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堆肥是利用土著微生物(自然界中廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物)或人工接種劑,人為地促進可生物降解的有機物發(fā)生生化轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì),是處理有機固體廢棄物、實現(xiàn)其資源化利用的重要技術(shù)。
堆肥原理
根據(jù)微生物對氧氣的需求,堆肥過程可分為需氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵。
有氧發(fā)酵:堆肥通過供給氧氣,使物料保持一定的水分、溫度、C/N比等,通過好氧微生物的作用,使群落結(jié)構(gòu)
由多個微生物群落共同作用并快速演替而實現(xiàn)的動態(tài)過程。
厭氧發(fā)酵:厭氧堆肥是利用厭氧微生物進行發(fā)酵的堆肥方法。厭氧發(fā)酵消耗的能量較少,不需要外界供氧,但微生物生長繁殖較慢,有機物分解速度慢。處理周期長達80-100天,且需要較大的反應(yīng)場地。如控制不好會產(chǎn)生大量臭氣,影響周圍環(huán)境。
更大。
堆體中的可溶性有機成分直接被微生物吸收利用,固體和膠體物質(zhì)附著在微生物身上,被其分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì),再滲入細胞內(nèi)。微生物的吸收能力,通過自身的生命活動--氧化還原和生物合成,一部分用于自身生長,另一部分用于合成新細胞的原料。通過放熱反應(yīng),大分子分解成簡單穩(wěn)定的小分子(二氧化碳、水蒸氣等),使堆體溫度上升。
微生物開始分解糖、脂肪、蛋白質(zhì)等易降解的有機物質(zhì),同時獲得自身生長繁殖所需的能量。由于這些物質(zhì)易降解,微生物開始劇烈活動。此時堆溫為30-40℃,優(yōu)勢微生物為中溫菌。隨著熱量的釋放,溫度逐漸升高到50-65℃,此時高溫微生物開始取代中溫微生物。嗜熱微生物較多,主要有細菌、放線菌、絲狀真菌等,是分解纖維素、果膠能力較強的微生物。
因此材料中難以降解的物質(zhì)可以在高溫階段快速分解,同時高溫可以殺死寄生蟲卵及有害微生物,并產(chǎn)生腐殖質(zhì)。
但當(dāng)溫度超過65℃時,幾乎所有嗜熱絲狀真菌都停止活動,嗜熱放線菌和芽孢桿菌成為優(yōu)勢菌;當(dāng)溫度超過70℃時,只有嗜熱芽孢桿菌活躍。
當(dāng)物料中的營養(yǎng)成分不能滿足嗜熱微生物的生長需要時,嗜熱微生物就會死亡,中溫微生物又開始活躍,使物料進一步熟化。
好氧高溫堆肥一般僅需10-30天即可成熟,且堆肥中病原微生物可全部殺死,對周圍環(huán)境的污染較小,因此好氧堆肥已成為堆肥的主要方法。
影響堆肥的主要因素
01. 堆溫
堆肥的溫度決定了堆肥的速度。
堆肥溫度應(yīng)控制在45~65℃,以55~60℃為最佳。
所有工藝參數(shù)控制都是為了讓堆溫盡快上升,維持合適的堆肥溫度,并平穩(wěn)下降。堆溫高可以殺死堆內(nèi)病原菌。在合適的溫度范圍內(nèi),有機物降解最快,水分需要在適當(dāng)?shù)那闆r下除去。
我國糞便無害化處理衛(wèi)生標準規(guī)定,堆肥溫度需維持50-55℃以上,持續(xù)時間5-7天,才能達到無害化要求。
無害化處理最理想的溫度和時間為50℃和2天,在此溫度和時間內(nèi)可保證蛔蟲卵的殺滅率達到100%。
但由于物料溫度分布不均勻,選取平均溫度60℃作為無害溫度,使物料溫度
基本都在50℃以上。
02. 堆肥含水量
水在堆肥中的作用:
①溶解有機物并充當(dāng)介質(zhì)。
②將溫度和水分含量調(diào)節(jié)到30%以下,分解過程就會變慢,而水分含量低于12%時,微生物就會停止活動。
當(dāng)含水量過高時,顆粒間的空隙被水填充,體系孔隙率降低,供氧不足,造成厭氧條件。
這會導(dǎo)致微生物代謝不完全并產(chǎn)生異味。
如果含水量超過65%,堆內(nèi)就會出現(xiàn)厭氧環(huán)境。
一般認為,堆肥的初始相對含水量為40-70%,以保證堆肥的順利進行,最適宜的含水量為
是50-60%。
由于物料通常不是單一的,而是不同物料的混合物,所以需要確定堆肥的類型和比例。
最佳含水量。
從經(jīng)驗上看,如果你用手把絨毛擠緊,水滴就會擠出來。如果你擠不出水,說明絨毛太干了。
如果沒有擠就有水滴出來,說明太濕了。
03. 通氣供氧
研究表明,當(dāng)堆內(nèi)氧含量為10%時,即可滿足微生物代謝的需要。
當(dāng)有充足的氧氣供應(yīng)和其他適宜條件時,微生物會迅速分解有機物并產(chǎn)生大量的熱能,如果溫度不能得到控制,就會抑制有機物的生物降解過程,從而增加運行成本。
堆肥通風(fēng)供氧的主要方式有:自然通風(fēng)、定期翻堆、被動通風(fēng)和強制通風(fēng)。
強制通風(fēng)可以加速有機物的分解轉(zhuǎn)化,縮短堆肥周期。
04. 有機物含量和調(diào)理劑
堆肥需要適量的有機物。
對于高溫好氧堆肥來說,適宜的有機質(zhì)含量范圍是20%~80%。
低于20%時,不能給微生物提供足夠的能量,影響其活動,達不到高溫解毒的目的。
當(dāng)高于80%時,堆肥過程中需氧量增加,不能達到良好的有氧條件,產(chǎn)生惡臭。
當(dāng)有機質(zhì)含量過高或過低時,應(yīng)加以控制,添加的輔助材料稱為調(diào)理劑。
調(diào)理劑包括:鋸末,農(nóng)作物秸稈,蘑菇渣,稻殼,稻草,破碎的橡膠輪胎等。
在高濕度原料中添加木屑和稻草,可以平衡水分含量,同時保持堆疊結(jié)構(gòu)的完整性和孔隙率。
鋸末對抑制氨揮發(fā)最有效。
05. pH值
pH值影響整個堆肥過程,pH值為7.5-8.5時堆肥率最高。
一般進行大規(guī)模堆肥時無需調(diào)節(jié)pH值,但如果堆肥用于養(yǎng)殖蚯蚓或培育蘑菇,則需要添加pH調(diào)節(jié)劑,防止波動。
常用的調(diào)節(jié)劑包括碳酸鈣、石灰和石膏。
06. 原料碳氮比
堆肥的最佳碳氮比:25-30
人糞尿:6-10,牛糞8-26,豬糞7-15,雞糞5-10,稻草48-150,鋸末200-511,肉骨頭4
當(dāng)C/N比超過50:1時,堆肥進展緩慢,而當(dāng)C/N比超過80時,堆肥就無法進行。
調(diào)節(jié)高碳氮比的最佳物質(zhì)是尿素,以尿素為氮源時呼吸速率最大。
07. 適當(dāng)?shù)牧6?/p>
堆肥所需的氧氣是通過堆肥原料顆粒之間的縫隙供給的。
紙張、植物、動物、纖維織物等物質(zhì)在遇水、受壓后密度會增加,顆粒之間的空隙大大減少,不利于通風(fēng)和供氧。
對于以廚余垃圾為主的垃圾,需要進行更大規(guī)模的粉碎,以避免形成泥漿狀物質(zhì)。
處理物料時還必須考慮經(jīng)濟成本,因為破碎的塊度越小,消耗的動力越大,成本越高。
為什么要“大力”推廣有機肥?