基本介紹
- 中文名：好氧堆肥
- 外文名：aerobic composting
- 性質：堆肥
- 屬性：好氧
- 實質：生物代謝
- 又稱：高溫好氧堆肥
原理,典型工藝,設備,工藝流程,影響因素,含水率,溫度,pH值,C/N比,其他因素,
原理
好氧堆肥是依靠專性和兼性好氧細菌的作用降解有機物的生化過程，將要堆腐的有機料與填充料按一定的比例混合，在合適的水分、通氣條件下，使微生物繁殖並降解有機質，從而產生高溫，殺死其中的病原菌及雜草種子，使有機物達到穩定化。在好氧堆肥的過程中，有機廢物中的可溶性小分子有機物質透過微生物的細胞壁和細胞膜而為微生物所吸收和利用。其中的不溶性大分子有機物則先附著在微生物的體外，由微生物所分泌的胞外酶分解成可溶性小分子物質，再輸入其細胞內為微生物所利用。通過微生物的生命活動（合成及分解過程），把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，並提供活動中所需要的能量，而把另一部分有機物轉化成新的細胞物質，供微生物增殖所需。
典型工藝
好氧靜態堆肥工藝
我國在好氧靜態堆肥技術方面有較豐富的實戰經驗，通常採用的靜態堆肥為露天強制通風垛，或是在密閉的發酵池、發酵箱、靜態發酵倉內進行。當一批物料堆積成垛或置入發酵裝置後，即處於不再添加新料和翻倒，直至物料腐熟後運出。
間歇式好氧動態堆肥工藝
間歇式堆肥採用靜態一次發酵的技術路線，其特點是發酵周期短，可使堆肥體積有所減少。具體操作是採用間歇翻堆的強制通風垛或間歇進出料的發酵倉，將物料批量地進行發酵處理。
連續好氧動態堆肥工藝
其工藝採取連續進料和連續出料的方式進行，在一個專設的發酵裝置內使物料處於一種連續翻動的動態下，易於形成空隙，其組分混合均勻，水分蒸發迅速，故而發酵周期得以縮短，與此同時還有效地滅活病原微生物，並可防止異味的產生。
設備
主要的設備有：磁選機，BJD型普通錘式破碎機，混料機，翻拋機(主體設備)，篩分機，低溫破碎機。
工藝流程
堆肥工藝流程主要包括：前處理～主發酵（一次發酵）～後發酵（二次發酵）～後處理～貯存。
原料的預處理：包括分選、破碎以及含水率及碳氮比的調整。首先去除廢物中的金屬、玻璃、塑膠和木材等雜質，並破碎到40毫米左右的粒度，然後選擇堆肥原料進行配料，以便調整水分和碳氮比，可以使用純垃圾，垃圾和糞便之比為7：3或者垃圾與污泥之比為7：3進行混合堆肥。
原料的發酵階段：我國大都採用一次發酵方式，周期長達30天，目前採用二次發酵方式，周期一般用20天。一次發酵是好氧堆肥的中溫與高溫兩個階段的微生物代謝過程，具體從發酵開始，經中溫、高溫然後到達溫度開始下降的整個過程，一般需要10—12天，高溫階段持續時間較長。二次發酵指物料經過一次發酵後，還有一部分易分解和大量難分解的有機物存在，需將其送到後發酵室，堆成1—2米高的堆垛進行二次發酵並腐熟。當溫度穩定在40℃左右時即達腐熟，一般需20—30天。
後處理階段：是對發酵熟化的堆肥進行處理，進一步去除堆肥中前處理過程中沒有去除的雜質和進行必要的破碎過程、經處理後得到的精製堆肥含水在30%左右，碳氮比為15—20。
貯存階段：貯存是指堆肥處理前必須加以堆存管理，一般可直接存放，也可裝袋存放。但貯存時要注意保持乾燥通風，防止閉氣受潮。分為三個過程：起始階段、高溫階段、熟化階段。
影響因素
含水率
在堆肥過程中，水分是一個重要的物理因素，水分含量是指整個堆體的含水量。水分的主要作用有二：一是溶解有機物，參與微生物的新陳代謝，二是調節堆肥溫度，溫度過高時通過水分的蒸發，帶走一部分熱量。水分的多少，直接影響好氧堆肥反應速度的快慢，影響堆肥的質量，甚至關係到好氧堆肥工藝的成敗。在堆肥期間，如果水分含量低於10%-15%，細菌的代謝作用會普遍停止；含水量太高，會使堆體內自由空間少，通氣性差，形成微生物發酵的厭氧狀態，產生臭味，減慢降解速度，延長堆腐時間。
溫度
微生物活性是保證有機固廢堆肥化的根本內因，而溫度是影響微生物活性的關鍵因素。好氧堆肥是一個變溫過程，嗜溫菌和嗜熱菌分別在不同溫度階段發揮主要作用，最適溫度分別為30~40℃、50~60℃。升溫和降溫階段的堆肥體系溫度一般低於45℃，此階段以嗜溫菌為主；高溫階段的堆體溫度一般為45~60℃，此階段嗜溫菌活性受到抑制或死亡，數量變少，嗜熱菌數量增多並占主導地位。研究發現，嗜熱菌對有機固廢的降解能力明顯高於嗜溫菌，可通過維持一定時間的高溫，充分發揮嗜熱菌對有機固廢的降解能力，縮短堆肥周期。
pH值
pH值是顯著影響有機固廢好氧堆肥進程的另一個重要參數。適宜細菌生長的pH值範圍為6.0~7.5，適宜放線菌生長的pH值範圍為5.5~8.0。Bharadwaj研究pH值對微生物活性的影響時發現，對堆體中大部分微生物來說最適生長pH值範圍為6.5~7.5。我國一些學者認為好氧堆肥最適宜pH值是中性或弱酸性（6~9）。好氧堆肥進程中pH值是動態變化的：起始階段，由於微生物將有機固廢分解為大量小分子的揮發性脂肪酸（VFAs）和CO2，pH值通常較低；隨著反應的進行，溫度升高，VFAs被微生物吸收利用，CO2揮發，蛋白質分解產生NH3，pH值逐漸升高。值得注意的是，pH值也會影響堆肥中氮的存在形式，進而影響堆肥產品最終的氮素損失。
C/N比
碳是微生物的主要能量來源，並且一小部分碳素參與微生物細胞的組成。細菌幹細胞質量的50%以上是蛋白質，氮作為蛋白質組成的主要元素對微生物種群的增長影響巨大。一般用C/N比表征這兩種主要營養元素在堆肥中的平衡關係。當氮素受限制（C/N比較高）時，微生物種群會長時間保持在較少的狀態，並且需要更長的時間降解可生化的碳；當氮素過量（C/N比較低）時，氮素供應超過了微生物的需求，結果往往以NH3的形式從系統中揮發而流失。因此，綜合考慮促進微生物降解和氮固定，合適的C/N比為30：1。在國內堆肥的研究和套用中一般認為初始階段物料合適的C/N比為（25~35）：1。
其他因素
有機固廢好氧堆肥過程還受原料理化性質的影響，如底物的課粒度大小、含鹽量和油脂含量（主要針對餐廚垃圾）等。對堆肥原料進行粉碎預處理，使其具有適宜的粒徑，可以有效調節堆體通氣透水性能，防止底物粒徑過小形成局部厭氧環境，也可避免底物粒徑過大造成降解過程中堆體坍塌，影響升溫。一般認為適合餐廚垃圾好氧堆肥的粒徑大小為5~10mm，秸稈等調理機適宜破碎為10~50mm。
