專利名稱：一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于固體廢棄物處置和資源化技術領域，特別涉及一種有機固體廢棄 物好氧堆肥控制與生物滴濾塔控制相耦合的除臭保氮裝置的操作方法。
背景技術：
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的不斷增長，我國每年排放的固體廢棄物逐年增 加。根據(jù)畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃，預計到2010年和2020年，我國畜禽糞便量將分別達 到25億噸和40億噸。如何處置這些固體廢棄物以保護環(huán)境是我國乃至世界所面 臨的一個重要課題。堆肥化技術是對有機固體廢棄物進行無害化、資源化處理處 置的有效方法之一，很多國家已經(jīng)實現(xiàn)了有機固體廢棄物堆肥的商品化生產(chǎn)。堆 肥是堆肥化過程的生物降解和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。堆肥過程不僅可以減少有機固體廢棄物 的體積、重量、臭味，殺滅病原菌、蟲卵、植物種子等，同時會產(chǎn)生大量的腐殖 質(zhì)。生產(chǎn)出來的堆肥產(chǎn)品，可以作為土壤調(diào)理劑和植物營養(yǎng)源，能有效地改善土 壤結構、提高土壤肥力。
動態(tài)好氧堆肥反應通常自然發(fā)生，是一種在復雜的堆肥原料中多種微生物在 適宜的條件下對植物有機物進行生物降解的過程。影響堆肥生物降解化過程的因 素很多，對于快速高溫好氧發(fā)酵堆1E工藝來說，最主要的因素包括.溫度，堆料 含水率，碳氮比，供氧率，pH值，底料結構。這些因素是對堆肥反應有直接影 響的主要控制條件，往往可以通過調(diào)控這些因素改變好氧堆肥中有機物的降解 率，影響堆肥產(chǎn)品最終質(zhì)量。
工業(yè)上，有機物的堆肥過程中產(chǎn)生的氣體將會污染環(huán)境，堆肥產(chǎn)生的氣體通 常具有量大，濃度低的特性。堆肥廠的臭氣主要來自垃圾運輸車，儲料倉，分選 區(qū)和堆肥區(qū)，惡臭氣體主要成分為氨(NH3)，硫化氫(H2S)，甲基硫((CH3) 3S)，三甲胺((CH3) 3N) ， 二硫甲基((CH3) 3S2)，乙醛(CH3CHO)， 苯乙烯(C6H5C2H3)等。其中，氨是好氧堆肥臭氣中的主要成分。這是因為在 好氧堆肥過程中普遍存在氮素損失的問題，95%的氮素損失主要是由NH3揮發(fā)引 起的。 一般畜禽糞便堆肥過程中氨氮的損失幅度可達10%~50%。氨氮的揮發(fā)不
4僅降低了成熟堆肥中氮營養(yǎng)成分的含量，也導致惡臭的發(fā)生。
目前，對氮素損失的控制主要通過以下幾種方法1、提高碳氮比減少氮損 失；2、添加物理吸附劑控制氮素損失；3、添加化學添加劑控制氮素損失；4、 采用合理的通風控制方式。中國200410031126.1號專利申請說明書公開了一種 堆肥過程中控制氮素損失的方法及其專用固定劑，固定劑基本上含有氫氧化鎂或 氧化鎂、磷酸和水。控制氮素損失的方法是在堆肥過程中摻混或/和噴淋控制氮 素損失的固定劑。中國00106382.0號專利申請說明書公開了一中生物快速除臭 劑，該生物快速除臭劑將從土壤、堆肥中分離的嗜熱微生物、耐熱芽孢桿菌、假 單胞菌、黃單胞菌等微生物菌群混合，可消除有機糞便中的惡臭氣體。這些除臭 劑雖然有一定的效果，但由于技術單一，藥劑昂貴，方法復雜等原因一般很難廣 泛應用于實際堆肥過程中。
減少氮素損失可減輕后續(xù)臭氣處理設備的負荷，減少處理成本，在堆肥過程 中是不可忽略的控制因素。但是盡管嚴格的管理措施以及對堆肥過程的優(yōu)化可以 有效減少臭氣的產(chǎn)生，但一般無法滿足達標排放的要求。因此，必須對堆肥過程 產(chǎn)生的臭氣進行處理。臭氣處理的原理是除去有臭味的成分或通過化學或生物反 應把它轉(zhuǎn)化為無臭物質(zhì)，目前采用的除臭方法較多，總體可以分為物化法和生物 法兩大類。與物化法(接觸氧化法，化學氧化法，活性炭吸附發(fā)，化學洗滌法) 相比，生物法處理此類臭氣更加的廉價，其中生物過濾法研究得較多，即采用成 熟堆肥、木屑等作填料的生物過濾法去除堆肥過程中產(chǎn)生的臭味。而生物滴濾法 用于堆肥除臭，特別是將堆肥控制與生物滴濾塔控制相耦合的除臭方法尚未見報 道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操作 方法，減少氮素損失并減輕后續(xù)臭氣處理設備的負荷，減少處理成本，。
本發(fā)明所提供的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操作方法，
其特征在于(1) 一次發(fā)酵反應渠道堆料的中心溫度靠高壓離心抽風機的間歇抽
氣而維持在55 65'C，當堆料中心溫度超過7(TC時，開啟機械翻堆機與廢液回噴 系統(tǒng)進行翻堆與回噴；(2)上述高壓離心抽風機將一次發(fā)酵反應渠道的堆料所產(chǎn) 臭氣抽至生物滴濾塔進氣口，經(jīng)填料層被微生物吸附降解。當進氣溫度高于50'C時加大生物滴濾塔的噴淋液用量；(3)維持生物滴濾塔噴淋液pH值在6.5 7.5
之間；(4)被多次循環(huán)使用的生物滴濾塔噴淋液中含N03—豐富，進入廢液回噴 系統(tǒng)中的水質(zhì)調(diào)節(jié)池，并與好氧堆肥過程中產(chǎn)生的滲濾液混合，經(jīng)飽和Ca(OH)2 溶液調(diào)節(jié)后回噴。
高壓離心抽風機由時間繼電器控制，工作周期為開啟2 5min，關閉 10 25min，不僅起抽氣通風、。降低堆料溫度的作用，又起到為生物滴濾塔輸送待, 除臭氣體的作用。其抽風通氣的時間與向生物滴濾塔進氣口供氣的時間一致。
離心水泵將噴淋液提升至生物滴濾塔上部進行噴淋，其噴淋量和噴淋時間通 過時間繼電器控制離心水泵的開啟與關閉來實現(xiàn)。當進氣溫度高于5(TC時采用 的噴淋率為1.00~2.21 1113噴淋液/mS填料.h，以降低進氣溫度，避免滴濾塔內(nèi) 附著在填料上的微生物在高溫下活性降低；當進氣溫度低于5(TC時采用的噴淋 率為0.25 ~1.00m3噴淋液/ m3填料 h，以節(jié)省噴淋用水電的消耗。
機械翻堆機翻堆與廢液回噴系統(tǒng)回噴可同步進行，當廢液回噴時，可以部分 抑制翻堆過程中產(chǎn)生的氨揮發(fā)和粉塵，也可使堆料保持適當?shù)暮浚跃S持微 生物適宜的生長環(huán)境；但當堆料滿足含水量要求時，可以只機械翻堆不回噴。
當循環(huán)使用的生物滴濾塔噴淋液pH值超出6.5~7.5范圍時，可分別用飽和 Ca(OH)2與稀HN03進行調(diào)節(jié)，即不會引入新的污染物，同時有利于后續(xù)回噴后 生成有機肥與無機肥(NH4N03'CaC03)組成的復混肥。
廢液回噴系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池收集生物滴濾塔中噴淋液與好氧堆肥過程中產(chǎn)生 的滲濾液后進行水質(zhì)調(diào)節(jié)，添加飽齊'Ca(OH)2使回噴的液體中N(V與Ca^摩爾 比為2:1 4:1。水質(zhì)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的混合液由計量泵、管道系統(tǒng)、閥門及淋水裝 置大部分回噴于一次發(fā)酵反應渠道，其噴淋用量為1-10L/ n^堆料'd;為使二 次發(fā)酵靜態(tài)垛中堆料的含水率控制在25%~35%，適當灑少量水質(zhì)調(diào)節(jié)池的混合 液。其回噴量的控制是通過時間繼電器控制計量泵的運行周期、改變計量泵的流 量及管道中閥門的狀態(tài)來實現(xiàn)。這樣既可使堆料保持適當?shù)暮?，提高微生?的反應速度；又可將回噴液中含量豐富的(^2+、 N03—等離子留在堆料中，從而使 堆肥過程中氨氮累計損失減少95%左右，并最終獲得有機肥與無機肥 (NH4N03 CaC03)組成的復混肥。
本發(fā)明操作簡單、易行、運行成本低，即有利堆肥腐熟又有效控制因氨氮揮
6發(fā)導致的臭味，同時還生成一種含有NH4N03 CaC03的有機無機復混肥，有利 于作物的吸收。


圖l.有機固體廢棄物好氧堆肥系統(tǒng)與除臭系統(tǒng)示意圖。
圖2.不同操作方式對堆料溫度的影響，其中圖2-a為比較例，圖2-b為本發(fā)明。 圖3.進氣濃度對處理效果的影響。 圖4.堆肥過程中的累積氨損失。
具體實施例方式
實驗對比考查了未使用本操作方法與使用本操作方法對有機固體廢棄物好 氧堆肥過程中累積氨氮損失及生物滴濾塔除臭裝置除臭性能的影響。 具體實施例一 (本發(fā)明)
如圖l所示,本實施例采用牛糞與蘑菇渣作為堆肥原料，通過加入含氮物料及 其他輔料，調(diào)節(jié)初始堆肥混合原料有機質(zhì)含量為50%~60%， C/N=25 30:1，含水 率為45%~50%。將上述堆肥原料與輔料經(jīng)混合攪拌機混勻后倒入一次發(fā)酵反應 渠道，經(jīng)好氧發(fā)酵后，通過機械翻堆機強制向前翻堆到達粉碎機處；堆料經(jīng)粉碎 后由輸送設備送往篩分機，篩下產(chǎn)品堆置成二次發(fā)酵靜態(tài)垛，堆料二次發(fā)酵完成 后裝袋。 一次發(fā)酵反應渠道底部設有抽氣支管，抽氣支管與抽氣總管相連，抽氣 總管與高壓離心抽風機入口相連，高壓離心抽風機出口與生物滴濾塔底部進氣口 相連。含氨臭氣被生物滴濾塔內(nèi)微生物吸附降解后，生tT滴濾塔頂部排氣口排 出凈化氣體。
本發(fā)明的通風控制方式為溫度一時間控制。當一次發(fā)酵反應渠道堆料的中心 溫度靠高壓離心抽風機的間歇抽氣而維持在55 65°C，高壓離心抽風機由時間繼 電器控制，工作周期為開啟5min，關閉25min。當堆料中心溫度超過7(TC時， 開啟機械翻堆機與廢液回噴系統(tǒng)進行翻堆與回噴。高壓離心抽風機運行的時間與 向生物滴濾塔進氣口供氣的時間一致。生物滴濾塔的噴淋率隨進氣溫度的升高而 加大，當進氣溫度低于50'C時選用0.25 m3噴淋液/ m3填料 h和0.5 m3噴淋液/ m3填料 h;進氣溫度高于50'C時選用1.0 m3噴淋液/ m3填料 h和2.21 m3噴 淋液/1113填料 h。生物滴濾塔噴淋液pH值用飽和Ca(OH)2與稀HN03進行調(diào)節(jié)， 使其維持在6.5~7.5之間。被多次循環(huán)使用的生物滴濾塔噴淋液迸入廢液回噴系
7統(tǒng)中的水質(zhì)調(diào)節(jié)池，并與好氧堆肥過程中產(chǎn)生的滲濾液混合?；旌弦航?jīng)飽和 Ca(OH)2溶液調(diào)節(jié)后，液體中N03—與Ca^摩爾比為2:1。
水質(zhì)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的混合液由計量泵、管道系統(tǒng)、閥門及淋水裝置大部分回 噴于一次發(fā)酵反應渠道，其回噴用量為3L/r^堆料.d;為使二次發(fā)酵靜態(tài)垛中 堆料的含水率控制在25%~35%，適當灑少量水質(zhì)調(diào)節(jié)池的混合液。 具體實施例二 (比較例)
具體實施例二與具體實施例一不同之處在于(1)在高壓離心抽風機出口與 生物滴濾塔底部進口的管道中串聯(lián)一臺低壓大風量離心風機，氣體流量由原先的 卯0 m3/h變?yōu)?500 m3/h相應的生物滴濾塔內(nèi)氣體停留時間由原先的36s變?yōu)?9.2s; (2)控制堆料溫度的方式不同，即當堆料中心溫度接近6(TC時開啟高壓離 心抽風機對堆料降溫，直至堆料中心溫度低于45T:停止運行。如圖2所示；G) 未啟用廢液回噴系統(tǒng)。其他與具體實施例一相同。
實驗結果分析
本實驗第l-38天采用實施例二 (比較例)的操作方式，實驗第39 72天采 用實施例一 (本發(fā)明)的操作方式。實驗結果如圖3所示本發(fā)明的氨氣去除率 遠遠高于比較例，前者在不同噴淋率下氨氣去除率均在96%以上而后者的氨氣去 除率不高于90%。
比較例的通風控制方式僅為溫度控制，當堆料中心溫度接近60'C時開啟高 壓離心抽風機對堆料降溫，直至堆料中心溫度低于45'C停止運行。此種運行方 式具有以下缺點(1)生物滴濾塔進氣口的供氣溫度有時會迅速提升至高于50 'C,而生物滴濾塔內(nèi)優(yōu)勢菌種為硝化菌,硝化菌在較高溫度的環(huán)境中活性會降低， 高于50'C會失活；(2)進氣氨濃度隨抽氣時間迅速上升，再加上由于進氣溫度 的提升引起生物滴濾塔內(nèi)噴淋液溫度的升高，最終導致噴淋液中游離氨濃度遠遠 高于對硝化菌的抑制臨界值，從而抑制硝化菌活性；(3)堆料溫度從低于45°C 上升至6(TC往往需要1天的時間，這段時間高壓離心抽風機處于不工作狀態(tài)， 使生物滴濾塔無臭氣來源，從而使塔內(nèi)硝化菌有時會處于饑餓狀態(tài)，這在一定程 度上也抑制了硝化菌的生長。
本發(fā)明與比較例的不同之處在于本發(fā)明的通風控制方式為溫度一時間控制， 而比較例僅為溫度控制。另外，比較例未啟用廢液回噴系統(tǒng)，使堆料中的氮素由NH3揮發(fā)而損失，其累計氨損失高達8550.3g，日平均氨損失為225g;而本發(fā)明一 方面通過廢液回噴抑制氨的揮發(fā)，使堆料中累積氨損失僅為423.5g，日平均氨損 失為12.1g(如圖4所示)，與比較例相比減少約95%的氨損失；另一方面將已揮 發(fā)的氨通過生物滴濾塔的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，并回噴到堆料中，使氮成分全 部得以保留。
經(jīng)過本系統(tǒng)處理的牛糞哮到了無害化衛(wèi)生標準(GB7959-87)，滿足了生物 有機肥的標準且最終生成一種含有NH4N03 CaC03的有機無機復混肥。
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權利要求
1. 一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操作方法，其特征在于(1)一次發(fā)酵反應渠道堆料的中心溫度靠高壓離心抽風機的間歇抽氣而維持在55～65℃，當堆料中心溫度超過70℃時，開啟機械翻堆機與廢液回噴系統(tǒng)進行翻堆與回噴；(2)上述高壓離心抽風機將一次發(fā)酵反應渠道的堆料所產(chǎn)臭氣抽至生物滴濾塔進氣口，經(jīng)填料層被微生物吸附降解；當進氣溫度高于50℃時加大生物滴濾塔的噴淋液用量；(3)維持生物滴濾塔噴淋液pH值在6.5～7.5之間；(4)被多次循環(huán)使用的生物滴濾塔噴淋液中含NO3-豐富，進入廢液回噴系統(tǒng)中的水質(zhì)調(diào)節(jié)池，并與好氧堆肥過程中產(chǎn)生的滲濾液混合，添加飽和Ca(OH)2溶液調(diào)節(jié)后回噴。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于高壓離心抽風機由時間繼電器控制，工作周期為開啟 2~5min，關閉10 25min。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于離心水泵將噴淋液提升至生物滴濾塔上部進行噴淋，其噴淋量和噴淋時間通過時間繼電器控制離心水泵的開啟與關閉來實現(xiàn)；當進氣溫度高于50。C時釆房的噴淋率為1.00~2.21 m3噴淋液/ m3填料 h;而當進氣溫度低于 50'C時采用的噴淋率為0.25 ~1.00m3噴淋液/ m3填料^ h。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于當循環(huán)使用的生物滴濾塔噴淋液pH值超出6.5-7.5范圍時， 分別用飽和Ca(OH)2與稀HN03進行調(diào)節(jié)。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于廢液回噴系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池收集生物滴濾塔中噴淋液與好氧堆肥過程中產(chǎn)生的滲濾液后進行水質(zhì)調(diào)節(jié)，使回噴的液體中N(V與(^2+摩爾比為 2:1 4:1。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于水質(zhì)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的混合液由計量泵、管道系統(tǒng)、閥門及淋 水裝置大部分回噴于一次發(fā)酵反應渠道，其噴淋用量為l-10L/ m3堆料 d;為使二次發(fā)酵靜態(tài)垛中堆料的含水率控制在25%~35%,適當灑少量水質(zhì)調(diào)節(jié)池的混合液。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于廢液回噴系統(tǒng)回噴量的控制是通過時間繼電器控制計量泵的工作周期、改變計量泵的流量及管道中閥門的狀態(tài)來實現(xiàn)。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操, 作方法，其特征在于機械翻堆機翻堆與廢液回噴系統(tǒng)回噴采用同步迸行或者是不同步進行。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于高壓離心抽風機給一次發(fā)酵反應渠道抽風通氣的時間與向生物滴濾塔進氣口供氣的時間一致。
10. 根據(jù)權利要求1所述的一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操 作方法，其特征在于所述的操作方法能使堆肥過程中氨氮累計損失減少95%并最 終獲得NH4N03 CaC03組成的復混肥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機固體廢棄物好氧堆肥除臭保氮裝置的操作方法，特別涉及一種將堆肥控制與生物滴濾塔控制相耦合的除臭保氮裝置的操作方法。具體步驟是一次發(fā)酵反應渠道堆料的中心溫度靠高壓離心抽風機的間歇抽氣而維持在55～65℃；高壓離心抽風機將一次發(fā)酵反應渠道的堆料所產(chǎn)臭氣抽至生物滴濾塔進氣口，經(jīng)填料層微生物降解凈化；維持生物滴濾塔噴淋液pH值在6.5～7.5之間；被多次循環(huán)使用的生物滴濾塔噴淋液與好氧堆肥過程中產(chǎn)生的滲濾液混合，并添加飽和Ca(OH)₂溶液調(diào)節(jié)后回噴堆肥系統(tǒng)。本發(fā)明操作簡單、易行，生物滴濾塔的除臭效果好，且有利于堆肥腐熟和有效控制氨氮的揮發(fā)，同時還生成一種易于被作物吸收的含NH₄NO₃·CaCO₃的有機無機復混肥。
文檔編號C05F17/00GK101481270SQ200910077729
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權日2009年2月13日
發(fā)明者吳川福, 孫曉紅, 汪群慧, 薛念濤, 謝維民, 韓梅琳 申請人:北京科技大學;北京農(nóng)業(yè)生物技術研究中心