自動控制生物堆肥技術——CTB技術
來源：北京中科博聯環境工程有限公司 閱讀：4659 更新時間：2009-03-30 08:48自內容提供：北京中科博聯高新技術有限公司
技術介紹
堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥。好氧堆肥是在有氧氣條件下有機物的分解過程，其代謝產物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在缺氧條件下進行有機物分解，厭氧分解最后的代謝產物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產物，如有機酸等。厭氧堆肥與好氧堆肥相比較，單位重量的有機質降解產生的能量較少，而且厭氧堆肥通常容易產生臭味。由于這些原因，幾乎所有的堆肥工程系統都采用好氧堆肥。堆肥工藝能達到較好的污泥脫水、殺滅污泥中病原菌和雜草種子的目的，該方法處理污泥的成本較低，處理后的污泥完全能達到進入填埋場的要求，如果再增加一定的后續制肥工藝，成品能直接土地利用。
1 好氧堆肥過程
好氧堆肥是在有氧氣條件下，借助好氧微生物（主要是好氧細菌）的作用，有機物不斷被分解轉化的過程。好樣堆肥一般分三個階段：
1）升溫階段
一般指堆肥過程的初期，在該階段，堆體溫度逐步從環境溫度上升到45℃左右，主導微生物以嗜溫性微生物為主，包括真菌、細菌和放線菌，分解底物以糖類和淀粉類為主。
2）高溫階段
堆溫升至45℃以上即進入高溫階段，在這一階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，而嗜熱微生物則上升為主導微生物。堆肥中殘留和新形成的可溶性有機物質繼續被氧化分解，復雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質也開始被強烈分解。微生物的活動也是交替出現的，通常在50℃左右時最活躍的是嗜熱性真菌和放線菌，溫度上升到60℃時真菌幾乎完全停止活動，僅有嗜熱性細菌和放線菌活動，溫度升到70℃時大多數嗜熱性微生物已不再適應，并大批進入死亡和休眠階段。現代化堆肥產生的最佳溫度一般為55℃，這是因為大多數微生物在該范圍內最活躍，最易分解有機物，其中的寄生蟲卵和病原微生物大多數可被殺死。
3）降溫階段
高溫階段必然造成微生物的死亡和活動減少，自然進入低溫階段。在這一階段，嗜溫性微生物又開始占據優勢，對殘余較難分解的有機物做進一步的分解，但微生物活性普遍下降，堆體發熱量減少，溫度開始下降，有機物趨于穩定化，需氧量大大減少，堆肥進入腐熟或后熟階段。
2 供氧方式
好氧堆肥的供氧主要有靜態鼓風供氧和動態翻拋供氧兩種方式，鼓風機曝氣充氧是利用設在堆肥物料下部的風管不斷地向堆體傳輸空氣，達到充氧的目的。翻拋充氧是利用翻拋機作業使物料與空氣進行短時間接觸，從而補充部分氧氣。兩種充氧方式各有其優缺點：
鼓風曝氣充氧的時間長，而且充氧時間比較靈活，可以根據需要隨時進行供氧，尤其是采用自動監控系統進行氧氣的監測和充氧條件下，可以根據堆體的氧氣消耗情況隨時進行曝氣充氧，保證堆體氧氣的充足供應，從而防止堆體出現厭氧發臭的可能性，保證廠區的環境衛生。但是，如果曝氣過量或連續曝氣，不僅會因通氣過多而導致堆體中大量熱量的損失，導致堆體溫度下降，同時也會增加能耗。因此，通風時間既要適時，通風量也必須合適，不能太大或太少。
翻拋充氧則利用物料被翻拋的剎那間與空氣的接觸而實現充氧，翻拋充氧能保證整個堆體的均勻，避免發酵倉內的死角，但是翻拋充氧時間短，而且每日翻拋次數有限（一般每天只能翻拋一次），在堆肥過程中的大部分時間中都存在嚴重的氧氣供氧不足問題。由于在堆肥的快速發酵階段中，氧氣消耗非常快，有時在半小時即可以使堆體的氧氣濃度下降到產生硫化氫等臭氣的氧氣臨界值(7%~8%)。因此，堆肥過程中僅依靠翻拋進行充氧，則不可避免地會導致大部分時間存在厭氧問題，從而導致惡臭和蚊蠅的環境衛生問題，而且在堆肥高溫期頻繁翻拋會導致大量氨氣的揮發。
污泥好氧堆肥實驗和工程運行表明：在堆肥的初期和中期，好氧發酵的耗氧速度很快；特別是在高溫階段，依靠翻拋機的充氧作用無法滿足要求，因此會出現長期的厭氧時段，從而導致惡臭和蚊蠅問題的產生，同時大幅度降低堆肥的穩定性。由于翻拋機的翻拋作用，會使得堆體內的溫度由高溫迅速降低到室溫，使堆體溫度呈鋸齒形變化，破壞理想的好氧發酵溫度升溫和保持過程，不利于實現堆肥的滅菌和殺滅雜草種子等無害化過程的進程，而且不利于發揮高溫階段微生物的快速降解功能。
3 堆肥過程的氧氣監測與控制
氧氣是影響微生物活性和堆肥進程的重要參數，充足的氧氣是保證好氧堆肥過程順利完成的必要條件。本工程采用堆肥氧氣自動在線監測裝置監測堆體氧氣含量狀況，可清楚地判斷堆肥狀態，為鼓風機的控制提供依據。
堆肥初期（起爆期和升溫期）微生物數量較少、活性較低，堆體對氧氣的需求量不大，此階段鼓風策略以堆體的氧氣含量狀況為依據，宜采用小風量鼓風，以免帶走堆體熱量；當溫度升高到高溫期后，微生物得到大量繁殖，活性也較高，耗氧速率較快，此階段易采用較大的鼓風量，以帶走堆體水分，為堆體提供充足的氧氣；當堆體進入降溫期后，堆體的好氧速率降低，對氧氣的需求量減少，此階段采用曝氣充氧與翻拋充氧相結合的方式。
4 堆肥過程的溫度監測與控制
堆體溫度是高溫好氧堆肥的另一項重要指標。它關系到堆肥過程中的發酵速度、穩定化效果、脫水效率、滅菌和生物滅活等無害化程度。在高溫階段，堆體中的嗜高溫微生物可以大量繁殖，嗜高溫微生物的生物降解效率比其他微生物高，高溫不僅有利于加速堆肥過程，而且有利于滅菌和殺滅雜草種子，因此是堆肥無害化處理中最關鍵的階段。但是，如果堆體溫度太高，則會導致所有微生物都被殺滅或者休眠，從而降低堆肥過程的發酵效率，因此對堆肥過程反而產生不利影響。在好氧堆肥的四個階段中，溫度過高也并不利于堆肥的發酵進程。因此須對堆肥的溫度進行監測和控制，已達到最理想的溫度條件，以最大限度地促進堆體中有益微生物的大量繁殖和迅速生長。
翻拋會導致堆體的溫度時高時低，呈現明顯的鋸齒狀，從而不利于堆肥的滅菌和快速發酵過程。參考我國《糞便無害化衛生標準》（GB7959-87）的好氧堆肥工藝設計標準和規范，要求高溫發酵過程必須保證堆體內物料溫度在50℃以上并保持5~7天。因此，翻拋工藝最大的一個缺陷是不能滿足50℃以上持續 5~7天的無害化基本要求。而采用基于強制通風條件下的靜態堆肥工藝，則可以自動監測和控制堆體的溫度，使其始終處于最佳狀態，從而避免單獨翻拋的缺陷，很好地滿足50℃以上持續5~7天的無害化基本要求。因此，在堆肥過程中不宜單獨使用翻拋工藝，而是應該在一次發酵過程中進行溫度的自動監測和控制，在二次發酵過程中進行適當的翻拋。
技術路線
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技術優勢
堆肥時間短： 發酵速度快，發酵周期為14天
占地面積少： 占地面積、投資和運行成本僅為同類技術的1/5-1/2
運行成本低： 自動化、機械化程度高，省電、省人力
經濟高效： 生產的高品質肥料可以獲得一定的利潤
操作簡便： 實現計算機自動控制，大大簡化操作難度，且具有故障診斷功能
運行穩定： 堆肥過程不受外界低氣溫的影響，可以實行周年生產
技術成熟： 技術成熟、穩定，通過國家權威部門的質量檢測和認證
環境安全： 不產生臭氣及廢液，無二次污染，生產的肥料不污染環境
