堆肥高级指导手册资料.docx
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堆肥高级指导手册资料
堆肥高级指导手册
一、简介
1.堆肥特性
堆肥厂产生的堆肥产品来源于不同的原材料,比如庭院剪切物,生物固体,纸张,食品下脚料等不同的商业、工业和农业的废弃物。
为了使产品性能一致并能使工艺过程容易控制,必须熟悉原料的性能,而且要获得实验数据。
堆肥厂只能加工物理和化学污染物含量低的原料,以保障公众健康和环境。
表1堆肥特性
1.PH
2.可溶盐含量
3.营养含量
4.持水能力
5.容积密度
6.湿度
7.有机物含量
8. 颗粒尺寸和结构
9.稳定性
10.腐熟度
11. 微量元素
12.人造惰性剂
13.病菌和草籽
因为堆肥使用不同的原料,所以可以产生不同的堆肥产品。
影响堆肥产品特性和质量的两个重要因素是原料和堆肥腐熟度。
有不同的方法调整堆肥发酵、腐熟、筛分和精选、储存的操作步骤以控制产品的特性。
本指导的目的就是描述潜在的调整方法,控制最终产品的特性。
本指导所说的产品特性如表1所示。
本指导还提供了在操作过程中一些问题的解决方案。
对原料和产品的取样和分析,以监控工艺过程,这些为评估工艺操作和堆肥产品提供了必须的数据。
评估所用的实验方法应和政府规定一致。
环境的监测分析应由有资质的实验室进行,其他特性的监测可以由商业实验室或工厂自建实验室进行。
2.堆肥工艺模型
图1堆肥工艺模型
图1显示了堆肥工艺的操作步骤。
模型包含物料从进厂到产品的全部过程。
这7个步骤对于增加原料价值从而最终卖掉都是必须的。
原料:
从废物产生处或者送到工厂的废物含有堆肥必须的有机物。
原料到厂之前必须提前知道原料成分,确保产品符合规范和具有客户需要的特性。
原料回收:
运送到厂的原料进行最后一次监测,以除去物理和化学的污染物,如需要还要对回收的物品进行监测。
对气味进行控制。
原料预处理:
本步骤主要是为更有效的堆肥发酵创造条件,建立适合微生物繁殖的环境,和对气味的产生进行控制。
堆肥发酵:
堆肥发酵的过程主要是杀死原料中引起疾病的病菌,并杀死草籽。
此步骤还控制微生物的生长环境从而使有机物的降解更加迅速。
在整个过程中,必须控制堆体产生臭气。
臭气处理:
每一个操作步骤中因为细菌的活动都会产生臭气,对臭气产生的控制是非常重要的。
防止臭气的挥发是一个工厂成功的关键。
堆肥腐熟:
堆肥腐熟是完成产品的操作,它继续降解过程以增加客户需要的产品生物稳定性,它还继续杀死病菌并消除抑制种子发芽的阻碍剂。
控制堆体臭气的产生。
膨胀剂仍旧保留在堆体中,以提高堆体的空隙率和通风条件。
注意:
两个完成产品的步骤顺序:
堆肥腐熟和堆肥筛分有时候会颠倒,使膨胀剂保持足够的空间以利于堆肥腐熟。
若筛分之前完成了腐熟操作,则筛分效果将会非常好,因为产品的稳定性得到了提高,颗粒的大小更均匀变小,从而使小的物理污染物得到除去。
堆肥的筛分和精选:
这是一个完成堆肥产品的操作。
在此操作中,膨胀材料和其他大颗粒物质,如石头,人造惰性剂,织物,玻璃,金属和塑料被筛分除去,以满足市场的需求。
必须控制粉尘的产生。
堆肥的储存和包装:
此操作的目的是最大化市场机会,平衡市场的季节需求,而且有时会让产品获得更大的价钱。
3.主要工艺参数的控制
表2是一个模型,显示了原料和7个步骤中需要控制的工艺参数。
“V”表示在每一个工艺步骤中需要控制的参数。
主要的工艺参数规定了堆肥的工艺条件。
表2主要工艺参数
主要工艺参数
主要工艺参数的控制
原料的收集和交付
工艺步骤
1
2
3
4
5
6
7
原料回收
原料预处理
堆肥
气味处理
堆肥腐熟
堆肥筛分和精选
堆肥的储存和包装
空隙率
V
V
V
V
V
V
V
V
营养平衡
V
V
V
氧含量和PH
V
V
V
V
V
湿度
V
V
V
V
V
V
温度
V
V
时间
V
V
V
V
V
堆体空隙率:
决定了相连颗粒的空间,这些空间用于空气和水膜覆盖颗粒
原料的营养平衡:
主要是指初始的碳氮比和氮磷比,这些指标决定了微生物的活性。
堆体氧含量:
确保二氧化碳和其他微生物产生的气体得到交换,提供足够的氧气促进有氧反应,防止厌氧反应产生臭气。
堆体湿度:
确保足够的水膜覆盖在颗粒的周围,使微生物发生酶化活动,但是湿度不要太大以免水分阻塞了空气置换的空间,造成厌氧反应。
在堆肥发酵时,湿度最好是大于40%,最好在45-60%之间,绝不能低于35%以防止粉尘的出现。
堆体温度:
是嗜温菌进行活动产生热量的证据,足够的热量用以杀死病菌和草籽。
最后温度到达一个适宜的温度,延长放线菌和真菌的活动时间,降解半纤维素,纤维素,木质纤维素和木质材料。
保留时间:
在不同温度下的堆肥时间,使原料成分稳定,使在初始阶段和初始腐熟阶段形成的有机植物毒素充分降解。
操作步骤1,3,5,6,7部分或全部的增加产品的价值,需要投资设备,时间和人力。
某些步骤需要部分的投资,如第3步或第5步中病菌的处理。
增加市场价值的投资比率一定要超过投资成本。
图2显示了满足市场需要的产品资源和不需要增加产品特性的产品。
图2堆肥产品模型
步骤1原料回收:
是在料坑处对原料进行检察,除去不想要的物品,回收可作为循环利用的物品,比如铁,塑料,干净纸。
此处需要配备设备和人力,投资需要能得到补偿。
步骤2原料预处理:
对所有的堆肥厂都是一个基本的需要。
步骤3:
堆肥发酵可以杀死病菌和大部分草籽,这也是原料处理最基本的需要。
基于这一点,市场能够接受这些产品,尽管它们的生物稳定性不强,而且还有阻碍种子发芽和作物生长的阻碍剂的存在。
但是经过长时间的稳定和腐熟,这些产品可以为用户提供足够的营养,比如所含的有机物。
步骤4气味处理:
尽管他对于产品不会增值,但是必须保留此操作,以防止臭味和因此产生的关门风险
步骤5堆肥腐熟:
可以增加生物稳定性,进一步除菌,在通风的条件下可以消除阻碍剂。
腐熟的程度应和客户的需求一致,若产品需要包装,腐熟度高。
若产品不包装直接用于农业,腐熟度可以低。
不要进行无效的投资。
步骤6堆肥的筛分和精选:
可以把大尺寸的颗粒和不需要的颗粒除去,能够为客户提供需要的颗粒尺寸和颗粒结构。
筛分和精选需要另外的投资,这些投资可以增加工厂收入。
步骤7堆肥的储存和包装:
主要是应对不同季节的需求,不是满足原料的供应模式。
此时不应发生进一步的降解。
若原料储存不可避免,它还可以针对特定的市场增加新的价值。
4.产品特性发展的控制
表3是产品特性的列表,也列明了堆肥过程影响产品特性的堆肥操作步骤和原料选择。
表3产品特性发展的控制
产品特性
特性确定
原料的收集和交付
工艺步骤
1
2
3
4
5
6
7
原料回收
原料预处理
堆肥
气味处理
堆肥腐熟
堆肥筛分和精选
堆肥的储存和包装
安全特性
规定的化学成分
V
V
V
V
V
病菌
V
V
V
V
市场特性
人造惰性剂
V
V
V
生长筛分
V
V
V
V
V
V
稳定性
V
V
V
V
V
V
有机物含量
V
V
V
V
V
PH
V
V
V
V
V
溶盐含量
V
水持能力
V
V
V
V
V
膨胀剂密度
V
V
V
V
V
颗粒尺寸和质地
V
V
V
V
湿度
V
V
V
植物营养含量
V
V
V
V
V
二、堆肥特性详述
本手册讨论安全和市场特性的重要性和影响,每个特性的正常值的范围以及工艺过程对某些特性的影响,这些特性可以增加产品的市场价值。
1.PH
在特定的PH范围内和基于典型的堆肥利用率,特定品种的作物可以茂盛的生长;我们可以理解添加堆肥产品可以影响土壤的PH和生长介质。
因此需测定这些影响并知道堆肥产品的PH值。
堆肥产品的PH值范围是5.0-8.5。
通常最终产品的PH范围缩小到6.0-7.5之间。
在堆肥发酵过程中,生物活动倾向于把原料变成中性PH。
这是因为大颗粒表面进行有氧反应,内部进行厌氧反应,因此缺少大量的通风以提供足够的氧气和置换二氧化碳及其他气体。
当颗粒尺寸减小,微生物由大量的细菌变为放线菌和真菌时,PH开始升高,氧含量会升高。
但是若长时间的厌氧反应继续在堆肥发酵和腐熟阶段出现,有机酸会积聚,PH值下降。
在原料预处理阶段,PH值是由原料的PH值决定的。
例如,若原料当中含有缓冲PH值的物质,如木灰或其他工业废物,最终产品的PH会在中性之上。
同样的,若石灰或铁盐用来除去生物固体中的水分,最终产品的PH值也会在中性之上。
另一方面,若庭院剪切物中富含软木,树叶,或松针,这些物品作为原料中的主要成分,则最终产品会变成酸性。
在堆肥发酵和堆肥腐熟工艺中,对PH造成最大影响的因素是缺少氧气形成的有机酸。
产品的PH值可以通过在堆肥发酵和堆肥腐熟过程中维持堆体的空隙率和自由空间来提高,这可以通过利用合适的膨胀材料和经常翻堆从而打破结块和气道来实现。
在堆肥腐熟操作中当缺少通风时,出现另外一个问题是堆肥中出现酸,降低产品的PH.让膨胀材料一直呆到产品运输之前,有助于提高所需的空隙率。
在堆肥腐熟时可以正压通风,产品储藏时可以在堆体下部通过分配气管利用通风机送风。
翻堆腐熟产品可以提高堆体氧含量。
降低堆体高度到1.82米或更低,可以防止堆体塌陷和挤压,从而可以提高堆体氧含量和降低酸的产生。
最终产品可以通过添加改良剂来调整,如添加石灰提高PH值,添加硫化物降低PH以满足特殊要求。
调节堆肥产品质量的堆肥和储存方法
特性:
PH
正常范围:
5.0-8.5
最佳范围:
6.0-7.5
操作步骤
调整——若值高
调整——若值低
原料
预处理
●用石灰和氯化铁进行脱水后的生物固体/淤泥,用聚合物对其进行改变以脱水
●添加低PH值的膨胀剂
●不要用堆肥产品作为膨胀剂
●添加高PH值得膨胀剂(木灰,水泥窑灰,等)少量(重量小于15%)以提高PH和缓冲能力
●用正确的膨胀剂以维持堆体空隙率
堆肥发酵和堆肥腐熟
●堆肥产品运输之前保持足够的腐熟时间
●调整膨胀剂的类型和尺寸以影响堆体空隙率
●保留膨胀剂直到产品运输之前
●堆肥腐熟阶段通风以防止酸的积聚
●降低非有氧发酵堆体的高度到1.82米或更低
●降低腐熟堆体高度到1.82米或更低
●对堆体进行经常翻堆以保持空隙率
最终产品
●通过筛分或搅拌对产品进行通风使氨气挥发
●添加硫磺降低产品PH。
混合均匀。
●搅动并对产品进行通风,以打破结块和湿团
●添加石灰,如农业用石灰和牡蛎粉以增加缓冲能力和PH。
混合均匀
2.可溶盐含量
堆肥产品中过多的可溶盐可能是植物毒素的(防止种子发芽和根系的生长),尤其是对盐敏感的植物。
然而许多营养是以盐的形式供给植物的,如许多商业肥料。
可溶盐含量很大部分是由堆肥原料决定的,若原料的可溶盐含量高,它们就会被带入工艺中,最终产品的可溶盐含量相应的就高。
在原料预处理步骤中,减少可溶盐含量的主要意思是利用第二种原料。
当调整碳氮比的时候,混合另外一种可溶盐含量的原料稀释初始物料。
因为一些膨胀剂
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