CN101372427A - 一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法 - Google Patents

一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法 Download PDF

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Abstract

一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，它涉及一种固体废弃物高温好氧堆肥方法。本发明的目的是为解决传统的底部通风方式造成了在好氧发酵过程中发酵设备内堆体上下部分出现了较为明显的发酵不均匀现象，从而影响了发酵产品质量的稳定性和均一性的问题。本发明中间布气管固定在倒置的通风槽下侧的发酵槽内，所述发酵槽内的底部与中部均采用间歇通风方式，通风时间为5～30分钟，间歇时间为15～120分钟，通风速率为0.03～2m3/(min·m3混合物料)。本发明增加了空气与物料的接触面积，而且风向形成逆向旋流，增加了新鲜空气在发酵设备中的停留时间，提高了传质效率，一次发酵的运行周期缩短1/4以上。

Description

一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物高温好氧堆肥方法。
背景技术
随着经济的快速发展，我国每天产生的各种有机固体废弃物总量也日益增多，因为有机固体废弃物中含有大量易降解腐败成分，如不妥善处置会长期产生大量恶臭气味、滋生蚊蝇和病原微生物，并产生高浓度渗滤液，尤其是高含水率、低孔隙率的有机固体废弃物如畜禽粪便、有机垃圾、污水厂污泥，石油废弃物等，这些问题更加突出，严重影响周围环境和居民健康。
高温好氧堆肥由于其可同步实现物体废弃物的减量化、稳定化、无害化、资源化而日益受到人们的重视。高温好氧堆肥的实质就是将有机固体废弃物与调理剂(秸秆、木屑、树皮、稻草、木片、植物枝叶等)充分混和并进行通风，利用好氧微生物对有机废弃物中的有机易降解成分腐殖化、稳定化并产生大量热，利用这种生物热使堆体升温到50摄氏度以上，杀死固体废弃物中大部分病原菌，发酵后腐熟产品可以作为有机肥使用，有利于植被生长，提高农作物产量。
含水率较高、孔隙率低的有机废弃物在堆肥过程中易压实、粘解，严重影响氧气的传质，尽管投加了大量的调理剂提高堆体的传质性能，实践表明氧气的传质仍然是提高污泥好氧发酵的效率的瓶颈问题。传统的强制鼓风静态发酵系统，一般采用底部强制鼓风或底部鼓风和底部吸风相结合的通风方式，对堆体内的好氧微生物进行供氧。传统的通风方式尽管对堆体中部的保温效果较好，但由于温度远低于堆体的大量空气从发酵系统底部进入，因此空气对底部的冷却作用明显，而且大量鼓风会带走底部的水蒸汽，使堆体上下部含水率产生较大的差异，发酵后期底部含水率较低，影响微生物的新陈代谢，而中上部物料含水率较高又影响氧气的传递。不仅如此，由于发酵初期物料中易降解有机物含量较高，微生物好氧速率较快，通入空气中的氧被堆体底部的微生物大量消耗，待气流上升到顶部，空气的含氧量明显降低，从而使上部微生物的好氧代谢作用受到限制。
综上所述，传统的底部通风方式造成了在好氧发酵过程中发酵设备内堆体上、下部分出现了较为明显的发酵不均匀现象，从而影响了发酵产品质量的稳定性和均一性。
发明内容
本发明的目的是为解决传统的底部通风方式造成了在好氧发酵过程中发酵设备内堆体上、下部分出现了较为明显的发酵不均匀现象，从而影响了发酵产品质量的稳定性和均一性的问题，提供一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法。
本发明的方法中采用的立体通风装置包含发酵槽、倒置的通风槽、中间布气管、底部布气管和连接管，底部布气管上开有布气孔，底部布气管设置在发酵槽内的底部，底部布气管与连接管相连通，倒置的通风槽固定在发酵槽内的中部，中间布气管固定在倒置的通风槽下侧的发酵槽内，中间布气管上开有通风孔；本方法的过程如下：步骤一、将有机固体废弃物与调理剂按1：0.6～3的体积比例混合后，放入到发酵槽内进行好氧发酵，发酵混合物料在发酵槽内的堆放高度为0.8～2.5m；所述的有机固体废弃物为畜禽粪便、有机垃圾、污水厂污泥或者石油废弃物，所述的调理剂为庄稼秸秆、木屑、树皮、稻草、木片或植物枝叶；步骤二、所述发酵槽内的底部与中部均采用间歇通风方式，通风时间为5～30分钟，间歇时间为15～120分钟，通风速率为0.03～2m3/(min·m3混合物料)；步骤三、发酵时间为12～15天，发酵第一天混合物料升温17～22摄氏度，发酵的第二天混合物料升温至50～60摄氏度；步骤四、保持50摄氏度以上温度5～7天，其中55摄氏度以上2～3天；步骤五、发酵第12～15天物料中部的温度降至40摄氏度以下，发酵过程结束。
本发明的有益效果：一、本发明可以明显提高好氧发酵堆体尤其是堆体中上部的传质效果，提高堆肥的稳定性和均一性。二、因为缩短了空气进入点和污泥间的传质距离，所以减少了传质所需时间，提高了传质效率，也就减少了所需风量。三、采用倒置通风槽与穿孔布气管相结合的方式进行中部通风，不仅大大减小了传统穿孔布气管的堵塞问题，增加了空气与物料的接触面积，而且风向形成逆向旋流，增加了新鲜空气在发酵设备中的停留时间，提高了传质效率。四、采用中部通风后，发酵设备内微生物与氧气接触更加充分，从而提高了整个发酵体系内生化反应的速率，从而加快了物料的升温速度。随着易降解有机物浓度快速降低，微生物产热量减少，加之中部通风对堆体中部具有强烈的冷却作用，物料温度的下降速度也加快了。五、堆体的中部和底部同步通风，即发挥了底部鼓风的传质面积大，氧气利用率高的优点，也发挥了中部通风传质距离短、传质效率高的优势。即弥补了底部通风、传质梯度大、氧气在物料内部渗透效果不好的缺点，也弥补了中部通风对底部物料传质效果差、与物料接触面积小的不足。六、对于含水率高、密度大、孔隙率低，传质效果很差的有机固体废弃物，在发酵过程中随着物料高度的增加压实现象明显，堆体上下部分孔隙率相差较大，因此发酵工艺的物料高度一般在1.5m以下。通过采用中部通风的新型堆肥方法，不仅提高了堆体中、上部的氧气传质效果，而且倒置通风槽对物料的支撑作用也明显减轻了堆体压实作用，所以采用中部通风的新型堆肥工艺，其物料高度可以提高到1.6～2.5m。七、中部通风的方法不仅提高了传质效率，还增加了发酵好氧微生物的数量和活性，加快了有机固体废弃物稳定化的进程，而且可以加快升温期的升温速度，提高高温期有机物分解速率，并缩短降温期时间，从而明显缩短高温一次发酵的周期。本发明可以将传统固体废弃物的高温好氧堆肥工艺中一次发酵的运行周期缩短1/4以上。本发明的倒置的通风槽以及中间布气管(中部的通风槽装置)可单独用在多层立式发酵设备内使用，或可以与其它发酵设备组合使用，应用范围较广。
附图说明
图1是本发明方法中立体通风装置的结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图2中的倒置通风槽2和穿孔布气管3的横截面放大图，图4是图2中的底部布气管4的横截面放大图。
具体实施方式
具体实施方式一：(参见图1～图4)本实施方式方法中采用的立体通风装置包含发酵槽1、倒置的通风槽2、中间布气管3、底部布气管4和连接管5，底部布气管4上开有布气孔6，底部布气管4设置在发酵槽1内的底部，底部布气管4与连接管5相连通，倒置的通风槽2固定在发酵槽1内的中部，中间布气管3固定在倒置的通风槽2下侧的发酵槽1内，中间布气管3上开有通风孔7；本方法的过程如下：步骤一、将有机固体废弃物与调理剂按1：0.6～3的体积比例混合后，放入到发酵槽1内进行好氧发酵，发酵混合物料在发酵槽1内的堆放高度为0.8～2.5m；所述的有机固体废弃物为畜禽粪便、有机垃圾、污水厂污泥或者石油废弃物，所述的调理剂为庄稼秸秆、木屑、树皮、稻草、木片和植物枝叶；步骤二、所述发酵槽1内的底部与中部均采用间歇通风方式，通风时间为5～30分钟，间歇时间为15～120分钟，通风速率为0.03～2m3/(min·m3混合物料)；步骤三、发酵时间为12～15天，发酵第一天混合物料升温17～22摄氏度，发酵的第二天混合物料升温至50～60摄氏度；步骤四、保持50摄氏度以上温度5～7天，其中55摄氏度以上2～3天；步骤五、发酵第12～15天物料中部的温度降至40摄氏度以下，发酵过程结束。
具体实施方式二：(参见图1～图4)本实施方式所述倒置的通风槽2为倒置的三角形槽或倒置的圆弧形槽，所述倒置的通风槽2的高度为5～30cm、宽度为3～25cm。倒置的三角形槽截面为等腰三角形，顶角为30度～120度。所述中间布气管3的管径为3～10cm，所述中间布气管3上的通风孔7的孔径为0.3～2.5cm。
具体实施方式三：(参见图1～图4)本实施方式所述倒置的通风槽2与中间布气管3在发酵槽1内均为水平设置，倒置的通风槽2与中间布气管3均为一层至六层或者更多层，上下两层倒置的通风槽2的间距大于0.1m，倒置的通风槽2的水平间距在0.2～2m范围内，倒置的通风槽2的数量由发酵有机固体物的性质和发酵槽的大小所决定，鼓风机由中间布气管3向发酵槽内送风。发酵槽底部通风采用连接管5经由底部布气管4进行布气。
具体实施方式四：(参见图2)本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，它增加有穿孔布气板8和填料垫层9，在发酵槽1内的底部布气管4和连接管5的上方设置穿孔布气板8，所述填料垫层9由大孔隙材料组成，所述大孔隙材料为砾石、秸秆、稻草或木片，所述填料垫层9的高度为0.1～0.4m。气体通过穿孔布气板8上的孔眼进入填料垫层，而后与发酵物料接触。也可以将穿孔布气管路直接铺设在填料垫层中部，省去穿孔布气板的方式直接布气。
具体实施方式五：本实施方式的步骤一中，将有机固体废弃物与调理剂按1：1.5的体积比例混合。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式的步骤一中，所述发酵混合物料在发酵槽1内的堆放高度为1.6m。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式的步骤二中，所述发酵槽1内的底部与中部均采用间歇通风方式，通风时间为15分钟，间歇时间为60分钟，通风速率为0.4m3/(min·m3混合物料)。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式的步骤三中，所述发酵时间为15天。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式的步骤四中，所述保持50摄氏度以上温度5天，其中55摄氏度以上2天。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：(参见图2)本实施方式所述填料垫层9的高度为0.25m。其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式十一：将某污水厂产生的脱水后含水率为81％的污泥与切碎长度为2cm左右的玉米秸秆以体积比1：2充分混合，并将上述混合物料装入发酵槽，装填有效高度为1.6m，利用发酵槽底部的穿孔布气管路和中部通风槽共同对物料堆体进行强制间歇通风，通风8分钟，停30分钟。中部通风槽设在距离底部0.8m的位置上，通风速率为底部1m3/(min·m3混合物料)，中部0.5m3/(min·m3混合物料)。环境温度为26摄氏度，堆体第一天升温21摄氏度，第二天达到50摄氏度以上，并保持5天，其中55摄氏度以上2天。发酵第15天物料中部温度降至40摄氏度以下，高温一次发酵过程结束。物料继续在发酵槽中进行二次发酵，通风速率为底部0.4m3/(min·m3混合物料)，中部0.2m3/(min·m3混合物料)。二次发酵进行15天后，将混合物料由发酵槽卸出，腐熟污泥为茶褐色，容积减少35％，上下部分物料发酵均匀，底部含水率43％，顶部含水率48％。至此发酵工作结束。
具体实施方式十二：将某污水厂产生的脱水后含水率为75％的污泥与切碎长度为2cm左右的玉米秸秆以体积比1：1.5充分混合，并将上述混合物料装入发酵槽，装填有效高度为1.8m，利用发酵槽底部的穿孔布气管和中部通风槽同步对物料堆体进行强制间歇通风，通风5分钟，停20分钟。发酵槽的中部设两排通风槽，分别设在距离底部0.8m和1.4m的位置上，通风速率为底部0.2m3/(min·m3混合物料)。中部两个通风槽均为0.2m3/(min·m3混合物料)。环境温度为26摄氏度，堆体第一天升温18摄氏度，第二天堆体中部温度达到50摄氏度以上，并保持7天，其中55摄氏度以上为3天。物料上下部发酵均匀，上下部温差不超过5摄氏度。第12天物料中部温度降至40摄氏度以下，高温一次发酵过程结束。将物料卸出至空旷场地内，堆成高1.8m、宽2.5m的条跺，利用自然空气流动对物料条跺进行通风，并每五天翻堆一次。二次发酵15天后结束，条跺上下部物料发酵均匀，无恶臭气味，不滋生蚊蝇，物料底部含水率45％，顶部含水率48％，有机质稳定性良好。

Claims (10)

1.一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：本发明方法中采用的立体通风装置包含发酵槽(1)、倒置的通风槽(2)、中间布气管(3)、底部布气管(4)和连接管(5)，底部布气管(4)上开有布气孔(6)，底部布气管(4)设置在发酵槽(1)内的底部，底部布气管(4)与连接管(5)相连通，倒置的通风槽(2)固定在发酵槽(1)内的中部，中间布气管(3)固定在倒置的通风槽(2)下侧的发酵槽(1)内，中间布气管(3)上开有通风孔(7)；本方法的过程如下：步骤一、将有机固体废弃物与调理剂按1：0.6～3的体积比例混合后，放入到发酵槽(1)内进行好氧发酵，发酵混合物料在发酵槽(1)内的堆放高度为0.8～2.5m；所述的有机固体废弃物为畜禽粪便、有机垃圾、污水厂污泥或者石油废弃物，所述的调理剂为庄稼秸秆、木屑、木片、树皮或植物枝叶；步骤二、所述发酵槽(1)内的底部与中部均采用间歇通风方式，通风时间为5～30分钟，间歇时间为15～120分钟，通风速率为0.03～2m3/min·m3混合物料；步骤三、发酵时间为12～15天，发酵第一天混合物料升温17～22摄氏度，发酵的第二天混合物料升温至50～60摄氏度；步骤四、保持50摄氏度以上温度5～7天，其中55摄氏度以上2～3天；步骤五、发酵第12～15天物料中部的温度降至40摄氏度以下，发酵过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述倒置的通风槽(2)为倒置的三角形槽或倒置的圆弧形槽，所述倒置的通风槽(2)的高度为5～30cm、宽度为3～25cm。
3.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述倒置的通风槽(2)与中间布气管(3)在发酵槽(1)内均为水平设置，倒置的通风槽(2)与中间布气管(3)均为一层至六层，上下两层倒置的通风槽(2)的间距大于0.1m，倒置的通风槽(2)的水平间距在0.2～2m范围内。
4.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：它还包含有穿孔布气板(8)和填料垫层(9)，在发酵槽(1)内的底部布气管(4)和连接管(5)的上方设置穿孔布气板(8)，所述填料垫层(9)由大孔隙材料组成，所述大孔隙材料为砾石、秸秆、稻草或木片，所述填料垫层(9)的高度为0.1～0.4m。
5.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤一中，将有机固体废弃物与调理剂按1：1.5的体积比例混合。
6.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤一中，所述发酵混合物料在发酵槽(1)内的堆放高度为1.6m。
7.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤二中，所述通风时间为15分钟，间歇时间为60分钟。
8.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤三中，所述发酵时间为15天。
9.根据权利要求1所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述步骤四中，所述保持50摄氏度以上温度5天，其中55摄氏度以上2天。
10.根据权利要求4所述的一种采用立体通风装置的固体废弃物高温好氧堆肥方法，其特征在于：所述填料垫层(9)的高度为0.25m。
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