固体废弃物第六章

固体废弃物第六章第1页/共38页2三、堆肥化技术的发展

1925年，印多尔法：将落叶、垃圾、动物及人的粪尿→堆成1.5米的土堆→隔数月翻堆1～2次→约6个月的厌氧发酵后→有机废弃物转变成肥料。

贝盖洛尔法：增加翻堆次数，促进好氧发酵效率的提高。

1933年，达诺法：利用回转窑发酵仓进行好氧发酵。

巴登巴登法：去除不能堆肥的无机物→与消化污泥一起露天堆置4～6个月→再分选、破碎。

1940年，厄普·托马斯法：采用多段竖炉发酵仓→接种特种细菌→缩短发酵期2～3个月→促进了堆肥化处理的高效率、大规模的工厂化的发展。

第2页/共38页3

20世纪70年代初，堆肥化技术在工业发达国家的应用出现低谷。

原因：工业化的高速发展将大量的有毒化学物质和高分子塑料带入城市垃圾中，严重影响了堆肥产品的质量。

1.堆肥的有效肥料成分含量较低（N，P，K），无法与化肥竞争。

2.堆肥属于缓效性肥料，需使用相当长的时间才见效。其主要作用在于保持地力和提高农产品的质量，在提高产量方面则不如化肥明显。

3.即使精细分选肥料颗粒，仍有一定数量的碎玻璃、金属、废塑料等杂质存在，会造成田间操作的困难。

4.若施用发酵不完全的未腐熟堆肥，残余的有机物在土壤中分解会造成植物根部缺氧，而导致减产或更严重的危害。

5.堆肥化对城市垃圾的减量化效果不高，处理后产物体积仍较大，需要较大的堆存场地和较高的运输费用。

6.堆肥化产品施用时工作量大，有明显的臭味，与现代化农业的需要有一定的距离。第3页/共38页4我国城市垃圾堆肥处理现状与应用前景

现状：

应用前景：体现城市垃圾堆肥处理的社会效益

1.是对城市垃圾进行消纳。

城市垃圾→有机肥料→还原大自然→资源化最理想的体现

城市垃圾成分复杂→复杂分选、破碎等→理想的肥料→费用高

2.作为肥料或土壤改良剂的作用。

有毒、有害的化学物质→带来土壤的污染和对农作物的危害。

3.肥效期较长

堆肥属缓效性肥料，堆肥养分的释放缓慢、持久，故肥效期较长，有利于满足农作物长时间内对养分的需求，不会出现施用化肥那样短暂有效或施肥过头的情况。

4.微生物的作用强

堆肥中含有大量有益微生物，是一种“生物肥料”。施用堆肥可增加土壤中微生物的数量，通过微生物的活动改善土壤的结构和性能，微生物分泌的各种有效成分还可直接或间接地被植物吸收而起到有益的作用。

5.与化肥相比，堆肥的肥效较低，且体积大，运输和施用不方便。第4页/共38页5

第二节堆肥化基本原理及过程

根据生物处理过程中起作用的微生物对氧气要求不同，固体废物堆肥分为：

好氧堆肥化：指在有氧存在的条件下，好氧微生物对废物中的有机物进行分解转化的过程，最终产物主要是CO2、H2O、热量和腐殖质。

厌氧堆肥化：在无氧存在的条件下，厌氧微生物对废物中的有机物进行分解转化的过程，最终产物主要是CO2、CH4、热量和腐殖质。第5页/共38页6一、好氧堆肥原理及过程

1.好氧堆肥原理

是在有氧存在的条件下，借好氧微生物的作用来进行的。在堆肥过程中，生活垃圾中的溶解性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而为微生物所吸收，固体的和胶体的有机物先吸附着在微生物体外，由生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命活动——氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸收的有机物质氧化成简单的无机物、并放出生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质，合成新的细胞物质，同时，微生物逐渐生长繁殖，产生更多的生长体，具体表示如下：

设：有机物表示为：CaHbNcOd，堆肥产品用CwHxNyOz，堆肥化反应式表示为：CaHbNcOd+0.5(nz+2s+r-d)02→nCwHxNyOz+sC02+rH20+(c-ny)NH3

若有机物完全分解，则反应式表示为：

CaHbOcNd+0.25(4a+b-2c-3d)02→aC02+0.5（b-3d）H20+dNH3第6页/共38页7例题：求理论需氧量计算

假设有机物的有机组分为C60H94.3O37.8N，给出下列条件参数：

1）城市生活垃圾的有机组分的含水率为25%；

2）

城市生活垃圾中挥发性固体占总固体的93%；

3）可生物降解的挥发性固体占挥发性固体的60%；

4）可生物降解的挥发性固体的有效转化率为95%；

5）堆肥时间为5天；

6）5天的需氧量分别为20%，35%，25%，15%和5%；

7）堆肥过程中产生的氨气全散至大气中；

8）空气含氧量23%，空气质量为1.2kg/m3；

9）实际需空气量是理论的2.5倍。

试计算每吨垃圾好氧堆肥每天实际需要的空气量。第7页/共38页8解：①1吨生活垃圾中可生物降解的挥发性固体量：

BVS=1×75%×93%×60%=0.4185吨②实际有效转化的挥发性固体量：

0.4185×95%=0.3976吨③C60H94.3O37.8N分子量=60×12＋94.3＋16×37.8＋14=1433.1按完全氧化：设需氧量为x，根据生物化学反应式：

C60H94.3O37.8NO2

1433.1（4×60＋94.3－2×37.8-3）×16×2/4=2045.60.3976x

则需氧量x=2045.6×0.3976/1433.1=0.5675吨④所需空气量（吨）：0.5675/23%=2.468吨⑤实际需空气量（m3）：（2.468吨/1.2×10-3）×2.5=5140.7m3/1吨垃圾⑥5天第一天第二天第三天第四天第五天

5140.7×20%5140.7×35%5140.7×25%5140.7×15%5140.7×5%=1028.1=1799.2=1285.2=771.1=257.0m3/吨垃圾m3/吨垃圾m3/吨垃圾m3/吨垃圾m3/吨垃圾第8页/共38页92、好氧堆肥化过程

一般情况下，利用堆肥温度变化来作为堆肥过程的评价指标。

好氧堆肥化从废物堆积到腐熟的微生物生化过程比较复杂

,可分为3个阶段

:

(1)

中温阶段

,亦称升温阶段或产热阶段

堆肥初期

,堆肥基本呈中温

,此阶段微生物以中温、需氧型为主,通常是一些无芽抱细菌。其中最主要是细菌、真菌和放线菌。细菌特别适应水溶性单糖类,放线菌和真菌对于分解纤维素和半纤维素物质具有特殊功能。

嗜温性微生物较为活跃

,并利用堆肥中可溶性有机物旺盛繁殖。它们在转换和利用化学能的过程中

,有一部分变成热能。

由于堆料有良好的保温作用

,温度不断上升。

(2)

高温阶段

当堆肥温度升到

45℃以上时

,即进入高温阶段。在这阶段

,嗜温性微生物受到抑制甚至死亡

,嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动,堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续分解转化

,复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。

50℃左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌

;

60℃时,真菌几乎完全停止活动,仅有嗜热性放线菌与细菌在活动

;

温度升到

70℃以上时,对大多数嗜热性微生物已不适宜,微生物大量死亡或进人休眠状态。

第9页/共38页10与细菌的生长繁殖规律一样

,可将微生物在高温阶段生长过程细分为

3个时期

,即对数生长期,减速生长期和内源呼吸期。在高温阶段微生物活性经历了

3个时期变化后

,堆积层内开始发生与有机物分解相对应的另一过程,即腐殖质的形成过程

,堆肥物质逐步进入稳定化状态。

(3)

腐熟阶段

在内源呼吸后期

,只剩下部分较难分解及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。在此阶段嗜温微生物又占优势

,对残余较难分解的有机物作进一步分解

,腐殖质不断增多且稳定化

,此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后

,需氧量大大减少

,含水量也降低

,堆肥物孔隙增大

,氧扩散能力增强

,此时只须自然通风。第10页/共38页11二、厌氧堆肥基本原理厌氧堆肥是在无氧条件下,借厌氧微生物（主要是厌氧菌）的作用进行的,当有机物厌氧分解时,主要经历了两个阶段:酸性发酵阶段和碱性发酵阶段。分解初期,微生物活动中的分解产物是有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢、磷化氢等。在这一阶段,有机酸大量积累,pH值逐渐下降,另一群统称为甲烷细菌的微生物开始分解有机酸和醇,产物主要是甲烷和二氧化碳。随着甲烷细菌的繁殖,有机酸迅速分解,pH值迅速上升,这一阶段的分解叫碱性发酵阶段。以纤维素为例,堆肥的厌氧分解反应为:第11页/共38页12

第三节影响好氧堆肥化的主要因素

影响堆肥化过程的因素很多,这些因素主要包括通风供氧量、有机物含量、碳氮比、含水率、物料粒径、温度、pH值和腐熟度等。

(1)

通风供氧

通风供氧是好氧堆肥化生产的基本条件之一。

通风的目的是为好氧微生物提供生命活动所必需的氧。

通风量的多少与微生物活动的强烈程度和有机物的分解速度及堆肥物粒径密切相关。

堆肥时必须保证充分供氧。为了解决供氧问题,必须适时适量地通风,一般堆肥堆体中的氧气浓度低于10%,好氧微生物的分解消化过程就会停止。因此,需要通过翻堆或通风供氧措施来保证堆体好氧状态。在机械堆肥生产系统里,要求有50%的氧渗入到堆料各部分,以满足微生物氧化分解有机物的需要

第12页/共38页13

在高温堆肥后期，主发酵排出废气的温度较高，会从堆肥中带走大量水分，从而使物料干化，故还需考虑通风与干化之间的关系。

通风量主要取决于堆肥原料中有机物含量、有机物中可降解成分的比例、可降解系数等。可用下列化学计量式推算出理论上氧化分解需要的氧气量,然后再折算成理论空气量。

CaHbNcOd+0.5(nz+2s+r-d)02→nCwHxNyOz+sC02+rH20+(c-ny)NH3

式中：r=0.5[b-nx-3（c-ny）];

s=a-nw为降解效率，

CaHbNcOd和CwHxNyOz分别代表堆肥原料和堆肥产物的成分。

第13页/共38页14例用一种成分为C31H50NO26

的堆肥物料进行实验室规模的好氧堆肥化试验。试验结果,每100Okg堆料在完成堆肥化后仅剩下20Okg,测定产品成分为C11H14NO4试求每1000kg物料的理论需氧量。

解:①堆肥物料C31H50NO26

的千摩尔质量为852kg,则参加该堆肥过程的有机物摩尔数=(1000/852)kmol=1.173kmol;②堆肥产品C11H14NO4的千摩尔质量为

224kg,可算出每摩尔堆肥物料转化成的堆肥终产品的摩尔数为

n=200/(1.173×224)=0.76；

③

由己知条件:a=31,b=50,c=1,d=26,w=11,x=14,y=1,z=4,可以算出

r

=

0.5[50-0.76×14-3(1-0.76×1)]=19.32 s

=

31-0.76×11=22.64④根据上述化学计量式

,EP可算出堆肥过程所需的氧量为：

W=0.5(0.76×4

+

2×22.64

+

19.32-26)×1.173×32

=

781.5kg

实际的堆肥化系统必须提供超出计算需氧量的空气量

(两倍以上

),以保证充分的好氧条件。主发酵期强制通风的经验数据如下

:静态堆肥取

0.05～0.2m3/(min.m3)堆料

,动态堆肥则依生产性试验确定。

第14页/共38页15常用的通风方式有

:

①自然通风供氧

;

②

通过堆内预埋的管道通风供氧；

③

利用斗式装载机及各种专用翻堆机翻堆通风；

④

用风机强制通风供氧。

可利用耗氧速率与有机物分解程度之间的关系

,通过测定排气中氧的含量

(或

CO2

含量)来进行控制。排气中氧的适宜体积浓度值是

14%～17%,可以此为指标来控制通风供氧量。

(2)有机物含量与营养物

堆肥中最适合的有机物含量在20%～80%之间。

如果有机物含量低,则分解产生的热不足以维持堆肥所需要的温度,会影响无害化处理,并且生产的堆肥产品由于肥效较低而影响其使用。但是，过高的有机物含量又将给通风供氧带来困难,从而产生臭气和厌氧。堆肥过程中,微生物所需的大量养料有碳、磷、钾

,所需要的微量元素有钙、铜、锰、镁等元素。而且值得注意的是,堆肥原料中存在大量的微生物不可利用的营养物质,这些物质难以被生物降解。第15页/共38页16(3)碳氮比(C/N)

碳氮比(C/N)

是影响堆肥效果的重要因素。微生物的生长不仅需要一定量的碳、氮元素,还要求碳和氮之间有合适的比例,有机物被微生物分解的速度随C/N比而变化。C/N过高或过低可能导致微生物活性不强,甚至无法存活。

碳是堆肥生化反应的能量来源,是生物发酵过程的动力和热源,微生物以碳作为能源,一部分碳用于构成细胞物质,另一部分碳则被转化成

CO2而释放出来。

氮是好氧微生物的营养来源,主要用于合成细胞原生质而留于系统内,是控制生物合成的主要因素,也是反应速度的控制因素。堆肥原料的理想碳氮比(C/N)为(20～35):1。

如果初始堆肥物的碳氮比较高，例如锯末、麦秸含量高,则微生物的增长由于缺氮受到限制，影响降解速度，因而发酵周期将会相应延长，同时氮素养料的不足而使微生物生命活动减弱。

如果初始堆肥物的碳氮比较低

,例如粪便和污泥含量高时，可供消耗的碳素少,氮素养料相对过剩,则氮将变成铵态氮而挥发,在高温条件下,特别是在高的pH值和强制通风供氧条件下，一部分氮就会迅速转化为NH3

而逸入空气,导致氮元素大量损失而降低肥料,且污染空气。第16页/共38页17

为了保证成品堆肥中一定的碳氮比,一般为(20～35):1,在堆肥过程中有理想的分解速度,必须调整好堆肥原料的碳氮比(生活垃圾碳氮比一般在24∶1左右)。

用来调整堆肥原料的碳氮比能收到较理想的效果。一般发酵后物料的C/N比一般会减少10%～20%,甚至更多。成品堆肥的C/N比以10～20较好,该C/N比对植物的生长比较有利。

磷也是生物细胞核的重要组成元素,有时,在垃圾堆肥时会添加一些污泥,其原因之一就是污泥含有丰富的磷,可用来调节物料的C/P比。

一般要求堆肥料的碳磷比(C/P)在75～150为宜。

第17页/共38页18(4)含水率

在堆肥过程中,微生物分解有机物和微生物生长繁殖过程中需要一定的水分。水分是否适当直接影响堆肥发酵速度和腐熟程度,所以含水率是好氧堆肥的关键因素之一。

水分的作用在于：溶解有机物以利于微生物的摄取,水分在蒸发时带走热量,以调节物料之间的温度。

含水率的高低影响着分解过程的速度：

堆肥的最适含水率为

50%～60%；

含水率低于

30%,微生物在水中摄取营养物质的能力降低,有机物分解缓慢；

含水率低于

12%时

,微生物的繁殖就会停止

;

含水率超过

65%,水就会充满物料颗粒间的间隙

,堵塞空气的通道

,使空气含量大量减少,堆肥由好氧状态向厌氧转化,温度急剧下降,其结果是形成发臭的中间产物。

当以城市生活垃圾为主要堆肥原料时,有时含水率偏低,常需掺加调理剂如粪水或污泥来调节水分,此外

,在堆肥过程中,有机物分解会释放能量,使物料温度升高。温度升高导致水分蒸发,物料会因此而逐渐干化。因此,在确定初始含水率时,除了要考虑供给有机物生物氧化需要的水分外,还需考虑因通风和高温蒸发掉的水分。

第18页/共38页19(5)物料粒径

堆肥过程中供给的氧气是通过颗粒间的空隙分布到物料内部的

,颗粒尺寸亦即颗粒度的大小对通风供氧有重要影响。

从理论上说,堆肥物颗粒应尽可能小,才能使之与空气有较大的接触面积,并使得好氧微生物更容易和更快将其分解消化。在实际堆肥过程中,若堆肥物颗粒过小,对于静态堆肥,就有可能导致堆体空隙率降低,而不利于通风供氧。因此,对堆肥原料颗粒尺寸有一定的要求。

研究结果表明,堆肥物料颗粒的平均适宜粒度为12～6Omm。最佳粒径随垃圾物理特性而变化,如纸张、纸板等的最佳粒度尺寸为35～50mm；有一定刚度或不易压实的堆肥物料如树枝、植物秸杆等需要粉碎至10～50mm才能在较短时间内消化分解,而像果皮、蔬菜和厨房食品垃圾之类的堆肥物料尺寸可以大一些。

以免碎成浆状物料,妨碍好氧发酵。

此外,决定垃圾粒径大小时,还应从经济方面考虑,因为破碎得越细小,动力消耗越大,处理垃圾的费用就会增加。第19页/共38页20(6)温度

对堆肥而言,温度是堆肥得以顺利进行的重要因素

,温度的作用主要影响微生物的生长,一般以高温菌对有机物降解效率高于中温菌

,现代的快速、高温好氧堆肥正是利用这一原理。好氧微生物对堆肥有机物的生化分解过程产生大量的热能,并使堆体的温度升高。随着堆体温度的升高,它一方面加速分解消化过程

;另一方面也可杀灭虫卵、致病菌以及杂草籽等,使得堆肥产品可以安全地用于农田。堆体温度在25～45℃之间,适宜嗜温菌生长；在55～60℃之间,适宜嗜热菌生长。堆体发酵最佳温度为

55～60℃,当堆体温度高于60℃,嗜热菌活动开始受到抑制。实际堆肥过程中,堆体温度一般应控制在70℃以下。

整个堆肥过程通常由三个温度段组成,即升温段、高温段和降温段。

升温段：是堆温由环境温度上升到50℃的这段时间，堆肥开始后的40h为升温段；

高温段：为50℃以上(常为50～70℃)的时间段,高温段为堆肥后的40～8Oh；

降温段：为高温段后，堆温开始下降至堆温稳定时的这段时间。堆肥进行到80h后一般即进入降温段。当物料、堆肥条件和方法不同时，各温度段的变化是很大。

堆肥化过程中温度的变化受供氧状况以及发酵装置、保温条件等因素的影响。在实际生产中往往通过温度-通风反馈系统来进行温度的自动控制。

第20页/共38页21(7)pH值

pH值对微生物的生长是重要因素之一

,一般微生物最适宜的

pH值是中性或弱碱性,pH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难。

pH值是一个可以对微生物环境作为估价的参数。

在整个堆肥过程中，pH值随时间和温度的变化而变化。

在堆肥初始阶段,由于有机酸的生成

,pH值下降(可降至5.0),然后上升至

8～8.5左右

。

pH值也会影响氮的损失,因

pH值在7.0时

,氮以氨气的形式逸入大气。

在一般情况下,堆肥过程中

,pH值有足够的缓冲作用

,能使

pH值稳定在可以保证好氧分解的酸碱度水平。适宜的

pH值可使微生物发挥有效作用，太高或太低都会影响堆肥的效率。

一般以

pH值在

7.5～8.5之间

,可获得最佳的堆肥效率。当堆肥原料的pH值不在此范围内时,常需通过添加其它物料进行调节。例如当pH值较低时,可添加石灰以提高pH值。第21页/共38页22(8)堆肥腐熟度

堆肥化是通过微生物的作用，分解有机物使之稳定化的过程。堆肥稳定化常用堆肥腐熟度来表示，换句话说，堆肥腐熟度即堆肥达稳定化的程度。

堆肥腐熟度是评价堆肥化过程和效果的重要参数，它对堆肥的理论研究、堆肥技术及设备的设计、堆肥产品质量的评价等都具有重要意义。堆肥腐熟度的判定标准有多种,常见的有：

1)感观标准直观感觉堆肥不再进行激烈的分解、堆放中的成品温度不再升高、呈茶褐色或黑色、不产生恶臭、手感松软易碎等。

2)挥发性固体

(VS)：VS是指物料中挥发性固体的含量,它反映了物料中有机物含量的大小。在堆肥过程中，由于有机物的降解,物料中C的含量会有所变化,因而可用

VS来反映堆肥有机物降解和稳定化的程度。

3)化学需氧量

(COD)：COD是反映物料中有机物含量的另一指标,与

VS的道理一样,可用

COD来反映堆肥有机物降解和稳定化的程度。

4)碳氮比

(C/N)在堆肥过程中,由于有机物的降解,物料中

C的含量会有所降低,C/N比因此会变小

,C/N比的变化反映了有机物变化的情况。与原料相比

,稳定化后的堆肥的C/N比一般会减少10%～20%,甚至更多。

5)温度在堆肥过程中,物料的温度会经历升温一高温一降温三个阶段,物料温度的升高是由于有机物分解释放能量而引起的。因此,通过监测堆肥过程中物料温度的变化可以了解有机物降解和稳定化的情况。

6)耗氧速率在堆肥过程中,好氧微生物在分解有机物的同时会消耗氧并产生C02、氧的消耗或

C02

的产生速率

[mg02/(gmin)或

mgC02/(gmin)]反映了有机物分解程度和速率。因此

,以耗氧速率或

C02

生成速率作为腐熟标准是符合生物学原理的

,是一种比较科学、可行的方法。第22页/共38页23

第四节

好氧堆肥工艺系统与设备

一、好氧堆肥工艺系统

堆肥方法：露天堆肥法、快速堆肥法、半快速堆肥法。

露天堆肥法：在场地容易保证

,恶臭要求不严的地方。

快速堆肥法：最先进,在垃圾产量大的大城市堆肥系统是很有前途的。

半快速堆肥法：以好氧堆肥为基础有发展的趋势。

日本大多数采用回转窑发酵仓式快速堆肥工艺系统。

在欧洲

,如荷兰、英国可见到露天堆肥的实例

,但露天堆肥其表面覆盖十分麻烦

,当覆盖不全而雨水渗入时

,且容易污染环境。

根据堆肥供氧方式和物料流动形式

,目前国内外常用的城市生活垃圾堆肥工艺系统有：自然通风静态堆肥工艺、强制通风式固定垛发酵工艺、机械翻堆条形

(垛式

)发酵工艺、卧式发酵滚筒处理工艺和筒仓式发酵仓处理工艺。

(1)自然通风静态堆肥工艺

是一种最简单的堆肥方式

,

方法：物料在场地上堆成高

2m左右

,长条状或结合场地堆成其他形状。有条件的地

方将料堆场地硬化并加盖防雨设施。

原理：料堆内部常处于受压状态,外面的空气常常不能扩散到肥堆内部而使其呈厌氧

状态

,臭味大

,发酵不够充分

,不均匀,发酵周期较长，需

3～6个月以

上。垃圾经过腐熟发酵后一般通过筛选处理,筛下物作为粗堆肥出售,这种

堆肥方式成本较低

,目前还是我国城市垃圾堆肥处理应用最多的方式。

常用设备：装载机、皮带机、滚筒筛和磁选滚筒等。

第23页/共38页24(2)强制通风式固定垛发酵工艺为克服自然通风静态堆肥堆体内供氧不足的缺点

,一般沿着料堆长度方向在底部设置通风管或通风槽

,由高压离心风机根据堆体的发酵状况强制通风。由于通过控制鼓风量能够对堆体的需氧量和含水量实现一定程度的控制，强制通风静态堆肥的发酵周期比自然通风静态堆肥明显缩短

,采用通风静态堆肥的一次发酵的时间可缩短到10～20d。通风静态堆肥多为非露天堆肥场

,国内常用的仓式静态通风堆肥工艺流程如图

主发酵设施：下设通风排水道的发酵仓

,发酵仓为三面围起、一面开口的构筑物

,进场垃圾从开口一面直接卸入发酵仓内。卸入发酵仓内的垃圾由装载机堆高,保持仓内垃圾平均高度达到

2.5～

3m,若垃圾含水率低于

35%,可用垃圾渗出液或自来水加入其中,然后,开动风机供氧。风机间歇通风

,间歇时间根据垃圾成分、含水量及气候条件而定。垃圾在一次发酵仓停留时间为

10～

15d,然后用装载机将其送到二次发酵场。经一次发酵的垃圾在二次发酵场堆至

3m高

,二次发酵不强制通风

,停留时间约

20d。第24页/共38页25(3)机械翻堆条形

(垛式

)发酵工艺

物料以垛状堆置，在大规模的条垛系统中,对垛的翻动是通过可移动翻堆设备来进行的。条垛的断面形状可以是长方形、不规则四边形和三角形

,具体采用哪种断面形状取决于堆肥化物料的特性和用于翻堆的设备。

条垛式系统用于各种有机污泥的堆肥化。对于温度较高的有机物采用条垛式方法进行堆肥化处理，必须掺进一部分干燥的回流堆肥产物。掺入量以混合后物料含水量不大于60%为宜。通过这种处理后的混合物料堆成垛后，其形状不易变化，而且由于物料的松散性和多孔性的改善，使得翻堆更有效地促进空气交换。将碎木块、木屑、秸杆或稻壳之类的调理剂同脱水污泥进行混合（此时加与不加干堆肥化产物都可

),也能达到上述同样的效果。第25页/共38页26

条垛式堆肥化采用了机械化操作，因而生产率高，成本低，但占地面积较大。

工艺流程图：一次发酵周期通常约3～4周。第26页/共38页27(4)卧式发酵滚筒处理工艺

发酵装置主体设备：一个长20～35m、直径为2～3.5m的卧式滚筒。堆肥物料从滚筒的一端进料口进料，物料在筒体内在摩擦力的作用下，随着筒体旋转而提升，同时借助自重而跌落。通过如此反复升落，物料被均匀地翻倒而与供入的空气接触，并在好氧微生物的作用下进行发酵。此外，由于简体斜置，当物料沿旋转方向提升并靠自重跌落时，逐渐向筒体出口一端移动,这样可实现连续进出料。

滚筒旋转速度一般为

0.2～1.Or/min,物料填充率为80%左右，筒内温度为

45～65℃,停留时间为

1～6d。发酵滚筒构造简单

,制造、安装、操作和维修方便，具有良好的混合和搅拌功能，不仅能有效控制发酵参数呈最佳状态

,而且可将一次发酵周期缩短到

36～48h,大大提高了效率，减少了占地面积和对环境的污染。其缺点是运行费用较高。第27页/共38页28

(5)筒仓式发酵仓处理工艺

筒仓式发酵仓为单层圆筒状(或矩形

),发酵仓高度一般为

4～5m。大多采用钢筋混凝土筑成。一般采用高压离心风机向发酵仓内强制通风供氧以维持仓内的好氧状态。空气由仓底进入发酵仓

,堆肥原料经过皮带机从仓顶输入,初步发酵腐熟后由出料机从仓底出料。它属于间歇动态好氧处理工艺。每天从发酵仓底部把已经发酵的垃圾出料一层,同时从仓顶均匀地输入一层生活垃圾,发酵仓内物料依次自上而下间歇式流动

,发酵腐熟过程及热量自下而上传递

,因而能够得到相对均匀一致的发酵。发酵仓内下层垃圾温度可达

65℃左右

,一次发酵周期可缩短到

5～10d。

第28页/共38页29二、好氧堆肥化工艺过程

传统的堆肥化技术采用厌氧的野外堆积法

,这种方法占地大、时间长。现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺,它通常由前处理、主发酵

(一次发酵

)、后发酵

(二次发酵

)、后处理及贮藏等工序组成。

1.前处理

在以家畜粪尿、污泥等为堆肥原料时

,前处理的主要任务是调整水分和C/N比,或者添加菌种和酶。

以城市生活垃圾为堆肥原料时，由于其成分非常复杂

,尤其是我国的垃圾大都未经分类存放,垃圾中含有大块的和非堆肥物质

,因此前处理就显得尤为重要。

前处理的任务：为堆肥处理提供养分、水分、物理结构等尽可能均匀一致的发酵原料,以满足发酵微生物生长的需要。

前处理包括：分选、破碎、筛分和混合等工序。

分选：可回收废品、去除大块垃圾和部分不可堆肥物如石块、塑料、金属物等；

破碎：可减小大块可堆肥物的尺寸和调整垃圾的粒度,使原料的表面积增大,便于微生物繁殖,提高发酵速度；

筛分：获得尺寸比较一致的物料,保持一定程度的空隙率,以便于通风使物料能够获得充足的氧气；

混合：可使不同物料成分、水分等均匀分布。

除此之外,前处理有时还包括水分和养分的调节等

,如添加氮、磷以调节碳氮比和碳磷比等。第29页/共38页30（1)去除非堆肥物质的原因

:

1)减少发酵仓容积；

2)非堆肥物质妨碍发酵过程；

3)影响传送装置或翻堆搅拌装置操作，如会被纤维、绳子缠卷或被竹、金属等绞入；

4)影响肥效，非堆肥物质虽然也可在后处理工序去除

,但干电池等物质里所含的重金属一旦混入堆肥原料

,就不能在后处理时选出

,而混到成品堆肥中。

(2)调整粒径的原因

:

通过破碎可使原料水分一定程度地均匀化,同时破碎使原料比表面积增大,微生物侵蚀的速度就加快,可提高发酵速度。从理论上讲,粒径越小越容易分解,但是，考虑到增加物料的表面积的同时,还必须注意保证物料有一定的孔隙率,便于通风,使物料能够获得充足氧气一般适宜的粒径范围是2～60mm,最佳粒径随垃圾物理特性的变化而变化,如果堆肥物质结构坚固不易挤压,则粒径应小些,否则,粒径应大些。此外,决定垃圾粒径大小时,还应从经济方面考虑,因为破碎得越细小，动力消耗就越大，处理垃圾的费用就会增加。

第30页/共38页312.主发酵

(一次发酵

)

主发酵可在露天或发酵装置内进行

,通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装置内供给氧气。发酵微生物一般来自于堆肥原料本身携带的各种微生物。露天堆肥或发酵装置内堆肥时

,由于原料和土壤中存在微生物作用

,开始发酵

,首先是易分解的物质分解,产生二氧化碳和水,同时产生热量

,使堆温上升，即升温段。微生物吸取有机物的碳氮营养成分,在细菌本身繁殖的同时,将细胞中吸收的物质分解而产生热量。发酵初期,物质的合成、分解作用是靠生长繁殖最适宜温度

30～40℃的中温菌进行的。随着堆温的升高

,最适宜温度

45～60℃的高温菌取代了中温菌

,在60～70℃或更高温度下能进行高效率的分解

。氧的供应情况和保温的良好程度对堆肥的温度上升有很大的影响。温度是显示微生物活动程度的参数。温度过低

,表示空气量不足或放热反应速度减弱

,分解接近结束。温度达到60℃,蛔虫卵、病原菌、孢子等均可杀灭

,

把从堆肥开始

,经升温段、高温段至降温段结束时的整个过程称为主发酵期或一次发酵期。以厨房垃圾为主体的城市生活垃圾和家畜粪尿堆肥的主发酵期一般为

3～8天。

第3