自動(dòng)控制生物堆肥技術(shù)——CTB技術(shù)
來(lái)源：北京中科博聯(lián)環(huán)境工程有限公司 閱讀：4687 更新時(shí)間：2009-03-30 08:48自內(nèi)容提供：北京中科博聯(lián)高新技術(shù)有限公司
技術(shù)介紹
堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥是在有氧氣條件下有機(jī)物的分解過(guò)程，其代謝產(chǎn)物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在缺氧條件下進(jìn)行有機(jī)物分解，厭氧分解最后的代謝產(chǎn)物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產(chǎn)物，如有機(jī)酸等。厭氧堆肥與好氧堆肥相比較，單位重量的有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生的能量較少，而且厭氧堆肥通常容易產(chǎn)生臭味。由于這些原因，幾乎所有的堆肥工程系統(tǒng)都采用好氧堆肥。堆肥工藝能達(dá)到較好的污泥脫水、殺滅污泥中病原菌和雜草種子的目的，該方法處理污泥的成本較低，處理后的污泥完全能達(dá)到進(jìn)入填埋場(chǎng)的要求，如果再增加一定的后續(xù)制肥工藝，成品能直接土地利用。
1 好氧堆肥過(guò)程
好氧堆肥是在有氧氣條件下，借助好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌）的作用，有機(jī)物不斷被分解轉(zhuǎn)化的過(guò)程。好樣堆肥一般分三個(gè)階段：
1）升溫階段
一般指堆肥過(guò)程的初期，在該階段，堆體溫度逐步從環(huán)境溫度上升到45℃左右，主導(dǎo)微生物以嗜溫性微生物為主，包括真菌、細(xì)菌和放線菌，分解底物以糖類和淀粉類為主。
2）高溫階段
堆溫升至45℃以上即進(jìn)入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，而嗜熱微生物則上升為主導(dǎo)微生物。堆肥中殘留和新形成的可溶性有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)被氧化分解，復(fù)雜的有機(jī)物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)也開(kāi)始被強(qiáng)烈分解。微生物的活動(dòng)也是交替出現(xiàn)的，通常在50℃左右時(shí)最活躍的是嗜熱性真菌和放線菌，溫度上升到60℃時(shí)真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱性細(xì)菌和放線菌活動(dòng)，溫度升到70℃時(shí)大多數(shù)嗜熱性微生物已不再適應(yīng)，并大批進(jìn)入死亡和休眠階段，F(xiàn)代化堆肥產(chǎn)生的最佳溫度一般為55℃，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)微生物在該范圍內(nèi)最活躍，最易分解有機(jī)物，其中的寄生蟲(chóng)卵和病原微生物大多數(shù)可被殺死。
3）降溫階段
高溫階段必然造成微生物的死亡和活動(dòng)減少，自然進(jìn)入低溫階段。在這一階段，嗜溫性微生物又開(kāi)始占據(jù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘余較難分解的有機(jī)物做進(jìn)一步的分解，但微生物活性普遍下降，堆體發(fā)熱量減少，溫度開(kāi)始下降，有機(jī)物趨于穩(wěn)定化，需氧量大大減少，堆肥進(jìn)入腐熟或后熟階段。
2 供氧方式
好氧堆肥的供氧主要有靜態(tài)鼓風(fēng)供氧和動(dòng)態(tài)翻拋供氧兩種方式，鼓風(fēng)機(jī)曝氣充氧是利用設(shè)在堆肥物料下部的風(fēng)管不斷地向堆體傳輸空氣，達(dá)到充氧的目的。翻拋充氧是利用翻拋機(jī)作業(yè)使物料與空氣進(jìn)行短時(shí)間接觸，從而補(bǔ)充部分氧氣。兩種充氧方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)：
鼓風(fēng)曝氣充氧的時(shí)間長(zhǎng)，而且充氧時(shí)間比較靈活，可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行供氧，尤其是采用自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行氧氣的監(jiān)測(cè)和充氧條件下，可以根據(jù)堆體的氧氣消耗情況隨時(shí)進(jìn)行曝氣充氧，保證堆體氧氣的充足供應(yīng)，從而防止堆體出現(xiàn)厭氧發(fā)臭的可能性，保證廠區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生。但是，如果曝氣過(guò)量或連續(xù)曝氣，不僅會(huì)因通氣過(guò)多而導(dǎo)致堆體中大量熱量的損失，導(dǎo)致堆體溫度下降，同時(shí)也會(huì)增加能耗。因此，通風(fēng)時(shí)間既要適時(shí)，通風(fēng)量也必須合適，不能太大或太少。
翻拋充氧則利用物料被翻拋的剎那間與空氣的接觸而實(shí)現(xiàn)充氧，翻拋充氧能保證整個(gè)堆體的均勻，避免發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)的死角，但是翻拋充氧時(shí)間短，而且每日翻拋次數(shù)有限（一般每天只能翻拋一次），在堆肥過(guò)程中的大部分時(shí)間中都存在嚴(yán)重的氧氣供氧不足問(wèn)題。由于在堆肥的快速發(fā)酵階段中，氧氣消耗非？，有時(shí)在半小時(shí)即可以使堆體的氧氣濃度下降到產(chǎn)生硫化氫等臭氣的氧氣臨界值(7%~8%)。因此，堆肥過(guò)程中僅依靠翻拋進(jìn)行充氧，則不可避免地會(huì)導(dǎo)致大部分時(shí)間存在厭氧問(wèn)題，從而導(dǎo)致惡臭和蚊蠅的環(huán)境衛(wèi)生問(wèn)題，而且在堆肥高溫期頻繁翻拋會(huì)導(dǎo)致大量氨氣的揮發(fā)。
污泥好氧堆肥實(shí)驗(yàn)和工程運(yùn)行表明：在堆肥的初期和中期，好氧發(fā)酵的耗氧速度很快；特別是在高溫階段，依靠翻拋機(jī)的充氧作用無(wú)法滿足要求，因此會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)期的厭氧時(shí)段，從而導(dǎo)致惡臭和蚊蠅問(wèn)題的產(chǎn)生，同時(shí)大幅度降低堆肥的穩(wěn)定性。由于翻拋機(jī)的翻拋?zhàn)饔，?huì)使得堆體內(nèi)的溫度由高溫迅速降低到室溫，使堆體溫度呈鋸齒形變化，破壞理想的好氧發(fā)酵溫度升溫和保持過(guò)程，不利于實(shí)現(xiàn)堆肥的滅菌和殺滅雜草種子等無(wú)害化過(guò)程的進(jìn)程，而且不利于發(fā)揮高溫階段微生物的快速降解功能。
3 堆肥過(guò)程的氧氣監(jiān)測(cè)與控制
氧氣是影響微生物活性和堆肥進(jìn)程的重要參數(shù)，充足的氧氣是保證好氧堆肥過(guò)程順利完成的必要條件。本工程采用堆肥氧氣自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)堆體氧氣含量狀況，可清楚地判斷堆肥狀態(tài)，為鼓風(fēng)機(jī)的控制提供依據(jù)。
堆肥初期（起爆期和升溫期）微生物數(shù)量較少、活性較低，堆體對(duì)氧氣的需求量不大，此階段鼓風(fēng)策略以堆體的氧氣含量狀況為依據(jù)，宜采用小風(fēng)量鼓風(fēng)，以免帶走堆體熱量；當(dāng)溫度升高到高溫期后，微生物得到大量繁殖，活性也較高，耗氧速率較快，此階段易采用較大的鼓風(fēng)量，以帶走堆體水分，為堆體提供充足的氧氣；當(dāng)堆體進(jìn)入降溫期后，堆體的好氧速率降低，對(duì)氧氣的需求量減少，此階段采用曝氣充氧與翻拋充氧相結(jié)合的方式。
4 堆肥過(guò)程的溫度監(jiān)測(cè)與控制
堆體溫度是高溫好氧堆肥的另一項(xiàng)重要指標(biāo)。它關(guān)系到堆肥過(guò)程中的發(fā)酵速度、穩(wěn)定化效果、脫水效率、滅菌和生物滅活等無(wú)害化程度。在高溫階段，堆體中的嗜高溫微生物可以大量繁殖，嗜高溫微生物的生物降解效率比其他微生物高，高溫不僅有利于加速堆肥過(guò)程，而且有利于滅菌和殺滅雜草種子，因此是堆肥無(wú)害化處理中最關(guān)鍵的階段。但是，如果堆體溫度太高，則會(huì)導(dǎo)致所有微生物都被殺滅或者休眠，從而降低堆肥過(guò)程的發(fā)酵效率，因此對(duì)堆肥過(guò)程反而產(chǎn)生不利影響。在好氧堆肥的四個(gè)階段中，溫度過(guò)高也并不利于堆肥的發(fā)酵進(jìn)程。因此須對(duì)堆肥的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，已達(dá)到最理想的溫度條件，以最大限度地促進(jìn)堆體中有益微生物的大量繁殖和迅速生長(zhǎng)。
翻拋會(huì)導(dǎo)致堆體的溫度時(shí)高時(shí)低，呈現(xiàn)明顯的鋸齒狀，從而不利于堆肥的滅菌和快速發(fā)酵過(guò)程。參考我國(guó)《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB7959-87）的好氧堆肥工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要求高溫發(fā)酵過(guò)程必須保證堆體內(nèi)物料溫度在50℃以上并保持5~7天。因此，翻拋工藝最大的一個(gè)缺陷是不能滿足50℃以上持續(xù) 5~7天的無(wú)害化基本要求。而采用基于強(qiáng)制通風(fēng)條件下的靜態(tài)堆肥工藝，則可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制堆體的溫度，使其始終處于最佳狀態(tài)，從而避免單獨(dú)翻拋的缺陷，很好地滿足50℃以上持續(xù)5~7天的無(wú)害化基本要求。因此，在堆肥過(guò)程中不宜單獨(dú)使用翻拋工藝，而是應(yīng)該在一次發(fā)酵過(guò)程中進(jìn)行溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，在二次發(fā)酵過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆瓛仭?/p>
技術(shù)路線
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技術(shù)優(yōu)勢(shì)
堆肥時(shí)間短： 發(fā)酵速度快，發(fā)酵周期為14天
占地面積少： 占地面積、投資和運(yùn)行成本僅為同類技術(shù)的1/5-1/2
運(yùn)行成本低： 自動(dòng)化、機(jī)械化程度高，省電、省人力
經(jīng)濟(jì)高效： 生產(chǎn)的高品質(zhì)肥料可以獲得一定的利潤(rùn)
操作簡(jiǎn)便： 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，大大簡(jiǎn)化操作難度，且具有故障診斷功能
運(yùn)行穩(wěn)定： 堆肥過(guò)程不受外界低氣溫的影響，可以實(shí)行周年生產(chǎn)
技術(shù)成熟： 技術(shù)成熟、穩(wěn)定，通過(guò)國(guó)家權(quán)威部門的質(zhì)量檢測(cè)和認(rèn)證
環(huán)境安全： 不產(chǎn)生臭氣及廢液，無(wú)二次污染，生產(chǎn)的肥料不污染環(huán)境
