CN101555169A - 一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，以有机废弃物为发酵底物，腐熟物料回用作干燥剂和菌种，将有机废弃物理化性质调至好氧发酵微生物所需要的条件，在通风发酵车间中进行强制通风发酵，在极短时间内将发酵物料发酵温度提高至70℃以上，并维持高温发酵期1～15天，段时间内将高含水量的有机废弃物快速脱水至20～60％以下，再转入强制通风静态垛发酵系统进行二次发酵，发酵物料含水率进一步降低，且发酵温度降至环境温度不再变化，物料完全腐熟。本发明实现了有机废弃物快速堆肥的规模化处理，对城市污泥和工业污泥等有机废弃物的资源化处理起到促进作用。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物脱水及堆肥处理方法领域，特别涉及利用堆肥发酵方法规模化、产业化处理有机废弃物，生产有机肥料或有机肥料素材的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法。
背景技术
工农业生产常常面临着废弃物无法有效处置或处理起来需要耗费大量的人力和财力的问题，农业种植业生产和养殖业产生的大量秸杆和粪便、污水处理厂生产的污泥、城市垃圾的有机物、食品和饮料加工中的边角余料等就是其中较为常见的有机废弃物。目前我国大多采用填埋或焚烧的方式处理上述有机废弃物，由于处理不当仍会造成对环境的二次污染。有机废弃物不仅量大，而且含水率高，普遍含水率约75％左右，体积、质量都很大，导致了处理十分困难，运输成本过高。有机废弃物的资源化处理和利用已经越来越成为我国急需解决的重大问题。堆肥化技术是使有机废弃物达到稳定化和无害化的一种经济而有效的手段。目前常用的堆肥化系统可以划分为：条垛系统，强制通风静态垛系统和发酵槽系统。但都存在自动化程度低、发酵速度慢、周期长，处理量小，难以形成产业化。另外，还存在发酵得不到完全腐熟，施用于农田后会抑制种子发芽、引起作物烧苗以及恶臭等农业和环境问题。
发明内容
本发明的目的是针对以上所述有机废弃物堆肥化存在的不足，提供一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，以实现有机废弃物的大规模、快速的脱水和生产有机肥料，同时能够除臭、稳定化、杀灭病原菌及杂草种子等无害化处理效果，达到有机肥的使用标准。
本发明是这样实现的：一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其步骤如下：
(1)以有机废弃物作发酵底物，回用腐熟物料(含水率50％以下)做菌种和干燥剂，添加调理剂，将有机废弃物的含水率调至30～65％。
(2)将经过(1)步骤处理后的物料转入通风发酵车间中，添加氮源调整发酵物料的C/N比值，进行强制通风加氧发酵；
(3)将经过(2)步骤处理的物料在通风发酵车间中进行堆肥发酵，定时添加氮源并翻堆，发酵周期为1～60天，水分降至20～60％。
将经过(3)步骤处理后的物料经分捡调理后转入二次发酵车间进行强制通风加氧静态垛发酵，直到发酵物料发酵温度降至环境温度不再变化，含水率进一步降低至最优为30％以下，得到完全腐熟物料。
所述的调理剂可以是秸秆、谷壳、木屑、菇渣、膨润土、高岭土、沸石粉、粉煤灰、高炉炉渣、磷肥、磷矿粉、泥碳土和石灰等的一种或者数种组合。
所述的步骤(2)中氮源的添加量占经过(1)步骤处理后的物料总重的0.1～20％，氮源可以调整发酵物料的C/N比并提高发酵菌种生命活动所需的营养物质。
所述的(3)步骤中，每天通过添料装置添加氮源，然后由翻堆机翻堆一至五次，经过1～60天的发酵周期，发酵物料含水率快速降至20～60％。
本发明的优点如下：①采用完成发酵的腐熟物料回用作有机废弃物的水分调理剂和菌种，即节省了发酵菌种的制备费用和有机废弃物的脱水的费用，降低了处理成本。②采用强制通风加氧发酵车间、翻堆机等设施和设备，大大提高了有机废弃物的堆肥处理自动化程度，实现了有机废弃物快速堆肥的规模化处理，对有机废弃物的资源化处理和有效缩短发酵周期起到促进作用。③为在发酵过程中保持微生物的活性并减少氮源损失，在发酵过程中分次添加氮源，而不是一次性加入。④根据发酵物料特性针对性添加不同氮源作为微生物生命活动所需的氮源，对短时间内提高微生物活性具有重要作用。⑤根据发酵物料特性，针对性添加秸秆、谷壳、木屑、菇渣、膨润土、高岭土、沸石粉、粉煤灰、高炉炉渣、磷肥、磷矿粉、泥碳土、石灰等不同组合的调理剂，有效改善发酵物料理化性质，增加发酵通风透气性，可使发酵物料在短时间内达到高温发酵期，并长时间维持高温发酵期，有效提高发酵速度，缩短发酵周期，实现有机废弃物的快速堆肥化处理。同时实现了有机废弃物脱水减量化的目的。⑥其综合处理成本只占传统堆肥方法的50％以下，而相同场地条件下的处理能力是传统堆肥化处理能力的2倍以上。
附图说明
图1为本发明一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对发明一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法进行详细的说明。
原理说明
本发明所述的有机废弃物主要包括有机质含量高的城市垃圾、城市污泥、工业污泥(如造纸厂污泥、酒厂污泥、糖厂滤泥)、河涌污泥、塘泥、禽畜粪便、秸秆、菇渣、木屑、人粪尿、餐厨垃圾、食品厂副产品、腐烂的水果或蔬菜、绿化残余、动物的副产品如肉、鸡肉、猪油以及骨头等。一般的有机废弃物的含水率一般高达75％，是无法直接进行好氧发酵的，必须将有机废弃物的含水率调至适合微生物活动的30％～65％，这就最好通过添加低含水率的干物质作水分调理剂。然而外源添加干物质将会增加发酵成本，而腐熟的发酵物料不仅含水率低，而且含有物料发酵所需的微生物菌种。微生物菌种中包含有甘蔗兰希氏菌Laceyella sacchari)等。因此，回用腐熟的发酵物料既可有效降低待处理有机废弃物的含水率，还可提供发酵所需的发酵菌种，有效降低发酵成本。加入谷壳、木屑或菇渣等调理剂，可有效调节发酵物料的空隙率，增加发酵物料的通风透气性，有利于水分的蒸发。添加膨润土和沸石粉作为调理剂，可有效调节发酵物料的理化性质，并吸附大部分因高温好氧发酵产生的氨气，提高有机肥的氮含量，减少发酵过程中产生的二次污染。有机废弃物中有机质含量高而氮含量低，不利于堆肥发酵过程中发酵微生物的生命活动，而氮源可有效调节发酵微生物生命活动所需的C/N比值接近最适的25～35∶1，在合适的通风量条件下，使发酵物料在24小时内可将发酵温度从环境温度提高至70℃以上，每天添加适量的氮源，以保持微生物活性并减少氮素损失，可使发酵物料维持70℃物料以上高温发酵期达1～15天，在短时间内，发酵物料含水率可由30～65％迅速降至20～60％。
达到20～60％含水率的发酵物料并没有完全腐熟，还不能直接作为有机肥使用。为节约投资和提高污泥处理能力，将20～60％含水率的发酵物料经分捡调理后再转入存储能力更大的强制通风静态垛发酵系统进行二次发酵，发酵温度可达60℃以上，经过30～60天的二次发酵期，发酵物料含水率进一步降低，最优为30％以下，在通风条件下发酵温度降至环境温度后不再回升，物料达到完全腐熟，经过安全性试验后可作为有机肥直接施用于土壤或用于有机肥料素材。
一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，如图1所示，其步骤如下：
(1)以有机废弃物作发酵底物，回用腐熟物料做菌种和干燥剂，添加调理剂，将有机废弃物的含水率从75％调至30～65％；调理剂可以是秸秆、谷壳、木屑、菇渣、膨润土、高岭土、沸石粉、粉煤灰、高炉炉渣、磷肥、磷矿粉、泥碳土或石灰等；腐熟物料+有机废弃物与调理剂重量比值可以是50～99∶1～50。有机废弃物的含水率最好调至45～60％。比较好的发酵条件是，机废弃物的含水率最好调至50～60％。
(2)将经过(1)步骤处理后的物料转入通风发酵车间中，通过添料装置添加总重0.1～20％的氮源以调整发酵物料的C/N并提高发酵菌种生命活动所需的营养物质，物料在通风发酵车间中进行强制通风静态发酵；氮源的添加根据机废弃物的性质较好的是占总重的0.5～15％，优选的为1～13％和3～10％。
(3)将经过(2)步处理的物料在通风发酵车间中进行堆肥发酵，每天通过固体发酵加氧添料装置添加发酵物料总重0.1-5％的氮源，然后由翻堆机翻堆一至五次，再通过加氧添料装置进行加氧处理，发酵周期为1～60天；发酵周期根据机废弃物发酵底物的具体性质来确定，最佳的发酵周期可以是5～15天，一般情况下10天就能完成一个发酵周期。经过一个发酵周期的堆肥过程，使发酵物料含水率快速降至20～60％；
将经过(3)步骤处理后的发酵物料可以经分捡调理后转入二次发酵车间进行强制通风静态垛发酵，直到发酵物料发酵温度降至环境温度不再变化，这时含水率进一步降低，得到达到完全腐熟物料。分捡调理可以是破碎后再筛选的过程。
所述的翻堆机可以是各种型号的翻堆机，添料装置可以是固体发酵加氧添料装置或其他设备，这两种设备均可购买。
所述的氮源可以是尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、磷酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、氨基酸、植物蛋白、动物蛋白等。
通风发酵车间和二次发酵车间可以设置有发酵槽等有利于大规模发酵的设备。
本发明以有机质含量高的有机废弃物，如主要包括有机质含量高的城市垃圾、城市污泥、工业污泥(如造纸厂污泥、酒厂污泥、糖厂滤泥)、河涌污泥、塘泥、禽畜粪便、秸秆、菇渣、木屑、人粪尿、餐厨垃圾、食品厂副产品、腐烂的水果和蔬菜、绿化残余、动物的副产品如肉、鸡肉、猪油、骨头等作为发酵底物，以腐熟的含水率30％以下的腐熟物料回用作干燥剂和菌种，将有机废弃物理化性质调至好氧发酵微生物所需要的条件(C/N接近25～35∶1，pH接近7，含水率达到30～65％)，在通风发酵车间中进行强制通风发酵，通过翻堆机、添料装置进行翻堆和加氧添料，在极短时间内将发酵物料发酵温度提高至70℃以上，并维持高温发酵期1～15天，短时间内将高含水量的有机废弃物快速脱水至20～60％，再转入强制通风静态垛发酵系统进行二次发酵，发酵物料进一步降低，且发酵温度降至环境温度不再变化，得到完全腐熟物料，实现有机废弃物的除臭、稳定化、杀灭病原菌及杂草种子等无害化处理效果，达到有机肥的使用标准。
实施例1
一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其步骤如下：
(1)以有机废弃物作发酵底物，回用腐熟物料做菌种和干燥剂，添加调理剂，将有机废弃物的含水率从30％；调理剂可以是秸秆、谷壳、木屑、菇渣、膨润土、高岭土、沸石粉、粉煤灰、高炉炉渣、磷肥、磷矿粉、泥碳土或石灰等；
(2)将经过(1)步骤处理后的物料转入通风发酵车间中，通过添料装置添加总重0.1％的氮源以调整发酵物料的C/N并提高发酵菌种生命活动所需的营养物质，物料在通风发酵车间中进行强制通风静态发酵；
(3)将经过(2)步处理的物料在通风发酵车间中进行堆肥发酵，每天通过固体发酵加氧添料装置添加发酵物料总重0.1％的氮源，然后由翻堆机翻堆一至五次，再通过加氧添料装置进行加氧处理，周期为1天；
将经过(3)步骤处理后的发酵物料可以经分捡调理后转入二次发酵车间进行强制通风静态垛发酵，直到发酵物料发酵温度降至环境温度不再变化，这时含水率进一步降低，得到达到完全腐熟物料。
实施例2
一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其步骤如下：
(1)以有机废弃物作发酵底物，回用腐熟物料做菌种和干燥剂，添加调理剂，将有机废弃物的含水率65％；调理剂可以是秸秆、谷壳、木屑、菇渣、膨润土、高岭土、沸石粉、粉煤灰、高炉炉渣、磷肥、磷矿粉、泥碳土或石灰等；腐熟物料+有机废弃物与调理剂重量比值可以是50～99∶1～50。
(2)将经过(1)步骤处理后的物料转入通风发酵车间中，通过添料装置添加总重20％的氮源以调整发酵物料的C/N并提高发酵菌种生命活动所需的营养物质，物料在通风发酵车间中进行强制通风静态发酵；
(3)将经过(2)步处理的物料在通风发酵车间中进行堆肥发酵，每天通过固体发酵加氧添料装置添加发酵物料总重5％的氮源，然后由翻堆机翻堆一至五次，再通过加氧添料装置进行加氧处理，发酵周期为60天；
将经过(3)步骤处理后的发酵物料可以经分捡调理后转入二次发酵车间进行强制通风静态垛发酵，直到发酵物料发酵温度降至环境温度不再变化，这时含水率进一步降低，得到达到完全腐熟物料。分捡调理可以是破碎后再筛选的过程。
实施例3：
如图1所示，在有机废弃物中添加腐熟物料、调理剂，使有机废弃物∶腐熟物料∶谷壳∶膨润土∶沸石粉为70∶70∶3∶18∶3，含水率调至50％左右。然后转入通风发酵车间中，通过固体发酵加氧添料装置添加占物料总重10％氮源，调节pH值、C/N比值，由翻堆机肥翻堆，再由固体发酵加氧添料装置加氧处理，强制通风开始堆肥化过程。第2天由固体发酵加氧添料装置添加占物料总重4％氮源，后由翻堆机翻堆，再由固体发酵加氧添料装置进行加氧处理。第三天开始重复第二天的工作，直到第9天。第10天发酵物料含水率达到40％左右，完成一个发酵周期。转入生产车间分捡调理，然后物料转入二次发酵车间进行强制通风发酵，30～45天后完全腐熟。进行安全性检测后可以用于生产有机肥料或有机肥料素材。
实施例4：
如图1所示，在有机废弃物中添加腐熟物料、调理剂，使有机废弃物∶腐熟物料∶谷壳∶膨润土∶沸石粉为100∶30∶5∶25∶5，含水率调至60％左右。然后转入通风发酵车间中，通过固体发酵加氧添料装置添加占物料总重8％氮源，调节pH值、C/N比值，由翻堆机肥翻堆，再由固体发酵加氧添料装置加氧处理，强制通风开始堆肥化过程。第2天由固体发酵加氧添料装置添加占物料总重4％氮源，后由翻堆机翻堆，再由固体发酵加氧添料装置进行加氧处理。第三天开始重复第二天的工作，直到第14天。第15天发酵物料含水率达到40％左右，完成一个发酵周期。转入生产车间分捡调理，然后物料转入二次发酵车间进行强制通风发酵，30～45天后腐熟。进行安全性检测后可以用于生产有机肥料或有机肥料素材。
实施例5：
如图1所示，在有机废弃物中添加腐熟物料、调理剂，使有机废弃物∶腐熟物料∶谷壳∶膨润土∶沸石粉为90∶50∶3∶18∶5，，含水率调至55％左右。然后转入通风发酵车间中，通过固体发酵加氧添料装置添加占物料总重6％氮源，调节pH值、C/N比值，由翻堆机肥翻堆，再由固体发酵加氧添料装置加氧处理，强制通风开始堆肥化过程。第2天由固体发酵加氧添料装置添加占物料总重4％氮源，后由翻堆机翻堆，再由固体发酵加氧添料装置进行加氧处理。第三天开始重复第二天的工作，直到第9天。第10天发酵物料含水率达到45％左右，转入生产车间分捡调理，然后物料转入二次发酵车间进行强制通风发酵，30～45天后腐熟。进行安全性检测后可以用于生产有机肥料或有机肥料素材。
下表为本发明腐熟物料的检测表：
| 项目 | 单位 | 标准限量(mg/kg) |
| 镉 | mg/kg | ≤3 |
| 汞 | mg/kg | ≤5 |
| 砷 | mg/kg | ≤30 |
| 铅 | mg/kg | ≤100 |
| 铬 | mg/kg | ≤300 |
| 有机质 | ％ | ≥10 |
| 含水率 | ％ | 25～35 |
| PH值 | 6.5～8.0 |
根据上表的检测数据可以得知，发酵后的腐熟物料完全达到农业肥料使用的标准。
Claims (10)
1、一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其步骤如下：
(1)以有机废弃物作发酵底物，回用腐熟物做菌种和干燥剂，添加调理剂，将有机废弃物含水率调至30～65％。
(2)将经过(1)步骤处理后的物料转入通风发酵车间中，添加氮源调整发酵物料的C/N比，进行强制通风发酵；
(3)将经过(2)步骤处理的物料在通风发酵车间中进行堆肥发酵，定时添加氮源，翻堆，加氧处理，发酵周期为1～60天。
2、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：将经过(3)步骤处理后的发酵物料经破碎后再转入二次发酵车间进行强制通静态垛发酵，直到发酵物料发酵温度降至环境温度且不再变化。
3、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的调理剂为秸秆、谷壳、木屑、菇渣、膨润土、高岭土、沸石粉、粉煤灰、高炉炉渣、磷肥、磷矿粉、泥碳土或石灰中一种或数种组合。
4、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，有机废弃物含水率调至35～65％。
5、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的步骤(2)中氮源的添加量占经过(1)步骤处理后的物料总重的0.1～20％。
6、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的C/N比值为25～35∶1。
7、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的(3)步骤中，定时为每天通过添料装置添加氮源，然后由翻堆机翻堆一到五次，再通过添料装置进行加氧处理，经过1～60天的发酵周期。
8、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的(3)步骤中，定时为每天通过添料装置添加氮源，然后由翻堆机翻堆一次，再通过添料装置进行加氧处理，经过1～60天的发酵周期。
9、如权利要求1、5或者7所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：所述的氮源是尿素、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、磷酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、氨基酸、植物蛋白或动物蛋白。
10、如权利要求1所述的一种有机废弃物的规模化快速堆肥处理方法，其特征在于：有机废弃物包括有机质含量高的城市垃圾、城市污泥、工业污泥、河涌污泥、塘泥、禽畜粪便、秸秆、菇渣、木屑、人粪尿、餐厨垃圾、食品厂副产品、腐烂的水果和蔬菜、绿化残余、动物的副产品如肉、鸡肉、猪油以及骨头。
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