CN111940452B - 一种生物干化分段式曝气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物干化分段式曝气的方法，通过生物干化机对有机废弃物进行处理，包括以下步骤：将有机废弃物和辅料加入生物干化机；加入VT菌剂；设置加热温度、抽风温度及搅拌方式参数；运行设备进行干化处理，同时对堆体进行阶段曝气；将堆体的曝气阶段分为微生物培育阶段曝气量为0.05～0.20m3·min‑1·m‑3、微生物扩繁阶段曝气量为0.10～0.20m3·min‑1·m‑3、生物干化前期曝气量为0.20～0.40m3·min‑1·m‑3、生物干化中期曝气量为0.40～0.60m3·min‑1·m‑3和生物干化后期曝气量为0.05～0.20m3·min‑1·m‑3；本发明通过根据不同阶段制定不同曝气量，最大化发挥微生物产热去除水分的作用，与传统生物干化相比，不仅能耗降低，而且生物干化的速率也大幅提升。
Description
技术领域
本发明涉及固体有机废弃物处理技术领域，尤其是涉及一种生物干化分段式曝气的方法。
背景技术
我国有机废弃物资源总量呈现逐步上升的趋势，各类有机废弃物数量均有显著增加。2016年，我国产生秸秆类有机废弃物78926万t(干重)、畜禽粪便88009万t(干重)、人粪尿10365万t(干重)、污泥984万t(干重)、生活垃圾20362万t(干重)，总计198645万t。如此多的有机废弃物如不及时处理，将给人民的生产生活带来严重的影响。
目前，处理有机废弃物的方式主要包括填埋、焚烧、厌氧发酵、好氧堆肥、生物干化等。填埋会占用大量土地，渗滤液会污染土壤和地下水。含水率高的有机废弃物热值低，不适合焚烧；同时，也会焚烧会产生大量有毒气体，污染空气。厌氧发酵处理成本较高，产生的沼气等产品纯度较低。以上种种因素，导致填埋、焚烧、厌氧发酵等处理方式，可能在不就的将来会被淘汰。与好氧堆肥相比，生物干化处理周期较短，通常7～15d可以使物料去除大量水分，使物料快速稳定化。经生物干化处理有机废弃物，便于储存、运输，可以用于后续的焚烧发电或者堆肥处理。
曝气对生物干化是及其重要的。它提供了一个质量与能量传递的载体。曝气主要有3个作用：(1)去除水分；(2)使热量分布均匀，去除过多热量传递；(3)输送氧气满足微生物好氧分解。通过控制进气流速来控制基质温度，进而影响生物降解动力学。曝气速率越大，干化速率越快，然而在生物干化前期，过高的曝气速率将会带走大量的堆体热量，使堆体迅速冷却，影响水分连续蒸发。曝气干化和曝气散热是相互矛盾的，必须在二者之间找到平衡点。现有的生物干化曝气方式，一般采取连续曝气或者间歇曝气，而且在过程中一直采取一个曝气量，此种曝气方式较为粗糙。生物干化过程中，不同阶段的有机废弃物中的微生物的活性和数量不一样，导致氧气需求量也不一样。如何根据微生物活性和数量确定最佳曝气量，是生产中面临的亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种生物干化分段式曝气的方法，通过在生物干化过程中对曝气量进行阶段性定量，降低能耗的同时还减少了干化时间。
技术方案：本发明的生物干化分段式曝气的方法，通过生物干化机对有机废弃物进行处理，包括以下步骤：
S1、将有机废弃物和辅料加入生物干化机；
S2、加入VT菌剂；
S3、设置加热温度、抽风温度及搅拌方式参数；
S4、运行设备进行干化处理，同时对堆体进行阶段曝气；
其中，S4中将堆体的曝气阶段分为微生物培育阶段、微生物扩繁阶段、生物干化前期、生物干化中期和生物干化后期；
微生物培育阶段曝气量为0.05～0.20m3·min-1·m-3；
微生物扩繁阶段曝气量为0.10～0.20m3·min-1·m-3；
生物干化前期曝气量为0.20～0.40m3·min-1·m-3；
生物干化中期曝气量为0.40～0.60m3·min-1·m-3；
生物干化后期曝气量为0.05～0.20m3·min-1·m-3。
其中，所述微生物培育阶段为0-12h，供给微生物生长所需要的氧气，促使微生物能在有机废弃物中定植生长；所述微生物扩繁阶段为13-24h，供给微生物生长所需的氧气，促使微生物大量繁殖；所述生物干化前期为2-3d，供给微生物生长所需要的氧气，同时促进水分的去除；所述生物干化中期为4-5d，供给微生物生长所需要的氧气，加大水分的去除；所述生物干化后期为6-7d，供给微生物生长所需要的氧气，加大水分的去除。
进一步的，所述微生物扩繁阶段结束后，堆体细菌数量为1×107/g以上；生物干化前期结束后，堆体含水率下降至55-60％；生物干化中期结束后，堆体含水率下降至45-50％；生物干化后期结束后，堆体含水率下降至30-35％。
作为优选，所述辅料采用锯末。
进一步的，所述有机废弃物用量占设备总处理量的75-80％，余量为辅料。
进一步的，设备进料含水率为65-70％。
进一步的，所述VT菌剂添加量为2-3‰。
进一步的，所述加热温度为60℃，抽风温度为50-55℃，搅拌时间为2-4min/h，重构堆体孔隙度，同时让堆体物料更多的接触空气。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本发明将生物干化分成5个阶段：①微生物培育阶段；②微生物扩繁阶段；③生物干化前期；④生物干化中期；⑤生物干化后期，分别制定不同的曝气量，最大化发挥微生物产热去除水分的作用，与传统生物干化相比，不仅能耗降低，节约能耗30％以上，而且，生物干化的速率也大幅提升，含水率下降到35％所用时间节省一倍以上。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
一种生物干化分段式曝气的方法，通过生物干化机对有机废弃物进行处理，采用如图1所示的步骤：
S1、将有机废弃物和锯末加入生物干化机(有机废弃物：锯末＝3：1、进料含水率65％)；
S2、加入2‰VT菌剂；
S3、设置加热温度60、抽风温度50-55℃(即物料温度达到55℃就抽风去除水汽，抽风过程中会使物料降温，待温度下降至50℃立即停止抽风)及搅拌搅拌时间为2min/h；
S4、运行设备进行干化处理，同时对堆体进行阶段曝气；
其中，S4中将堆体的曝气阶段分为微生物培育阶段、微生物扩繁阶段、生物干化前期、生物干化中期和生物干化后期。在各个阶段测定堆体温度、体氧气含量；在每个阶段末期取样测定堆体含水率、微生物数量。
实施例2
一种生物干化分段式曝气的方法，通过生物干化机对有机废弃物进行处理，包括以下步骤：
S1、将有机废弃物和锯末加入生物干化机(有机废弃物：锯末＝78：22、进料含水率68％)；
S2、加入2.5‰VT菌剂；
S3、设置加热温度60、抽风温度50-55℃(即物料温度达到55℃就抽风去除水汽，抽风过程中会使物料降温，待温度下降至50℃立即停止抽风)及搅拌搅拌时间为3min/h；
S4、运行设备进行干化处理，同时对堆体进行阶段曝气；
其中，S4中将堆体的曝气阶段分为微生物培育阶段、微生物扩繁阶段、生物干化前期、生物干化中期和生物干化后期。在各个阶段测定堆体温度、体氧气含量；在每个阶段末期取样测定堆体含水率、微生物数量。
实施例3
一种生物干化分段式曝气的方法，通过生物干化机对有机废弃物进行处理，包括以下步骤：
S1、将有机废弃物和锯末加入生物干化机(有机废弃物：锯末＝4：1、进料含水率70％)；
S2、加入3‰VT菌剂；
S3、设置加热温度60、抽风温度50-55℃(即物料温度达到55℃就抽风去除水汽，抽风过程中会使物料降温，待温度下降至50℃立即停止抽风)及搅拌搅拌时间为4min/h；
S4、运行设备进行干化处理，同时对堆体进行阶段曝气；
其中，S4中将堆体的曝气阶段分为微生物培育阶段、微生物扩繁阶段、生物干化前期、生物干化中期和生物干化后期。在各个阶段测定堆体温度、体氧气含量；在每个阶段末期取样测定堆体含水率、微生物数量。
通过以上3个实施例说明，按照本发明所述的5个阶段设置曝气量：(1)在微生物培育阶段(0～12小时)，设置机器曝气量为0.05～0.20m3·min-1·m-3；(2)在微生物扩繁阶段(13～24小时)，设置机器曝气量为0.10～0.20m3·min-1·m-3；(3)在生物干化前期(2～3d)，设置机器曝气量为0.20～0.40m3·min-1·m-3；(4)生物干化中期：4～5d，设置机器曝气量为0.40～0.60m3·min-1·m-3；(5)在生物干化后期(6～7d)，设置机器曝气量为0.05～0.20m3·min-1·m-3，保障了堆体含氧量始终在10％以上，微生物数量保持在2.5×106～5.7×106以上，7d内可以使物料含水率下降至30～35％，达到生物干化物料出料含水率的要求。
对比例
试验在中国农业大学有机循环研究院(苏州)实验基地。
按照如下步骤进行试验：
(1)将处理量500kg的生物干化机器中装入400kg餐厨垃圾，100kg锯末，保证进料含水率在70％左右。
(2)添加2‰的VT菌剂。
(3)搅拌机器30分钟，使物料混合均匀后，停止搅拌。
(4)设置机器加热温度60℃。
(5)设置机器抽风温度50-55℃。
(6)每小时搅拌2min。
设置三种曝气方式：
本申请的分段式曝气：0～12h曝气量为0.10m3·min-1·m-3，13～24h曝气量为0.15m3·min-1·m-3，2～3d曝气量为0.30m3·min-1·m-3，4～5d曝气量为0.50m3·min-1·m-3，6～7d曝气量为0.10m3·min-1·m-3；
连续曝气：曝气量为0.40m3·min-1·m-3，；
间歇曝气：每2min曝气1min、停止1min，曝气量为0.80m3·min-1·m-3。
通过对比例可知，分段曝气有利于微生物的繁殖，0～24h，分段式曝气的微生物繁殖到1.0×108以上，而连续曝气和间歇曝气的微生物始终处理1.0×108以下。在整个生物干化过程中，连续曝气和间歇曝气由于微生物含量少，导致堆体温度低，堆体的氧气没有被微生物利用。在生物干化第7d，分段曝气的物料含水率下降至32.1％，而连续曝气和间歇曝气的物料含水率分别下降至54.1％和52.1％。说明分段曝气能促进堆体水分的快速去除，有利于生物干化的进行。因此，本申请的分段式曝气，有利于微生物的繁殖，能促进堆体升温，加快生物干化进程。
Claims (7)
1.一种生物干化分段式曝气的方法，通过生物干化机对有机废弃物进行处理，其特征在于包括以下步骤：
S1、将有机废弃物和辅料加入生物干化机；
S2、加入VT菌剂；
S3、设置加热温度、抽风温度及搅拌方式参数；
S4、运行设备进行干化处理，同时对堆体进行阶段曝气；
其中，S4中将堆体的曝气阶段分为微生物培育阶段、微生物扩繁阶段、生物干化前期、生物干化中期和生物干化后期；
微生物培育阶段曝气量为0.05～0.20m3·min-1·m-3；
微生物扩繁阶段曝气量为0.10～0.20m3·min-1·m-3；
生物干化前期曝气量为0.20～0.40m3·min-1·m-3；
生物干化中期曝气量为0.40～0.60m3·min-1·m-3；
生物干化后期曝气量为0.05～0.20m3·min-1·m-3。
2.根据权利要求1所述的生物干化分段式曝气的方法，其特征在于：所述微生物培育阶段为0-12h；所述微生物扩繁阶段为13-24h；所述生物干化前期为2-3d；所述生物干化中期为4-5d；所述生物干化后期为6-7d。
3.根据权利要求2所述的生物干化分段式曝气的方法，其特征在于：所述微生物扩繁阶段结束后，堆体细菌数量为1×107/g以上；生物干化前期结束后，堆体含水率下降至55-60％；生物干化中期结束后，堆体含水率下降至45-50％；生物干化后期结束后，堆体含水率下降至30-35％。
4.根据权利要求1所述的生物干化分段式曝气的方法，其特征在于：所述辅料采用锯末。
5.根据权利要求4所述的生物干化分段式曝气的方法，其特征在于：所述有机废弃物用量占设备总处理量的75-80％，余量为辅料。
6.根据权利要求1所述的生物干化分段式曝气的方法，其特征在于：设备进料含水率为65-70％。
7.根据权利要求1所述的生物干化分段式曝气的方法，其特征在于：所述VT菌剂添加量为2-3‰。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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