CN113372150A - 一种高温好氧堆肥工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温好氧堆肥工艺，用于定轴回转式发酵装置。其主要工艺流程包括预混处理、菌群添加、回转搅拌、辅助搅拌、曝气调节及尾料管理。当发酵物料送入定轴回转式发酵装置后，通过发酵筒体的回转搅拌、辅助搅拌和曝气调节，可以实现连续式发酵，发酵可以达到100℃左右。本发明的好氧堆肥工艺，能够将发酵物料中的水分快速排出，使发酵物料更快的腐熟，从而加快对污泥、禽畜粪便以及厨余垃圾的处理速度，提高处理能力。发酵的时间可由传统工艺的20‑40天缩短至2‑8天，大大降低处理的成本。经过本发明的好氧堆肥工艺处理后的腐熟产物安全无害，可以进行后续的利用，提高经济效益。

Description

一种高温好氧堆肥工艺
技术领域
本发明涉及好氧发酵堆肥处置领域，尤其涉及一种高温好氧堆肥工艺。
背景技术
随着我国城市化步伐的加快，城市生活污水的处理能力和产生的污泥量急剧增长。2010-2017年我国污泥产生量从5427万吨增长至7436万吨，年均复合增长率4.6％。近3年，我国的污泥产生量的增长速度更快，超过5％；从居民散养到现代化集中规模养殖，带来禽畜粪处理问题；城镇化带来的厨余垃圾处理以及农业作物废弃物等等，给目前的如何对其处理和资源化利用带来挑战。
由于我国污泥处置起步较晚，虽然经历一段时期的发展，但与发达国家相比仍旧落后，最重要核心处理技术匮乏，没有考虑国内基本情况，甚至生搬硬套国外技术，而且不少处理设备陈旧落后，效果与效率都很差，大大掣肘了我国污泥处理的进度。目前我国污泥处理方式主要有填埋、堆肥、自然干化、焚烧等方式。这四种处理方法的占比分别为65％、15％、6％、3％。可以看出我国污泥处理方式仍以填埋为主，加之我国城镇污水处理企业处置能力不足、处置手段落后，大量污泥没有得到规范化的处理，直接造成了“二次污染”，对生态环境产生严重威胁。
堆肥处理是指将城市污泥、禽畜粪便、厨余垃圾等进行无害化处理后施用于农田或园林，改善劣质土壤，达到资源化利用目的。堆肥处理是一种无害化、减量化、稳定化综合处理技术，有一定的发展前景。
目前最常用的好氧发酵堆肥是露天条垛式和发酵槽式，该种堆肥工艺很难控制污泥好氧堆肥过程中的最佳参数，需要翻堆以使发酵更加彻底，而且发酵过程中热量损失严重，不利于水分的排出以及堆肥物料的腐熟，进而延长了处理周期，降低了处理效果以及处理能力。
高温好氧堆肥工艺作为近几年来发展比较快的好氧堆肥处理技术，能够突破传统堆肥70℃的温度限制，将堆肥的时间减少50％，在减量化、无害化上均有优于传统堆肥。高温堆肥在加速有机物降解、促进堆肥快速腐熟、缩短发酵周期、有效杀灭病虫卵和杂草籽等方面具有明显的技术和经济优势。但是，在高温好氧堆肥技术在发展的过程中，因为装备及工艺条件的不同，对于以城市污泥为典型的高温堆肥技术，还存在以下不足，
1)大多数回转式工艺堆肥过程中热量损失严重，发酵温度较低，曝气不充分，物料混合之后容易成块状，含水率下降速度慢发酵周期长，提高处理成本。
2)现有的高温好氧发酵装备通过桨叶转动搅拌物料，混合搅拌不充分，只能将桨叶附近物料搅拌，导致在工艺处理过程中需要长时间搅拌，能耗较高。
3)堆肥发酵时曝气不充分，导致部分物料进行厌氧发酵，因此影响发酵效果。
4)大多数堆肥工艺每次进行堆肥都需要很多添加料辅助，使堆体能够达到最佳发酵条件，处理成本增加但是堆肥产物含水率依旧很高，污泥腐熟效果不好。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种高温好氧堆肥工艺，该堆肥工艺适用于定轴回转式发酵装置，其解决了现有回转式堆肥工艺中搅拌及曝气不够充分、发酵周期长、热量损失高、堆肥物含水率高等技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明中的一种高温好氧堆肥工艺，适用于定轴回转式发酵装置，
包括预混处理、菌群添加、回转搅拌、辅助搅拌、曝气调节及尾料管理；
步骤(1)预混处理包括物料混合和预热；物料混合是将主料与辅料以70～85：15～30的质量比混合为发酵物料，主料的含水率为60～70％，发酵物料含水率为45～55％；将发酵物料加热至40～45℃，加热后的发酵物料从进料口缓慢倒入定轴回转式发酵装置的发酵筒体内；
步骤(2)菌群添加，通过添加高温菌剂或者添加经过发酵驯化的返料；高温菌剂的添加量为发酵物料质量的5-10％；返料的量为发酵物料质量的10～15％；
步骤(3)回转搅拌，定轴回转式发酵装置发酵筒体的转速控制在0.5～1rpm；
步骤(4)辅助搅拌，在步骤(3)中发酵筒体转动开始的同时启动辅助搅拌，辅助搅拌是从曝气管向发酵筒体内间歇式引入空气并与发酵物料混合，气体引入量为4-6m3/h；
步骤(5)曝气调节为持续曝气，曝气时引入的空气流量通过传感器装置反馈的发酵温度和溶解氧含量进行调节，使发酵筒体内维持发酵温度≥80℃，含氧率≥90％；
步骤(6)尾料管理，发酵物料在发酵筒体内完成发酵后，从出料口排出或作为返料。
可选的，在步骤(1)中，主料为城市污泥、禽畜粪便、厨余垃圾中的至少一种；优选的，主料中厨余垃圾的质量比不超过50％，更为优选的，主料中厨余垃圾的质量比≤30％。
可选的，辅料为粒度为1～5mm的稻壳、木屑或秸秆屑。
可选的，在步骤(1)中，发酵物料的粒径＞1mm。
可选的，在步骤(2)中，添加的高温菌剂为混合菌剂，包括厚壁菌门、放线菌门和变形菌门。
可选的在步骤(3)中，定轴回转式发酵装置发酵筒体的转动搅拌时间为25～50min。
可选的，在步骤(4)中，辅助搅拌采用间歇式射流引入空气，频率为3～6次/分钟，每次持续时间5s。
可选的，在步骤(4)中，辅助搅拌的时间20-50min。与发酵筒体转动搅拌时间相同。
可选的，在步骤(5)中，曝气调节时空气的流量控制在4～6m3/h。
可选的，在步骤(6)中，当发酵物料的含水率≤35％时发酵完成，发酵物料腐熟从出料口排出或作为返料。
当第一次执行步骤(5)时发酵筒体保持停止运行进入静态发酵阶段，持续引入曝气，当发酵温度下降至80℃以下时重复步骤(3)～(5)，直到发酵物料腐熟。
可选的，根据发酵物料主料的不同，发酵物料的孔隙率不同，处理的时间不同，选择的发酵筒体与地面的倾斜角度不同。
当发酵温度无法持续维持80℃以上时，则需要补充高温菌剂。
上述高温好氧堆肥工艺，其适用的定轴回转式发酵装置包括发酵筒体、搅拌装置、曝气装置和动力装置；
发酵筒体的前端设置有具有进料口的上封头，其后端设置有具有出料口的下封头，上封头的前端面设置有呈环形的多个排气孔；发酵筒体的筒壁由筒体外层和筒体内层两层组成，筒体内层为钢材料，筒体外层为保温材料；发酵筒体与地面之间设置有滑轮支撑组件，滑轮支撑组件用于可转动地支撑发酵筒体，且滑轮支撑组件使得发酵筒体相对于地面倾斜设置；
搅拌装置包括搅拌轴和搅拌桨叶。搅拌轴贯穿发酵筒体，并与发酵筒体活动连接，搅拌轴的两端通过搅拌轴支撑组件固定设置在地面上，搅拌轴支撑组件包括轴前支腿和轴后支腿，搅拌轴支撑组件使得搅拌轴相对于地面的倾斜方向和倾斜角度与发酵筒体相同；搅拌桨叶包括第一搅拌桨叶和第二搅拌浆叶；第一搅拌桨叶和第二搅拌浆叶均固定安装在搅拌轴上；相较于第一搅拌桨叶，第二搅拌浆叶位于搅拌轴更靠近末端的位置；多个第一搅拌桨叶呈螺旋状沿着搅拌轴的长度方向等间距布置，每个桨叶角度相差120°的等间距设置在搅拌轴上；
曝气装置包括用于向发酵筒体内的发酵物料吹气的曝气管，曝气管固定安装在搅拌装置的搅拌轴上；曝气装置还包括总进气管和风机；风机的出风口与总进气管的进风口连通；曝气管的前端设置有管堵，末端与总进气管的出风口连通；曝气管位于发酵筒体内的部分沿长度方向等间距设有多对曝气孔；总进气管上设置有用于测量风量的流量计和用于调节风量的阀门；曝气装置还包括曝气管支撑板和铁丝网，曝气管通过曝气管支撑板固定安装在搅拌轴上，铁丝网铺设在曝气管的表面，铁丝网规格保证在18目以上；
动力装置为发酵筒体的转动提供动力，动力装置包括依次连接的电机、减速器、传动轴、第一传动轮和第二传动轮；第二传动轮固定套设在发酵筒体的外围；传动轴的轴线与发酵筒体的轴线平行；第一传动轮与第二传动轮传动连接；
定轴回转式发酵装置还包括传感器装置，传感器装置包括温度传感器、含氧率传感器、湿度传感器，设置在发酵筒体内壁以及搅拌桨叶处。用来实时监测发酵过程中各项的变化情况以适时调整设备达到最佳发酵状态。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明的一种高温好氧堆肥工艺，适用于定轴回转式发酵装置，特别是在发酵筒体回转搅拌、定轴桨叶设置、辅助射流搅拌以及曝气空气量等步骤进行控制调节，相对于现有技术而言，其可以大幅减少厌氧发酵，提高发酵温度，达到了提高发酵效率、缩短发酵周期的效果。
1、本发明的高温好氧堆肥工艺过程中，采用上下封头，设备密闭效果好，发酵过程热量损失少，发酵温度高。通过在发酵筒体回转的同时进行辅助搅拌(间歇曝气)，两者的结合能够将发酵过程中的水分快速去除，效果好。因为采用的发酵筒体附有保温层且筒体可密封，热损失减少40％以上；发酵温度初始期45℃，后期在80～100℃,水分从最初的45～55％到尾料排出时的含水率≤35％，在发酵装置内的停留时间为2～8天，与传统的好氧堆肥工艺相比，发酵的时间大大缩短。
2、发酵过程中不用反复添加辅料，用腐熟物料作为返料进行再次发酵，减少了菌剂、辅料添加量，节约成本。采用腐熟的物料与发酵物料混合，可以在含水率较高的情况下进行辅料的添加以降低含水率，高温菌剂的量减少至5％以下时,节约成本。当发酵的温度无法持续维持80℃以上时，则进行高温菌剂的补充，为发酵条件的优化提供依据。
3、回转搅拌及曝气工艺控制，发酵筒体围绕着搅拌轴回转，从发酵筒体的中心位置曝气，通过控制转速与空气流量，让发酵物与气体充分混合，减少发酵死角，厌氧发酵程度大大降低。
4、发酵物料经过高温完全腐熟，内部病原菌及有毒有害微生物已被充分杀灭，安全无害。经过测试，发酵物料经过高温完全腐熟，尾料排出后，其病原菌减少95％以上。
5、本发明的高温好氧堆肥工艺，其发酵物料的适应性更广，除了城市污泥外，还可以用于禽畜粪便、厨余垃圾的处理利用。
附图说明
图1为定轴回转式发酵装置结构示意图；
图2为图1中的A处的局部放大示意图；
图3为图1中的搅拌装置的立体示意图。
【附图标记说明】
1：轴前支腿；
2：搅拌装置；201：搅拌轴；202：第一搅拌桨叶；203：第二搅拌桨叶；
3：上定位封板；4：排气孔；5：进料口；6：上封头；7：上滑轨；8：发酵筒体；9：第二传动轮；10：下滑轨；11：下封头；12：出料口；
13：曝气装置；1302：曝气管；14：流量计；15：阀门；
16：风机；
17：轴末支腿；
18：电机；19：减速器；20：传动轴；21：第一传动轮；
22：第一支撑腿；23：第一滑轮；
24：第二支撑腿；25：第二滑轮。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面将结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明实施例提出的适用于定轴回转式发酵装置的高温好氧堆肥工艺，包括预混处理、菌群添加、回转搅拌、辅助搅拌、曝气调节及尾料管理几个步骤；利用定轴回转搅拌、辅助搅拌配合以及曝气的调节控制，解决了现有回转式发酵搅拌不均、热损失高、发酵周期长、物料含水率高的问题。也扩大了原料的适用范围，从单一的城市污泥，也可以用于禽畜粪便、厨余垃圾的处理。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例
定轴回转式发酵装置的工作原理，结合图1和图2所示，该定轴回转式发酵装置包括支撑装置、搅拌装置2、发酵筒体8、曝气装置13和动力装置。支撑装置包括搅拌轴支撑组件和滑轮支撑组件。发酵筒体8与地面之间设置有滑轮支撑组件，发酵筒体8与地面成5°倾角，滑轮支撑组件用于可转动地支撑发酵筒体8。搅拌装置2贯穿发酵筒体8，并与发酵筒体8活动连接。搅拌装置2的两端通过搅拌轴支撑组件固定设置在地面上。曝气装置13包括曝气管1302，曝气管1302固定安装在搅拌装置2上，用于向发酵筒体8内的物料吹气。动力装置为发酵筒体8的转动提供动力。发酵筒体8的筒壁由筒体外层和筒体内层两层组成，筒体内层为钢材料，筒体外层为保温材料。
搅拌轴支撑组件包括轴前支腿1和轴末支腿17。搅拌装置2包括搅拌轴201，搅拌轴201的前端通过轴前支腿1固定安装在地面上，搅拌轴201的末端通过轴末支腿17固定安装在地面上，以保证搅拌轴201的固定及稳定。轴前支腿1比轴末支腿17高，从而实现搅拌轴201与地面成5度倾角倾斜放置。由于出料口12位于为发酵筒体8的另一端，且发酵筒体8内的待发酵物料不能装填过满，因此呈一定倾角有利于发酵筒体8内部装填更多的待发酵物料，同时有利于促使含水率较高的污泥更贴近于发酵筒体8的进料口5处，停留更久的时，水率低的污泥也更易接近于出料口12处。
发酵筒体8由两组滑轮支撑组件支撑。两组滑轮支撑组件分别为前滑轮支撑组件和后滑轮支撑组件。前滑轮支撑组件包括上滑轨7、第一支撑腿22和第一滑轮23。上滑轨7固定套设在发酵筒体8的前部。第一支撑腿22固定安装在地面上，第一滑轮23可转动地设置在第一支撑腿22的上端，且与上滑轨7滚动连接。后滑轮支撑组件包括下滑轨10、第二支撑腿24和第二滑轮25。下滑轨10固定套设在发酵筒体8的后部，第二支撑腿24固定安装在地面上，第二滑轮25可转动地设置在第二支撑腿24的上端，且与下滑轨10滚动连接。通过上滑轨7与第一滑轮23、下滑轨10与第二滑轮25的配合实现可转动地支撑发酵筒体8。优选地，两对第一支撑腿22和第一滑轮23以及两对第二支撑腿24和第二滑轮25相对于发酵筒体8的旋转轴线对称布置，以便稳固地支撑发酵筒体8。前滑轮支撑组件的第一支撑腿22比后滑轮支撑组件的第二支撑腿24高，使得发酵筒体8的进料口5的位置与高于出料口12的位置。轴末支腿17和第二支撑腿24的支撑高度是可调节的，用以调整发酵筒体8和搅拌轴201相对于地面的倾斜角度。优选地，发酵筒体8和搅拌轴201相对于地面的倾斜角度为5°。
动力装置包括电机18、减速器19、传动轴20、第一传动轮21和第二传动轮9。第二传动轮9固定套设在发酵筒体8的外围，且位于上滑轨7和下滑轨10之间。电机18的输出轴连接减速器19的输入端。减速器19的输出端与传动轴20的一端连接，传动轴20的轴线与发酵筒体8的轴线平行，传动轴20的另一端固定安装有第一传动轮21，第一传动轮21与第二传动轮9啮合连接，电机18驱动第一传动轮21转动，第一传动轮21带动第二传动轮9转动，从而驱动发酵筒体8转动。当启动电机18时，第一传动轮21带动第二传动轮9转动，进而发酵筒体8随之转动，使得发酵筒体8内部的物料产生运动，再配合搅拌装置2来实现发酵物料的混合与搅拌。
定轴回转式发酵装置的特点，是启动搅拌时，发酵筒体8进行回转，搅拌装置2不动，利用筒体回转的向心力和搅拌装置的结构设置来将发酵物料充分搅拌，该发酵筒体可通过动力装置实现正反转，使出料更加快速方便。整个动力装置消耗能量少，传动效率高，大大减少设备能耗成本。
发酵筒体8的前端设有上封头6，上封头6的中部设有圆形通孔，圆形通孔与第一轴承的外圈固定连接，第一轴承的内圈与上定位封板3固定连接。上封头6的前端面设置有呈环形的多个排气孔4，用于排出发酵过程中产生的水蒸气。上封头6还设置有进料口5，待发酵的物料从进料口5进入发酵筒体8内。
发酵筒体8的后端设有下封头11，下封头11的中部设有圆形通孔，圆形通孔与第二轴承的外圈固定连接，第二轴承的内圈与下定位封板固定连接。下封头11还设置有出料口12，发酵产物通过出料口排出发酵筒体8。发酵筒体8的侧壁设置有加强筋，来加强发酵筒体8的强度。
搅拌轴201和曝气管1302均穿过上定位封板3和下定位封板，并与上定位封板3和下定位封板固定连接，从而实现发酵筒体8相对搅拌装置2和曝气管1302转动。当发酵筒体8开始回转时，开启风机16，空气通过总进气管进入曝气管1302，总进气管上设置流量计14和阀门15，流量计14用于测量总进气管内的风量，阀门15用于控制总进气管中风量的大小，通过温度传感器、含氧率传感器来进行空气流量的调节。
参照图3，搅拌装置2包括搅拌轴201、第一搅拌桨叶202和第二搅拌浆叶203。第一搅拌桨叶202和第二搅拌浆叶203均固定安装在搅拌轴201上。相较于第一搅拌桨叶202，第二搅拌浆叶203位于搅拌轴201更靠近末端的位置。第一搅拌桨叶202优选为多个，多个第一搅拌桨叶202呈螺旋状沿搅拌轴的长度方向等间距安装在搅拌轴201上。优选地，相邻的第一搅拌桨叶202的安装角度间隔120°，第二搅拌浆叶203与邻近的第一搅拌桨叶202的安装角度相同。
当发酵筒体8中的发酵物料发酵完成后，通过出料口12进行出料，出料时使发酵筒体8反转，不仅加快出料速度，还可以使发酵产物尽可能全部排出发酵筒体8的外部。
铁丝网铺设在曝气管1302表面，规格保证在18目以上，用以将一定大小以上的发酵物阻挡在铁丝网外侧，阻止发酵物落入铁丝网内造成曝气管1302的阻塞，影响曝气均匀性，进而影响发酵效果。
本发明的典型但非限制性的实施方式中，发酵物料主料和辅料的质量比为70:30、72:28、75:25、77:23、80:20、82:18或85:15；
本发明的典型但非限制性的实施方式中，主料中城市污泥的质量比例为0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、100％，更为优选的，城市污泥的质量比例≥50％；禽畜粪便的重量比例为0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％；厨余垃圾的质量比例0％、10％、20％、30％、40％、50％、100％，更为优选的，厨余垃圾的质量比例不高于30％。
需要说明的是，优选的，厨余垃圾的质量比例不高于50％，更为优选的，厨余垃圾的比例不高于30％，主要是因为厨余垃圾中盐含量的问题，厨余垃圾中盐含量比较高，高温好氧堆肥可以实施，但是主要是考虑后续发酵物料腐熟后，盐含量高的腐熟物料不能直接作为肥料使用，还需要再次与其他肥料掺杂。一般用100％的厨余垃圾进行高温好氧发酵时，初始的水分不能太高，因此，更为优选的，在高温好氧堆肥时，为了后续操作使用的方便，可以对厨余垃圾的比例进行控制。
高温菌剂是在80-100摄氏度能够发挥生物活性的一类菌种，能够在高温状态下继续降解有机物质。本发明中的高温菌剂是混合菌剂，包括厚壁菌门、放线菌门和变形菌门；这些菌种都是在高温发酵环境中有优势的，能够较好的实现对不同碳源物质的降解，比如说糖类、脂类、醇类、氨基酸、胺类物质等。
对于发酵物料腐熟的判断，经过大量的实验证明，经过80-100℃高温发酵，特别是长时间持续超过90℃的发酵，发酵物料内部病原菌及有毒有害微生物已被充分杀灭，安全无害。经过测试，当含水率≤35％时，发酵物料其病原菌减少95％以上，且孔隙率、微生物、盐含量等指标均达到作为肥料的使用标准。由此，在本发明的高温好氧堆肥工艺中，直接以含水率指标作为发酵物料腐熟的判断标准，简单快捷。
实施例1
一种高温好氧堆肥工艺，
定轴回转式发酵装置的参数如下：
发酵筒体直径1.6m；搅拌装置为定桨叶搅拌，6组第一搅拌桨叶+1组第二搅拌桨叶，发酵的量为3000kg；
步骤(1)预混处理：将初始含水率70％的主料与3mm稻壳作为辅料按重量80：20质量比例混合成为发酵物料并进行预加热，使温度达到40℃，混合后的发酵物料含水率在53％；
上述的主料包含50％的城市污泥、30％禽畜粪便、20％的厨余垃圾；
最终混合好的发酵物料，粒径是3-5mm；
将位于发酵筒体8底部的出料口12关闭，将混合加热后发酵物料通过进料口5缓慢倒入发酵筒体8内进行充分混合。
辅助加热的存在，使发酵物料快速加热到40℃以上，很快进入发酵状态，缩短在发酵筒体内的时间。
步骤(2)菌群添加：初次发酵是添加液态高温菌剂，菌种为厚壁菌门、放线菌门和变形菌门组成的混合菌剂，添加量为8％。本发明中的高温菌剂能够耐受80℃以上温度并保有较高的生物活性。
连续发酵时，添加经过发酵驯化的返料，返料的量为发酵物料质量的10-15％，更为优选的，为12％～15％。
步骤(3)回转搅拌：开启曝气装置13和动力装置，动力装置驱动发酵筒体8相对搅拌装置2转动，转速为0.9rpm；搅拌时间40min。
步骤(4)辅助搅拌：从曝气管向发酵物料颗粒空隙间进行间歇式引入空气并混合，频率为5次/min，每次持续5s；在步骤(3)发酵筒体开始转动的同时启动辅助搅拌，其搅拌时间与发酵筒体转动搅拌时间相同。
回转搅拌与辅助搅拌结合，使得搅拌更为充分、物料混合均匀；而且间歇式引入空气曝气使发酵过程中产生在物料内部的水分排出筒体，降低含水率。
步骤(5)曝气调节：调节曝气装置，持续曝气，空气的流量控制在4～6m3/h，控制发酵时维持体系的含氧率≥90％，发酵温度≥80℃。以传感器所反馈的发酵温度及溶解氧浓度调节阀门15，使风量达到发酵过程所需风量大小。
步骤(6)尾料排出，当发酵物料含水率≤35％时，发酵物料腐熟。发酵物料从出料口排出或作为返料。将风量调节到所需风量大小，打开发酵筒体8底部的出料口12，开启动力装置，排出发酵产物。
当第一次执行步骤(5)时发酵筒体8停止转动进入静态发酵阶段，持续引入曝气，当发酵温度下降至80℃以下时重复步骤(3)～(5)，直到发酵物料腐熟。
在回转搅拌和曝气调节的作用下，发酵物料的筒体内温度＞80℃，发酵物料堆体内的水蒸气将会从发酵筒体8的上封头6上的排气孔4排出发酵物料堆体外，随着发酵进行，发酵物料内部高温菌群密度上升，微生物代谢速率加快，可以加快发酵速度，提高发酵温度，使发酵物料能够快速的降低含水率。当第一次执行步骤(5)时，发酵筒体8停止转动进入静态发酵阶段，此时持续曝气，当发酵物料的温度降至80℃以下重复步骤(3)-(5)，再次启动回转搅拌和辅助搅拌，这样的操作会使发酵物料又一次混合均匀，从而提高了发酵物料的孔隙率，减少发酵物料板结结块，能够提高发酵效率。
物料发酵结束之后通过发酵筒体8回转将物料由出料口12部分排出，剩余一部分留在发酵筒体8内部作为返料，剩余返料比例为腐熟物料的20-30％左右，用来充当返料，即可无需再次添加其他辅料如稻壳、木屑、秸秆屑和菌剂等。
发酵腐熟产物由出料口12排出，堆放静置，等待下一步处理。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上，对发酵主料构成调整，主料的含水率65％，主料包含60％的城市污泥、30％禽畜粪便、10％的厨余垃圾；其他条件与实施例1均相同。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上，发酵物料中主料和辅料的质量比为70:30，主料的含水率65％，主料包含80％的城市污泥、20％禽畜粪便；其他条件与实施例1均相同。
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上，发酵物料中主料和辅料的质量比为85:15，主料的含水率70％，主料包含80％的城市污泥、20％厨余垃圾；其他条件与实施例1均相同。
对比例1
本实施例是在实施例1的基础上，发酵物料中主料100％是市政污泥，在步骤(3)中，筒体的回转速度为0.5rpm；其他条件与实施例1均相同。
对比例2
对比例是行业普通的回转式装备的工艺情况，
主料原料是100％城市污泥，主料与辅料的配比与实施例1相同；
发酵物料的含水率为46％；
发酵槽体直径1.6m、发酵的量为3000kg；
搅拌装置为固定搅拌桨叶，回转筒体搅拌，曝气方式为筒底曝气。
行业普通的回转发酵装置，热量损失较大，从加入发酵物料到45℃以上发酵开始，需要的时间为1-2天。而且，热量的大量损失让普通的发酵很难达到高温阶段或是高温阶段持续时间较短。本发明的高温好氧堆肥工艺，热量损失能减少40％以上。
实施例1-4和对比例1-2的好氧堆肥结果见表1。
表1好氧堆肥结果
Figure BDA0003108430730000141
通过表1中的数据可以看出，利用定轴回转式发酵装置的发酵工艺进行高温好氧堆肥，其发酵时间可以大大缩短，发酵效率大幅提升；特别是实施例1，可以从较高的初始含水率52.8％经过5天的时间发酵即可腐熟；该发酵工艺的发酵原料适应性广泛，可以实现对城市污泥、禽畜粪便和厨余垃圾进行高温好氧堆肥；对比例2为传统的回转式发酵，发酵时间较长，腐熟物料的含水率为40.45％，仍然较高；本发明的堆肥工艺中，在发酵物料预加热至40℃以上，进入发酵筒体后高温菌就开始发挥作用，很快就进入发酵阶段，与传统的高温好氧堆肥工艺相比，对发酵物料预加热的存在可以节约1天左右开始进入发酵阶段的时间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高温好氧堆肥工艺，适用于定轴回转式发酵装置，其特征在于，包括预混处理、菌群添加、回转搅拌、辅助搅拌、曝气调节及尾料管理；
步骤(1)预混处理，包括物料混合和预热；所述物料混合是将主料与辅料以70～85：15～30的质量比混合为发酵物料，主料的含水率为60-70％，发酵物料的含水率为45～55％；预热是将发酵物料加热至40～45℃，预热后的发酵物料从进料口缓慢倒入所述定轴回转式发酵装置的发酵筒体内；
步骤(2)菌群添加，添加高温菌剂或者添加经过发酵驯化的返料，所述高温菌剂的添加量为发酵物料质量的5-10％；所述返料的添加量为发酵物料质量的10～15％；
步骤(3)回转搅拌，所述定轴回转式发酵装置的发酵筒体转动，其转速为0.5～1rpm；
步骤(4)辅助搅拌，在步骤(3)中所述发酵筒体转动开始的同时启动辅助搅拌，所述辅助搅拌是指从曝气管向发酵筒体间歇式引入空气并发酵物料混合；空气引入量为4-6m3/h；
步骤(5)曝气调节，所述曝气调节为持续曝气，曝气时引入的空气流量通过传感器装置反馈的发酵温度和溶解氧含量进行调节，使发酵筒体内维持发酵温度≥80℃，溶解氧≥90％；
步骤(6)尾料管理，发酵物料在所述发酵筒体内完成发酵后，从出料口排出或作为返料。
2.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(1)中，所述主料为城市污泥、禽畜粪便、厨余垃圾中的至少一种。
3.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(1)中，所述辅料为粒度为1-5mm的稻壳、木屑或秸秆屑。
4.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(1)中，发酵物料的粒径＞1mm。
5.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(2)中，所述高温菌剂为混合菌剂，包括厚壁菌门、放线菌门和变形菌门。
6.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(3)中，所述定轴回转式发酵装置的发酵筒体转动搅拌时间为25-50min。
7.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(4)中，辅助搅拌采用间歇式射流，频率为3-6次/min，每次持续5s。
8.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(5)中，曝气调节时空气的流量为4-6m3/h。
9.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，在步骤(6)中，当发酵物料的含水率≤35％时，发酵物料腐熟，从出料口排出或作为返料。
10.如权利要求1所述的堆肥工艺，其特征在于，当第一次执行步骤(5)时发酵筒体保持停止运行进入静态发酵阶段，持续引入曝气，当发酵温度下降至80℃以下时重复步骤(3)～(5)，直到发酵物料腐熟。
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