好氧堆肥基本工艺
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堆肥过程主要分为前处理、一次发酵、二次发酵和后处理四个过程，其一般的工艺流程如图1所示。
（1）前处理 一般污水处理厂的脱水污泥含水率高，污泥呈片状或块状，结构紧密，通气性差；而加消石灰作助凝剂的脱水污泥则pH值高，不能正常发酵。因此，必须对污泥进行前处理，包括调整含水率、pH值和粒度等参数，再利用成品进行接种发酵。 1）含水率调整 脱水污泥饼的含水率通常高达75%～85%，过高的水分会堵塞堆料中的空隙，影响通风，导致厌氧发酵和温度的急剧下降。水分过低（低于40%）则不利于微生物的生长。好氧堆肥化污泥含水率一般应调整到60%～65%。调整含水率的方法有添加辅料、成品堆肥回流、干燥和二次脱水等。
① 辅料添加法。由于前处理装置简单，且能显著改善脱水泥饼的通气性，因此被广泛应用于高含水率的污泥。一般在污泥中加入体积比1∶1的辅料后，即可得到含水率60%～65%，通气性能良好的堆料。常用的辅料有木屑、米糠、稻草等，在选择辅料时必须注意木屑等木质材料与米糠、稻草等植物秸秆相比含有更多的难降解成分，若选用木质材料作为辅料，则堆肥过程中二次发酵阶段会耗时更长。 ② 成品堆肥回流法。在调整含水率的同时，还能调整pH值和进行接种，因此常用于添加消石灰处理后高pH值的脱水污泥。采用此种前处理方法时，堆料含水率必须调整到50%左右，所以它适用于含水率较低的污泥，而含水率高的污泥则需要添加 3～5倍体积的成品堆肥，这样会使发酵设备过大，投资和能耗增加。成品堆肥回流法的优点是不需要额外供给辅料，堆料中带入的难降解物质少，可不必进行二次发酵，堆肥发酵时间短。 ③ 污泥干燥。通常采用气流式干燥或流化床式干燥，均需要有密闭的干燥设备和热源，设备投资多且能耗高。污泥二次脱水机性能目前还没有很好地解决，所以干燥和二次脱水目前很少应用于污泥堆肥的前处理中，一般作为成品堆肥回流方式的辅助手段。 2）pH值调整 一般的脱水污泥不必进行pH值调整，但脱水时添加了消石灰的脱水污泥pH值可高达11～13，不经过pH值调整通常不能发酵。脱水泥饼的pH值调整常用通过具有pH值缓冲能力的成品污泥回流来实现，这种方法还可以同时调整含水率，调整后的pH值在10.0～10.5即可。向发酵槽内通入含二氧化碳的废气，也是一种常用的调节污泥pH值的前处理方法。 3）粒度调整 污泥不同于生活垃圾，粒度较小，脱水污泥通常呈片状团块，比较密实，需将粒度调整至1～2cm内才可以应用。在实际工艺中添加辅料或进行成品堆肥回流混合时，大都已使污泥分散，其粒度降低到工艺要求，因此不必专门进行粉碎，但用叶片型或螺旋型混合机进行混合时形成的堆料还需进行粒度调整。 4）接种 脱水污泥中通常含有大量微生物，只要工艺条件合适，无需接种也能发酵，但在使用机械装置进行快速发酵时，为了加速反应，必须接种，接种通常采用成品堆肥回流来实现，按接种的要求，成品回流量占原污泥体积的20%～30%（体积比）即可。有时为了加快污泥堆肥腐熟时间、减少氮素损失、提高堆肥品质，在堆肥过程中接种微生物菌剂，如接种固氮菌减少氮素损失，提高堆肥含氮量，接种纤维素分解菌以利于堆料中有机物质的快速分解，或接种解磷解钾菌及复合微生物以提高堆肥品质。 （2）一次发酵 将经前处理过的脱水污泥投入发酵装置，并开始通气，在微生物的作用下，开始好氧发酵，首先是易分解的物质分解，产生二氧化碳和水，同时产生热量，使堆料温度上升。 发酵初期主要是靠嗜温菌对污泥进行分解，随着堆温的升高，最适宜温度为45～60℃的嗜热菌代替嗜温菌，在60～70℃或更高温度下进行高效率的分解（高温分解比低温分解更迅速），此时堆料温度最高可达65～75℃。这种状态的持续时间由通风量决定，通风量大，则持续时间短，通风量小，持续时间长。保持一定时间高温后，温度开始下降，逐渐达到常温，标志一次发酵结束。整个工艺过程一般需10～12d，以高温阶段持续时间长。一次发酵过程中，主要是脂肪、蛋白质、碳水化合物等生物易降解物质发生转化成为较稳定的腐殖质和有机酸。因此，BOD明显下降，改善了污泥的性能，消除了恶臭，同时由于较长时间使堆料温度保持在65～75℃，也杀灭了致病菌、虫卵和草籽，卫生状况得到改善。一般一次发酵中若采用添加辅料方式，成品水分为40%～50%，成品堆肥回流方式水分30%～35%。一次发酵是完成堆肥过程的升温和高温发酵阶段（主发酵阶段），使堆肥物料达到初步生物稳定，其稳定的标志是好氧速率下降和温度下降。 （3）二次发酵 二次发酵是将一次发酵工序中尚未分解的易降解有机物及难降解有机物进一步分解，使之变成腐殖质、有机酸等比较稳定的有机物，得到完全腐熟的堆肥制品的过程。采用成品堆肥回流法一次发酵的堆料即可作为成品施用于农田，但采用添加辅料或与生活垃圾混合的堆料，经一次发酵后，仍有大量纤维素、木质素等难降解有机物残留，堆肥产品未熟化。而未熟化的堆肥施用于农田，对植物生长不利。碳氮比过高时，其进一步分解会消耗土壤中的氮，使土壤处于缺氮状态，而碳氮比过低，施于土壤中后会进一步分解放出NH3，阻碍植物生长，因此需要对未熟化的一次发酵产品进行二次发酵。二次发酵可在封闭的反应器内进行，由于二次发酵周期长，用机械装置的发酵槽体积过大，不够经济，所以二次发酵通常在敞开的场地、料仓内进行，物料堆积高度一般为1～2m，有时还需要翻堆或通气，一般每周翻堆一次即可。 （4）后处理 经过二次发酵工序处理后的物料，几乎所有的有机物都被稳定化和减量化，但在前处理中带入的杂物还需经过一道分选工序去除。可采用回转式振动筛、磁选机、风选机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行破碎（如生产精肥），也可依据农田的土壤条件，在散装堆肥中加入氮、磷、钾等添加剂后生产复合肥。 |
