7.4 堆肥化的影响因素及其控制在线视频

大家好

今天我们学习堆肥化的影响因素及其控制

堆肥化的影响因素很多

认识这些影响因素的主要目的

是创造更有利于微生物生长和废物分解的条件

这些影响因素主要包括

有机质含量 粒度 碳氮比 含水率 温度

通风 pH值以及接种等等

其中碳氮比 含水率 温度和通风

它的影响作用更大

我们首先看有机质含量的影响

有机质含量高低影响

堆料的温度与通风供氧要求

一般来说

堆肥物料最适宜的有机物含量大约为20~80%

有机质含量过低

分解产生的热量

将不足以维持堆肥所需要的温度

影响无害化处理

而且产生的堆肥成品由于肥效低

而影响其使用价值

如果有机质含量过高比如说大于80%

则给通风供氧带来困难

有可能产生厌氧的状态

第二个影响因素是粒度

堆肥物料的粒度

影响到它的体密度 内部摩擦力和流动性

堆肥化所需要的氧气

他是通过堆肥原料颗粒的空隙供给的

空隙率和空隙的大小

取决于颗粒的大小和他的结构强度

比如说纸张 动植物或者是纤维织物等等

他们遇水受压的时候密度会提高

颗粒间的空隙会大大地缩小

不利于通风供氧

对于堆肥来讲

如果是足够小的粒度

可以提高废物与微生物和空气的接触面积

加快生化反应速度

堆肥物料的颗粒比较适宜的粒度范围

大概是25~75毫米

不过一般来说

最佳的粒径还是随着物理特性而变化的

再一个比较重要的影响因素是碳氮比

碳氮比它是影响微生物生长最重要的营养因素

在微生物的新陈代谢过程当中

对碳和氮的需求是不同的

在堆肥化的过程当

微生物作为能源

大量的碳在微生物的新陈代谢过程当中

由于氧化作用生成二氧化碳而排出

一部分碳构成了细胞膜

而氮主要消耗在原生质的合成作用当中

因此留在系统内

所以

有机物被微生物分解的速度随着C/N比而变化

微生物自身的C/N比大概是4~30

用作它的营养的有机物的C/N比

最好也在这个范围内

特别是当C/N比在10左右的时候

有机物被微生物分解的速度最大

对于堆肥原料来讲

如果C/N比过低

多余的N会以氨的形式逸散出来

可能会污染环境

但是如果C/N比过高

微生物的生长繁殖会受到氮源的限制

有机物的分解速率会降低

延长发酵的时间

对于堆肥产品来讲

如果C/N比过高那么当它施入土壤当中之后

会发生夺取土壤当中氮素的现象

造成土壤的氮饥饿

对作物的生长也产生不良的影响

总的来说

随着堆肥发酵的进行

整个过程的C/N比是呈下降的趋势

那么在整个过程当中C/N比大概会减少10~20%

所以如果以成品堆肥C/N比为10~20作标准

来确定和调整原料的C/N比的话

那么如果是以城市固体废物为堆肥原料

最佳的C/N比一般来说是26~35:1

作为堆肥物料它的碳氮比是有很大的差别的

我们从这个表可以看出来

秸秆的C/N比比较高

而粪便、污泥等等C/N比比较低

所以我们用秸秆来进行堆肥的时候

往往需要加一些粪便和污泥

或者是加一些氮肥来调碳氮比

如果有机原料的碳氮比是已知的时候

我们可以通过这个式子来计算

所需要添加的氮源物质的量

再一个重要的影响因素是含水率

水是溶解废物当中有机物和营养物质

以及合成微生物细胞质必不可少的物质

水分是否适量

直接影响到堆肥的发酵速度和腐熟的程度

在堆肥过程当中水分的主要作用有两个

一个是溶解有机物并参与微生物的新陈代谢

再一个是通过水分的蒸发来带走热量调节堆温

一般来讲

对于堆肥最佳的含水率大概是50～65％

如果含水率过高

就会阻碍空气的流通

出现厌氧

当空间和时间允许的情况下

我们可以把物料摊开

还有就是说

我们可以在物料当中添加一些松散

或者是吸水的物质

比如说稻草 谷壳 干叶 木屑

以及腐熟的堆肥产品等等

来辅助吸收水分

增加空隙的体积

如果含水率过低

我们可以通过添加一些调节剂

比如说添加一些污泥 粪便来进行调节

或者我们可以直接补充一些水分

再一个堆肥的影响因素是混合和接种

为了达到比较合适的C/N比和含水率

我们往往把两种或者两种以上的废物

混合在一起来进行堆肥

这样会效果比较好

另一个就是说

通过接种可以向废物当中添加适当的微生物

来加快堆肥反应的速率

堆肥的另一个重要的影响因素是通风

通风有三大作用

首先我们看第一个作用

提供氧气

促进微生物的生长繁殖

通风供氧是好氧堆肥化生产最基本的条件之一

在整个机械堆肥生产系统当中

要求至少有50%的氧渗入到堆料的各部分

以满足微生物氧化分解有机物的需要

堆层当中氧的浓度和耗氧速率

是微生物活动强弱的一个宏观标准

它的大小能够表征微生物的活动强弱

和有机物的分解程度

一般来说

我们通过测定堆层当中的氧浓度和耗氧速度

可以间接地了解堆层当中

微生物的活动的过程和需氧量的多少

从而达到控制供氧量地目的

通风的另一作用

是从堆肥的发酵仓系统向外散热

这对堆温的调节

尤其在进入降温阶段温度的控制是非常必要的

当堆体温度超过70度以后

微生物就受到抑制或者死亡

一般来说我们可以通过通风来进行降温

第三个作用是可以干化物料

因为空气受到堆肥化物质的加热

不饱和的热空气可以带走水蒸气

从而干化物料

在高温堆肥的后期

主发酵仓排出的废气温度比较高

容纳的水气量随着温度的升高而增多

因此就是在外界环境空气呈饱和的状态

或者是相对湿度比较高的情况下

也可以从堆体当中带走大量的水分

从而干化物料

常用的通风方式有5种

就是自然扩散法 翻堆法 强制通风法

翻堆和强制通风相结合的方法以及被动通风法

自然扩散法它是利用空气自然扩散

使氧由堆层的表面向里扩散

对于一次发酵阶段来说

他的这个扩散可以从表面向内扩散大概20cm

到了二次发酵阶段

因为孔隙度的增大所以它可以扩散1.5m深

翻堆法是利用堆料的翻动或者是搅拌

使空气通过包裹而进入固体颗粒的间隙

一般来说在条垛堆肥系统当中比较常用

强制通风法包括三种

包括鼓风 抽气 鼓抽气相结合这三种方式

一般来说

强制通风静态垛系统和反应器系统比较常用

第四种是翻堆与强制通风相结合

这个比较明显

就不再赘述

第五种是被动通气法

被动通气法也是自然通气法之一

它是堆体的底部铺以孔眼朝上的穿孔管

或者是向肥堆当中插入通风管

当堆体的热空气上升的时候

会形成抽吸的作用

使外部的空气进入堆体达到自然通风的效果

在强制通风方式当中

风机可分为连续或者是间歇地运行

以及恒定速率的运行或者是变速的运行

通风控制的方式有下面几种

一种是时间控制

再一种是时间温度控制

第三种是氧浓度或者是CO2含量控制

以及温度和氧浓度联合反馈控制这么几种

时间控制是最简单廉价的控制方式

它可以满足供氧的要求

并且可以在一定程度上来控制堆温

时间温度控制一般来说要用到温度传感器

控温的效果会更好

氧浓度的或者是CO2含量的控制

一般来说是用氧浓度的传感器

测定排气当中氧浓度

一般来说是控制在10到18%比较合适

温度氧浓度联合反馈控制就更为精确

一般来说我国比较常用的强制通风控制方式是

时间控制和时间温度反馈控制这两种方式

堆肥另一个重要的影响因素是温度

温度的控制有两个意义

一个是使有机物得到有效的分解

第二个是使病原体灭活

保证堆肥产品符合卫生的要求

一般来说堆肥化的温度应该控制在50到65度

55到60度最好

如果是低于55℃

微生物的活性最好

有机物分解效率最高

超过55 ℃微生物的活性就开始下降

但是从另一方面来说

大多数的病原微生物的灭活温度要高于50 ℃

因此我们温度控制在55 ℃左右

并且维持尽量长的时间比较合适

如果温度过低

分解反应的速度就会变慢

也达不到热灭活无害化的要求

但是如果温度过高比如说超过70℃

放线菌等有益的细菌将全部被杀死

或者是进入孢子的形成阶段

呈不活动的状态

使分解速度也相应变慢

我国对于粪便堆肥卫生化的标准规定

堆肥化最高温度必须达到50～55 ℃

并且要维持5～7天

以杀灭大肠杆菌和蛔虫卵

美国环保局对堆肥化系统当中

病原体的控制标准是

要求如果是露天条垛式的堆肥

最高温度必须达到或者是超过55 ℃

并至少要维持15天

如果是对于密闭化的堆肥系统

要求至少维持3天

影响堆肥温度的因素主要有

一个是氧气的这个供应状况

再一个就是物料的含水量

温度的控制可以通过控制通风量来实现

一般来说在堆肥初期的3~5天

通风的作用是满足需氧量

使生化反应得以顺利进行

提高堆体温度

当堆体温度升到峰值以后

我们可以通过通风量来控制温度

比如说通过加大风量将堆体的水分和热量带走

使堆温下降

在实际生产当中

我们往往通过温度—通风反馈系统

来完成温度的自动控制

一旦堆体温度超过60 ℃

风机立刻向堆体自动送风

从而达到控制温度的目的

再一个堆肥的影响因素是pH值

在堆肥化过程当中

pH值是随着时间和温度的变化而变化的

因此

pH值也是揭示堆肥分解过程的一个极好的标志

一般认为pH值在6.5~8.5的时候

堆肥化的效率最高

在堆肥的初始阶段

由于有机酸的产生

pH值会降到4.5~5的样子

随着有机酸被逐步分解

pH值逐渐升高

最终可以达到8～8.5左右

好氧堆肥的pH值在5.5~6.5的时候

是大多数微生物活动的最佳范围

新鲜的堆肥产品对酸性土壤很有好处

但是对于正在发芽的种子是不利的

通过二次发酵可以除去大部分的氨

使最终的堆肥产品pH值维持在6.5左右

成为一种中性的肥料

所以对于固体废物堆肥

一般不必刻意去调整pH值

因为微生物可以在较大的pH值范围内进行繁殖

堆肥的每个工序都可能会有臭味的产生

臭味

主要是由堆体局部出现厌氧消化反应产生的

为了控制臭味

尽量要减少厌氧的产生

我们可以通过加强通风

或者是减少物料的粒度

使它与空气的接触更加充分

以及去除塑料或者是其他一些难降解的物质

来完成

或者是说在堆肥前对物料进行一些必要的处理

这节课就讲到这里 谢谢大家