不銹鋼垃圾好氧堆肥發酵實驗裝置

A. 垃圾堆肥的操作方法

垃圾堆肥工藝流程，好氧堆肥化是在有氧存在的條件下，以好氧微生物為回主降解、穩定有機物答的無害化處理方法。由於具有發酵周期短、無害化程度高、衛生條件好和易於機械化操作等特點，好氧堆肥法在國內外得到廣泛應用。好氧堆肥工藝由前處理，主發酵（亦可稱一次發酵，一級發酵或初級發酵）、後發酵（亦可稱二次發酵、二級發酵或次級發酵）、後處理、脫臭及貯存等工序組成。 堆肥一般在春秋兩季使用，在夏冬兩季就需積存，因此，一般的堆肥化工廠有必要設置至少能容納6個月產量的貯藏設施，以保證生產的連續進行。

B. 好氧堆肥的工藝流程

好氧堆肥（即堆肥）是在有氧條件下，依靠好氧微生物（主要是好氧細菌）的作用使糞便中有機專物質穩屬定化的過程。在堆肥過程中，糞便中的可溶性有機物質深入細胞，微生物通過自身的生物代謝活動，對一部分有機物進行分解代謝，即氧化分解以獲得生物生長、活動所需要的能量，把另一部分有機物轉化合成新的細胞物質，使微生物生長繁殖產生更多的生物體。

糞便堆肥具有以下特點：

（1）自身產生一定的熱量、並且高溫持續時間長，不需要外加熱源，即可實現無害化。

（2）使纖維素這種難於降解的物質分解，堆肥物料礦質化、腐殖化，產生重要的土壤活性物質。

（3）基建投資低，易於管理，設備簡單。

（4）產品無味無臭、質地疏鬆、含水率低，便於運輸和後續商品肥料加工。

目前，好氧堆肥是養殖場普遍使用的糞便處理方式。

C. 生活垃圾的好氧堆肥與厭氧消化這兩種技術誰更有優勢

相對於厭氧來說，好氧更快，佔地小，對大量的垃圾來說，厭氧處理能力版太低了。好氧的參數控權制比較簡單，也不需要特殊容易，設備要求也低一些。但是，不一樣的堆肥預處理和不同的堆肥工藝和目標，工藝參數差別很大，也就是說好氧堆肥也有很多種情況。但總體上感覺比厭氧好一些。最關鍵的是垃圾的量和產生速度太大。

D. 餐廚垃圾的好氧堆肥中的EC變化情況分析是

餐廚垃圾處理堆肥發酵有機肥屬好氧堆肥，微元廚余發酵劑1公斤處理發酵5噸的餐廚垃圾。
好氧細菌：在發酵中主要產生作用的細菌是好氧細菌那這次的發酵就是好氧發酵。

E. 厭氧堆肥和好氧發酵的原理和區別

好氧堆肥的工程實踐

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sunkille 2006-02-24 13:13:39 中國環境工程技術中心

摘要：污水廠污泥因其獨特的物性和特性一直較難處理，因此，污水廠通常將污泥濃縮脫水後直接外運填埋，以節省廠內運行費用，卻形成了新的污染。為了解決這一問題，我們對處理規模為4.0萬m3/d的某污水處理廠的污泥處理過程進行了改造，增設好氧堆肥設施，使污泥在廠內經處理後達到穩定化、資源化利用的目標。 關鍵詞：污泥 好氧堆肥 工程實踐
關鍵詞：污泥好氧堆肥 污水廠

論文作者：wmywzg

前言

污水廠污泥因其獨特的物性和特性一直較難處理，因此，污水廠通常將污泥濃縮脫水後直接外運填埋，以節省廠內運行費用。這一現象隨著《城鎮污水處理廠污染物排放標准》（GB18918-2002）的實施將被改變，該標准對污水廠污泥的處理提出了更高的要求，且提出了相應的標准，如下表1所示。對照此標准，目前大多數現有污水廠需增設污泥穩定化處理設施。

表1 污水廠污泥穩定化控制指標

穩定化方法
控制項目
控制指標

好氧堆肥
含水率（％）
<65

有機物降解率（％）
>50

蠕蟲死亡率（％）
>95

糞大腸菌群菌值
>0.01

好氧消化
有機物降解率（％）
>40

厭氧消化
有機物降解率（％）
>40

某污水處理廠處理規模為4.0萬m3/d，為典型的城市生活污水處理廠，為滿足GB18918-2002的要求，污水廠將進行改造，在污泥處理與處置過程增設好氧堆肥設施，使污泥在廠內經處理後達到穩定化、資源化利用的目標。

2 好氧堆肥工藝的原理及過程式控制制參數

（1）工藝原理

好氧堆肥是在有氧條件下，好氧細菌對廢物進行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機物則被合成新的細胞質，使微生物不斷生長繁忙殖，產生出更多的生物體的過程。在有機物生化降解的同時，伴有熱量產生，因堆肥工藝中該熱能不會全部散發到環境中，就必然造成堆肥物料的溫度升高，這樣就會使一些不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細菌快速繁殖。生態動力學表明，好氧分解中發揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細菌群。該菌群在大量氧分子存在下將有機物氧化分解，同時釋放出大量的能量。據此好氧堆肥過程應伴隨著兩次升溫，將其分成三個階段：起始階段、高溫階段和熟化階段。

起始階段：不耐高溫的細菌分解有機物中易降解的碳水化合物、脂肪等，同時放出熱量使溫度上升，溫度可達15~40℃。

高溫階段：耐高溫細菌迅速繁殖，在有氧條件下，大部分較難降解的蛋白質、纖維等繼續被氧化分解，同時放出大量熱能，使溫度上升至60~70℃。當有機物基本降解完，嗜熱菌因缺乏養料而停止生長，產熱隨之停止。堆肥的溫度逐漸下降，當溫度穩定在40℃，堆肥基本達到穩定，形成腐植質。

熟化階段：冷卻後的堆肥，一些新的微生物藉助殘余有機物（包括死後的細菌殘體）而生長，將堆肥過程最終完成。

（2）好氧堆肥的控制參數

機械化好氧堆肥過程的關鍵，就是如何選擇和控制堆肥條件，促使微生物降解的過程能快速順利進行，一般來說好氧堆肥要求控制的參數有：

供氧量

對於好氧堆肥而言，氧氣是微生物賴以生存的物質條件，供氧不足會造成大量微生物死亡，使分解速度減慢；但供冷空氣量過大又會使溫度降低，尤其不利於耐高溫菌的氧化分解過程，因此供氧量要適當，一般為0.1~0.2m3/m3.min，供氧方式是靠強制通風，因此保持物料間一定的空隙率很重要，物料顆粒太大使空隙率減小，顆粒太小其結構強度小，一旦受壓會發生傾塌壓縮而導致實際空隙減小。因此顆粒大小要適當，可視物料組成性質而定。

含水率

在堆肥工藝中，堆肥原料的含水率對發酵過程影響很大，水的作用一是溶解有機物，參與微生物的新陳代謝；二是可以調節堆肥溫度，當溫度過高時可通過水分的蒸發，帶走一部分熱量。水分太低妨礙微生物的繁殖，使分解速度緩慢，甚至導致分解反應停止。水分過高則會導致原料內部空隙被水充滿，使空氣量減少，造成向有機物供氧不足，形成厭氧狀態。同時因過多的水分發，而帶走大部分熱量，使堆肥過程達不到要求的高溫階段，抑制了高溫菌的降解活性，最終影響堆肥的效果。實踐證明堆肥原料的水分在50~50％為宜。

碳氮比

有機物被微生物分解的速度隨碳氮比變化，微生物自身的碳氮比約為4~30，因此用作其營養的有機物的碳氮比最好也在該范圍內，當碳氮比在10~25時，有機物被生物分解速度最大。如果碳氮比過高，堆肥成品的比值也過高，即出現「氮飢餓」狀態，施於土壤後，會奪取土壤中的氮，而影響作物生長。堆肥過程適宜的碳氮比應為20~30。

碳磷比

磷對微生物的生長也有很大影響，城市污水處理廠的污泥含有豐富的磷，可滿足微生物生長的需要，堆肥原料適宜的碳磷比為75~150。

PH值

PH值是微生物生長的重要條件，在堆肥初期，由於酸性細菌的作用，PH值降到5.5~6.0，使堆肥物料呈酸性，而後由於以酸性物為養料細菌的生長和繁殖，會使PH值上升，堆肥過程結束後物料的PH值上升到8.5~9.0。

3 污水廠好氧堆肥工藝簡介

工藝過程

在污水處理廠改造中，引進了日本的渦流加壓混扎機（Eco Herds）高品質快速堆肥化系統。該系統將污泥和水分調整材料（稻殼、木屑、熟肥返回料）在密團的裝置中加壓混軋，使污泥和水分調整材料均勻混合。原料加入渦料加壓混軋機後，加壓混軋時間（機器內停留時間）約10分鍾左右，在此期間產生磨擦熱後，原料溫度達到50℃左右，如此，使在45℃以下具有活性的低溫菌、中溫菌、以及惡臭菌活性化。同時，促進發酵、分解的好氧高溫菌增殖，使原料在惡臭難以產生的環境中實現快速堆肥處理。

系統構造

Eco Herds式高品質快速堆肥化系統的構造分二部分。

原料部分：由待處理原料一次儲存的[原料料斗]、水分調整材料一次儲存的[輔料料斗]以及熟肥返回料儲存的[饋料料斗]構成。

渦流加壓混扎機（Eco Herds）主機

輸送部分：由將[原料料斗]的原料定量供料的[供給輸送裝置]和供給返回料的[皮帶式輸送裝置]構成。

原料供給量的調整、水分調整材料供給量的調整、以及熟肥返回料供給量的調整，都由控制面板按輸入程序控制。異物混入時，異物檢出機動作，裝置全體自動停止運行。原料、輔料及返回料供給機中，如任何一個發生空倉狀態時，全裝置停止運行，同時控制面板警示燈亮燈示警，各供給機有原料投入時，自動啟動並連續運行。

工藝特點

Eco Herds式高品質快速堆肥化系統的特點：

1、為使原料、水分調整料、返回熟料混合進入機械的含水率達到60~65％，各供給機的供給量須給予調整。

原料的供給量由輸入程序設定

水分調整的供給量由輸入程序設定

返回熟料的供給量由輸入程序設定

根據原料水分的變動，調整水分，可以通過增減返回熟料的供給量進行調整

由於水分調整料增減的調整，堆肥的成分會參差不齊，因此通過增減返回熟料的供給量進行調整，可使堆肥成分穩定化。

2、Eco Herds的處理（加壓混軋）後排出的堆肥化物，由自走式連續攪拌機在發酵槽內20~25天邊攪拌邊發酵，由自走式連續攪拌機進行的攪拌與迄今為止的攪拌機不同，是為了Eco Herds 處理後，更進一步促進發酵而專門開發的裝置。

Eco Herds處理後的堆肥化物、原料的顆粒較小、顆粒表面附有裂痕，因此使得菌體易於進入並在短時間內進行分解。分解進行的同時，與分解相應的氧氣供給是必須的，能否滿足這一重要條件是穩定發酵所必須的。

自走式連續攪拌機組合而成的系統，實現了短時間內的穩定、完全發酵、熟化堆肥。

3、產品堆肥

使用粉碎的稻草能產生完成發酵、熟化的堆肥

由返回料進行水分調整，因此能產生成分穩定的堆肥

由於加壓混軋，雜草的種子和病原菌被滅活，因此能產生安全的堆肥

氮、磷、鉀的添加，可使產品根據耕種農業的要求生產出附加價值更高的堆肥。

4、 污泥堆肥產品成分表

為驗證好氧堆肥工藝對污水廠污泥的處理效果及堆肥後污泥的性質，採集了現有污泥的樣本，進行了試驗驗證，經堆肥後的污泥成分檢測如下表2所示。

表2 廠現狀污泥堆肥成分表

檢測項目
單位
監測結果
計量方法（標准 JIS）

氮N
％
2.89
肥料分析法5.3.1.2

磷酸P2O5
％
4.10
肥料分析法5.3.3

鉀K2O
％
1.04
肥料分析法5.3.3

銅
mg/kg
162
肥料分析法5.18.2

鋅
mg/kg
353
肥料分析法5.1.2

碳酸鈣
%
2.56
肥料分析法5.3.1.2

水分
%
33.1
肥料分析法3.1.1

經評估，上表數據符合JA（日本農業協會）的標准，可用於任何經濟農作物。

高品質快速堆肥化系統致臭物質測定

高品質快速堆肥化系統的環境質量可以達到相應的環境質量標准。其堆肥過程的致臭物質測定值（日本檢測數據）如下表3所示：

表3 污水廠污泥堆肥過程致臭物質分析

項目
日本規范、標准
原料堆放處
處理裝置口
發酵槽
臨界線

氨氣
1~2ppm
0.3ppm
0.3ppm
0.2ppm
0.2ppm

甲硫醇
0.002~0.004ppm
0.0002ppm
0.0096ppm
<0.0001ppm
<0.0001ppm

硫化氫
0.02~0.06ppm
<0.005ppm
<0.005ppm
<0.0005ppm
<0.0005ppm

甲硫醚

0.0003ppm
0.015ppm
<0.0001ppm
<0.0001ppm

乙硫醚

0.0044ppm
0.060ppm
<0.0001ppm
<0.0003ppm

室溫23.4℃ 濕度49％
室溫22.7℃ 濕度53％
室溫22.1℃ 濕度52％

測定方法：NH3—EPCN(Fe)鐵吸光光度法 MeSH、H2S、Me2S、Me2S2—FPD法

從以上對堆肥過程環境氣體質量的監測數據來看，本堆肥過程的環境空氣質量完全可以滿足我國的國家標准。

厭氧堆肥過程中的應用

慧聰網 2006年1月24日10時44分 網友評論 0 條 進入論壇

攜帶型紅外分析系統在厭氧堆肥過程中的應用

江 娟（華中科技大學環境科學與工程學院，武漢，430074）

摘要：為了更好地利用厭氧處理產生的氣體，本文在介紹模擬厭氧堆肥實驗的基礎上，利用攜帶型紅外分析系統對厭氧堆肥過程中產氣狀況進行了研究。結果表明，在厭氧堆肥開始階段，甲烷產率只有7.8%左右，遠遠低於32.8%的二氧化碳產率；而隨著反應的進行，甲烷產率逐漸高於二氧化碳產率，並於第90d左右時達到最高值42.0%；此後二氧化碳及甲烷產率都逐漸降低，但甲烷產率始終高於二氧化碳產率。

關鍵詞：生活垃圾 攜帶型紅外分析系統 厭氧堆肥

1 概述

目前推廣的垃圾處理方法主要有三種：衛生填埋、堆肥、和焚燒。隨著城市生活垃圾處理過程中循環經濟理念的提出，堆肥法作為城市生活垃圾減量化、資源化、無害化的一條重要途徑，具有強大的生命力。由於好氧堆肥過程中需要通入大量的氧氣，需要消耗大量的能源，而厭氧消化不僅不需要消耗大量的能源，而且還能收集沼氣作為清潔能源。因此從循環經濟的角度來看，是一種理想的處理方法。

厭氧堆肥過程中產氣量是一個很重要的指標，為了更好地利用厭氧處理產生的氣體，本研究利用攜帶型紅外分析系統對生活垃圾厭氧堆肥產氣進行了分析。在研究分析中發現，生活垃圾厭氧堆肥產氣中，甲烷產率並不是一開始就高於二氧化碳產率，而是隨著反應的進行，才在某一時間後高於二氧化碳產率的。本文在介紹模擬試驗的基礎上，著重對厭氧堆肥產甲烷的基本特性進行了研究。

2 實驗部分

2.1 實驗材料

生活垃圾來自武漢市華中科技大學生活區垃圾點，其基本組成見表1。

表1 實驗原料基本組成(%)

木屑 布 紙張 塑料 橡膠 廚余 玻璃金屬 灰土

3.0 2.3 4.6 11.0 2.7 51.0 4.3 21.1

2.2 實驗裝置

模擬實驗裝置為圓柱型，直徑600mm，高1200mm，外包保溫棉用於保溫。其底部設滲濾液收集口；頂部兩個開口，一個連真空泵抽真空，另一個用於測產氣率；側壁設左右兩個開口，一個插溫度計測溫度，另一個用於取樣。反應裝置如圖1所示。

作者簡介：江娟，女，華中科技大學環境科學與工程學院實驗分室主任，從事環境工程專業實驗教學及儀器使用研究。

2.3實驗儀器

本實驗中使用的主要儀器為北京市華雲分析儀器研究所生產的9000D型攜帶型4組分紅外線分析系統。

9000D型攜帶型4組分紅外線分析系統是為測量垃圾填埋場產生的CO、CO2、CH4和O2而專門設計的。分取樣系統和主機兩部分。測量時將取樣探頭從厭氧堆肥裝置頂部伸入內部過半處，由取樣器中的抽氣泵將被測氣體抽入取樣器，經濾塵、冷凝、流量調節後送入主機進行分析，由主機面板的四個三位半LCD液晶顯示器直接將濃度值顯示出來，響應速度快，數值准確並且能進行長期連續工作。主機中CO、CO2、CH4用不分光紅外法，O2用電化學法，其中CO的光學部件採用了氣體濾波相關技術。該系統的氣體分析流程圖見圖2。該氣體分析系統解決了以往氣袋取樣分析獲得數據較慢、容易產生傳遞誤差和二次污染等缺點，是一種精度高、性能可靠的在線監測系統。

2.4 實驗方法

首先對收集來的生活垃圾進行人工分選，將其中的塑料、玻璃、金屬等不能降解的物質剔除；然後用四分法采樣，將500kg垃圾裝入厭氧堆肥裝置；由於測定混合垃圾含水率為30%，所以人工加水至含水率為45%後，加蓋密封；試驗期間，對堆肥過程中甲烷及二氧化碳產率利用紅外線分析系統測定。

3 實驗結果及分析

實驗垃圾裝入厭氧堆肥裝置時，初期屬好氧環境，隨著分子氧、SO42-和NO3-的消耗及人工抽真空，裝置內開始進入產甲烷菌生長所必需的厭氧狀態，開始產生甲烷及二氧化碳。第15d開始用紅外線分析系統測定裝置內的甲烷及二氧化碳產率，此後每隔15測一次，得到數據如表2所示。

表2：堆肥過程中氣體產率

時間 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180

CH4 7.8 11.5 11.8 20.2 38.5 42.0 39.4 35.1 33.0 22.8 17.3 13.4

CO2 32.8 34.7 32.1 32.0 23.2 25.0 23.9 24.0 22.5 21.0 16.6 12.5

從表2可以看出，厭氧堆肥過程所產生的氣體中，二氧化碳產率是隨著時間而降低的，而甲烷產率是先升高後降低的。

F. 固廢處置中好氧堆肥和厭氧堆肥的異同點

用於處理城市生活垃圾的堆肥系統有許多種。按生物發酵的方式可分為好氧堆肥和厭氧堆肥。
1．好氧堆肥。好氧分解過程一般在有氧和有水的情況下產生，它的形成如下所示：
有機物質+好氧菌+氧氣+水→二氧化碳+水（蒸氣狀態）+硝酸鹽+硫酸鹽+氧化物
這種反應過程無任何有害物質產生，盡管沒有一種生物分解是無味的，但經過正確處理的好氧發酵所產生的氣味很小。它與傳統的衛生填埋相比，將厭氧消化過程由幾年縮短到20天以內，好氧堆肥處理具有過程可控制、易操作、降解快、資源化效果好、可以處理混合環保垃圾、運行費用低等特點。根據堆肥供氧方式和物料流動形式，目前國外常用的生活垃圾堆肥系統可分為以下幾類。
①自然通風靜態堆肥。這是一種最簡單的堆肥方式，就是將准備的物料在一塊地上，堆高在2米左右，料堆形狀一般是長條狀，也可以結合場地條件堆成其他形狀。這種堆肥方式與敞開式自然堆積很相似，料堆內部常處於受壓狀態，外面空氣常常不能擴散到料堆內部而使其呈厭氧狀態，異味大，發酵不夠充分，發酵周期較長。
②強制通風靜態堆肥。環保招聘為克服自然通風靜態堆肥堆體內經常出現的供氧不足的缺點，一般在料堆底部沿著長度方向設置通風管或通風槽，由高壓根據堆體的發酵狀況強制通風。由於通過控制鼓風量能夠對堆體的需氧量和含水量實現一定程度的控制，其發酵周期比自然通風靜態堆肥明顯縮短。
③機械翻堆條形堆肥，條形堆肥就是採用機械方式把堆肥物料堆為長條形。料堆的截面為梯形狀，高度一般為2米左右，寬度4米左右；料堆的長度根據場地確定。通過機械翻堆來促進料堆與空氣的接觸稱為機械翻堆條形堆肥。
④密閉式機械化翻堆堆肥。該方式主要工藝流程是：混合垃圾處理後的可堆腐物進入專門的發酵車間，採用專用翻堆設備-翻堆機，翻轉垃圾以利於垃圾的好氧發酵，充分好氧發酵後的垃圾再根據需要進行篩分處理。
2．厭氧堆肥。
有機垃圾厭氧堆肥是一種在厭氧狀態下利用微生物使垃圾中的有機物快速轉化為甲烷和氨的厭氧消化技術。厭氧過程一般在缺氧狀態下產生，它的形成如下所示：
有機物質+厭氧菌+二氧化碳+水→氣態甲烷（沼氣）+氨+最後產物
厭氧分解後的產物中含許多喜熱細菌並會對環境造成嚴重的污染。其中明顯含有有機脂肪酸，乙醛，硫醇（酒味），硫化氫氣體還夾雜著一些化合物及一些有害混合物。例如：硫化氫，它是一種非常活躍並能致人於死地的高濃度氣體，它能很快地與一部分廢棄的有機質結合形成黑色有異味的混合物。

G. 急需「植物殘體好氧堆肥處理實驗」的相關材料，謝謝

污泥堆肥影響因素及輔料的探討

許 民

環境保護科學 第30卷 總第125期 2004年10月

H. 哪裡可以買到實驗室用的小型好氧高溫堆肥發酵裝置

最高使用溫度60度的可以嗎

I. 如圖為酵母菌無氧呼吸實驗裝置圖，請據圖回答：（1）本實驗主要驗證______．（2）盛有清水的試管在此發酵

（1）分析實驗裝置可知，該實驗的目的是驗證酵母菌無氧呼吸可以產生二氧化碳．
（2）為避免盛溶液A的試管中的O₂進入圓底燒瓶，特設盛清水的試管過濾．
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，因此溶液A一般用二氧化碳溶液；由於無氧呼吸過程產生二氧化碳，二氧化碳在水中的溶解度很小，因此成有清水的試管會冒出氣泡，盛有石灰水的A溶液會變渾濁．
（4）隨著時間推移，葡萄糖逐漸被消耗盡，因此盛清水的試管冒出氣泡的現象最終消失；由於酵母菌無氧呼吸產物是二氧化碳和酒精，因此此時燒瓶中的溶液是酒精溶液．
（5）為了排出葡萄糖溶液裡面的氧氣，為酵母菌無氧呼吸製造無氧環境．葡萄糖溶液在用前要煮沸，為了避免酵母菌因高溫而失去活性，為酵母菌提供發揮最高活性而需要的適宜溫度，煮沸後的葡萄糖溶液要進行冷卻．
（6）乳酸菌無氧呼吸的產物是乳酸，沒有二氧化碳的產生，因此如用乳酸菌代替酵母菌，溶液A不會變渾濁；乳酸菌無氧呼吸的反應式為C₆H₁₂O₆