城市垃圾的堆肥化技术
城市生活垃圾主要处理方式及优劣对比

城市生活垃圾主要处理方式及优劣对比解决垃圾问题的目标是将垃圾减容、减量、资源化、能源化及无害化处理。
目前,通行的城市生活垃圾处理处置技术主要有焚烧、填埋、堆肥,另外RDF 技术、厌氧生物制沼技术以及其他处理技术也在国外出现并应用于城市生活垃圾的处理。
实际上这些技术大多为焚烧、填埋、堆肥技术的延伸、配套和发展。
一、卫生填埋法1)简介卫生填埋法是指采用底层防渗,垃圾分层填埋,压实后顶层覆盖土层,使垃圾在厌氧条件下发酵,以达到无害化的垃圾处理方法。
因其方法简单、省投资,可以处理所有种类的垃圾,所以世界各国广泛沿用这一方法。
从无控制的填埋,发展到卫生填埋,包括滤沥循环填埋、压缩垃圾填埋、破碎垃圾填埋等。
采用卫生填埋法,首先要防止从废物中挤压出的液体滤沥及雨水径流对地下水的污染。
一般规范要求回填地最低处的标高要高出地下水位3.3m 以上,并且回填地的下部应有不透水的岩石或粘土层。
否则需另设粘土、沥青、塑料薄膜等不透水层。
其次,填埋场应设置排气口,使厌氧微生物分解过程中释放出的甲烷等气体能及时逸出,避免发生爆炸。
回填后的场地,一般在20 年内不宜在其上修建房屋,避免由于回填场不均匀下沉造成的结构破坏。
2)优缺点比较优点卫生填埋法主要有技术成熟、运行管理简单、处理量大、灵活性强、适用范围广和投资及运行费用相对较低等优点,是目前我国城市垃圾集中处置的主要方式。
缺点卫生填埋法的劣势主要在于占地面积大,减容效果差,且填埋的垃圾并没有进行无害化处理,仍残留着大量的细菌、病毒,还潜伏着沼气重金属污染等隐患,垃圾渗漏液也有污染地下水资源的可能。
近年来由于对环境保护工作的日益重视,对防止垃圾填埋所产生的渗沥水、沼气及恶臭对水体、土壤、大气可能造成的污染要求越来越高,以致造成填埋场场址难选,建场投资增大,运行费用提高。
目前许多发达国家已规定禁止原始垃圾直接在填埋场处理。
二、堆肥法1)简介堆肥是使垃圾、粪便中的有机物,在微生物作用下,进行生物化学反应,最后形成一种类似腐殖质土壤的物质,可用作肥料或改良土壤。
城市生活垃圾的生物处理主要是指利用微生物降解垃圾中有机物的

城市生活垃圾的生物处理主要是指利用微生物降解垃圾中有机物的过程。
堆肥法是最主要的一种垃圾生物处理方法,在此基础上一系列新技术、新方法应运而生。
典型的堆肥过程包括矿化和生物转化,可用如下反应式表达:有机物+O 2−−−−−→−微生物的代谢作用稳定的有机残渣+NH 3-(或NO 3-) + SO 42- + CO 2+H 2O +能量堆肥的历史悠久,中国古代农民将秸秆、落叶、野草和动物粪便等堆积发酵制成肥料,但真正对堆肥进行科学的探讨始于1920年,英国农学家Sir Albert Howard 在印度发明了印多尔堆肥法,但仅限于厌氧发酵。
随后,Banglore 建立了以促进堆肥为目的的好氧发酵,称为贝盖洛尔堆肥法。
与此同时,意大利人Baccari 将他的堆肥法向政府申请专利,该法是利用厌氧和好氧两种分解作用,在一个封闭系统中进行。
从此,世界各国对有机固体废弃物的堆肥化技术进行了系统的大规模的研究,并取得了很大的发展。
丹麦出现了好氧发酵的Dano 法;荷兰成功研究了Vuila Favoer 工艺;1940年厄普·托马斯在美国取得了专利。
进入本世纪60年代,科学堆肥法迅速发展起来,应用范围也由城市垃圾扩大到城市污水厂污泥等其它有机固体废弃物。
70年代初,美国洛杉矶、费城、丹佛等地通过对传统的厌氧发酵工艺进行改良,相继开发出了常规条垛堆肥化工艺、充气条垛堆肥化工艺和静态垛充气堆肥化工艺。
70年代中期,德国压丸工艺的出现,使充气条垛和静态垛堆肥化工艺更趋完善。
我国对堆肥工艺的研究在80年代后也有了发展,在上海、杭州、无锡等地建立了具有一定处理能力和机械化程度的堆肥试验工厂。
(1) 快速高温堆肥法又称二次发酵堆肥。
由堆肥的基本原理可知,生活垃圾在进行堆肥处理时,堆温要经历中温—高温—中温的循环过程,由于机械化处理技术采用强制通风,所以开始的中温阶段持续时间很短,2~3天便可进入高温阶段,温度可升至60~70℃,大部分有机物的降解是在这一阶段完成的,这一阶段称为第一次发酵。
城镇固体废物综合处理技术及治理措施

82 |同质量固体废物的投资上,要比单纯的焚烧处理投入成本低。
堆肥处理也存在着一定的弊端,它不能够处理不可腐烂的有机物和无机物。
比如固体废物中的石块、金属、玻璃等废弃物不能够被微生物所分解,因此必须要分拣出来另行处理,对废处理存在着无害化程度低的特点,但是堆肥的周期相对较长,不仅占用了大量的面积,而且卫生条件差。
堆肥处理产生的肥料效果比较低、成本却相对较高,因此与其他处理肥料小相比,销售比较困难,难以产生较大的经济性。
仅仅靠堆肥处理办法只能处理15%左右的固体废物组分,在具体使用堆肥技术时首先应该将固体废弃物进行分类,然后再将易腐蚀的废物进行发酵,才能够有效地防治重金属的深入,保证有机肥的产量能够达到国家的标准,从而实现无害化。
1.3 焚烧处理焚烧处理办法是针对于固体废物中的可燃物,通过对这些可燃物进行焚烧会释放出热量,同时也会产生一些烟气和固体残渣。
为了体现出节能、环保性,需要对热能进行回收,可以进行发电,然后对排放的烟气要进行净化的处理,残渣也要进行有效地消化,从而保护环境,减少污染。
焚烧处理技术具有其自身的特点,比如处理量比较大、兼容性好,而且无害化比底。
因此这种处理方法使用相对较为普遍。
但是需要注意的是焚烧处理应用时如果达不到一定的规模,占地面积小会对周边环境产生很大的影响。
在进行焚烧处理时还涉及到气化处理、热解处理等新的方法,目前正处在研究和试验阶段,并没有进行大规模的使用[2]。
2 城市固体废物综合处理技术在对固体废弃物进行综合处理时也就是将堆肥、焚烧和填埋三者有机结合在一起进行综合处理,这种综合处理的办法能够提高废物处理率,而且能够有效地提高废物的回收利用率,从而使得资源得到了充分的回收再利用。
通过采取综合处理办法能够减少单一处理存在的缺点和难点。
在具体操作的过程当中,可以将城市的固体废物分选为无机物、回收物、可燃物和有机物。
其中无机物可以包括砖头瓦砾、煤灰、地灰等这些可以进行填埋,也可以生产成建材;而对于一些回收物,比如金属、玻璃、塑料、纸张等可以加强回收再利用。
40万人口城市生活垃圾的堆肥处理设计

40万人口城市生活垃圾的堆肥处理设计——广州市生活垃圾堆肥处理广州是广东省的省会,是中国南方最大的海滨城市,广州位于东经113。
17`,北纬23。
8`,地处中国大陆南部,广东省南部,珠江三角洲北缘。
广州临南海,邻近香港特别行政区,是中国通往世界的南大门,广州属丘陵地带。
中国的第三大河----珠江从广州市中心穿流而过。
濒临南中国海,珠江入海口,地理位置优越。
广州市全市面积7434.4平方公里,市区面积达3843.43平方公里,人口为1018.2万。
广州市属亚热带季风气候,年平均温度为22℃,最热月(七月)平均气温28.5℃,最冷月(一月)平均气温13.3℃。
年平均降雨量为1982.7㎜,平均相对湿度为68%,全年4至6月为雨季,8至9月天气炎热,多台风,10至12月气温适中。
(百度百科——广东概况)一、概述由于广州市开放程度较内陆相比,开放程度较高,经济比较发达,因此其生活垃圾的组成较复杂,但总体而言,还是有机物成分多,无机物成分少。
主要有食品垃圾、纸张、塑料、橡胶、织物、生物、灰土砖石、玻璃、金属、废木料、其他。
(张衍国,吕俊复国内外城市垃圾能源化焚烧技术发展现状及前景。
综合利用,1998,(7):38-41)城市生活垃圾的性质主要包括物理、化学、生物化学及感官性能。
(一)物理性质垃圾的物理性质雨垃圾的组成密切相关。
组成不同,物理性质也不同。
就广州市城市生活垃圾而言,主要从垃圾组成、含水率和容重三个方面来讨论。
1、垃圾含水率单位质量垃圾的含水量,其值随垃圾成分、季节、气候等条件变化,变化幅度一般为11%~53%。
表1-1所示为广州生活垃圾中主要成分的含水率的基本数值。
表1-1城市生活垃圾含水率2、垃圾容重在自然对方状态下单位体积垃圾的质量。
垃圾容重随成分和压实程度不同而有所不同。
表1-2所示为城市垃圾单一成分与混合物的容中数据。
表1-2城市垃圾容重孔隙率是垃圾中物料之间孔隙的容积占垃圾堆容积的比例。
城市污泥处理与堆肥技术

城市污泥处理与堆肥技术摘要堆肥法处理后的污泥可以进行农业利用,具有经济简便、可资源化、环保等优点,已经引起广泛重视,是目前污泥处置寄以厚望的途径。
关键词城市污泥;处置;好养;堆肥污泥是城市污水处理厂在污水净化处理过程中产生的沉积物质,是一种由有机残片及附属的金属元素、细菌菌体、虫卵、杂草种子、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。
含有丰富的氮、磷、钾和有机质,是可利用的良好有机肥源;但又含有重金属、有机污染物、病原菌等,处置利用不当易产生环境污染。
污泥主要特点是含水率高,有机物含量高,容易腐化发臭,且颗粒较细,比重较小,呈胶状液态,不易通过沉降进行固液分离。
按照来源,污泥主要有生活污水污泥、工业废水污泥、粪便处理污泥和给水污泥等。
为了改善我国水资源污染严重的现状,从“九五”期间我国污水治理问题得到充分重视,城市污水处理工程、粪便处理工程项目发展很快。
截止到2009年10月,全国城镇建成运行的污水处理厂1 817座,粪便处理场100多座,随着这些设施的运行会产生大量的污泥(截止到2010年底,全国城镇污水处理厂产生的含水率80%污泥已突破2 000万t),如果污泥处理不当就会对环境造成二次污染,污泥的处理处置和利用已经越来越成为我国急需解决的大问题。
目前,从世界范围看,对污泥的处理方法主要有焚烧、填埋、投海和堆肥等多种形式。
填埋法受到用地的限制且容易产生二次污染;投海会污染海洋,对海洋生态系统造成威胁,国际公约已明令禁止;焚烧法的技术与设备复杂,能耗大,投资高,并伴有大气污染问题;而用堆肥法处理后的污泥可以进行农业利用,具有经济简便、可资源化、环保等优点,已经引起广泛重视,是目前污泥处理寄以厚望的途径。
污泥堆肥的优点:堆肥的优点主要包括土壤改良、高效有机肥、改善粪便处理废弃物、提高土地利用率、降低污染和卫生风险、杀死病原菌等。
堆肥是一种很好的土壤改良剂。
当堆肥施用于农田,可以增加有机质,改善土壤结构,减少肥料的使用量。
(垃圾)堆肥PPT课件

5.3 堆肥工艺及设备
好氧堆肥基本工序 典型好氧堆肥工艺 好氧堆肥系统及装置
5.3.1 好氧堆肥基本工序
堆肥基本工艺
◦ 基本工序:前处理、主发酵(一次发酵)、后发酵 (二次发酵)、后处理及贮藏等
◦ 前处理:主要调整水分 、营养比、破碎、 分选、筛分等
固废污染控制工程
第5章固体废物的堆肥化处理技术
1
堆肥化的概念
2
堆肥化的原理及影响因素
3
堆肥化工艺及设备
4
堆肥腐熟度及产品质量
5.1堆肥化的概念
堆肥化
◦ 堆肥化(composting) 在人工控制条件 下,利用自然界中广泛存在的微生物,有 控制地促进固体废物中可生物降解的有机 物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程
◦ 降温熟化阶段 在微生物进入内源呼吸的 后期,即进入降温阶段,此阶段仅剩下部分 较难分解的有机物和新形成的腐殖质。微生 物活性下降,堆体温度下降。嗜温性微生物 占优势,对残余的难分解的有机质进一步进 行分解,腐殖质的量增加。氨氮组分氧化成 硝酸盐。
5.2.3 堆肥化过程的影响因素
有机质含量及营养比
5.2 堆肥化的原理及影响因素与控 制
堆肥化原理 堆肥化过程 堆肥化过程的影响因素
5.2.1 堆肥化的原理
好氧堆肥的原理
◦ 好氧堆肥是在通气良好 、氧气充足的条件下借助 好氧微生物的生命活动降解有机物,通常好氧堆 肥堆温高,一般在55~60℃,极限温度可达 80~90℃,所以也称高温堆肥。
C xH y O z (x 1 2 y 1 2 z)O 2 xC 2 1 2 O y2 H O 能量
含氮有机物(CsHtNuOv·aH2O)的氧化
C s H tN u O v a 2 O H b 2 O C w H x N y O z c 2 O ( H 堆 ) + d 2 O 肥 ( H 气 ) e 2 O ( H 水 ) + fC 2 + gO 3 + NH 能量
城市垃圾常用的处理方法有哪几种?各有什么优缺点?

(4)高温焚烧,大量病原体被消灭
(5)实现了垃圾中化学能向高品位电能转化,充分实现资源化
缺点是:
(1)设备投资大,技术集成度高,管理保障水平要求也高。
(2)焚烧对垃圾的热值有一定要求,,限制了它的应用范围。
有害废物焚烧时热值一般≥18600kJ/kg
从这三种垃圾处理方法的应用情况看: 堆肥法在我国起步较早,它适合中小城镇的垃圾处理,但是它占地面积大、生物转化时间长、机械化程度低、工作环境差、劳动强度大,由于垃圾渗滤液的影响,存在着二次污染,利用率和处理率低的缺点
。
卫生填埋处理法:具有技术成熟、操作简单、处理量大、投资和运行费用低、适用于所有类型垃圾等诸多优点,但也具有明显的缺点,即减容、减量化效果较差,资源化水平低,占用大量的土地资源,场址选择困难等,且垃圾渗滤液会污染地下水及土壤,臭气污染大气,垃圾发酵产生的甲烷气体既是火灾及爆炸隐患,排放到大气中又会产生温室效应。
我国具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案, 是符合当前国情的。这是因为我国城市垃圾没有预分类;成分复杂、无机物含量高。短期来看,填埋方式可以作为中国主要的城镇垃圾无害化处理方式,应当大力推广卫生填埋技术;积极研究填埋场的修复和再利用技术;对老填埋场进行改造和利用。
垃圾焚烧可使生活垃圾减重80%,减容90%以上。无害化主要表现在消毒彻底,高温燃烧可分解垃圾中有害成分,彻底杀害病原菌。资源化效益主要来自热能回收,以电能输出来体现。随着城市生活水平的不断提高,城市燃气和集中供热的普及率将会有较大的提高,城市垃圾的热值还会增加。从垃圾分组的角度来看,国内大中城市和经济发达地区已经基本具备了垃圾焚烧处理的条件。因此从长期来看,焚烧处理会逐步发展成为城市生活垃圾处理的重要手段,在目前未找到更好的处理方法的情况下,应优先考虑焚烧处理方式进行能源化利用。
城市垃圾处理方案

城市垃圾处理方案随着城市化的发展,城市所产生的垃圾日益增多,随即引来了一个问题——城市垃圾处理。
现在人们的生活水平提高了,对一些高档耐用品的使用量会增加,这会不可避免地加大垃圾处理的难度。
现在垃圾的常用处理方法及优缺点如下:1.露天堆放。
此方法就是把垃圾简单地堆放在空地上,不做任何处理。
因为这种方法的成本小,所以这种方法以前经常使用,特别是在偏远的地区。
但是垃圾的露天堆放会占用土地,有的地方的垃圾场占地数亩,并且用的是宝贵的耕地。
还有,露天堆放会使部分垃圾变质,变质的垃圾会发出令人难闻的臭味,这会招来苍蝇,苍蝇会传播疾病,对周边居民的健康有害。
还有,一些含有硫的物质变质会生成剧毒气体——硫化氢,当硫化氢达到一定浓度时,会带来不可恢复的伤害,浓度特别大时会有生命危险。
在露天堆放时,电池的电解液会外流。
蓄电池的电解液是硫酸,硫酸会使土壤酸化,使作物无法生长。
因为这种方法对环境的破坏大,所以现在一般情况下不使用露天堆放法。
2.深埋法。
此方法就是挖深坑把垃圾埋起来,使其不占用地表空间。
这种方法利用了土壤中的分解者——微生物,把垃圾深埋可以不使用地上空间,微生物也会分解部分有机物,也不会招来苍蝇,所以有的地区会使用这种方法。
但是,微生物只能分解一部分有机化合物,像聚乙烯这样的有机物要四百年才能分解。
还有,这种方法使废电池污染土地更加的容易,据研究,一节纽扣电池会污染60亿升水——这是一个人一生的用水量!细菌在地下危害会更大,一些垃圾中的细菌在土壤中会加速繁殖,然后可能会进入地下水,这会使水资源被无形的污染,有害居民健康。
3.传统焚烧法。
此方法就是对垃圾进行焚烧,使其分解。
由于焚烧炉占地小,又焚烧后垃圾便于清理,所以大部分城市选择了此方法。
但是,有的物体是烧不掉的,像玻璃,金属。
还有一些有机物燃烧会生成有毒气体,比如聚氯乙烯,在240℃-340℃燃烧会分解出氯化氢气体和含有双键的二烯烃,然后在400-470℃发生碳的燃烧,会释放出有毒气体——二恶英,还有有的有机物会发生加成反应,使原来无毒的物质有了毒性。
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城市垃圾的堆肥化技术随着城市化的发展,城市垃圾的问题越来越引起人们的重视。
世界各国根据各自的国情采用多种技术来处理处置城市垃圾。
其中填埋、焚烧和堆肥是目前国内外普遍采用的处理技术。
焚烧会产生二恶英等有害气体,填埋会产生垃圾渗滤液,解决以上两个问题,技术难度大,运行成本高。
而利用垃圾中的有机成分进行堆肥则是一种资源化的垃圾处理方式。
生活垃圾堆肥处理后,可以达到无害化的要求,并可以将有机物重返大自然,进行资源再利用[1]。
因此不管是从保护环境的角度还是经济的角度,堆肥都具有更广阔的发展前景。
堆肥化是利用自然界广泛存在的微生物,有控制的促进固体废物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。
堆肥化制得的产品称为堆肥、根据微生物生长的环境可以将堆肥化分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化两种。
好氧堆肥化是指在有氧存在的状态下,好氧微生物对废物中的有机物进行分解的过程,最终的产物主要是CO2、H2O、热量和腐殖质;厌氧堆肥化是在无氧存在的状态下,厌氧化微生物对废物中的有机物进行分解转化的过程,最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。
通常所说的堆肥化一般是指好氧堆肥化,这是因为厌氧微生物对有机物分解速度缓慢,处理效率低,容易产生恶臭,其工艺条件也比较难控制。
近些年,在欧洲一些国家已经对堆肥化的概念进行了统一,定义堆肥化就是“在有控制的条件下,微生物对固体和半固体有机物进行好氧的中温或高温分解,并产生稳定的腐殖质的过程。
1堆肥化技术的发展与应用前景1.1堆肥化技术的发展在现代堆肥化技术的发展过程中也曾经出现过低谷。
例如,20世纪70年代初期,日本采用堆肥化技术处理的生活垃圾量大幅度减少,许多堆肥厂陆续停产倒闭。
其原因是工业化的高速发展将大量的有毒化学物质和高分子塑料带入城市垃圾中,严重影响了堆肥化产品的质量。
美国的堆肥化产品也在相当长一段时期由于小鹿不广而发展缓慢。
随着科学技术的进步和人们对废物资源化要求的逐步提高,城市垃圾的堆肥化又重新受到注目。
针对传统堆肥化技术所存在的问题,相应的技术和设备得到了开发和应用。
破碎及分选技术与设备的改进,在客观上提供了高品质堆肥连续化生产的可能性。
应用了新兴的颗粒肥料生产技术,除在原有技术上最让增加了对杂物的精细分离外,还通过添加必要的肥料成分使之形成统一的产品标准,并最终制作成便于运输和施用的颗粒形状。
这些技术和设备的改进,使得垃圾堆肥的商品化又前进了一大步。
但是,这些设施目前的建设投资与运行费用仍旧较高,在发展中国家推行仍有相当的困难。
进入20世纪90年代后,垃圾的堆肥化处理技术的应用又重新出现回升趋势。
垃圾堆肥技术的应用,注意了从源头分拣,避免垃圾中的有害成分进入堆肥中。
在发酵中又采用了生物发酵技术提高了肥料中的N、P成分,从而保证了堆肥的质量。
1.2我国城市垃圾堆肥处理现状和应用前景我国政府有关部门很重视城市垃圾的堆肥化处理技术。
在国家“六五”、“七五”和“八五”科技攻关计划中,均设立了堆肥化技术和专用设备的研究和开发课题。
我国从80年代起即开始应用“2次发酵工艺”,采取了强制通风、好氧发酵,使1次发酵周期缩短为10 d,堆肥机械日趋完善,生产趋向产业化[2]。
20世纪90年代初,开始着手发展机械化连续堆肥生产技术。
目前,已在北京、上海、杭州等许多城市建立了一批城市垃圾的机械化连续堆肥化设施。
但我国垃圾堆肥处理技术与工业化国家的工业化堆肥技术相比,水平还有一定的差距,这主要表现在:垃圾堆肥生产机械化程度低,堆肥质量不高,因而肥效低,限制了堆肥的使用;大多数采用简易堆肥,在发酵条件控制、2次环境污染防治等方面不尽人意;堆肥工艺大多为间歇式,随着城市垃圾中有机物含量的增高,应发展并采用连续堆肥技术。
城市垃圾堆肥化处理的经济效益主要体现在两个方面:一个是对城市垃圾的销纳作用;另一个是作为肥料或土壤改良剂的作用。
前者由于其可以将城市垃圾直接转化为有机肥料,还原大自然,它不像填埋处理需要占用大量的土地,也不像焚烧那样产生大量尾气,从资源化的角度,可以说是最理想的处理方法。
城市生活垃圾堆肥处理是利用垃圾中的可被生物降解的有机物的处理技术,因此原料垃圾中有机物的比例是其堆肥成功的关键因素之一。
目前我国大城市生活垃圾中有机成分约占总量的60%,无机物约占40%,垃圾源头分类收集,是实现垃圾减量化、资源化和无害化的必由之路。
近年来,欧洲许多国家积极发展有机垃圾厌氧消化系统,广泛应用于屠宰场垃圾、厨余垃圾、农牧业垃圾等有机垃圾的处理。
这是一项新的垃圾生物处理技术,它在在厌氧状态下利用微生物使垃圾中的有机物快速转化为甲烷和二氧化碳,与传统的卫生填埋相比,将厌氧消化过程由几年缩短到30d以内,与好氧堆肥相比,改变了占地大、处理时间长,管理复杂和有气味等问题,厌氧消化处理具有过程可控制、易操作、降解快、生产过程全封闭,产物可计量和再利用等特点。
由于厌氧发酵工艺与好氧工艺相比在处理有机垃圾方面具有这些独特的优势,因而具有广阔的发展前景。
微生物除臭技术是国内外垃圾处理行业的前沿技术,此新技术在国外垃圾处理上已有应用。
相信随着生物技术的不断进步,筛选、培育出更加高效的脱臭微生物菌群将最大限度地减少堆肥过程对环境的污染。
此外,发展多种堆肥原料混合发酵也是垃圾堆肥处理今后的一个发展方向。
城市生活垃圾的C/N比较高,有机物含量低,如果和粪便、下水污泥等混合发酵,就能调整C/N比,有利于发酵的进行,并能提高有机物含量,增加肥效,同时也解决了部分粪便和下水污泥的处理问题。
但在2007年行业报告中,城市生活垃圾堆肥处理继续呈现停滞甚至萎缩的状态。
这些垃圾堆肥厂大多存在二次污染严重、实际处理量很低等现象[16]。
2 堆肥化基本原理及影响因素2.1好氧堆肥的原理及过程好氧堆肥是在有氧的条件下,借好氧微生物(主要是好氧菌)的作用来进行的。
在堆肥过程中,生活垃圾中的溶解性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而被微生物所吸收,固体和胶体有机物先附着在微生物体外,由微生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质,再渗入细胞。
微生物通过自身的生命活动—氧化、还原和生物合成等过程,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为生物体所必须的营养物质,合成新的细胞物质,于是微生物逐渐生长繁殖,产生更多的生物体,继续产生一系列的生化作用。
图1 堆肥的好氧发酵过程图好氧堆肥化从废物堆积到腐熟的微生物生化过程比较复杂,但大致可分为以下三个阶段:(1)中温阶段,亦称升温阶段或产热阶段堆肥初期,堆肥基本呈中温,嗜温性微生物较为活跃,并利用堆肥中可溶性有机物旺盛繁殖.它们在转换和利用化学能的过程中,有一部分变成热能,由于堆料有良好的保温作用,温度不断上升。
此阶段微生物以中温、需氧型为主,通常是一些无芽孢细菌。
(2)高温阶段,当堆肥温度升到45℃以上时,即进入高温阶段。
在这阶段,嗜温性微生物受到抑制甚至死亡,嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动,堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续分解转化,复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。
通常,在50℃左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌;温度上升到60℃时,真菌几乎完全停止活动,仅有嗜热性放线菌与细菌在活动;温度升到70℃以上时,对大多数嗜热性微生物已不适宜,微生物大量死亡或进入休眠状态。
(3)腐熟阶段,在内源呼吸后期,只剩下部分较难分解及难分解的有机物和新形成的腐殖质,此时微生物活性下降,发热量减少,温度下降。
在此阶段嗜温性微生物又占优势,对残余较难分解的有机物作进一步分解,腐殖质不断增多且稳定化,此时堆肥即进入腐熟阶段。
降温后,需氧量大大减少,含水量也降低,堆肥物孔隙增大,氧扩散能力增强,此时只须自然通风。
2.2 厌氧堆肥的基本原理厌氧堆肥是在无氧条件下,借厌氧微生物(主要是厌氧菌)的作用来进行的。
在堆肥过程中,有机物的厌氧分解主要经历了两个阶段:酸性发酵阶段和碱性发酵阶段。
分解初期,微生物活动中的分解产物是有机酸、醉、二氧化碳、氨、硫化氢磷化氢等,在这一阶段,有机酸大量积累,pH值逐渐随着下降,所以叫做酸性发酵阶段,参与发酵的细菌统称为产酸细菌;在分解后期,由于过程中所产生的氨的中和作用,pH值逐渐上升,另一群统称为甲烷细菌的微生物开始分解有机酸和醇,产物主要是甲烷和二氧化碳。
随着甲烷细菌的繁殖,有机酸迅速分解,pH值迅速上升,这一阶段的分解称为碱性发酵阶段。
2.3 影响好氧堆肥化的主要因素影响好氧堆肥化过程的因素很多,归纳起来主要有以下几个方面。
(1)通风供氧。
通风供氧是好氧堆肥化生产的基本条件之一,也是好氧堆肥成功的重要因素之一。
通风的好坏直接影响到堆肥产品的好坏。
在堆肥过程中,通风有供氧、散热和去除水分的作用[3]。
一般而言,在堆肥初期的3-5d中通风供气的主要目的是满足供氧,使生化反应顺利进行,以达到提高堆层温度之目的。
当堆肥温度上升到峰值以后,供氧量的调节主要以控制温度为主。
在极限情况下,堆层温度可上升至80-90℃,这将严重影响微生物的生长繁殖,因此,必须通过加大供气量,借助水分蒸发带走热量,使堆温下降。
有关研究表明:不同的通风方式对堆肥过程有不同的影响。
在被动通风和强制通风下,堆温下降较快,但它们能更有效地向堆体供氧;而在被动通风和自然通风方式下,堆体中心温度大于55℃的时间较长。
与其它通风方式相比,强制通风易于操作和控制,并且是为堆料生物降解提供氧气的最有效方法,但它对通风管附近的堆料有明显的冷却效应。
(2)有机物含量和营养物。
堆肥化是一个微生物分解有机物的生物化学过程,有机物的含量决定着潜在发热量,直接影响着堆肥温度的变化与通风供氧的要求。
但是,过高的有机物含量又将通风供养带来影响,从而产生臭气和厌氧。
研究表明,堆肥物料中最合适的有机物含量在20%~80%之间[4]。
(3)碳氮比。
C/N是影响堆肥效果的重要因素[5]。
碳是堆肥生化反应的能量来源,是生物发酵的动力和热源,氮素好氧微生物的营养来源,主要用于合成微生物体,是控制生物合成的主要因素,也是反应速度的控制因素。
微生物每利用30份碳就需要1份氮,故初时物料的C/N比为30:1合乎堆肥需要,其最佳值为(30~35):1之间,成品堆肥的适宜C/N比为(10~20):1[6]。
(4)含水率。
在堆肥过程中,微生物分解有机物和微生物生长繁殖过程中需要一定的水分。
含水率低于30%,微生物在水中摄取营养物质的能力降低,有机物分解缓慢。
当低于12%,微生物的繁殖就会停止;反之,含水率超过65%,水就会充满物料颗粒间的间隙,使空气含量大量减少,其结果是形成发臭的中间产物。
(5)物料粒径。
堆肥原料的颗粒大小与堆肥通气、水分和挥发性物质有直接关系,进而影响堆肥的反应速度以及堆肥时间的长短。