第51章堆肥PPT課件

1、5.1堆肥化的概念堆肥化的概念 堆肥化 堆肥化（composting) 在人工控制條件下，利用自然界中廣泛存在的微生物，有控制地促進(jìn)固體廢物中可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程 歐洲國(guó)家的堆肥化定義：在有控制的條件下，微生物對(duì)固體、半固體的有機(jī)廢物進(jìn)行好氧的中溫或高溫分解，并產(chǎn)生穩(wěn)定腐殖質(zhì)的過程。 堆肥(compost) 利用微生物對(duì)有機(jī)垃圾進(jìn)行分解腐熟而形成的肥料第1頁/共40頁 堆肥化的原料 城市生活垃圾 污泥：主要是生活污水及部分工業(yè)廢水的水處理設(shè)施排放的污泥 禽畜糞便 泔腳和食品廢物 農(nóng)林廢物第2頁/共40頁 堆肥化垃圾處理技術(shù)的意義 可以實(shí)現(xiàn)垃圾處理的資源化，減少垃圾

2、對(duì)環(huán)境的污染 可以將固體廢物中的有用組分回用自然循環(huán)系統(tǒng) 可以將固體廢物中的有機(jī)固體轉(zhuǎn)換成有用的物質(zhì)和能源第3頁/共40頁 堆肥化技術(shù)的發(fā)展歷史 1920年，英國(guó)人A. Howard首先在印度提出了堆肥化技術(shù)，1925年，Bangalore改進(jìn)后，稱為Bangalore法 1933年，丹麥的Dano法，標(biāo)志著連續(xù)性機(jī)械化堆肥工藝的開端。 元代農(nóng)書：糞屋之中，鑿為深池，筑以磚壁，勿使?jié)B漏，凡掃除之土，燃燒之灰，簸揚(yáng)之糠秕，斷蒿落葉，積而焚之，沃以糞汁，積之即久，不覺甚多，凡欲播種，篩去瓦石，取其細(xì)者，和勻種子，疏把撮之，待其苗長(zhǎng)，又撒以壅之，何患收成不倍厚也哉第4頁/共40頁5.2 堆肥化的原理

3、及影響因素與控制堆肥化的原理及影響因素與控制 堆肥化原理 堆肥化過程 堆肥化過程的影響因素第5頁/共40頁 堆肥化的原理堆肥化的原理 好氧堆肥的原理 好氧堆肥是在通氣良好 、氧氣充足的條件下借助好氧微生物的生命活動(dòng)降解有機(jī)物，通常好氧堆肥堆溫高，一般在5560，極限溫度可達(dá)8090，所以也稱高溫堆肥。 好氧堆肥原理 首先是垃圾中的可溶性物質(zhì)透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物直接吸收； 其次不溶的膠體有機(jī)質(zhì)先被吸附在微生物體外，然后依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。 有機(jī)物質(zhì)主要通過分解代謝和合成代謝而被降解第6頁/共40頁第7頁/共40頁 垃圾堆肥分解過程可以表示如下： 有機(jī)

4、物的氧化 不含氮有機(jī)物（CxHyOz）的氧化能量OyHxCOOzyxOHCzyx22221)2121(n含氮有機(jī)物（CsHtNuOvaH2O）的氧化能量水氣堆肥3222222)()()(gNHfCOOeHOdHOcHONHCbOOaHONHCzyxwvuts細(xì)胞質(zhì)的合成（包括有機(jī)物的氧化，并以NH3作氮源）能量細(xì)胞質(zhì)OHnyCOnxNOHCOxnznynxNHOHCnzyx2227523)4(21)5()()524()(第8頁/共40頁 細(xì)胞質(zhì)的氧化能量細(xì)胞質(zhì)3222275255)(NHOHCOONOHC總的氧化分解過程能量2322222)()(fCOgNHlOeHgOdHOcHONHCbOO

5、aHONHCzyxwvuyx葡萄糖）纖維素酶()(61266126OHnCOHCn纖維素降解為例第9頁/共40頁堆肥化過程堆肥化過程 好氧堆肥過程 根據(jù)溫度的變化，分為四個(gè)階段潛伏階段（亦稱馴化階段）指堆肥化開始時(shí)微生物適應(yīng)新環(huán)境的過程。中溫階段 也稱產(chǎn)熱階段，主要是指堆肥過程初期，堆體基本處于1545 ，這一階段主要是分解一些易分解的有機(jī)質(zhì)，微生物以中溫好氧菌為主，常見的有絲狀真菌、細(xì)菌高溫階段 當(dāng)堆體溫度超過45 時(shí)即進(jìn)入高溫階段，此階段主要進(jìn)行的是難降解的半纖維素、纖維素等的降解，同時(shí)形成腐殖質(zhì)。一般控制溫度在4580 。細(xì)菌、寄生蟲等主要是在這個(gè)階段被殺死第10頁/共40頁第11頁/共

6、40頁降溫熟化階段 在微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸的后期，即進(jìn)入降溫階段，此階段僅剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)。微生物活性下降，堆體溫度下降。嗜溫性微生物占優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘余的難分解的有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步進(jìn)行分解，腐殖質(zhì)的量增加。氨氮組分氧化成硝酸鹽。第12頁/共40頁堆肥化過程的影響因素堆肥化過程的影響因素 有機(jī)質(zhì)含量及營(yíng)養(yǎng)比 有機(jī)質(zhì)含量 適宜含量為2070%，最佳含量在4060% C/N比 2535：1 C/P比 75150 第13頁/共40頁堆肥化過程的影響因素堆肥化過程的影響因素 通風(fēng)量 通風(fēng)目的：1)供氧；2)調(diào)節(jié)溫度；3)散除水分適宜的通風(fēng)量一般取0.61.8m3/(dkg揮發(fā)性固體)或堆肥過

7、程中適宜的氧濃度為1018%，最低不應(yīng)小于8%第14頁/共40頁 通風(fēng)方法與控制 自然通風(fēng)供氧 向肥堆內(nèi)插入通風(fēng)管(主要用在人工土法堆肥工藝) 利用斗式裝載機(jī)及各種專用翻推機(jī)橫翻堆通風(fēng) 用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧。p含水率適宜的含水率4060%，與垃圾的物理組成有關(guān)p溫度溫度控制與堆肥時(shí)間有關(guān)，一般控制在高溫階段時(shí)的溫度為5560 為宜，且55C的時(shí)間不少于3天，以保證能夠殺滅絕大部分的病原菌第15頁/共40頁ppH值p適宜的pH值是中性偏堿性，一般認(rèn)為pH值在7.58.5時(shí)，可獲得最大堆肥速率。p顆粒度p直接影響堆體的供氧量，適宜的顆粒度與物料性質(zhì) 有關(guān)，一般以1575mm為宜。 微生物的多樣性與優(yōu)

8、勢(shì)菌群的數(shù)量 提高堆肥初期微生物的群體，增強(qiáng)微生物的降解活性 縮短達(dá)到高溫期的時(shí)間 拌種分解有機(jī)物質(zhì)能力強(qiáng)的微生物第16頁/共40頁5.3 堆肥工藝及設(shè)備堆肥工藝及設(shè)備 好氧堆肥基本工序 典型好氧堆肥工藝 好氧堆肥系統(tǒng)及裝置第17頁/共40頁 好氧堆肥基本工序好氧堆肥基本工序 堆肥基本工藝 基本工序：前處理、主發(fā)酵(一次發(fā)酵)、后發(fā)酵(二次發(fā)酵)、后處理及貯藏等第18頁/共40頁 前處理：主要調(diào)整水分 、營(yíng)養(yǎng)比、破碎、分選、篩分等 調(diào)理劑是指加進(jìn)堆肥化物料中干的有機(jī)物，借以減少單位體積的質(zhì)量并增加與空氣 的接觸面積，以利于好氧發(fā)酵，也可以增加物料中有機(jī)物數(shù)量 膨脹劑是指有機(jī)的或無機(jī)的三維固體顆

9、粒，當(dāng)它加入濕堆肥化物料中時(shí)，能有足夠的尺寸保證物料與空氣的充分接觸，并能依靠粒子間接觸起到支撐作用第19頁/共40頁主發(fā)酵：可以露天或發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行，通過翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)向堆積層或發(fā)酵裝置內(nèi)堆肥物料供給氧氣。物料內(nèi)的有機(jī)物中大部 分在此階段內(nèi)被降解。以生活垃圾為主體的城市垃圾和家畜糞尿好氧堆肥，主發(fā)酵期約412d。后發(fā)酵：主要對(duì)主發(fā)酵時(shí)尚未分解的易分解和較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥制品。主發(fā)酵時(shí)間通常在2030d，其長(zhǎng)短根據(jù)堆肥的使用情況。第20頁/共40頁后處理 主要用于去除堆肥中的塑料、玻璃、小石塊等。脫臭 堆肥過程中會(huì)產(chǎn)生臭氣，

10、需要對(duì)這些臭氣進(jìn)行處理。貯存 要求在干燥而透氣的條件下貯存第21頁/共40頁典型好氧堆肥工藝及設(shè)備典型好氧堆肥工藝及設(shè)備 堆肥化的分類 按堆肥化方式分類：間歇堆積法和連續(xù)堆積法 按原料發(fā)酵所處的狀態(tài)分：靜態(tài)發(fā)酵法和動(dòng)態(tài)發(fā)酵法 按堆肥化過程的需氧程度分：好氧堆肥和厭氧堆肥第22頁/共40頁 常見好氧堆肥發(fā)酵工藝 好氧靜態(tài)堆肥工藝 采用靜態(tài)通風(fēng)垛形式，批次發(fā)酵，中間不添加新料和翻倒 間歇式好氧動(dòng)態(tài)堆肥工藝 原料分批發(fā)酵，間歇翻堆或間歇進(jìn)出料 連續(xù)式好氧動(dòng)態(tài)堆肥 連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料第23頁/共40頁(1) 條垛式發(fā)酵設(shè)備 將物料鋪開排成行，在露天或棚架下堆放。第24頁/共40頁第25頁/共40頁(2

11、)箱式堆肥發(fā)酵池第26頁/共40頁第27頁/共40頁(3)反應(yīng)器發(fā)酵系統(tǒng)多層立式堆肥發(fā)酵塔第28頁/共40頁第29頁/共40頁 臥式堆肥發(fā)酵滾筒（DANO式）第30頁/共40頁 筒倉(cāng)式堆肥發(fā)酵倉(cāng)第31頁/共40頁 家庭用堆肥發(fā)酵裝置第32頁/共40頁典型城市垃圾堆肥工藝典型城市垃圾堆肥工藝第33頁/共40頁5.4 堆肥腐熟度及產(chǎn)品質(zhì)量堆肥腐熟度及產(chǎn)品質(zhì)量 堆肥腐熟度的評(píng)價(jià)方法 腐熟度 指堆肥化中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)過礦化、腐殖化過程最后達(dá)到穩(wěn)定的程度 堆肥的產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定化、無害化 堆肥產(chǎn)品的使用不影響作物的成長(zhǎng)和土壤耕作能力 腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo) 物理學(xué)指標(biāo) 色度 成熟的堆肥應(yīng)呈棕色或暗灰色 氣味：無臭味，檢

12、測(cè)不到低分子脂肪酸，具有潮濕泥土的氣息 溫度：與環(huán)境溫度一致第34頁/共40頁 化學(xué)指標(biāo) pH值，中性偏堿性 氮試驗(yàn)法 研究表明，完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨氮，未腐熟的堆肥則只含氨氮而不含硝酸氮。根據(jù)這一特性，可利用特定的顯色反應(yīng)來測(cè)試堆肥樣品中是否含有氨氮和亞硝酸氮，從而判定堆肥是否腐熟及腐熟度程度。 C/N比 隨著堆肥化過程，C/N逐漸下降，當(dāng)降到(1015):1時(shí)，可認(rèn)為堆肥達(dá)到腐熟 腐殖酸含量 在堆肥化過程中，腐殖酸的含量上升，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)可以認(rèn)為堆肥達(dá)到腐熟 有機(jī)質(zhì)變化指標(biāo)：包括COD、BOD、VS等，它們均隨堆肥的進(jìn)行而逐漸下降；通常認(rèn)為腐熟的堆肥檢測(cè)不出淀粉第35頁/共40頁 生物學(xué)指標(biāo) 比耗氧速率 耗氧速率反映了微生物的活動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)耗氧速率下降至0.5g-O2/(gVSh)時(shí)堆肥達(dá)到腐熟，或CO2釋放速率2mg/g原料時(shí)堆肥達(dá)到腐熟 植物毒性指標(biāo) 種子發(fā)芽率大于8085%第36頁/共40頁 堆肥化產(chǎn)品的質(zhì)量要求和標(biāo)準(zhǔn) CJ/T3059-1996城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 粒 度：農(nóng)用堆肥產(chǎn)品粒度不大于12mm，山林果園用堆肥產(chǎn)品粒度不大于50mm 含水率：35% pH 值：6.5-8.5. 全氮 (以N計(jì)：0.5% 全磷 (以P2O5計(jì))：0.3% 全鉀 (以K2O計(jì))： 1.0% 有機(jī)質(zhì)(以全C計(jì))： 10%第37頁/共40頁重