好氧堆肥過程控制中為什么要監(jiān)測氧氣?
一、什么是好氧堆肥?
好氧堆肥通常是指在通氣條件好,氧氣充足的條件下,好氧微生物將有機糞廢棄物中的有機物降解并轉化為穩(wěn)定腐殖質的過程。這一過程最終形成穩(wěn)定、無害、并且對植物生長有利的肥料,因此又被叫做好氧堆肥。好氧堆肥是將有機廢物轉化為營養(yǎng)豐富的土壤改良劑的最有效和最環(huán)保的技術之一。
當好氧微生物分解有機物時,它們會產生熱量,水蒸氣和二氧化碳,將原始廢物轉化為腐殖質狀的堆肥。保持足夠的氧氣水平對于該過程有效發(fā)生至關重要。沒有適當?shù)难鯕?/strong>,微生物效率下降,分解減慢,并且不期望的厭氧副產物開始形成。
二、好氧堆肥的四個階段
堆肥過程主要分為四個階段,每個階段都取決于氧氣的可用性:
1.升溫階段(亦稱中溫階段)(15~45℃)
堆層溫度15~45℃,嗜溫菌活躍,可溶性糖類、淀粉等消耗迅速,溫度不斷升高;以細菌、真菌、放線菌為主;
堆肥初期,堆層基本呈中溫、嗜溫性微生物(中溫放線菌、蘑菇菌等)較為活躍,并利用堆肥中可溶性有機物質(單糖、脂肪和碳水化合物)旺盛繁殖。它們在轉換和利用化學能的過程中,有一部分變成熱能,由于堆料有良好的保溫作用,溫度不斷上升。
2.高溫階段 (45-70 °C):
當堆肥溫度上升到45℃以上時,即進入堆肥過程的第二階段一高溫階段。堆層溫度升至45℃以上,不到一周可達65~70℃,隨后又逐漸降低。溫度上升到60℃時,真菌幾乎完全停止活動,溫度上升到70℃以上時,對大多數(shù)嗜熱性微生物己不適宜,微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài),除一些孢子外,所有的病原微生物都會在幾小時內死亡,其它種子也被破壞。其中:50℃左右,嗜熱性真菌、放線菌活躍;60℃左右,嗜熱性放線菌和細菌活躍;大于70℃,微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài)。超過65°C可能會傷害有益的微生物并引發(fā)不必要的排放,這使得氧氣調節(jié)至關重要。
3.降溫階段:
降溫階段,中溫微生物又開始活躍起來,重新成為優(yōu)勢菌,對殘余較難分解的有機物作進一步分解,腐殖質不斷增多,且穩(wěn)定化。當溫度下降并穩(wěn)定在40℃左右時,堆肥基本達到穩(wěn)定。
4.腐熟階段:
堆體溫度降低后,嗜溫微生物又重新占優(yōu)勢,對殘余較難分解的有機物作進一步分解,腐殖質不斷增多且穩(wěn)定化,此時堆肥即進入腐熟階段。降溫后,需氧量大大減少,含水量也降低,堆肥物孔隙增大,氧擴散能力增強,此時只需自然通風即可。
隨著微生物作用將抗性物質轉化為腐殖質,堆肥穩(wěn)定。最終產品變得營養(yǎng)密集,具有深色,松脆的質地,泥土的香氣以及管理良好的成熟堆肥的跡象。
三、堆肥過程中為什么監(jiān)測氧氣很重要?
在整個堆肥過程中保持適當?shù)难鯕馑骄哂兄苯佑绊懶?,質量和環(huán)境影響的幾個優(yōu)點:
支持最佳微生物活性
好氧微生物依靠氧氣進行新陳代謝。持續(xù)監(jiān)測可確保這些微生物以高效率運行,從而加速有機廢物的分解。
防止厭氧條件
氧氣不足會導致厭氧微生物產生甲烷和硫化氫,從而產生令人不快的氣味和有害排放物。
保持有氧條件可以降低這些風險,并促進更快,更清潔的堆肥。
提高分解速率
充氣良好的堆肥堆分解速度明顯加快。實時氧氣監(jiān)測允許及時干預,例如轉動或給堆充氣以保持最佳氣流。
調節(jié)堆肥溫度
氧氣促進微生物呼吸,進而產生熱量。受控的氧氣輸入可確保堆保持在所需的溫度范圍內-安全地高到足以對堆肥進行滅菌,而不會損害有益的生物。
保留營養(yǎng)成分
有氧條件減少了氮和磷等關鍵營養(yǎng)素的損失,增強了作為土壤改良劑的最終堆肥。
提高產品質量
經過適當氧化處理的堆肥往往是均勻的,無味的,生物穩(wěn)定的,非常適合農業(yè)和園藝用途。
四、目標堆肥氧含量控制(5%-15%)
為了獲得最佳的有氧活動,堆肥內的氧濃度通常應保持在5% 和15% 之間。但是,理想水平可能會有所不同,具體取決于:
原料組成
含水率
微生物種群
樁結構及曝氣方法
定期轉動和混合有助于保持均勻的氣流,避免厭氧口袋,特別是在較大或較密集的樁中。
五、堆肥中氧含量的測量技術
存在幾種評估堆肥中氧含量的方法:
呼吸測量法通過二氧化碳的產生間接測量微生物呼吸。
視覺和嗅覺檢查可能表明通風不良 (例如,惡臭)。
使用工業(yè)級氧氣探頭的直接測量氧氣濃度可提供最準確和可操作的數(shù)據(jù)。
為了進行精確監(jiān)測,探頭必須承受高濕,可變溫度和物理碎片,這使得耐用性和測量可靠性成為關鍵的選擇標準。
為堆肥環(huán)境提供可靠的氧氣監(jiān)測
測量氧氣濃度量程可選0-25% 或0-100%,分析儀支持廣泛的堆肥設置。多個探頭長度允許在不同的深度監(jiān)測,而標準的4-20mA輸出確保與過程控制系統(tǒng)的無縫集成。校準可以是自動的或手動的,并且不需要特殊的軟件,簡化了設置和正在進行的操作。
建立在高水分,腐蝕性環(huán)境中執(zhí)行,不銹鋼結構確保長期耐久性。其緊湊的設計使得它適合安裝在不同的區(qū)域,提供靈活的部署和可靠的讀數(shù)。通過提供對氧氣水平的實時洞察。
有效的堆肥取決于準確的氧氣監(jiān)測。借助氧氣分析儀,操作員可以獲得低維護,高性能的工具,以增強過程控制,優(yōu)化生產率并始終如一地生產高質量的堆肥。
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