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DATE
2018.03.22

微生物有機肥生產工藝流程!

一、微生物有機肥生產原理和微生物學過程

  1、基本原理

  好氧發酵是在有氧條件下,好氧微生物通過自身的分解代謝和合成代謝過程,將一部分有機物分解氧化成簡單的無機物,從中獲得微生物新陳代謝所需要的能量,同時將一部分的有機物轉化合成新的細胞物質,使微生物生長繁殖,產生更多的生物體的過程。發酵的結果是廢棄物中有機物向穩定化程度較高的腐殖質方向轉化。

  2、微生物學過程

  好氧發酵的微生物學過程可大致分為三個階段,每個階段都有其獨特的的微生物類群:

  1)產熱階段(中溫階段,升溫階段)

  發酵初期(通常在1-3天),肥堆中嗜溫性微生物利用可溶性和易降解性有機物作為營養和能量來源,迅速增殖,并釋放出熱能,使肥堆溫度不斷上升。此階段溫度在室溫至45℃范圍內,微生物以中溫、需氧型為主,通常是一些無芽胞細菌。微生物類型較多,主要是細菌、真菌和放線菌。其中細菌主要利用水溶性單糖等,放線菌和真菌對于分解纖維素和半纖維素物質具有特殊的功能。

  2)高溫階段

  當肥堆溫度上升到45℃以上時,即進入高溫階段。通常從堆積發酵開始,只須2-3天時間肥堆溫度便能迅速地升高到55℃,1周內堆溫可達到最高值(最高溫可達80℃)。嗜溫性微生物受到抑制,嗜熱性微生物逐漸取而代之。除前一階段殘留的和新形成的可溶性有機物繼續分解轉化外,半纖維素、纖維素、蛋白質等復雜有機物也開始強烈分解。在50℃左右進行活動的主要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,僅有嗜熱性放線菌和細菌活動;溫度上升到70℃以上時,大多數嗜熱性微生物已不適宜,微生物大量死亡或進入休眠狀態。此時,產生的熱量減少,堆溫自動下降。當堆溫降至70℃以下時,處于休眠狀態的嗜熱性微生物又重新活動,繼續分解難分解的有機物,熱量又增加,堆溫就處于一個自然調節的、延續較久的高溫期。

  高溫對于發酵的快速腐熟起到重要作用,在此階段中發酵內開始了腐殖質的形成過程,并開始出現能溶解于弱堿的黑色物質。C/N比明顯下降,肥堆高度隨之降低。通過高溫能有效殺滅有機廢棄物中病原物,按我國高溫發酵衛生標準(GB7959-87),要求發酵最高溫度達50-55℃以上,持續5-7d。

  3)腐熟階段

  在高溫階段末期,只剩下部分較難分解的有機物和新形成的腐殖質,此時微生物活性下降,發熱量減少,溫度下降。此時嗜溫性微生物再占優勢,對殘留較難分解的有機物作進一步分解,腐殖質不斷增多且趨于穩定化,此時發酵進入腐熟階段。

  降溫后,需氧量大量減少,肥堆空隙增大,氧擴散能力增強,此時只需自然通風。在強制通風發酵中常見的后熟處理,即是將通氣堆翻堆一次后,停止通氣,讓其腐熟。還可起到保氮的作用.

  二、發酵程序及工藝流程

  發酵程序:

  1、原料的預處理:包括分選、破碎、含水率和碳氮比調整。

  2、原料發酵:周期一般需要15-20天。

  1)第一階段:指好氧發酵中的中溫與高溫兩個階段的微生物代謝過程。它是指從發酵初期開始,經中溫、高溫然后達到溫度開始下降的整個過程,一般需10-12天。

  2)第一階段:物料經過第一階段發酵,還有一部分易分解和大量難分解的有機物存在,需要繼續發酵使之腐熟。此時溫度持續下降,當溫度穩定在35-40℃左右時即達腐熟,一般需5-10天。

  3、后處理:后處理包括去除雜質和進行必要的破碎處理。

  工藝流程

  1、堆制技術

  堆前夯實地面,然后將糞便、泥炭、樂貝豐秒腐劑等發酵原料按比例混合堆制。

  2、攪拌翻堆條垛式發酵工藝

  物料以垛狀堆置,可以排列成多條平行的條垛,條垛的斷面形狀通常為三角形或梯形,高度1.5-2.0m,寬4-6m。混合后堆料的含水率為55-65%。

  發酵工藝流程如下:

  發酵原料——預處理——混合——發酵——再調制——制粒——包裝——出廠

  在預處理中有時需要對原料進行破碎處理,調整原料的粒度,適宜的粒度范圍是12~60mm。破碎與篩分可使原料的表面積增大,便于微生物繁殖,提高發酵速度。在堆置后每4-7天可翻堆一次,1個月后可停止翻堆,讓其自然后熟。

  三、發酵的影響因素及其控制

  1、翻堆

  翻堆供氧是好氧發酵化生產的基本條件之一。翻堆的主要作用在于:①提供氧氣,加速微生物的發酵過程;②調節堆溫;③干燥堆料。

  翻堆次數少,通風量不足以提供給微生物充足的氧氣,影響發酵溫度的升高;翻堆次數多則有可能使肥堆的熱量散失,影響發酵無害化程度。通常根據情況在發酵期間翻堆2-3次。

  2、有機質的含量

  有機質含量高低影響堆料溫度和通風供氧。有機質含量過低,分解產生的熱量不足以促進和維持發酵中嗜熱性細菌的增殖,肥堆難于達到高溫階段,影響發酵的衛生無害化效果。而且,由于有機質含量低,將影響發酵產品的肥效和使用價值。

  有機質含量過高,則需要大量供氧,這會給翻堆供氧造成實際困難,有可能因供氧不足,造成部分厭氣條件。適宜的有機物含量為20-80%

  3、C/N比

  最適25:1

  在發酵化中,有機C主要作為微生物的能源物質,大部分有機C在微生物代謝過程中氧化分解變成CO2而揮發,部分C則構成微生物自身的細胞物質。氮主要消耗在原生質合成之中,就微生物對營養的需要而言,最合適的C/N比在4~30。當有機物C/N比在10左右時,有機物被微生物分解速度最大。

  隨著C/N比增加,發酵時間相對延長。當原料的C/N比為20,30~50,78時,其對應所需的發酵化時間約分別為9~12天,10~19天,及21天,但當C/N比大于80:1時,發酵就難于進行。

  各發酵原料的C/N比通常為:鋸末屑300~1000,秸稈70~100,原料50~80,人糞6~10,牛糞8~26,豬糞7~15,雞糞5~10,下水污泥8~15。

  堆腐后C/N比將比堆腐前明顯下降,通常在10~20:1,這種C/N比的腐熟發酵,農業利用肥效較好。

  4、水分

  水分是否合適直接影響發酵發酵速度和腐熟程度。對污泥發酵而言,堆料合適的水分含量為55-65%。在實際操作中,簡便的測定方法為:以手緊握物料能成團,有水跡出現,但水不滴出為宜。原料發酵最合適的水分為55%。

  5、顆粒度

  發酵化所需要的氧氣是通過發酵原料顆粒孔隙供給的。孔隙率及孔隙大小取決于顆粒大小及結構強度,像紙張、動植物、纖維織物等,遇水受壓時密度會提高,顆粒間孔隙大大縮小,不利于通風供氧。顆粒適宜大小一般為12-60mm.

  6、pH

  微生物可在較大的pH范圍內繁殖,合適的pH為6-8.5。發酵時通常不需要調整pH值。

  四、判定指標

  1、腐熟度:發酵的腐熟程度

  1)外觀變化:直觀定性判斷標準是發酵不再進行激烈的分解,成品溫度較低;外觀呈茶褐色或黑色;結構疏松;沒有惡臭。

  2)溫度變化:通常肥堆經過了高溫階段后,溫度將逐漸下降。當發酵達到腐熟時,堆溫將低于40℃。

  2、化學指標

  1)有機質和揮發性固體含量的變化:隨著發酵的進行,發酵有機質和揮發性固體含量呈持續下降的趨勢,最后達到基本穩定。達到腐熟時,可下降15-30%。然而這種變化趨勢受原料來源的影響很大。僅用其來衡量發酵是否腐熟,還不充分。

  2)氮、C/N比及無機氮形態的變化:在發酵過程中部分有機碳將被氧化成CO2揮發損失,肥堆質量減少。由于氮的損失(主要是在有機氮的氨化階段,少量的氨氮會揮發損失)遠低于有機碳的損失,因此,發酵腐熟后,發酵中全氮含量有上升的趨勢,而C/N比持續下降,直至穩定。一些研究指出,當堆料的C/N比從25~35:1下降至20:1以下時,肥堆將達到穩定。

  水溶性有機碳(C)及水溶性有機碳與有機氮之比:水溶性有機碳與水溶性有機氮的比值是發酵腐熟的良好化學指標,該值約為5-6時表明發酵已經腐熟,而且該值與發酵原料無關。  


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