堆肥发酵工艺流程及主要设备

堆肥是有机废弃物在微生物的作用下被降解和稳定,并生产出一种适合于土壤利用的产物的过程。其堆肥过程利用翻堆机对堆体进行翻堆搅拌,促进物料进行好氧反应,提高堆肥效率,保证堆肥质量。     

基于数学模型对SACT工艺中刀具角度和翻堆距离关系的探讨

在SACT工艺(污泥高温好氧堆肥发酵工艺)中,滚筒式翻堆机是实现堆体控制水分、温度和供氧的核心设备。翻抛装置是翻堆机的重要工作部件,通过控制翻抛装置中滚筒的转速及刀具的角度和布置可以控制物料的翻抛距离。通过对滚筒式翻堆机刀具及污泥的运动建立数学模型并进行分析,从而找到刀具角度和翻抛距离的关系。     

畜禽粪便堆肥用翻抛机的研究现状与展望

堆肥发酵是利用畜禽粪便等农业废弃物生产有机肥的一个关键环节,翻抛机作为提高堆肥发酵效率和质量的重要设备,具有巨大的发展潜力。为此,对翻抛机的类型和关键部件进行了介绍,分析了国内外翻抛机的研究现状与发展趋势,为畜禽粪便堆肥用翻抛机的进一步研究提供了依据。     

槽式发酵车间物料流动的自动化系统——基于链板式翻堆机的堆肥发酵系统

链板式翻堆机是槽式好氧堆肥发酵的核心设备,通过链板翻堆机对槽内物料的定量定距移位功能,以及配套进料布料装置和出料装置,实现堆肥发酵机械自动化生产。     

滚筒式堆肥反应器通风搅拌系统设计与试验

针对有机废弃物堆肥过程中物料溶氧效率低导致的堆体起温速率慢、发酵不彻底等问题,设计了一种高效堆肥通风搅拌系统,该系统由分段式通风系统和组合式搅拌装置构成,通过对两个主要装置进行理论设计和DEM-FEM耦合仿真,〖JP3〗实现堆肥通风和搅拌工艺优化。结果显示,通风系统中的最大应力出现在通风管上,为13.064MPa,最大形变量为0.038126mm,搅拌装置中最大应力出现在抄板上,为190.31MPa,最大形变量为0.34417mm,符合设计要求。在此基础上,以食物垃圾和梧桐叶为原料,进行为期14d的堆肥试验,监测堆肥过程中关键参数变化并测定发酵产物相关指标,完成通风搅拌系统性能验证试验。试验结果表明：使用该通风搅拌系统的滚筒式堆肥反应器,其内部堆体温度在3d时达到53.34℃,堆肥过程中堆体最高温度可达69.56℃,堆体高温期（大于50℃）可持续6d以上;试验结束后其产物含水率降至27.21%、pH值升至8.4、种子发芽指数最高可达131.4%,符合有机肥料测定标准(NY/T 525—2021),滚筒反应器运行成本仅65.51元/t。     

农业固体废弃物堆肥技术及翻抛设备研究现状

堆肥是农业固体废弃物肥料化利用的主要途径之一,翻抛是堆肥过程的关键环节,翻抛机的性能直接影响堆肥效率和堆肥品质。基于农业固体废弃物肥料化利用介绍好氧和厌氧堆肥技术,综述国内外翻抛机的研究现状,并对比分析条剁式、槽式和整堆移位式三种适用于农业固体废弃物堆肥翻抛机的功能特点,最后对翻抛机在我国的发展前景和研究方向进行展望。     

强化堆料径向流动好氧堆肥反应器设计及性能

堆肥过程中物料存在混合不均、曝气不充分及发酵不彻底等问题,制约了有机物料有效生物转化。为此,研制了一种新型桨式曝气搅拌堆肥反应器。装置内的上、中、下层内设6个附有桨叶的搅拌桨,每个桨叶表面安置径向拨片,可有效增加堆肥物料的径向流动,从而使物料与空气充分接触。以牛粪、秸秆、麦麸与沼液为原料进行批式好氧堆肥试验,结果表明:该堆肥反应器可有效实现搅拌、曝气通风同步进行功能;罐体内堆料各层维持50℃以上天数分别达到6.8、5.6、3.9天;各层物料种子发芽指数(GI)均值达到91.03%,可有效地实现混合物料堆肥无害化目标。     

种养业废弃物联合堆肥实现资源化利用

近年来,中国各行各业飞速发展,中国农业废弃物产量激增,堆肥是有效利用农业废弃物的主要途径之一.种植业和养殖业是农业废弃物产生的主要途径,将两种废弃物结合通过联合堆肥技术进行资源化利用是废弃物处理发展趋势之一.从节约资源、保护环境的角度,探讨了种养业废弃物联合堆肥处理技术,以及利用优势和限制因素.     

可组合式堆肥发酵多层温度自适应监测系统设计与试验

堆肥发酵是农业废弃物基质化、肥料化利用的一个重要技术手段。在堆肥发酵过程中,温度影响着发酵堆的发酵速率、发酵质量,因此研究发酵堆内部的温度分布对于发酵堆的精准管控至关重要。但由于不同堆置方式的发酵堆体积、高度不同导致传统固定探针式传感器难以灵活、便捷地进行针对性测量,给农业废弃物发酵过程的精准管控带来极大不便。针对以上问题,设计了一种杆体模块化、可拼接的低功耗组合式多层温度监测系统。实现了基于CAN总线的检测模块自适应识别,基于JSON封装与关系数据库的配置信息同步与自适应匹配,以及系统现场端、服务器端、微信小程序端人机界面自适应生成。经过功能、功耗以及系统实际测试,结果表明,监测系统可以实现连续监测过程中实时数据监测、低功耗运行,具备良好的稳定性,并且实现了系统硬件、服务器端、微信小程序端的同步配置、信息显示等功能,满足废弃物堆肥发酵过程的温度多层长期监测需求。     

农业废弃物厌氧发酵及沼肥利用全过程碳氮变化研究

厌氧发酵是实现农业废弃物资源化利用、改善生态环境的重要途径。文章系统综述了农业废弃物厌氧发酵及沼肥利用过程碳氮元素变化,为减少沼肥养分损失提供参考依据。分析结果发现,湿法发酵-沼液储存全过程碳氮元素损失分别达15.52%~29.45%和4.94%~29.79%,其中发酵阶段分别损失15.40%~27.29%和4.19%~13.16%,储存阶段分别损失2.94%~29.63%和4.50%~37.31%;干法发酵-沼渣堆肥全过程碳氮元素损失分别达38.79%~49.38%和18.76%~50.13%,发酵阶段分别损失7.6%~16.72%和1.20%~8.30%,堆肥阶段分别损失33.75%~35.01%和19.15%~42.34%。总体来看,湿法发酵-沼液储存过程碳氮损失小于干法发酵-沼渣堆肥过程,更有利于节能环保;储存阶段氮损失大于碳损失,应采用加盖低温储存方式减少氮损失;堆肥阶段碳含量降低,应注意调节适宜的含水率和通风供氧等条件减少碳损失,提高堆肥养分含量。     

通风方式对牛粪堆肥氨气排放与氮素转化的影响

为揭示通风方式对好氧堆肥过程中氮素转化及损失的影响,设置连续通风T1（通风速率0.2L/（min·kg））和间歇通风T2（平均通风速率0.2L/（min·kg）,通风10min,间歇10min）2个处理,以牛粪和玉米秸秆为原料在反应器中进行好氧堆肥试验。结果表明,堆肥结束后T1和T2处理总氮（TN）损失分别占初始 TN 23.25%和21.12%, TN的损失以NH3挥发为主,分别占 TN损失的74.76%和61.84%,而以N2O排放损失的氮仅占 TN损失的1.12%和1.37%。NH3挥发主要集中在堆肥初期,主要是因为较高的温度和pH值所致,至堆肥结束时T2处理NH3累积排放量比T1处理少24.37%。不同通风方式对堆肥过程中NH+4N和NO-3N的含量变化也产生显著影响,到堆肥结束时,T2处理相比T1处理,其NH+4N含量低11%,而NO-3N含量高6.7%,T2处理酸解总有机氮含量比T1处理高12.4%,说明间歇通风有利于硝化作用和氨同化作用的进行。结构方程模型（SEM）显示,T2处理不同有机氮对NH+4N含量的总影响从大到小顺序为：酰胺态氮(1.006)、氨基糖态氮(0.485)、酸解未知态氮(0.034)、氨基酸态氮(-0.852),说明NH+4N来源于酰胺态氮、氨基糖态氮和酸解未知态氮,同时NH+4N可以通过氨同化作用生成氨基酸态氮,间歇通风能促进NH+4N向氨基酸态氮的转化。间歇通风方式通过抑制有机氮向NH+4N的转化,降低堆肥过程中由NH3排放造成的氮素损失。     

规模化好氧堆肥温氧监测系统设计与试验

为实时获取规模化好氧堆肥过程关键数据,实现自动化控制、优化堆肥工艺、提升产品品质,在已有研究基础上,设计了一种集成度高、便携性好的适用于规模化好氧堆肥过程的温度和氧体积分数实时监测系统,该系统主要包括温度数据获取模块、氧体积分数数据获取模块、信号处理模块、数据显/存模块。并系统开展了实验室和实际规模化好氧堆肥性能试验和分析研究。其中,温度监测相对标准偏差均小于3.02%,响应时间均小于45 s;氧体积分数监测相对标准偏差均小于2.96%,响应时间均小于30 s。研究结果表明:该系统在精确性、稳定性和响应速率等方面均具有良好性能,可满足规模化好氧堆肥过程温度和氧体积分数空间数据实时监测以及科研需求。     

畜禽粪便堆肥大气污染物排放及其控制研究进展

针对畜禽粪便好氧堆肥过程中大气污染物的排放特性及其控制开展了国内外文献调研。畜禽粪便好氧堆肥过程中会产生CH₄、N₂O、CO₂等温室气体及NH₃、H₂S、VOCs等恶臭气体,其中CH₄、N₂O、NH₃是堆肥过程排放的主要大气污染物。堆肥过程中大气污染物的排放主要受原料、堆肥方式、氧含量等影响。源头控制技术和末端控制技术可实现堆肥过程中大气污染物的有效减排。源头控制技术主要通过优化堆肥工艺、外加添加剂等实现污染物的源头减量;末端控制技术主要采用生物法、化学洗涤法、吸附法等去除废气污染物。在文献调研基础上,提出了“源头控制+末端治理”的堆肥大气污染物全过程控制技术路线。     

塑料和麦秸膨胀剂对猪粪好氧堆肥的影响试验

以麦秸膨胀剂为对照,利用3组小型好氧堆肥反应器同时试验,并进行比较研究塑料膨胀剂对猪粪好氧堆肥过程的影响.将等量猪粪分别与等体积的麦秸和塑料管分别混合进行好氧堆肥试验,监测了堆肥过程中温度、氧气体积分数、含水率、可挥发性固体含量、可溶性糖含量、纤维素含量、粗脂肪含量和粗蛋白含量的变化,并利用数学模型表达了堆肥过程中自由空域的变化及其对有机质降解的影响因子.试验结果表明:塑料膨胀剂抵抗堆体自压实作用的效果要优于麦秸膨胀剂,而麦秸膨胀剂比塑料膨胀剂更利于堆肥初始阶段升温和整个堆肥过程中含水率的保持.     

功能膜覆盖好氧堆肥过程氨气减排性能研究

畜禽粪便高温好氧堆肥过程中氨气的排放不仅污染环境,而且会降低有机肥氮素含量。因此,控制好氧堆肥过程中氨挥发是降低氮损失及减少堆肥周边环境恶臭的关键。为研究膜覆盖对畜禽粪便好氧堆肥过程氨气挥发的影响,以猪粪和小麦秸秆为试验原料,采用具有选择渗透性的Gore膜作为覆盖材料,在实验室好氧堆肥反应器系统中进行了为期27 d的好氧堆肥试验。试验设置覆膜组和对照组,采用开启1 h、关闭1 h间歇通风方式,通风速率为3 L/min,重点监测堆肥过程堆体温度、氧浓度和NH3排放速率等。研究表明:覆膜组比对照组高温期持续时间略长,更有利于杀死堆体有害病原菌;相比于对照组,覆膜组NH3排放量减少18.87%;相比于温度峰值出现的时间,两组试验NH3峰值出现时间均延后,且覆膜组延后时间更长。     

Emission of Nitrous Oxide and other Trace Gases during Composting of Grass and Green Waste

The emission of trace gases during composting of green waste from land maintenance (fresh cuttings of mixed herbage from fallow land) were studied. Concentrations of nitrous oxide and other trace gases were measured in experimental compost heaps by means of an infrared gas analyser and a high-resolution FT-IR spectrometer. It was verified that the maintenance of aerobic conditions is essential to keep emissions of methane and nitrous oxide at a low rate. Estimates made using a simple air transport model, indicated that the emission of nitrous oxide during composting of green waste from land maintenance was about 0·5% of the total nitrogen content of the initial material. Carbon monoxide was also detected in the compost air and its emission during biodegradation corresponded to about 0·04% of the initial carbon content of green waste.For a detailed evaluation of the findings during field experiments, laboratory apparatus for measuring the composition of compost air was developed. The measurements were performed at a temperature of 35°C and at different ventilation rates. Moistened plant material (dry cuttings of mixed herbage from fallow land) amended with lime saltpetre was used as compost substrate. At a ventilation rate of 100 cm³/min of air per kg of substrate, the maximum emission rate of nitrous oxide was 2·2 mg/h per kg of substrate. The maximum emission rate increased to 13·3 mg/h kg, when the ventilation rate was lowered to 20 cm³/min kg. The emission rate of carbon monoxide was about 40 μg/h per kg of substrate at the low ventilation rate and rose above 200μg/h kg at the higher ventilation rate.     

生物炭对鸡粪好氧堆肥过程的影响

生物炭作为堆肥调理剂对于加快畜禽粪污好氧堆肥进程、增强堆肥品质和改良堆肥工艺具有重要意义。分别选用玉米秸秆和树叶与鸡粪混合进行堆肥试验。通过研究堆体温度变化、含水率、pH值、电导率,以及氮、磷、钾营养成分含量的变化,分析生物炭对堆肥过程的影响。结果表明,添加生物炭可有效缩短堆肥周期2~3 d。添加生物炭前期会使堆体pH值升高但对于最终堆肥产品并无太大影响。添加生物炭较未添加堆体的EC值降低,表明生物炭对于游离盐离子具有很好的固定作用。通过对堆体物料各阶段主要养分进行检测,添加生物炭堆肥中全氮、全磷和全钾含量均高于未添加组。其中MSA与LA总氮含量较MS与L分别增加0.35%和0.53%,表明生物炭具有较好的固氮效果。综合pH值、电导率、含水率等指标来看,生物炭作为调理剂促进了好氧发酵过程的进行,有利于提高堆肥品质。      

畜禽粪污堆肥技术装备发展现状与趋势

浅述了畜禽粪污堆肥技术工艺和各种粪污堆肥装备,分析了畜禽粪污堆肥技术装备的发展趋势,得出了畜禽粪污堆肥技术装备是解决养殖业粪污处理的有效途径,能够促进绿色发展、生态循环,为我国畜禽粪污堆肥技术装备的设计、生产、应用提供参考。     

自行式垃圾翻堆机作业特性分析

根据生活垃圾处理工艺的要求 ,以及自行式垃圾翻堆机工作机构的作业规律 ,对其工作装置的受力状态及运动进行了分析 ,并进行了性能试验。为探索垃圾堆肥工艺和技术提供了理论依据。     

好氧堆肥技术发展现状与应用

好氧堆肥技术是畜禽粪便等固体废弃物处理的常用方法，但存在发酵设备不适用、发酵场面积大、发酵过程难调控、除臭成本高且自动化程度低等问题。介绍了现有好氧堆肥技术的实际情况和行业现状，并分析各堆肥技术优缺点，以期推动行业快速健康发展。