青岛济广环境能源科技有限公司
Qingdao GeGood Environmental Energy Technology Co., Ltd.

纳米好氧堆肥膜技术要点

发表时间:2021-11-26 09:37

 一、建设方案


  1、建设发酵区(以200m3为例)


  1)在养殖场贮粪区附近不超过50米的地方,优选地势高、平坦、背风、铲车易作业的区域作为堆肥发酵区。


  2)在发酵区,建立满足铲车作业的防渗基础。


  ①机械或人工挖掘长20m、宽6m、深不低于0.3m的高分子膜防渗基础,平整铺设一层或多层高分子抗裂防水渗透膜,加盖0.3m土层,机械压实,修整,完成发酵区建设(图5)。


  ②水泥浇注长23m、宽不低于7.5m,厚0.2m的防渗基础(推荐)(图5)。


  ③在主发酵区外建防渗滤液外流围墙(图5)。


  ④根据现场具体情况,建立污水收集池(图6)。


  2、安装通风管


  根据设计要求,按照图纸,布设通风管道,通风管需要水泥槽、砖体等保护层,避免铲车作业压坏通风管。


  按图纸要求平铺无孔通风管,再平铺有孔通风管,风孔居中且朝上。


  连接主、次通风管道,完成安装。


  利用稻壳、菇渣等蓬松性物料将通风管完全覆盖,形成保护层,防止粘性物料堵塞风管风口。


  3、纳米膜


  表面平整、色泽均匀,无裂纹、杂质和破洞,孔径纳米级的薄膜。薄膜具有选择透过性:水蒸气、二氧化碳等小分子气体可通过,阻止臭气等大分子通过。


  3.1好氧堆肥


  在充分供氧的条件下,主要利用好氧微生物发酵进行的堆肥处理过程。


  3.2 纳米膜好氧发酵堆肥机


  在纳米膜完全覆盖的条件下,通过温度、氧气浓度等传感器反馈机制自动调控加热、强制通风等,实现好氧微生物高温堆肥处理畜禽粪便的装置。装置组成参考《纳米膜好氧发酵堆肥装置》(Q/LXKD 01-2018)要求,即包括纳米膜发酵仓、曝气通风管路及风机、PLC自动控制柜、温度传感器、氧气传感器等。


  3.3 预处理


  通过机械破碎、添加辅料、接种微生物菌种等方式调整畜禽粪便堆肥原料发酵条件的处理工艺。


  3.4 覆膜发酵


  堆肥原料中宜腐有机物经过升温、高温、降温至温度稳定的降解过程。


  二、工程与选址


  1、建设工程


  主体工程至少应包括:预处理区、覆膜发酵区、二次发酵区等;辅助工程可以包括:原辅料库、产品检测、成品库等。


  选址


  应符合村镇建设发展规划、土地利用发展规划和环境保护规划要求。


  统筹畜禽养殖场(小区)区位特点,充分利用已建的堆肥处理设施,合理布局。


  覆膜发酵区要求地形平坦,地势稍高,利于排水,通风良好,易机械作业,应远离居民区或与居民区隔离。覆膜发酵区设在畜禽养殖区域内应符合NY/T 682的要求,即应设在养殖场的生产区、生活管理区的常年主导风向的下风向或侧风向处。覆膜发酵区应采用水泥或防渗材料做防渗处理。


  主体工程建设


  a)根据处理能力合理规划建立覆膜发酵区,合理布局通风管道。


  b)畜禽粪便贮存设施应符合GB/T 27622的规定。


  工艺流程


  采用纳米膜覆盖反馈控制通风好氧发酵堆肥以及相关组合工艺,包括物料预处理、覆膜发酵、二次发酵、后处理、腐熟度判定等工艺环节,工艺流程如图7。


  堆肥前准备


  原辅料准备


  堆肥主要原料为畜禽粪便,辅料可选择秸秆、食用菌渣、锯末、谷糠、酒糟等农业废弃物中的一种或多种。


  堆肥原料中严禁混入下列物质:


  有毒有害工业制品及其残弃物、城市污泥;


  有化学反应并产生有害物质的物品;


  有腐蚀性或放射性的物质;


  易燃、易爆等危险品;


  生物危险品和医疗垃圾;


  危害环境安全的微生物制剂;


  微生物菌剂选择


  接种的微生物菌剂应执行GB 20187中的相关规定。


  三、堆肥方法


  3.1预处理


  3.1.1备料


  堆肥前,根据畜禽粪便种类及其理化特性,宜加入农业废弃物中的一种或多种作为辅料,如表3,调节堆肥原料含水率、碳氮比(C/N),并保证必要的孔隙度,便于提供良好的微生物好氧发酵条件,辅料的含水量20%以下为佳。预处理后堆肥物料的指标应符合表4要求。


  1)为了节省辅料用量、提高发酵效果、降低成本,新产生的畜禽粪便一定先与辅料提前进行混合、静置,充分吸水,待准备建堆时,再添加微生物菌剂并充分混匀。


  2)畜禽粪便可以多种混合,但为了避免交叉感染,养鸡场就地处理不宜用禽类粪便,优选牛粪、猪粪、羊粪等;养猪场就地处理不得用其他猪场粪便,优选牛羊粪;草食动物不得用其他草食性动物粪便。


  3)羊粪可以直接发酵不需添加辅料,但羊粪发酵前必须用翻抛机、旋耕机、搅拌机等设备将饼状大块打散。


  3.1.2 接种菌剂


  选择牛、猪、蛋鸡、肉鸡等不同畜种的微生物菌剂,腐熟菌剂每kg微生物菌剂处理2~3立方米的物料。若选用其他公司菌剂产品,需至少满足堆肥中添加微生物含量宜在106/g以上,不得使用未经菌种安全评价或农业农村部登记的制剂,根据固体有机废物类型及特点选用合适微生物菌剂。


  3.1.3 混料


  按配方要求,利用混匀设备将原料、辅料、微生物菌剂混匀。混匀时宜先将微生物菌剂按一定比例与辅料搅拌均匀稀释,再按接种量与其他物料混匀,如处理200立方米的物料时,通过铲车等搅拌设备将70kg~100kg的微生物菌剂与辅料混匀。混匀的堆肥物料的含水率宜控制在50%~60%,即抓一把在手里,握紧成团,指缝间不见水,松开手轻轻一碰即散开。注:混匀设备为铲车、翻抛机、搅拌机等,混匀效果较好设备为翻抛机、搅拌机;物料必须充分混匀;采用铲车拌料,根据场地情况,强烈推荐3.0以上铲车;堆肥物料含水率是最重要指标,强烈要求鸡粪、猪粪堆肥含水率小于60%。


  3.2建堆


  将混匀的物料按梯形建堆,堆体上部宽度一般不低于堆体底部宽度的2/3,堆体底部宽度为发酵区设计宽度,堆体高度一般宜为1.2m~1.8m。布料时应保证物料均匀、松散,防止出现物料厚度不一致、含水率不均等情况。注:为了保证气体均匀分布,堆体物料前后、两侧物料必须布满,防止出现三角形堆体或者高低差异较大堆体;建堆时间不超过2天。


  以200立方米堆体为例,通过铲车将混合好物料运至发酵区,建堆,高度、宽度应根据物料种类、特性、堆肥季节等进行适当调整,高一般不低于1.8m,宽6.0m。布料时应保证物料均匀、松散。


  覆膜


  将纳米膜完全覆盖在堆体上(图8),利用压边袋或其它方式压实纳米膜边缘,保持边缘不漏气。注:在堆肥发酵前7天保持边缘不漏气,待发酵后期(堆肥12-20天)无臭味、温度较高时,延长通风时间,可以根据情况,适当放气保证膜处理鼓起紧绷状态,跑水。


  覆膜发酵


  覆膜发酵也叫一次发酵,过程包括升温期、高温期、降温期。堆肥过程中,通过鼻闻判断堆肥发酵进行情况,若产生酸、臭等过度刺鼻气味,需及时调整含水量,使其发酵良好。


  启动设备


  温度、氧气浓度等传感器插入堆体中,连接控制系统。根据设备使用要求,启动堆肥机。若膜无法鼓起,需要查找相应原因,若膜鼓起时间较长,需通风20~24h。


  四、 过程控制


  利用堆肥设备调控堆肥参数,过程控制参数包括通风、温度以及氧气浓度。


  1.温度控制。发酵过程中,必须测定堆层温度的变化情况。堆体发酵温度应控制在55℃~70℃,当堆体温度超过75℃时,应进行翻堆或强制通风;堆层各测定点温度均应保持在55℃以上,且持续时间不得少于7d,发酵温度不宜大于75℃,而且在65℃~70℃的高温期维持3d以上。覆膜发酵周期内,堆肥温度达到60℃以上,保持7d~10d可翻堆1次。翻堆时需均匀彻底,应尽量将底层物料翻入堆体中上部,以便充分腐熟。注:在堆肥发酵第10天建议翻堆1次,提高发酵效果,保证收益。


  2.水分控制。随着堆肥发酵含水率逐渐下降,到覆膜发酵结束时含水率应在35%~45%。


  3.氧气浓度控制。发酵过程中,应进行氧气浓度的测定。必须通过强制通风使堆体内氧气浓度保持在8%以上,宜控制在10%~15%。跟踪耗氧速率,及时调整通风量,标准状态下的风量宜为0.05Nm3~0.20Nm3/min·m3;风压可按堆层物料每增加1m,风压增加1.0KPa~1.5KPa选取。通风次数和时间应保证发酵在最适宜条件下进行。注:发酵初期,通风量以膜鼓起且膜可压住为主,但后期以长时间通风去水为主。


  4.控制方式


  覆膜发酵过程可选用参数控制、节点控制等控制方式,参数控制方式宜选择温度-氧气浓度联动控制,节点控制方式可选择时间节点控制、温度节点控制以及时间-温度节点联动控制。


  5.去膜


  覆膜发酵周期一般应大于20d,判断腐熟度,指标见表5。终止覆膜发酵时,发酵物料不再升温,去膜,堆体无臭味、颜色为灰色、灰褐色或黑色。


  6.二次发酵


  若需要进一步提高堆肥产物的腐熟度,可将堆体移出覆膜发酵区继续堆置15d~30d,中间翻堆1~2次。二次发酵也叫陈化或后腐熟,过程包括降温期。


  二次发酵过程中,严禁再次添加新鲜的堆肥原料。含水率宜控制在40%~45%。


  为减少养分损失,物料温度宜控制在50℃以下,可通过调节物料层高控制堆温。


  二次发酵周期一般为15d~30d。发酵终止时,腐熟堆肥应符合下列要求:


  a)外观颜色为褐色或为灰褐色、疏松、无臭味、无机械杂质;


  b)含水率宜小于30%;


  c)碳氮比(C/N)小于20:1;


  d)耗氧速率趋于稳定。


  7.后处理及利用


  将生产出的腐熟堆肥散装或装袋存放于防雨地方待售。制得的腐熟堆肥可进行粉碎、筛分、深加工等处理。经过纳米膜好氧发酵获得的腐熟堆肥可直接还田利用,应符合GB/T 25246的规定。生产商品有机肥料的,应符合NY 525的规定。生产生物有机肥的,应符合NY 884的规定。生产有机-无机复混肥的,应符合GB/T 18877的规定。


  8.腐熟度判定


  固体畜禽粪便经过堆肥处理后应符合GB/T 36195的卫生学要求。


  (1)取样


  采样应采用多点采样,再用四分法,即将样品混合堆成圆锥。按“十”字形将圆锥切成四份,取对角线的两份,为一次缩分,再将两份样品混合堆成圆锥,按“十”字形切成四份,取对角线的两份,以此类推重复4~5次,不得少于200g。


  (2)检测方法


  外观采用目测、鼻嗅、手摸测定。


  温度由温度传感器直接测量。高度应分上、中、下三层,上层和下层测试点均应设在离堆层表面或底部0.5~1.0m处;每个层次水平面测试点布置按发酵物料的几何形状,可分中心部位和边缘部位设置,边缘部位距边缘宜为0.5m~1m。在发酵周期内,应每天2~3次记录堆体温度情况,并做记录。


  堆肥发酵过程中堆层氧气浓度由氧气浓度传感器测定,测定点的位置和数目应与堆层温度测定点相一致或相近。(作者: 孙亚红)