垃圾好氧發(fā)酵工藝及影響其發(fā)酵速度的幾點因素

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簡介： 介紹有機發(fā)酵的基本知識和好氧發(fā)酵在城市生活垃圾綜合處理中的應用，分析了濕度、碳與氮的比率、供給的氧氣量、磷與鉀的含量和有毒微小物質(zhì)對好氧發(fā)酵速度的影響。
關鍵字：垃圾處理工藝 堆肥 好氧發(fā)酵 速度 厭氧發(fā)酵

前 言
隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市規(guī)模和人口數(shù)量迅速擴大和增加，伴隨而來的城市生活垃圾也與日俱增，城市生活垃圾的污染已經(jīng)成為一個非常嚴重的社會問題。
我國是一個資源相對貧乏的國家，城市生活垃圾處理技術起步較晚，目前,多數(shù)城市生活垃圾露天堆放，且絕大部分為混裝，成分復雜、熱值低、含水率高。由于技術、設備、管理上的問題，城市垃圾對大氣、地下水源、土地資源的污染以及垃圾圍城現(xiàn)象對城市生活環(huán)境構成了嚴重威脅，垃圾處理問題已經(jīng)成為各級政府高度重視的問題。到目前為止，在垃圾處理方式中，78.5%為簡易填埋處理，21.5%為簡易堆肥處理。這期間存在的突出問題是：垃圾處理工作還沒引起足夠的重視；垃圾處理投入不足;從事垃圾處理的科技人員少；垃圾處理水平低。
綜合我國目前投入運行的垃圾處理廠情況，大多數(shù)是采用垃圾堆肥、焚燒、衛(wèi)生填埋等常規(guī)方法,少數(shù)垃圾處理廠采取垃圾綜合利用方法。由于填埋和焚燒占地面積大、投資較高,在中小城市很難推廣。因此，在城市垃圾處理方面,生活垃圾生物處理技術及好氧發(fā)酵技術有著無可比擬的優(yōu)越性和廣闊發(fā)展?jié)摿ΑＴ摷夹g,由于工程投資少，處理方法科學，運行費用低,非常適合中小城市使用?，F(xiàn)謹對好氧發(fā)酵的基本知識及影響好氧發(fā)酵速度的幾點因素加以分析研究。
一、有機發(fā)酵的基本知識
發(fā)酵是一個分解過程，它包括在最適宜的狀態(tài)下有機殘渣的微生物轉(zhuǎn)化及借助微小有機體形成腐殖質(zhì)。發(fā)酵一般可描述為厭氧或好氧過程。厭氧過程一般在缺氧狀態(tài)下產(chǎn)生，它的形成如下所示：
有機物質(zhì)+厭氧菌+二氧化碳+水→氣態(tài)甲烷（沼氣）+氨+最后產(chǎn)物
厭氧分解后的產(chǎn)物中含許多喜熱細菌并會對環(huán)境造成嚴重的污染。其中明顯含有有機脂肪酸，乙醛，硫醇（酒味），硫化氫氣體還夾雜著一些化合物及一些有害混合物。例如：硫化氫，它是一種非?；钴S并能致人于死地的高濃度氣體，它能很快地與一部分廢棄的有機質(zhì)結(jié)合形成黑色有異味的混合物。厭氧分解一般在掩埋式垃圾處理中使用。
好氧分解過程一般在有氧和有水的情況下產(chǎn)生，它的形成如下所示：有機物質(zhì)+好氧菌+氧氣+水→二氧化碳+水（蒸氣狀態(tài)）+硝酸鹽+硫酸鹽+氧化物
好氧分解后的產(chǎn)物是通過適濕細菌的微妙活動而形成的，適濕細菌吞食有機殘渣中的碳元素，在呼吸中消耗氧，產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳實際是一種細菌呼吸及磨擦后所產(chǎn)生的氣體。這種反應過程無任何有害物質(zhì)產(chǎn)生，盡管沒有一種生物分解是無味的，但經(jīng)過正確處理的好氧發(fā)酵所產(chǎn)生的氣味很小。國外采用翻堆機進行垃圾堆肥處理，就是典型的好氧發(fā)酵消納城市生活垃圾的技術。
二、工藝流程的基本描述
好氧發(fā)酵是環(huán)境所能接受的最好的垃圾處理方式，其中有兩種形
式可供使用，一種是封閉型艙式容器，它可與一種精密機械相結(jié)合，放置在發(fā)酵工廠，另一種就是敞開式發(fā)酵。封閉艙式發(fā)酵又可細分為兩種：靜態(tài)與動態(tài)。在靜態(tài)系統(tǒng)中，空氣一般直接通入封閉容器（象船艙），空氣可被吹入（正壓 ）或吸進（負壓）。相比之下動態(tài)翻滾式系統(tǒng)用得可能較多。
其實最經(jīng)濟實用的是敞開式發(fā)酵方式。因為它操作方便，按裝成本低并且功效高。艙式發(fā)酵系統(tǒng)的安裝成本是敞開式發(fā)酵系統(tǒng)安裝成本的4-5倍，同時操作成本也是敞開式發(fā)酵系統(tǒng)的3倍。利用翻堆機處理生活垃圾系統(tǒng)就是一種敞開式發(fā)酵方式。概括的說，對城市生活垃圾的敞開式發(fā)酵可分為五個主要部分：
1. 初步分揀
2. 敞開式發(fā)酵
3. 污染物的篩分
4. 發(fā)酵物的成熟及制肥
5. 運送
城市垃圾的潔凈程度與發(fā)酵的成本和效率有著直接聯(lián)系，最初分
揀是保證產(chǎn)品潔凈的最經(jīng)濟的方法。
如果最初分揀系統(tǒng)較完善，也就是說最初就將有機部分從無機物中分選出來，那么操作成本就會降低，效率就會升高。最后的產(chǎn)品質(zhì)量也會提高。
一般在垃圾被運入發(fā)酵直道，首先被傾倒在一個水平分選帶上進行初次分選。然后翻堆機駛?cè)氤尚蔚陌l(fā)酵直道，與此同時垃圾被噴灑菌種、通氣、破碎、松散、混合和翻轉(zhuǎn)，所有的垃圾都會被上下徹底的翻轉(zhuǎn)。作為加工系統(tǒng)的一個重要部分，每一批垃圾都會被噴入適量的菌種，它們對提高好氧發(fā)酵率很重要。
發(fā)酵完畢，下一個工序是清理。這時直道上的發(fā)酵物將被運入篩選工段，篩去一些無機物，如：塑料、玻璃、各種金屬和人造織物等。篩選后的有機物被放入制肥工段生產(chǎn)顆粒有機復合肥。
三、影響好氧發(fā)酵速度的因素
影響發(fā)酵速度的主要因素是那些影響生物菌種活性的因素，它們是：
1. 濕度
2. 供給的氧氣量
3. 磷、鉀的含量
4. 有毒物質(zhì)，例如：重金屬、有毒物、濃酸。
1濕度
象所有的生命體，為獲取營養(yǎng)和實現(xiàn)增殖，細菌需要水分，我們的經(jīng)驗證明：高效成功的發(fā)酵過程所需的濕度是50%～70%。
2碳與氮的比率
有機物質(zhì)中的碳、氮比率一般高于20：1，高于這個比率氮在植物中就無法起到作用，因為好氧菌被強制地快速繁殖，在此期間所有氮都被用于制造細菌，只有當碳、氮比率降到20：1時，多余的好氧菌才會死去，氮元素才被釋放供給植物進行光合作用。所以必須減低比率。有機物質(zhì)的好氧發(fā)酵生成二氧化碳，但對氮的減少量很小，當二氧化碳產(chǎn)生時，只有一小部分碳會被利用去制造一些微生物細胞。在此過程中，氮被牢固地貯存在微小的有機體中，活動空間很少。碳氮的比率在發(fā)酵過程中快速降低。當碳氮比率低于20：1時，說明發(fā)酵已處于穩(wěn)定階段，可以結(jié)束了。
一般好氧發(fā)酵前碳氮比率在25：1到35：1之間，實驗證明，當碳氮比率為33：1時可達到最快發(fā)酵速度。
3供給的氧氣量
如果在發(fā)酵過程中有充足的氧氣供應，再加上其它條件也比較適宜，那么微生物的活動將不受任何抑制，并且會迅速增殖。細菌的密度和活躍程度可以通過溫度（最佳條件60℃-65℃）和可達到的速率來評估。
翻堆機就是用翻轉(zhuǎn)的方法來促進發(fā)酵,使氧與被發(fā)酵物充分地裹合，加快發(fā)酵速度。
4磷與鉀
發(fā)酵有機物質(zhì)適量的磷與鉀必不可少,這些營養(yǎng)元素很重要,因為磷是形成微生物細胞質(zhì)的主要成分,而鉀能調(diào)整細胞內(nèi)的滲透關系.以氮作為相對的度量標準，磷含量應占20%左右，鉀含量應占8%左右，值得高興的是有機物質(zhì)的磷、鉀含量一般都能達到前述標準，它們的含量有很大的伸縮性，在較好的發(fā)酵過程中并不需要對他們做任何調(diào)整。
5有害物質(zhì)
某些有機物中也許會存在一部分對發(fā)酵中好氧菌有害的物質(zhì)，許多重金屬元素例如：錳、銅、鋅、鎳、鉻和鉛，若它們的含量過高就會對好氧菌造成危害。導致好氧菌的大量死亡使發(fā)酵速度變慢，應避免有毒物質(zhì)進入發(fā)酵場地。
生活垃圾一般很難仰制重金屬的比率，但過多的重金屬確實會造成一定的影響。
結(jié)束語
以上垃圾好氧發(fā)酵工藝及影響其發(fā)酵速度的幾點因素是我們在城市生活垃圾處理的實踐過程中總結(jié)出來的，我們在垃圾處理過程中始終堅持高起點、高技術、高質(zhì)量、高效率、高效益的“五高”方針，不斷提高自身的垃圾處理水平，提高產(chǎn)品競爭力，塑造名牌產(chǎn)品。