第02章_有机固体废物好氧堆肥原理及关键技术

2.4.1 好氧堆肥基本工艺
需要用到破碎、分选、筛分等预处理工序。前处理是整 个堆肥工艺能否顺利进行的关键因素之一，目前国内许 多堆肥工艺不能正常进行的主要问题是没有安装城市生 活垃圾特点设置前处理工艺。
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2. 主发酵
有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
2.4.1 好氧堆肥基本工艺
发酵初期物质的分解发酵作用是靠嗜温度(30～40℃为最 适宜生长温度)进行的，随着堆温上升，最适宜温度45～ 65℃的嗜热菌取代了嗜温菌，堆肥从中温阶段进入高温 阶段。在高温阶段，各种病原菌均可被杀死。一般将温 度升高到开始降低为止的阶段称为主发酵阶段，以生活 垃圾为主体的城市垃圾及家畜粪尿好氧堆肥，主发酵期 约为3～10天。
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5. 脱臭
有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
2.4.1 好氧堆肥基本工艺
在堆肥工艺过程中，会有臭气产生，主要有氨、硫化氢、 甲基硫酵、胺类等物质在各个工序中产生，必须进行脱 臭处理。去除臭气的方法主要有生物除臭法、化学除臭 剂除臭、溶液吸收法、活性炭等吸附剂吸附法。在露天 堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止臭气通散。 较为常用的除具装置是堆肥过滤器和生物过滤器。
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3Biblioteka Baidu 后发酵
有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
2.4.1 好氧堆肥基本工艺
经过主发酵的堆肥半成品被达到后发酵工序，将主发酵 工序尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一 步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机 物，得到完全成熟的堆肥制品。一般把物料堆积到1～2m 高，进行后发酵，并要有防止雨水流入的装置。有的场 合还需要翻堆和通风，但通常不进行通风，而是每周进 行一次翻堆。后发酵时间通常在20～30天以上。
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有机固体废物堆肥原理
2.1.1 堆肥化定义
堆肥化是利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、 真菌等微生物或人工添加高效复合微生物菌剂， 在合适的如通气、湿度、pH、孔隙度等条件下， 人为地促进可生物降解的有机物向稳定的小分子 物质和腐殖质生化转化的微生物学过程。
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1. 好氧 堆肥 化 机理
有机固体废物堆肥原理
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4. 后处理
有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
2.4.1 好氧堆肥基本工艺
为提高堆肥质量、精制堆肥产品，必须取出其中的杂质，或按 需要加入N、P和K添加剂，或研磨造粒，最后打包装袋。有 时，为减少物料提升次数、降低能耗，后处理也可放在一次发 酵和二次发酵之间。经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有 机物都变细碎和变了形，数量也减少了。然而，在预分选中没 有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屑、小石块等物依然存在。因 此，还需要经过一道分选工序去除杂物，并根据需要进行再破 碎(如生产精制堆肥)。
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有机固体废物堆肥化过程
2.2.3 好氧堆肥无害化工艺条件
堆层温度55℃以上需维持5～7天，堆层温度70℃以上需维 持3～5天。
(1) 堆料层可能因固态细菌的凝固现象，形成大颗粒或球状物，使其内部供 氧不足而明显减少来自颗粒本身内部产生的热量； (2) 由于传热速度低或整个堆料层没有均匀的温度场，存在局部冷的小区， 会使病原微生物得到残活的可能条件（故加强翻堆，搅拌使整个堆料层有均 匀的温度场）； (3) 细菌的再生长，也是限制灭活的另一因素。
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有机固体废物堆肥产品 质量及卫生要求
2.3.2 堆肥的原料
一般作为堆肥原料垃圾应满足以下标准：有机物 含量为20%～60%、碳氮比(C/N)为20：1～30： 1、含水率为40%～60%、重金属含量应符合 GB8172-87《城镇垃圾农用控制标准》的规定。
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有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
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有机固体废物堆肥化过程
2.2.1 堆肥化过程
好氧堆肥从废弃物堆积到腐热整个阶段，大致分为三个阶 段：
(1) 中温阶段亦称产热阶段(30～40℃) (2) 当堆温升到45℃以上时，即进入高温阶段 (3) 内源呼吸后期
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有机固体废物堆肥化过程
2.2.2 热灭活与无害化
当温度超过一定范围时，以活性型存在的酶将明显降 低，大部分将呈变性（灭活）型。一旦无酶的正常活 动，细胞会失去功能而死亡，而只有很少数酶能长时间 耐热。热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历短 时间、高温和长时间、低温是同样有效的。 一般认为：杀灭蛔虫卵的条件也可杀灭原生动物，如孢 子等，故可以把蛔虫卵作为灭菌程度的指标物。
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6. 储藏
有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
2.4.1 好氧堆肥基本工艺
堆肥的供应一般在春秋两季，在夏冬两季生产的堆肥只 能积存，所以要建立至少贮存6个月生产量的设备。贮存 方式可直接堆放在发酵池中或袋装，要求干燥透气，密 闭和受潮则会影响制品的质量。
2.1.2 堆肥基本原理
好氧堆肥原理图
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有机固体废物堆肥原理
2.1.2 堆肥基本原理
在堆肥化过程中，有机废物中的可溶性有机物质可透过微 生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收，而不溶的胶体 状有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的 胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身 的生命代谢活动，进行分解代谢(氧化还原过程)和合成代 谢(生物合成过程)，把一部分被吸收的有机物氧化成简单 的无机物，并释放出生物生长、活动所需要的能量，把另 一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁 殖，产生更多的生物体。
2.4.1 好氧堆肥基本工艺
好氧堆肥工艺按供氧方式分为自然通风供氧、 翻堆或搅拌供氧和强制通风供氧等。 堆肥工艺不论如何分类，通常由前(预)处理、 主发酵(亦可称一次发酵或初级发酵)、后发酵 (亦可称二次发酵或次级发酵)、后处理、脱臭及 储藏等工序组成。
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1. 前(预)处理
有机固体废物好氧堆肥化 基本工艺及分类
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有机固体废物堆肥原理
2.1.3 堆肥接种动力学原理
好氧堆肥是微生物在一定水分、溶解氧存在的条件下，降 解固体底物的多相反应系统。在底物代谢过程中存在一定 的顺序：① 具有一定活性的微生物菌落生长、繁殖；② 由细胞释放胞外水解酶并输送酶至底物表面；③ 底物分子 水解成分子量较低的可溶成分；④ 溶解的底物小分子通过 扩散至细胞表面并进入微生物细胞；⑤ 通过堆料孔隙大量 输送氧；⑥ 氧通过气力或液相传递，并穿过液膜，进入微 生物细胞；⑦ 通过微生物生化反应进行底物的好氧氧化； ⑧ 反应产物进入液相或气相，并随多余气体蒸发。