堆一次,1个月后可停止翻堆,让其后熟。

2.强制通风式固定垛发酵工艺 该工艺与前者不同之处就在于物料在堆肥过程中不需要翻堆,氧气的供应是通过机械鼓风或抽风方式来提供,该工艺在污泥堆肥中应用非常普遍,其流程如图10-10所示。

图10-10 固定堆强制通风堆肥流程图

 

具体做法为:

①将脱水污泥与蓬松剂混合,体积比可为1:1,1:2,1:30

②在堆肥场地上铺设小木块或蓬松剂约20cm。

③在上述基础上,将污泥与蓬松剂的混合物堆成高约1.5~2m的垛。

④将垛的表面覆盖一层过筛后的堆肥产物(厚约20cra)或覆盖一层塑料薄膜。

⑤将鼓风机或抽风机与通风管道连接,料堆堆积3-4d后开始通风,通风方式可以采用料堆温度或氧气反馈装置自动调节。例如,在温度低于45℃时,风机开始工作,提供氧气,促进微生物的活动;当温度处于45-70℃时,风机停止工作;当温度高于70℃时,风机再度工作,以降低料堆的温度。也可以通过定时器控制风机的工作,例如,可每隔3h通风15~30min。

⑥若采用抽风方式,风机出来的气体通常先通过腐熟后的堆肥过滤脱臭,再排人大气o

⑦通常堆肥4周后,料堆翻堆一次,并停止通风,让其后熟,若需要得到高度腐熟的堆肥,后熟时间最好为30d以上。

⑧堆腐后的物料通常需要干燥,可以采用自然露天晾干的方法,也可以重新将鼓风机开启,保持大风量来驱逐水分。

⑨若堆肥中的蓬松剂(例如小木块)需要循环利用,还必须对堆肥进行筛分。

3.发酵仓式城市垃圾堆肥法 现代化的城市垃圾堆肥法通常由预处理(包括分选、破碎、含水率和CAN比的调整等)、一次发酵(也称主发酵,指从发酵初期开始,经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程,一般为2—3周)、二次发酵(也称后发酵,指堆肥经过高温阶段,温度开始下降直至温度稳定至35--40~、达到腐熟的阶段,一般需3~4周)、后处理(包括去除杂质和进行必要的破碎处理)、脱臭及贮存等工序组成。

(二)影响堆肥质量和效果的因素

1.有机质的含量 有机质含量高低影响堆料温度和通风供氧。有机物质含量过低,分解产生的热量不足以促进和维持堆肥中嗜热性细菌的增殖,料堆难于达到高温阶段,影响堆肥的卫生无害化效果。而且,由于有机物质含量低,将影响堆肥产品的肥效和使用价值。有机物质含量过高,则需要大量供氧,这会给通风供氧造成实际困难,有可能因供氧不足,造成部分厌氧条件。适宜的有机物质含量为20%~80%。

2.通风量与通风频率 通风供氧是好氧堆肥化生产的基本条件之一,通风量主要决定于堆肥原料有机物含量、挥发度、可降解系数等。通风除了供氧以外,还可以起调节堆温和干燥堆料的作用。好氧堆肥要求堆料中(\含量为15%一20%。过小的通风量不足以提供给微生物充足的氧气,影响堆肥温度的升高,过大的通风量则有可能使料堆的热量散失,影响堆肥无害化程度。通常强制通风可取的经验数据为0.05~0.2m31(m3堆料·mm)。若采用间歇式(如定时控制)通风,则通风量可取较大的数据。

3.水分 水分是否合适直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度。对污泥堆肥而言,堆料合适的水分含量为55%--65%。在实际操作中,简便的测定方法为:以手紧握物料能成团,有水迹出现,但水不滴出为宜。垃圾堆肥最合适的水分为55%。

4.O/N比 在堆肥化中,有机C主要作为微生物的能源物质,大部分有机C在微生物代谢过程中氧化分解变成C02而挥发,部分c则构成微生物自身的细胞物质。氮主要消耗在原生质合成之中,就微生物对营养的需要而言,最合适的C/N比在4—30。当有机物C/N比在10左右时,有机物被微生物分解速度最大。随着C/N比增加,堆肥时间相对延长,据文献报道:当原料的C/N比为20,30~50,78时,其对应所需的堆肥化时间约分别为9~12d,10~19d,及21d,但当C/N比大于80:1B{,堆肥就难于进行。

各堆肥原料的C/N比通常为:锯末屑300~1 000,秸秆70~100,垃圾50~80,人粪6~10,牛粪8--26,猪粪7~15,鸡粪5~10,下水污泥8·15。

堆腐后CAN比将比堆腐前明显下降,通常在10~20:1,这种C/N比的腐熟堆肥,农业利用肥效较好。若成品堆肥的C/N比过高,农业利用时就可能造成微生物和植物争夺氮素养分,使农作物可利用氮减少,影响农作物的生长发育。

5.pH 微生物可在较大的pH范围内繁殖,合适的pH为6--9。固体废弃物堆肥时通常不需要调整pH。但pH过高或过低的堆料则需要先在露天堆积一定时间或掺人其他堆肥或物料以降低或增加pH。

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