高温好氧堆肥技术.docx

堆肥制作 技术及相关参数随着规模化养殖 场和城市污水处理厂的大量兴建，由此产生的有 机 废弃物数量日 益庞大，而且高度集中，农村常见的简易堆积方式已 不能 采用，因为 它们堆肥时间长，处理容量小，而且不适合机械化操 作而 规模化高 温好氧堆肥技术以其腐熟时间短、处理容量大、机械 化或自动 化程度 高，而得到高度重视和推广应用 一 ） 堆肥类型堆肥分类方法很 多按堆制过程中是否需氧而分为好氧堆肥和厌氧堆 肥；按原料发酵 所处状态可分为发酵仓式堆肥和无发酵仓式堆肥；无 发 酵仓式好氧堆 肥系统又分为露天条垛式翻堆供氧堆肥法和固定堆强 制通 风堆肥法两 种好氧堆肥化是在 通风条件下，有游离氧存在时进行的分解发酵过程 好氧堆肥温度高，一般在55C以上，可维持5~11d,极限可达80C以上，也称高温 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下面介绍目前国内外两类 主要的好氧堆 肥 系统1 ．无发酵仓式堆肥系统物料通常堆制成条垛式，依据堆料供氧方式， 无 发酵仓式堆肥 系统又可分为搅拌 （翻堆）式堆肥床和固 定堆式堆肥床 两种堆肥方式。

搅拌式堆肥的主 要特点是采用定期翻堆，使物料均匀，并提供充足氧 气，有时还考虑 强制通气（常采用抽 气方式进行） 翻堆作业通常采用 翻堆机械进行固定堆式堆肥基 本不进行翻堆，其供氧方式主要有两种：一是采用自 然 通气方式进行 堆肥，在堆肥场地开有通气沟，并在垂直方向设有通 气管 （也可用各种秸秆捆绑成束作为通气之用 ） ，生物发酵所需要的氧 气完 全靠自然通 风；二是采用强制通风供氧方式进行堆肥，也称固定 堆强制 通风堆肥 法，肥堆的供氧利用鼓风机或空气压缩机强行鼓风进 行，也可 采用抽 风方式进行吹风或抽风可用定时器或在肥堆内安置 的温度或氧 气浓 度自动反馈装置来间断性供氧，在一些大型堆肥厂可 采用计算机控 制 堆肥自然通风堆肥腐熟时间通常较长，而固定堆强制通风堆肥法则 比较快，在 3 5周内能使肥堆完全腐熟无发酵仓式堆肥 系统的特点是基建投资少；工艺简单；操作简便易行； 处理容量大缺 点是由于是敞开式堆肥，在冬季低温条件下，肥堆不 易 升温和保温； 通常占地较大；堆肥时间比发酵仓式堆肥要长2．发酵仓式堆肥系统堆肥在发酵装置内进行发酵仓系统可分为立 式发 酵：塔和卧 式、槽式发酵装置等两类。

立式堆肥发酵塔 通常由 5~8 层组成，堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔 内 堆肥物通过不 同形式的机械运动，由塔顶一层层地向塔底移动一 般经 过 5~8d 的好氧发酵，堆肥物即由塔顶移动至塔底而完成一次发 酵立式 堆肥发 酵塔通常为密闭结构，塔内温度分布从上层到下层逐 渐升高，塔 式装 置的供氧通常以风机强制通风卧式堆肥发酵滚 筒（达诺式 Danot） ，该发酵滚筒在水平方向上呈倾斜 放置，直径为2.5 — 4.5m，长20 — 40m强制供气在该装置中废 弃物 靠与简体内表面的摩擦沿旋转方向提升（转速为 0.1 — 3r • min-）, 同 时借助自身重 量落下通过如此反复升落，废物被均匀地翻倒与供人的空气接触，并通过微生物的作用进行发酵经l~5d发酵后排出，条 垛放置熟化筒仓式堆肥发酵仓为单层圆筒状，发酵仓深度一般为4~5m大多采用钢筋混凝土构 成发酵仓内供氧均采用高压离心风机强制供气，以 维持仓内堆肥好 氧发酵空气从仓底进入发酵仓，堆肥原料由仓顶加入，经过 6 12d 的好氧发酵，初步腐熟的堆肥从仓底通过出料机出 料此外还有箱式堆 肥发酵池，吊车翻倒式发酵池，卧式浆叶发酵池，卧 式刮板 发酵池等 。

发酵仓式堆肥系统不受气候影响，能有效控制二次 污染，发酵 时间 快，占地面积少缺点是基建投资大，运行成本较高二）堆肥的基本 原理及微生物学过程L 基本原理好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物通过自身的分解代 谢和合成代谢过 程，将一部分有机物分解氧化成简单的无机物，从中获得微生物新陈代谢所需要的能量，同时将一部分有机物转化合成新的细胞物质的过程（图 9—4）堆肥的结果是废弃物中有机物向稳定化程度较高的腐殖质方向转化 腐殖质的形成十 分复杂，其生物学过程示意如下（图 9— 5）«««. M)代會产韌 僧■第）1I m 9-s列殖检质烹成的生覇学过理示■圈需要指出的是，腐殖质形成非常缓慢，在有限的堆肥时间内不可能形 成大量腐殖质，但采用各种光谱分析发现，堆肥有机物结构芳构化程 度明 显有所提高2．微生物学过程好氧堆肥的微生物学过程可大致分为如下 3 个阶段， 每 个阶段都有其 独特的微生物类群1）产热阶段堆肥初期（通常在1 2d），肥堆中嗜温性微生物利用 可 溶性和易降解 性有机物作为营养和能量来源，迅速增殖，并释放出 热 能，使肥堆温 度不断上升此阶段温度在室温至50C范围内，微 生物以 中温、需 氧型为主，包括细菌、放线菌和真菌，通常是以一些 无芽孢细 菌和霉 菌等为主。

其中细菌主要利用水溶性单糖等，放线菌 和真菌对于 分解 纤维素和半纤维素物质具有特殊的功能⑵ 高温阶段当肥堆温度上升到 50C 以上时，即进入高温阶段通 常从 堆积发酵开始，只需3d时间肥堆温度便能迅速地升高到55C, 1周内堆温 可达到最咼值（最咼温可达80C）此时，嗜温性微生物受到抑制，嗜热 性 微生物逐渐取而代之除前一阶段残留的和新形成的 可溶性有机物继 续分解转化外，半纤维素、纤维素、蛋白质等复杂有 机物也开始强烈 分 解在 50C 左右进行活动的主要是嗜热性真菌和 放线菌；温度上 升到 60C 时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性 放线菌和细菌活动；温度上升到 70C 以上时，大多数嗜热性微生物 已不适宜，微生 物大量死亡或进入休眠 状态此时，产生的热量减少， 堆温自动下降当堆温降至 70C 以下一 时，处于休眠状态的嗜热性 微生物又重新活 动，继续分解难分解的有机 物，热量又增加，堆温就 处于一个自然调 节的、延续较久的高温期高 温对于堆肥的快速腐熟 起到重要作用， 在此阶段堆月巴内开始了腐殖质 的形成过程，并开始出现能溶解于弱 碱的黑色物质C/N明显下降，肥堆高度随之降低。

通过 高温能有效杀灭有机废弃物中病原物按我国高温堆肥卫生标准(GB7959-87),要求堆肥最高温度达50 55C或55C以上，持续5~7 d表27列举了常见病原物致死的温度和时间病原物 温度/C 时间/ min沙门氏伤寒菌55~6030沙门氏菌5560志贺氏杆菌5560内阿米巴溶组织的孢45很短子绦虫55很短螺旋状的毛线虫幼虫55很快微球菌属化脓菌5010链球菌属化脓菌5410结核分枝杆菌6615~20蛔虫卵5060埃布氏杆菌5560⑶腐熟阶段在高温阶段末期，只剩下部分较难分解的有机物和新 形成的 腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降此时嗜温性微生 物再占优势，对残留较难分解的有机物作进一步分解，腐 殖质不断增多且 趋于稳定化，此时堆肥进入腐熟阶段降温后，需氧 量大量减少，肥 堆 空隙增大，氧扩散能力增强，此时只需自然通风在强制通风堆肥中常见的后熟处理，即是将通气堆翻堆一次后，停止 通气，让其腐熟三）工艺流程（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，一般条垛的宽度 为 4 〜6m高1.5〜2.0m,长度则视堆肥规模和场地条件而定。

对于湿度较高的有机物，如城市污泥、畜禽粪便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%〜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艺流程见图 9—6S9-6 式凌見逢報■通常在堆置后每 4~7d 可翻堆一次，3 周后可停止翻堆，让其后熟 对于垃圾 堆肥， 堆肥前必须进行前处理，主要是对垃圾分选，去除粗 大的无机 物，回 收各种金属、玻璃、塑料等，提高物料中可堆肥物质 的比例在 前处 理中有时需要对垃圾进行破碎处理，调整垃圾的粒度， 适宜的粒度 范围是 12~60mm 破碎与筛分可使原料的表面积增大，便 于微生物繁殖， 提高发酵速度垃圾堆肥通常不需要加调理剂和蓬松 剂只要水分含 量 适宜，有机物含量达 20％以上，通常便可以单独 堆肥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 9—7所示具体做法为：① 将脱水污泥与蓬松剂混合，体积比可为1:1、1:2或1:3 ;②在堆肥场地上铺设小木块或蓬松剂约20cm⑧在上述基础上，将污 泥与蓬松剂的混合物堆成高，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20 cm)；⑤将鼓风机或抽风机与通风管道连接，肥 堆堆 置2d后开始通风，通风频率可以采用肥堆温度或氧 气反馈装置自动 调节，例如，在温度低于45C时，风机开始工作，提供氧气，促进 微生 物的活动；当温度处于45~70C时，风机停止工作；当温度高于70C时， 风机再度工作，以降低肥堆的温度。

也可 以通过定时器控制风机的工作， 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；⑦通常堆肥3周后，肥堆翻堆 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｛如小木块｝需要循环利用，还必须对堆肥进行筛分；⑩在堆肥 过程中注意 监测肥堆的水分 状况，如果太干，要在眼堆上浇水，或结合 翻堆时加 水堆配产品31松斓K9 7何建壊强■通风塔出盧程由（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C/N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10〜12 d）、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35〜40C,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 主发酵一般在发酵仓内 （如多层立式发酵塔、筒 仓式发酵仓或卧 式发 酵滚筒等）进行，时间通常控制在4~12d不等。

通过一次发酵后 的出料 进入后发酵室，后发酵可以在专设的仓内进行， 但通常把物料堆 积到1〜 2m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，有时仍需要进行翻堆或通风后发 酵时间的长短， 决定于堆肥的 使用情况后发酵时间通常控制在20~30d 之间四 ）参数的调控 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， 肥堆难于 达到高温阶段，影响堆肥的卫生无害化效果而且， 由于有机 质含量 低，将影响堆肥产品的肥效和使用价值有机质含量 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 分嫌气条件适宜的有机物含量为 20。