有机物发酵堆肥工艺|猪粪高温好氧发酵有机肥

在有机废弃物进行发酵堆肥过程中，在有氧或缺氧条件下，物料中的有机成分如蛋白质等被微生物的分解，产生大量有毒有害的臭味气体，这些臭气若不加以处理，直接排放到大气，将严重影响堆肥厂及其周边的大气环境。因此，堆肥过程中的除臭工程成为有机固体废弃物高温堆肥过程不可或缺的一部分。在有机废弃物发酵过程中，微生物通过代谢活动，把其中一部分有机物氧化成简单的无机物，为生物生命活动提供所需的能量，另一部分有机物转化为生物体所需的营养物质，形成新的细胞体，使微生物不断增殖，在此过程中，放出大量能量，除小部分为细胞质合成提供能量外，其余均以热量的形式放出，据文献介绍，在有机废弃物高温发酵阶段，微生物氧化分解有机废弃物平产生的热量约420 kJ/kg，这些热能随臭气排出，使臭气温度可达60~70℃，同时，由于物料堆体温度升高，导致物料水分蒸发速度加快，大量水分也随臭气排出。
污泥好氧发酵是在有氧条件下，利用好氧的嗜温菌和嗜热菌的作用，将污泥中的有机物分解，并杀灭病原菌、卵和病毒的过程。好氧发酵的特点在于不需要外加热源，其所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于物料本身的生物能，因此是一种非常经济、节能、环保的干化技术。

餐厨垃圾泛指产生于餐饮业与居民生活的食物加工下脚料(厨余)和食用残余，组要成分包括蛋白质、淀粉、油脂等有机成分，具有含水率高，油脂、盐分高，易腐烂发臭等特点。中国城市每年产生餐厨垃圾不低于6000万吨，大中城市餐厨垃圾产量惊人，重庆、北京、广州等餐饮业发达城市问题尤其严重。目前，餐厨垃圾的处理技术主要有厌氧消化、饲料化、餐厨粉碎机、好氧堆肥以及小型生化就地处理设备等。厌氧消化工艺主要分为前端预处理分选、中端厌氧消化产沼、后端沼气资源化利用3个阶段；饲料化是指用餐厨垃圾饲养畜禽，特别是喂猪，但非洲猪瘟爆发蔓延下，各地严控餐厨垃圾饲料化；餐厨粉碎机是放置在厨房水槽与管道连通处的一个小机器，用高速旋转的电机带动研磨腔中的转盘，使餐厨垃圾在离心力的作用下相互撞击，在短的时间内将食物垃圾研磨成细小的颗粒顺水流排出管道。好氧堆肥工艺流程主要是：餐厨垃圾行破碎、分选处理，去除不适合堆肥处理的杂物，进行压缩脱水处理；然后在布料箱内添加堆肥所需的添加剂，进行50-70天的好氧堆肥处理。小型生化就地处理设备与好氧堆肥原理相同，辅以加热，发酵温度保持在50-70℃，发酵迅速。厌氧消化工艺起建规模高，消化周期长，且因为沼气产品不纯，利用困难；消化后的沼渣基本还是填埋，对产品尚未有一个很好的利用计划，导致整体效果不好。饲料化因食物同源性等问题逐渐被取缔。经破碎后的餐厨垃圾直接进入下水管道容易造成管道堵塞，同时目前的市政污水管网，尚未有能力接纳破碎后的餐厨垃圾，该工艺并不适合我们国内的管道情况。好氧堆肥占地大、周期长。堆肥过程中产生的污水和臭气会对周边环境造成二次污染。小型生化就地处理机则因为预处理中脱水及油水分离不能很好得分离出餐厨垃圾中的油脂，而高含量油脂和高含盐量不利于微生物的生长，从而制约了处理机的处理效果。此外，其产生的废水、废气未经处理直接排放，容易导致二次污染；加热模块也使得设备能耗较高。

随着我国社会经济的发展和城市化水平的提高，城市污水排放量不断增长，污水的处理率逐年提高，而污泥是城市污水处理过程中的主要固体废弃物，污泥中的有机物、营养物质及其他污染物质基本上是通过微生物或者是物理、化学作用转移到了污泥中。据估算 2011 年我国污泥产量（80% 含水率）超过 3000 万吨。污泥的成分复杂，是一种由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、无机物组成的聚合物，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属、盐类以及病原微生物和卵等。污泥中有机物和氮、磷等营养元素含量较高，如果进入水体环境将会造成大的环境污染，同时也是一种很大的资源浪费 ；污泥中的病原菌、有机污染物以及污泥处理处置过程中的臭味问题也引起了公众越来越多的关注。
随着污泥处理处置问题的日益突出，我国越来越重视污泥问题的控制和解决。2007 年以来先后编制了污水厂泥质的行业标准 9 项行业标准，其中 6 项标准已经进一步修订编制成为国家标准。除了制定泥质标准，《污水处理厂污泥处理处置可行技术导则》（征求意见稿）、《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》技术文件也相继发布，对污泥处置的技术选择、技术发展趋势、具体实施方案以及投融资方式等都做了一些引导性的规定，为我国城镇污水处理厂污泥处理处置指明了发展方向。
污泥处置技术包括卫生填埋、焚烧、好氧发酵以及资源化利用等方法，其中污泥好氧堆肥以其投资和运营成本适中，同时又能资源化利用污泥中的有机质及营养元素，是《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南（试行）》中推荐选用的技术路线。目前国内外常见的污泥好氧发酵系统主要采用混凝土构筑的槽式、仓式或条垛式结构，通过人工或机械翻堆配合自然或强制通风来维持堆体中的有氧状态，保证堆体温度和微生物的正常生长。这是一个开放的系统，开放式的堆肥存在堆肥时间过长、占地面积大等诸多问题，而且开放的系统也使得堆肥过程中产生的臭味、水蒸气、渗滤液等难以控制，严重影响周围环境，损害公众健康、引起公众投诉。另外，现有的污泥好氧发酵系统很难精细、自动的控制堆肥过程中的各项参数。因此，开发出一种新型的污泥好氧发酵系统，提高好氧发酵效率，改变传统污泥好氧发酵时间长、占地面积大、恶臭问题突出等问题，对于解决我国日益突出的污水厂污泥问题有着十分重要的意义。

污泥是污水处理中的产物，污泥中富含有机物和营养物质，随着污水资源化研究的深入，污泥资源化领域的研究已成为全球研究热点，我国城市污泥量大，质差；国外既有污泥处理处置理论和技术无法切实解决当前面临的困境，迫切需要通过科技创新，形成我国污泥绿色低碳安全的理论体系和系统性解决方案，污泥处理处置现状与我国污水处理差距甚大，远远落后发达国家，与我国大国地位及生态文明建设不相符，《水十条》中提出污水处理设施产生的污泥应进行稳定化、无害化和资源化处理处置。
污泥资源化也越来越受到重视，污泥资源化能源化符合目前科技发展水平。污泥好氧发酵可使城市污泥中C、N、P资源化回收，可替代一部分氮、磷肥需求。传统污泥处置方法有：焚烧、填埋和土地利用。国外多采用焚烧工艺，但投资巨大，易造成大气污染；国内多采用填埋，但需要占用大量的土地，同时会造成环境的二次污染，随着对其弊端的深入了解，选择恰当的处理方式越来越谨慎。污泥处置后可土地利用的技术包括好氧发酵技术和厌氧消化技术，综合考虑环境影响和投用，优先推荐好氧发酵污泥处理技术。
污泥好氧发酵工艺主要有混凝土槽式发酵、反应器发酵等，由于作业环境差、发酵过程易产生二次污染、占地面积大、运行费用高等缺点，使得污泥好氧发酵技术的发展受到了一定限制，因此研制开发一种新型污泥好氧发酵工艺，降低投资和运行成本，节约土地使用面积，保证发酵过程的低耗、连续稳定运行，无二次污染，对污泥好氧发酵技术在我国大规模的推广应用具有十分重要的意义。
农牧业废弃物是一种有价值的错位资源，充分利用农业废弃物价值是污染防治的重要原则。农业废弃物经过处理后，可以产出可再生能源沼气、有机肥，变废为宝，依据物质循环、能量流动的生态学基本原理，强化种养平衡，促进种植业与养殖业结合，实现生态系统的良性循环，具有较好的经济价值。这种处理方法兼顾环境效益、社会效益、经济效益，将治理污染与资源开发有机结合起来，使粪污秸秆资源化利用项目产出大于投入，提高能源环境处理工程的综合效益。
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