蔬菜废弃物堆肥化处理|污泥好氧堆肥的技术和设备
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关 键 词：蔬菜废弃物堆肥化处理
行 业：农机 肥料机械设备 肥料生产线
发布时间：2021-08-23
好氧发酵技术是在有氧条件下以有机固体废物为主要底物，通过大量微生物的降解过程，实现其稳定化和无害化，并转化为适于土壤改良提质的物料，其很大程度上实现了有机固体废物中营养物质和有机组分的回收，是典型的资源化处置方式之一。有机固体废物的来源复杂而且性质多变，包括具体的粒子尺寸、材料水分、营养物质类型、分子大小、复杂性，以及物料整体的C/N、含水率、孔隙分布等，其决定了好氧发酵过程的可行性。因此，好氧发酵物料调配优化是提升系统运行效率及稳定性的基础。另一方面，在微生物氧化降解混合有机物的过程中，仅有40-50％的化学能可以被微生物利用，剩余的都会转换为热能形式，并进一步对物料微生物活性、系统运行效率及产品卫生质量等产生影响。因此，好氧发酵温度调控是过程控制的关键参数。根据不同底物类型及各地气候，普遍认为15-20℃及1 .0m3左右分别是物料好氧发酵的起始临界温度和体积。
随着我国城市化的发展，污水的排放量越来越大，导致城市污泥越来越多，污泥是处理后的产物，是一种由有机残片、、菌体、无机颗粒、胶体等组成的其复杂的非均质体。原有污泥的处理方法有焚烧，掩埋，填海等，这样不仅污染生活环境，在一定程度上也造成了资源的浪费。堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥是在有氧条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解，微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生出更多生物体的过程。堆肥化的产物可以作为肥料或者土壤改良剂，研究表明污泥堆肥对于土壤的改良，农作物的生长都有积地作用。
随着我国国民经济的飞速发展和生活水平的不断提高，城市规模和人口数量迅速扩大和增加，伴随而来的城市生活垃圾也与日俱增，城市生活垃圾的污染已经成为一个非常严重的社会问题。 综合我国目前投入运行的垃圾处理厂情况，大多数是采用垃圾堆肥、焚烧、卫生填埋等常规方法 , 少数垃圾处理厂采取垃圾综合利用方法。由于填埋和焚烧占地面积大、投资较高，在中小城市很难推广。因此，在城市垃圾处理方面，生活垃圾生物处理技术及好氧发酵技术有着无可比拟的优越性和广阔发展潜力。
好氧发酵过程是在有氧和有水的情况下产生，它的形成如下所示 ：有机物质 + 好氧菌 + 氧气 + 水→二氧化碳 + 水 + 硝酸盐 + 硫酸盐 + 氧化物。因此，通过好氧发酵可以使有机质垃圾转化为有机肥料。由好氧发酵的过程可知，在合适的温度条件下，如何保证好氧菌、有机物质、水和氧气充分混合接触是促进好氧发酵过程的关键所在。
随着我国社会经济的发展和城市化水平的提高，城市污水排放量不断增长，污水的处理率逐年提高，而污泥是城市污水处理过程中的主要固体废弃物，污泥中的有机物、营养物质及其他污染物质基本上是通过微生物或者是物理、化学作用转移到了污泥中。据估算 2011 年我国污泥产量（80% 含水率）超过 3000 万吨。污泥的成分复杂，是一种由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、无机物组成的聚合物，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属、盐类以及病原微生物和卵等。污泥中有机物和氮、磷等营养元素含量较高，如果进入水体环境将会造成大的环境污染，同时也是一种很大的资源浪费 ；污泥中的病原菌、有机污染物以及污泥处理处置过程中的臭味问题也引起了公众越来越多的关注。
随着污泥处理处置问题的日益突出，我国越来越重视污泥问题的控制和解决。2007 年以来先后编制了污水厂泥质的行业标准 9 项行业标准，其中 6 项标准已经进一步修订编制成为国家标准。除了制定泥质标准，《污水处理厂污泥处理处置可行技术导则》（征求意见稿）、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》技术文件也相继发布，对污泥处置的技术选择、技术发展趋势、具体实施方案以及投融资方式等都做了一些引导性的规定，为我国城镇污水处理厂污泥处理处置指明了发展方向。
污泥处置技术包括卫生填埋、焚烧、好氧发酵以及资源化利用等方法，其中污泥好氧堆肥以其投资和运营成本适中，同时又能资源化利用污泥中的有机质及营养元素，是《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》中推荐选用的技术路线。目前国内外常见的污泥好氧发酵系统主要采用混凝土构筑的槽式、仓式或条垛式结构，通过人工或机械翻堆配合自然或强制通风来维持堆体中的有氧状态，保证堆体温度和微生物的正常生长。这是一个开放的系统，开放式的堆肥存在堆肥时间过长、占地面积大等诸多问题，而且开放的系统也使得堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉。另外，现有的污泥好氧发酵系统很难精细、自动的控制堆肥过程中的各项参数。因此，开发出一种新型的污泥好氧发酵系统，提高好氧发酵效率，改变传统污泥好氧发酵时间长、占地面积大、恶臭问题突出等问题，对于解决我国日益突出的污水厂污泥问题有着十分重要的意义。
厨余垃圾作为一种有机质废弃物，有机质含量丰富，在实际处理处置过程中常采用好氧发酵技术对厨余垃圾进行资源化。好氧发酵过程中，含水率是关键的控制因素之一，过高的含水率会阻碍气体在好氧发酵体系中的传质，从而使得好氧发酵体系趋于厌氧 ；过低的含水率会使得体系中微生物的活动受到抑制，不利于有机质的分解和腐殖化。好氧发酵过程中含水率会持续下降，为了使体系的含水率保持在一个合适的范围，通常采用外源补充水分的方式实现，但在好氧发酵产物贮藏、运输和使用过程中又要求含水率保持在较低的水平，因此这部分外源添加的水分在好氧发酵后期又需要被去除，这在无形中增加了好氧发酵的成本。而通过调控厨余垃圾好氧发酵体系的水分形态，在不外源添加水分的前提下，能改变好氧发酵体系的含水率状况，并有效促进好氧发酵体系的稳定和腐熟。
好氧发酵的目的为有效地实现污泥等有机垃圾等的无害化、减量化和稳定化。根据好氧发酵反应特性，持续为待发酵物料提供发酵所需充足的氧气并维持系统高温稳定能够提高发酵效率并分解有机物，快速脱水能够使、病原体、虫卵等有害物质更充分灭杀，使有机废弃物中的抗生素加速降解，同时又可以钝化重金属。
