城市污水污泥好氧堆肥技术研究（二）

　粉煤灰取自贵阳电厂。用化学分析法测定粉煤灰的主要成分，结果见表2。从表2可知，粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3 3种成分占70%以上，CaO和MgO量较小，CaO和MgO的含量随原煤的组成和产出时代不同而变化，一般在0.2%～10%之间变动。粉煤灰主要由非晶态玻璃相构成，其中石英为主要结晶相。粉煤灰中矿物状态的构成比率受炭质和燃烧冷却条件控制，其pH值可从弱碱性向强碱性过渡。
　　第三章好氧堆肥工艺的原理及过程控制参数
　　（1）工艺原理
　　好氧堆肥是在有氧条件下，好氧细菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁忙殖，产生出更多的生物体的过程。在有机物生化降解的同时，伴有热量产生，因堆肥工艺中该热能不会全部散发到环境中，就必然造成堆肥物料的温度升高，这样就会使一些不耐高温的微生物死亡，耐高温的细菌快速繁殖。生态动力学表明，好氧分解中发挥主要作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热细菌群。该菌群在大量氧分子存在下将有机物氧化分解，同时释放出大量的能量。据此好氧堆肥过程应伴随着两次升温，将其分成三个阶段：起始阶段、高温阶段和熟化阶段。
　　起始阶段：不耐高温的细菌分解有机物中易降解的碳水化合物、脂肪等，同时放出热量使温度上升，温度可达15~40℃。
　　高温阶段：耐高温细菌迅速繁殖，在有氧条件下，大部分较难降解的蛋白质、纤维等继续被氧化分解，同时放出大量热能，使温度上升至60~70℃。当有机物基本降解完，嗜热菌因缺乏养料而停止生长，产热随之停止。堆肥的温度逐渐下降，当温度稳定在40℃，堆肥基本达到稳定，形成腐植质。
　　熟化阶段：冷却后的堆肥，一些新的微生物借助残余有机物（包括死后的细菌残体）而生长，将堆肥过程最终完成。
　　（2）好氧堆肥的控制参数
　　机械化好氧堆肥过程的关键，就是如何选择和控制堆肥条件，促使微生物降解的过程能快速顺利进行，一般来说好氧堆肥要求控制的参数有：
　　①供氧量
　　对于好氧堆肥而言，氧气是微生物赖以生存的物质条件，供氧不足会造成大量微生物死亡，使分解速度减慢；但供冷空气量过大又会使温度降低，尤其不利于耐高温菌的氧化分解过程，因此供氧量要适当，一般为0.1~0.2m3/m3.min，供氧方式是靠强制通风，因此保持物料间一定的空隙率很重要，物料颗粒太大使空隙率减小，颗粒太小其结构强度小，一旦受压会发生倾塌压缩而导致实际空隙减小。因此颗粒大小要适当，可视物料组成性质而定。
　　②含水率
　　在堆肥工艺中，堆肥原料的含水率对发酵过程影响很大，水的作用一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；二是可以调节堆肥温度，当温度过高时可通过水分的蒸发，带走一部分热量。水分太低妨碍微生物的繁殖，使分解速度缓慢，甚至导致分解反应停止。水分过高则会导致原料内部空隙被水充满，使空气量减少，造成向有机物供氧不足，形成厌氧状态。同时因过多的水分发，而带走大部分热量，使堆肥过程达不到要求的高温阶段，抑制了高温菌的降解活性，最终影响堆肥的效果。实践证明堆肥原料的水分在50~50％为宜。
　　③碳氮比
　　有机物被微生物分解的速度随碳氮比变化，微生物自身的碳氮比约为4~30，因此用作其营养的有机物的碳氮比也在该范围内，当碳氮比在10~25时，有机物被生物分解速度。如果碳氮比过高，堆肥成品的比值也过高，即出现“氮饥饿”状态，施于土壤后，会夺取土壤中的氮，而影响作物生长。堆肥过程适宜的碳氮比应为20~30。
　　④碳磷比
　　磷对微生物的生长也有很大影响，城市污水处理厂的污泥含有丰富的磷，可满足微生物生长的需要，堆肥原料适宜的碳磷比为75~150。
　　⑤PH值
　　PH值是微生物生长的重要条件，在堆肥初期，由于酸性细菌的作用，PH值降到5.5~6.0，使堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物为养料细菌的生长和繁殖，会使PH值上升，堆肥过程结束后物料的PH值上升到8.5~9.0。（考试大环境影响评价师）
粉煤灰取自贵阳电厂。通过化学分析确定粉煤灰的主要成分，结果如表2所示。从表2可以看出，粉煤灰的三种成分SiO2、Al2O3和Fe2O3占70%以上，CaO和MgO含量很少。CaO和MgO的含量因原煤的组成和出煤年龄而异，一般在0.2%-10%之间。粉煤灰主要由非晶玻璃相组成，其中应时是主晶相。飞灰中矿物态的组成比例受碳和燃烧冷却条件控制，其pH值可从弱碱性过渡到强碱性。
第三章好氧堆肥技术原理及工艺控制参数
(1)工艺原理
好氧堆肥是指好氧菌在好氧条件下对废物的吸收、氧化和分解。微生物通过自身的生命活动，将吸收的一部分有机物氧化成简单的无机物，同时释放出微生物生长活动所需的能量，另一部分有机物则合成为新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生更多的生物。有机物生化降解的同时，产生热量。由于在堆肥过程中热能不会完全消散到环境中，堆肥物料的温度必然会升高，从而导致一些不耐高温的微生物死亡，耐高温的细菌迅速繁殖。生态动力学研究表明，嗜热菌群数量庞大，性能活跃，在好氧分解中起主要作用。在大量氧分子存在的情况下，细菌菌群氧化分解有机物，同时释放大量能量。据此，好氧堆肥过程应伴随两次升温，可分为三个阶段:初始阶段、高温阶段和熟化阶段。
初期:不耐高温的细菌分解易降解的碳水化合物、脂肪等。在有机物中，同时释放热量使温度升高，可达15~40℃。
高温阶段:耐高温细菌快速繁殖。在有氧条件下，大部分难以降解的蛋白质和纤维继续被氧化分解，同时释放出大量热能，使温度上升到60~70℃。当有机物基本降解后，嗜热菌因缺乏营养而停止生长，产热停止。堆肥温度逐渐降低，当温度稳定在40℃时，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。【/br/】腐熟阶段:冷却后堆肥，一些新的微生物借助残留的有机物(包括死亡后的细菌残留)生长，最终完成堆肥过程。
(2)好氧堆肥的控制参数
机械化好氧堆肥的关键是如何选择和控制堆肥条件，使微生物降解的过程快速顺利地进行。一般来说，好氧堆肥需要控制的参数有:
①供氧
对于好氧堆肥来说，氧气是微生物赖以生存的物质条件，供氧不足会造成微生物大量死亡。但过多的冷却空气体会降低温度，尤其不利于耐高温细菌的氧化分解过程。所以供氧量要适当，一般0.1~0.2m3/m3.min，供氧方式靠强制通风。所以材料之间保持一定的空间隙率很重要，材料颗粒间隙率过高。所以颗粒大小要合适，要看材料的成分和性质。
②含水率
在堆肥过程中，堆肥原料的含水率对发酵过程有很大的影响。水的作用是溶解有机物，参与微生物代谢。第二，堆肥温度可以调节。当温度过高时，水的蒸发会带走一些热量。过低的含水量阻碍了微生物的繁殖，减缓了分解速度，甚至使分解反应停止。含水量过高会造成原料中的空空隙被水填满，使空气体体积减少，导致有机物供氧不足，产生厌氧状态。同时，过多的水分带走了大部分热量，使堆肥过程达不到所需的高温阶段，抑制了嗜热菌的降解活性，最终影响堆肥效果。实践证明，堆肥原料的含水率应为50 ~ 50%。
③ C/N比
微生物分解有机物的速率随C/N比而变化。微生物本身的C/N比约为4~30，所以作为其营养的有机物的C/N比也在这个范围内。当碳氮比为10~25时，有机质的生物降解速率加快。碳氮比过高，堆肥成品的比例就会过高，即出现“氮饥饿”的状态。施入土壤后，土壤中的氮素会被带走，影响作物的生长。堆肥过程中适宜的碳氮比为20~30。
④ C/P比
磷对微生物的生长也有很大的影响。城市污水处理厂的污泥富含磷，可以满足微生物生长的需要。堆肥原料适宜的C/P比为75~150。
⑤PH值
PH值是微生物生长的重要条件。堆肥初期，由于酸性细菌的作用，堆肥物料的PH值降低到5.5~6.0，使堆肥物料呈酸性。然后，由于细菌利用酸性物质作为养分生长繁殖，堆肥过程结束后，堆肥物料的PH值会上升到8.5~9.0。(考试环境影响评估员)