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          有機肥設備知識

          好氧堆肥技術與裝備在農業廢棄物資源化中的應用


          點擊次數:  更新時間:2019-2-21 14:31:53
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            農業廢棄物資源化利用技術是目前世界各國普遍需要解決的重大課題,越來越受到人們的重視。農業廢棄物資源化利用主要有四個方向——肥料化、飼料化、能源化、基質化,其中好氧堆肥技術是有機廢棄物處置的重要技術手段,特別適用于農業固體廢棄物實現肥料化與基質化。目前,世界各國都非常重視應用先進工程技術提升好氧堆肥技術的工業化水平,使堆肥技術向機械化、環;、高效化和綜合化發展,生產的堆肥產品向商品化、高質化、多樣化和多功能化靠攏,以達到物盡其用、變廢為寶,防止在堆肥生產過程中產生二次污染。同時各國也很重視建設環境友好型的生態工廠,以實現農業可持續發展、高效利用廢棄物的目標。
            1.好氧堆肥技術
            好氧堆肥工藝是處置農業生產固廢,將其發酵為有機肥料,實現資源化利用的最有效的工業手段。通過好氧堆肥工程生產有機肥料,是實現農業生產剩余物資源化,讓其安全、有效回歸土地最直接的方式,是解決目前種養分離、城鄉分隔導致土壤退化最有效、最經濟、最長遠的手段。
            1.1 好氧堆肥技術
            堆肥,即是有機廢棄物經過微生物的分解、合成,形成穩定的腐殖質類物質(有機肥)。好氧堆肥,是指在一定的水分、C/N(碳氮比)、通風等人工可控的條件下,通過好氧微生物的作用,實現固體廢棄物穩定化的一種技術方法,也是有機肥料的一種生產方式,堆肥化的產物就稱為堆肥。由于好氧堆肥過程能提供殺滅病原體所需要的熱量,所以好氧堆肥也是一種固體有機廢棄物的無害化處理方式。好氧堆肥利用微生物和生物質能源,符合生態學效應,經濟有效,節省投資和運行費用,適用于各種規模的有機固廢處理項目,因此得到了蓬勃發展。
            1.2 堆肥原料
            好氧堆肥工藝廣泛適用于固體有機廢棄物處理,具體包括:
            1)農業生產各環節的廢棄物,包括養殖業的各
            種畜禽糞便、廢棄動物尸體、發酵殘渣、種植業的秸稈、谷殼、蔬果殘渣等;
            2)園林綠化業的落葉、修剪枝葉、花卉殘體、水草等;
            3)加工業的食品殘渣、蘑菇渣、酒渣、豆渣、糖廠濾泥等;
            4)建筑家居業的木屑、樹皮等;
            5)居民生活的無雜質廚余垃圾等。各種有機材料都是優良的堆肥原料或輔料,資源面廣,潛力無限。
            1.3 堆肥產品
            堆肥產品用途廣泛,可直接用作土壤改良劑,也可作為生產商品有機肥、生物有機肥、有機無機復混肥和復合微生物肥料的原材料,還可以作為魚塘水體調理劑。
            2.好氧堆肥工藝
            2.1 好氧堆肥工藝流程
            如圖 1 所示:好氧堆肥工藝流程包括原材料預處理、發酵與陳化、產品加工三個部分,其中發酵工段是好氧堆肥工程的核心部分。這個工段關鍵是運用設備手段,通過通風系統、翻拌機械、進出料系統等裝備,為發酵創造和維持適宜微生物生長、繁殖的環境。
            2.2 好氧堆肥發酵工程模式
            發酵一般根據堆料(垛)形態和翻拌形式,分為靜態堆垛發酵、條垛翻堆發酵、槽式堆垛翻堆發酵、攪拌式容器堆肥發酵。表 1 是好氧堆肥工程發酵工段類型。
            3.堆肥工程的主要設備
            3.1 堆肥專用翻堆機
            翻堆作業是實現發酵工段工藝參數調控的主要手段,在堆肥生產中翻堆機有以下作用:攪拌物料、調節料堆的溫度、改善料堆的通透性(影響物料與氧氣接觸程度)、調節原料堆的水分和實現堆肥工藝的其它要求,如破碎原料、保持堆體形狀、實現料堆定量移位等。目前,我國市場應用的翻堆機可謂百花放,有適用于條垛堆肥的裝載機式翻堆機、騎跨式條垛滾筒翻堆機、側拋鏈板輸送式翻堆機等;也有適用于槽式發酵工藝的立式螺旋翻堆機、臥式旋刀軸翻堆機、鏈板式翻堆式、銑盤式翻堆機等。這些翻堆機是實現堆肥工程機械化、自動化、智能化的重要產品,影響著堆肥產業發展趨勢。翻堆機除需要滿足發酵工藝的作業要求外,還要隨著形勢的發展不斷進行技術及設備創新,以實現堆肥過程自動化、生產環境無污染、堆肥產品標準化的目標。
            3.2 鏈板式翻堆機
            鏈板式翻堆機集攪拌、移料功能于一體,是用于槽式好氧堆肥生產發酵工序的主要設備。鏈板式翻堆機類似一臺移動的鏈板輸送機,有獨特的多齒鏈板。在翻堆過程中,翻堆機沿隔墻軌道前行作業,多齒鏈板可以把底層物料掏空送走,上層物料會不停跌落到傾斜的鏈板輸送帶上,物料會在輸送過程中打散、混合,翻過輸送頭向后散落,產生定量位移,使物料在槽內有規律、等距離后移,從而形成了一種定時翻堆、定距移位的標準好氧發酵機制。鏈板式翻堆機翻拌工作面寬,動作柔和,工作效率高,能耗少,適用于產量穩定的流水作業線,翻堆機在翻堆過程中,定距離向后移動物料,其工作原理及物料位移線路如圖 2 所示。
            鏈板式翻堆機也可以結合旋刀式翻堆機使用,集旋刀翻堆、鏈板送料于一體的翻堆機是近年來市場占有率較高的產品。鏈板式翻堆機進料、出料方式如圖3-4所示。
            發酵工段車間可以分成投料區、發酵區、出料區。發酵物料經預處理后,只需運送到投料區即可,這與用鏟車布料至整個發酵區的全進全出發酵模式明顯不同。
            布料方式從由面(原料倉庫)到面(發酵車間)改為由面(原料倉庫)到線(發酵槽進料端),為自動布料系統設計提供了方便。通過架空與移動皮帶機組成布料系統,可以很方便實現將攪拌后的原料布置到投料區的功能;同樣,發酵完成后,物料已移位到發酵槽的出料口,鏟車不用深入槽內收集成熟料,直接從出料口將成熟料鏟走運到下一個生產車間。當然,也可以通過皮帶系統接料到下一個工序。
            鏈板式翻堆機工作特點:
            1)具有定量移位功能,能夠實現發酵翻堆作業與物料有序流動同步進行,使堆肥生產自動化、標準化程度大為提高;
            2)可以通過電動機械(皮帶輸送系統)組成自動化程度高、控制方便的物料流轉系統,減少運輸車輛的使用,降低車間物料轉運成本;
            3)發酵車間不用預留鏟車工作空間和承載車輛的行走負荷,操作人員不用再進入發酵場,為密封發酵車間提供了條件,方便設計、安裝環控裝置,可以徹底改善車間工人的工作條件和周邊環境。鏈板式翻堆機的特點極大地提高了堆肥工程自動化、生產標準化和作業環境環;乃。
            3.3 堆肥工程設備化
            標準的堆肥生產工藝包括原料預處理、配料、翻堆鼓風、環境控制等環節,各環節都需要有專業人員進行操控。一些企業由于地理環境的原因,環保要求苛刻,場地小,無法建設工程化的堆肥工廠。選擇一體化的發酵設備,可以解決傳統堆肥方法存在的輔料多、工藝復雜、占地面積大、廢氣處理難的問題。
            堆肥工程設備化是指將堆肥處理工藝物化到一臺設備上,即將復雜的固廢堆肥工藝流程——原料傳送、貯存、攪拌發酵、鼓風曝氣與排濕除臭等工序物化到一臺設備中,實現堆肥系統設備化,通俗地說就是一臺設備等于一家工廠。容器式發酵反應器是堆肥工程設備化的最好選擇。堆肥工程設備化系統集原料處理、貯存、發酵、除臭于一身,整座處理裝置要求結構緊湊,占地面積小,不用建設廠房,應用智能化控制技術,自動化程度高,實現了設備操作簡單化、處理高效化、系統環;。
            在國外有各種比較成熟的一體化設備,一般稱為堆肥反應器,在歐美地區普遍選用臥式反應器,而英國、日本多采用立式反應器。這些反應器各有優缺點,總體來說,臥式反應器投資大,占地面積大,需要添加輔料,但運行成本低于立式反應器,立式反應器則反之。
            國內研發一體化的發酵設備廠家近年來如雨后春筍般涌現,主要是由于土地成本、人力成本在生產建設中占比越來越重,工程設備化提高了堆肥工程的機械化、自動化水平,同時,堆肥工程設備化系統由于密封好,空間小,能通過發酵廢氣監測探頭,實現廢氣排放在線監測,并智能控制曝氣系統,完全收集、處理裝置能自動啟動。廢氣處理系統可以自動開閉,保證系統的高效、好氧狀態,并從源頭減少臭氣量,防止臭氣逸散,杜絕二次污染,減少環保成本。因此,一體化發酵設備成為越來越多廠家的選擇。
            4.堆肥工程設備化的問題與建議
            由于堆肥機械的工作對象為固體有機廢棄物,在生產過程中產生的各種成分,如氨氣,硫化氫氣體,堆肥水等對鋼材有較強的腐蝕性,而且一臺設備造價不菲,所以要求設備要工作可靠,耐用性好。但國內普遍受限于投資成本,設備使用穩定性差,壽命偏短。
            在發達國家,由于人工成本增加,資源短缺,環保意識強,環保設施向高度化、集約化、長壽命化發展。設備占地少、操作簡單、可靠耐用,體現設備設計與制造的環保、循環理念。其中“長壽命化”成為環保設施的一個重要的命題,這要求從事環保行業的設計者、制造者、使用者要共同努力,
            在工作中植入減輕環境負荷的理念,才能提高設備的可靠性和使用壽命。圖 5—8 分別為四種堆肥工程設備化的技術手段。
            農業廢棄物資源化作為農業生產中重要一環,在生產過程中農業固體廢棄物的排放量不斷增加,成分也日趨復雜。因此,加快新技術裝備的研發,提升堆肥工程的機械化、自動化水平已勢在必行。從堆肥科學角度,可以有效加快堆肥的腐熟過程,解決堆肥處理過程中的處理率和堆肥應用間的矛盾;從宏觀角度,更能實現廢棄物的減量化、無害化及資源化,是處理農業固體廢棄物切實可行的途徑。
            政府應該加強對農業環保技術與裝備研發的支持,可以引導社會資金支持技術和設備研發、設備和設施購置、體系和試點示范項目的建設,以產業化模式推進農業廢棄物的綜合利用,使農業廢棄物綜合利用實現資源節約化、環境友好型、可持續發展。

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