粪污好氧堆肥工艺技术|秸秆污泥发酵工艺
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关 键 词：粪污好氧堆肥工艺技术
行 业：农机 肥料机械设备 肥料生产线
发布时间：2021-08-23
农业有机废弃物 ( 农作物秸秆、禽畜粪便等 ) 经充分发酵后，可成为改良土壤的有机肥料。任何一种合格的有机肥料的生产都必须经过堆沤发酵过程，有机质发酵分为好氧发酵与厌氧发酵两种。堆肥以好气性微生物活动为主时，有机质迅速矿化生成较多的二氧化碳、水及其它养分物质，分解速度快而彻底，并放出大量热能 ；以厌气性微生物活动为主时，有机质的分解速度慢，且往往不彻底，释放热能少，其分解产物除植物养分外，还会积累有机酸及 CH4、H2S 等还原性物质，当其达到一定程度时，则对作物生长不利甚至有害。发酵过程可分为 ：发热阶段 --- 高温阶段 --- 降温阶段 --- 腐熟保肥阶段。
现有技术有两种，一种是直接堆沤，经翻堆设备进行定期翻堆发酵，所需发酵时间45 ～ 60 天不等 ；另一种则是将原料置入搅拌设备 ( 分加温与不加温两种 )，加入微生物发酵剂搅拌数小时，搅拌均匀后以堆状或条状堆积，仍以翻堆方式进行发酵，所需发酵时间30 ～ 60 天不等。
目前，有机废弃物主要还是翻堆式的堆沤发酵方式在处理，有机物在该发酵方式前期为厌氧发酵模式，需时 7 ～ 15 天以上方可开始升温进入发热阶段，再通过翻堆以增加氧气促进好氧发酵，进入高温时间需近 30 天。传统发酵方式存在以下几个缺点 ：1、整个发酵时间长 ( 需时 1 ～ 2 个月 )，有机废弃物处理速度慢 ；2、所占场地大，以每月处理 900 立方有机废弃物为例，按发酵需时 1 个月、平均堆高 1 米计算，堆沤场地需 900 平方米，一个月方可循环使用，场地周转率低 ；3、发酵过程大部分时间处厌氧发酵状态，易积累有机酸及CH4、H2S 等还原性物质，有机肥质量受影响 ；4、用人工、铲车、或机械翻堆，均需增加人员操作，人员操作则难确保准确性和彻底性。
在城市污泥、粪便、有机工业下脚料等固体废物的好氧发酵(堆肥)处理中，需要采用好氧发酵(堆肥)将有机废物经过发酵处理实现物料的无害化、减量化、稳定化、资源化。无害化过程的实现是通过物料中微生物的繁殖，代谢有机质，产生热量，使物料温度达到55度以上，并维持5天以上，将物料中的有害物质和病原菌杀灭；减量化主要体现在微生物对物料的降解和水分的蒸发；稳定化主要指物料中的易降解有机质被微生物降解，并合成腐殖质的过程；经好氧发酵(堆肥)处理后的物料可进行资源化利用，主要用途为园林绿化、土地改良和制作有机肥料等。
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。
污泥好氧发酵是在有氧条件下，利用好氧的嗜温菌和嗜热菌的作用，将污泥中的有机物分解，并杀灭病原菌、卵和病毒的过程。好氧发酵的特点在于不需要外加热源，其所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于物料本身的生物能，因此是一种非常经济、节能、环保的干化技术。
餐厨垃圾泛指产生于餐饮业与居民生活的食物加工下脚料(厨余)和食用残余，组要成分包括蛋白质、淀粉、油脂等有机成分，具有含水率高，油脂、盐分高，易腐烂发臭等特点。中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨，大中城市餐厨垃圾产量惊人，重庆、北京、广州等餐饮业发达城市问题尤其严重。目前，餐厨垃圾的处理技术主要有厌氧消化、饲料化、餐厨粉碎机、好氧堆肥以及小型生化就地处理设备等。厌氧消化工艺主要分为前端预处理分选、中端厌氧消化产沼、后端沼气资源化利用3个阶段；饲料化是指用餐厨垃圾饲养畜禽，特别是喂猪，但非洲猪瘟爆发蔓延下，各地严控餐厨垃圾饲料化；餐厨粉碎机是放置在厨房水槽与管道连通处的一个小机器，用高速旋转的电机带动研磨腔中的转盘，使餐厨垃圾在离心力的作用下相互撞击，在短的时间内将食物垃圾研磨成细小的颗粒顺水流排出管道。好氧堆肥工艺流程主要是：餐厨垃圾行破碎、分选处理，去除不适合堆肥处理的杂物，进行压缩脱水处理；然后在布料箱内添加堆肥所需的添加剂，进行50-70天的好氧堆肥处理。小型生化就地处理设备与好氧堆肥原理相同，辅以加热，发酵温度保持在50-70℃，发酵迅速。厌氧消化工艺起建规模高，消化周期长，且因为沼气产品不纯，利用困难；消化后的沼渣基本还是填埋，对产品尚未有一个很好的利用计划，导致整体效果不好。饲料化因食物同源性等问题逐渐被取缔。经破碎后的餐厨垃圾直接进入下水管道容易造成管道堵塞，同时目前的市政污水管网，尚未有能力接纳破碎后的餐厨垃圾，该工艺并不适合我们国内的管道情况。好氧堆肥占地大、周期长。堆肥过程中产生的污水和臭气会对周边环境造成二次污染。小型生化就地处理机则因为预处理中脱水及油水分离不能很好得分离出餐厨垃圾中的油脂，而高含量油脂和高含盐量不利于微生物的生长，从而制约了处理机的处理效果。此外，其产生的废水、废气未经处理直接排放，容易导致二次污染；加热模块也使得设备能耗较高。
随着生活水平的提高，人们对奶制品、肉制品的需求大幅增加，加速了我国奶牛、肉牛养殖业的规模化发展。同其它畜禽养殖业相比，奶牛和肉牛养殖业产生的粪污很多，处理难度也很大，已成为养殖业健康和可持续发展的瓶颈。由于奶牛饲料消化率高，粪污中木质纤维类物质含量高，还有丰富的氮磷等养分，据估算，1吨牛粪污相当于2 .42千克氮素、0 .39千克磷素，是宝贵的肥料资源。好氧发酵是牛粪无害化处理和肥料化利用的重要方式，通过微生物好氧发酵能够有效地将粪便中的大分子物质转化成二氧化碳、氨等小分子物质及高分子量的腐殖质，既能防治环境污染，又能为农业绿色生产提供大量的有机肥料。好氧发酵原料C/N比、水分、温度、通气状况、pH值等工艺参数与发酵微生物生长和活性密切相关，进而影响发酵效率和产品腐熟度。好氧发酵在升温、高温、降温和腐熟四个阶段均有微生物参与，不同阶段皆有不同类型的优势微生物，包括、、放线菌。升温期和降温期各类中温微生物活跃地进行新陈代谢，当堆体的堆温上升到50℃时，堆体中的主导微生物为各类芽孢杆菌、霉菌等好氧嗜温的微生物。温度达到60℃以上进入高温阶段时，主要发挥作用的是好热、耐高温放线菌、耐高温芽孢杆菌等一些好热微生物。微生物繁殖的快慢决定着好氧发酵时间的长短，而微生物繁殖的快慢又受营养物质丰缺的制约，有效营养丰富，微生物繁殖速度就快，反之则慢。为促进有机物质腐熟，加速发酵初期物料的分解，缩短发酵周期，提高发酵产品品质和效率，好氧发酵过程会加入适量的无机调理剂、易降解碳源和接种外源微生物等添加剂，包括起爆剂、膨胀剂、接种剂、调理剂等。
