有机垃圾高温好氧处理与应用

有机垃圾高温好氧处理与应用

石虎砚1      ,乔嘉良2

1佛山市环境保护投资有限公司   广东省佛山市   528000   2佛山市铁人环保科技有限公司   广东省佛山市   528000

摘要：研究高温高效好氧资源化处置有机废弃物技术，该技术升温速度快，高温阶段时间持续长，能将传统的堆肥时间由25 ~ 50天，缩短为24小时左右，大大缩短堆肥周期，同时高温能够有效杀灭病原菌以及防止臭气污染，在提高有机垃圾处理能力的同时，还能生产无害稳定的有机肥料。农村以及园林绿化等领域作为有机肥料的庞大市场，运用技术简单、易于推广的高温高效好氧堆肥技术，不仅就地消纳污染物，同时获取经济效益，同时对农村生活垃圾的治理技术提升，对于改善农村人居环境，推进乡村振兴战略具有重大意义。

关键词：垃圾处理技术；高温好氧；研究应用

一、实验设备

实验所采用的设备为（香港）世骏企业有限公司生产的快速堆肥机WCM-15；所使用的的高温高效好氧发酵微生物为（香港）世骏企业有限公司提供的菌种。

二、实验条件

实验条件分为三个阶段：第一阶段为升温阶段，将反应物料、菌种、适量水放入设备后，设备自动从室温升至预定95℃；第二阶段为反应阶段，设备维持在95℃左右，保证微生物发酵所需的温度；第三阶段为降温阶段，设备从95℃降至室温。整个过程中，设备的搅拌功能处于持续工作状态，整个反应过程为24小时。

三、不同有机废弃物资源化处置的合理性探索

探索不同有机废弃物采用该技术进行有机肥制备的可能性，包括餐厨垃圾、生活污水厂污泥、废弃鲜花、废弃草皮、树枝等。

（1）餐厨垃圾处置

由于实验过程中会有加热升温并保持高温（约95℃）的处置措施，因此餐厨垃圾是否经过烹饪处理对实验效果无影响。但是实验过程中，蔬菜等叶类菜尺寸比较长时，容易缠绕在设备内的搅拌部件上，会因为温度不均匀、与微生物接触不够充分等原因而在搅拌部件上产生焦黑硬状物，故而餐厨垃圾在进入设备前需要进行必要的破碎处置；因此采用破碎机用于前端对餐厨、树枝树叶等进行粉碎处理。

   （2）生活污水厂污泥处置

生活污水厂产生的污泥处置问题一直备受关注，如果可以将其进行资源化处置转化为有机肥料将为生活污泥的处理提供新思路。

实验中采用某生活污水厂含水率为80%的污泥进行了实验，在添加一定量的微生物菌种和相关辅助材料后，成功获得有机肥料。

（3）污泥与鲜花混合物的处置

采用某生活污水厂污泥与经过粉碎后的废弃鲜花，混合放入设备中进行处置，成功制备了有机肥料。

（4）单纯草皮的处置

实验过程中收集某生活污水厂内草皮修剪后的废弃草皮进行处理，尽管实验条件未变，但实验结果并没有获得有机肥料。实验过程中发现单存采用草皮进行实验，并不能有效处置草皮，在经过设定的实验条件后，放入设备中的草皮尽管有部分转化为了粉末状，但是大部分枯草仍为条状，主要原因可能为枯草自身含有的水分较低，不能与微生物进行充分反应。同时尝试在整个反应过程后期又添加了自来水，仍不能使整个反应处于顺利状态，在无足够的水分保障良好传热的情况下，微生物作用被严重削弱，从而导致反应不彻底；另一方面，可能是枯草不能被水充分的润湿；第三可能与枯草没有被进一步破碎有关，实验过程中采用的枯草本身已经是5-10mm左右的细条状，合理的情况下有无粉碎并不影响反应的进行。

（5）餐厨垃圾混合粉碎后的树枝的处置

进一步，探索性采用餐厨垃圾与修剪树木产生的较细小的树枝树叶进行了实验，由此产生的肥料中，树枝树叶并没有完全转化为肥料。推断可能原因在于：木材细胞的组成成分分为主要成分和次要成分两种，主要组成成分是纤维素、半纤维素和木素；次要成分有树脂、单宁、香精油、色素、生物碱、果胶、蛋白质等。木材纤维素含量为40%～50%，禾本科植物纤维素含量略低些，纤维素的降解需要纤维素酶，且时间较长。

餐厨垃圾的主要成分有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐，易于微生物发酵。

纤维素分子比淀粉大，更难溶于水。纤维素不能直接透过细胞质膜，只有在微生物合成的纤维素酶作用下水解成单糖后，才能被吸收至细胞内利用。纤维素酶有细胞表面酶和胞外酶两种。细菌纤维素酶一般为细胞表面酶，位于细胞膜上，分解纤维素时，细菌必须附着在纤维素表面。真菌和放线菌的纤维素酶为胞外酶，它们可以在胞外环境中起作用，菌体无需直接与纤维素表面接触。在实验过程中所使用的的微生物菌种并不适合处理纤维素之类的有机质，在条件允许的前提下，后期的深入研究建议针对菌种微生物进行进一步的筛选。

四、有机肥料检测

针对不同原材料所制备的有机肥料，委托具备CMA资质的专业检测机构对其进行了检测。检测结果下表所示：

从上表的检测结果发现，所选用的原材料，不论是采用纯餐厨、纯污泥，还是餐厨、污泥、枝叶不同配比，所制备的有机肥料的有机质含量均远高于《有机肥料NY/T 525 -2021》标准限值。在酸碱度方面，采用纯污泥、餐厨/污泥（质量比：7/3）、餐厨/枝叶/污泥（质量比：6/1/3）所制备的有机肥料均不满足标准要求，呈现酸性，可能与餐厨材料有关，实验过程中由于条件限制，每次试验所采用的餐厨会存在一定差异，例如，有时餐厨中蔬菜更多、有时会含有更多的肥肉等。在重金属含量方面，所有样品均满足标准要求，但是采用含有污泥的原料制备的有机肥料，总铅和总铬含量较高，如果将其制作的有机肥料长期使用，则可能存在二次污染的风险。在总养分方面，除由餐厨/枝叶/污泥（质量比：6/1/3）制备的有机肥料外，其余有机肥料均低于标准限值，说明含有的氮、磷、钾营养成分较低。此外，由于制备过程采用的是高温，所有肥料均不存在粪大肠菌群和蛔虫污染。

由此可见，本研究中所制备的有机肥料在改良土壤有机质含量方面存在一定的优势，但是能否长期使用、二次污染等问题需要进一步解决。

五、需进一步探索的方向

在实验过程中，发现所制备的有机肥料与采用的餐厨垃圾成分关联性较强，例如如果当天使用的餐厨垃圾中的含油量较大，例如肥肉较多、使用的油较多等，会使得生产的有机肥料呈现肉眼可见的含油较明显的状况。

结束语：

由于本实验过程中除了经过必要的粉碎前处理外，整个实验装置并不具备油脂、盐类等的分离功能，这些油脂、盐类含量的高低对微生物的影响需要进一步深入探索；同时集成粉碎功能、油水分离功能等功能于一体的资源化处置装置将更有利于有机废弃物的处置。
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