SST氧化锆传感器用于好氧堆肥

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随着现代农业向环境友好、生态协调的绿色产业方向发展，人们开始寻找有机肥料代替无机肥料，而堆肥就是其中一种。堆肥是利用含有肥料成分的动植物遗体和排泄物，加上泥土和矿物质混合堆积，在高温、多湿的条件下，经过发酵腐熟、微生物分解而制成的一种有机肥料。下面工采网小编通过本文介绍一下堆肥工艺流程以及影响堆肥的重要因素。

堆肥工艺流程

主要包括：前处理～主发酵（一次发酵）～后发酵（二次发酵）～后处理～贮存。

原料的预处理：包括分选、破碎以及含水率及碳氮比的调整。首先去除废物中的金属、玻璃、塑料和木材等杂质，并破碎到40毫米左右的粒度，然后选择堆肥原料进行配料，以便调整水分和碳氮比，可以使用纯垃圾，垃圾和粪便之比为7：3或者垃圾与污泥之比为7：3进行混合堆肥。

原料的发酵阶段：我国大都采用一次发酵方式，周期长达30天，采用二次发酵方式，周期一般用20天。一次发酵是好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程，具体从发酵开始，经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程，一般需要10—12天，高温阶段持续时间较长。二次发酵指物料经过一次发酵后，还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在，需将其送到后发酵室，堆成1—2米高的堆垛进行二次发酵并腐熟。当温度稳定在40℃左右时即达腐熟，一般需20—30天。

后处理阶段：是对发酵熟化的堆肥进行处理，进一步去除堆肥中前处理过程中没有去除的杂质和进行必要的破碎过程、经处理后得到的精制堆肥含水在30%左右，碳氮比为15—20。

贮存阶段：贮存是指堆肥处理前必须加以堆存管理，一般可直接存放，也可装袋存放。但贮存时要注意保持干燥通风，防止闭气受潮。

影响堆肥的重要因素

1水分含量

在堆肥过程中，水分是--个重要的物理因素。水分含量是指整个堆体的含水量。水分的主要作用在于: (1) 溶解有机物，参与微生物的新陈代谢: (2) 水分蒸发时带走热量，起调节堆肥温度的作用。水分的多少，直接影响好氧堆肥反应速度的快慢，影响堆肥的质量，甚至关系到好氧堆肥工艺的成败，因此，水分的控制十分重要。在堆肥期间，如果水分含量低于10%^ 15%，细菌的代谢作用会普遍停止;含水量太高，会使堆体内自由空间少，通气性差，形成微生物发酵的厌氧状态，产生臭味，减慢降解速度，延长堆腐时间。

2、温度

微生物活性是保证有机固废堆肥化的根本内因，而温度是影响微生物活性的关键因素。好氧堆肥是一个变温过程，嗜温菌和嗜热菌分别在不同温度阶段发挥主要作用，最适温度分别为30~40℃、50~60℃。升温和降温阶段的堆肥体系温度一般低于45℃，此阶段以嗜温菌为主；高温阶段的堆体温度一般为45~60℃，此阶段嗜温菌活性受到抑制或死亡，数量变少，嗜热菌数量增多并占主导地位。研究发现，嗜热菌对有机固废的降解能力明显高于嗜温菌，可通过维持一定时间的高温，充分发挥嗜热菌对有机固废的降解能力，缩短堆肥周期。

3、pH值

pH值是显著影响有机固废好氧堆肥进程的另一个重要参数。适宜细菌生长的pH值范围为6.0~7.5，适宜放线菌生长的pH值范围为5.5~8.0。Bharadwaj研究pH值对微生物活性的影响时发现，对堆体中大部分微生物来说最适生长pH值范围为6.5~7.5。我国一些学者认为好氧堆肥最适宜pH值是中性或弱酸性（6~9）。好氧堆肥进程中pH值是动态变化的：起始阶段，由于微生物将有机固废分解为大量小分子的挥发性脂肪酸（VFAs）和CO2，pH值通常较低；随着反应的进行，温度升高，VFAs被微生物吸收利用，CO2挥发，蛋白质分解产生NH3，pH值逐渐升高。值得注意的是，pH值也会影响堆肥中氮的存在形式，进而影响堆肥产品最终的氮素损失。

4、C/N比

碳是微生物的主要能量来源，并且一小部分碳素参与微生物细胞的组成。细菌干细胞质量的50%以上是蛋白质，氮作为蛋白质组成的主要元素对微生物种群的增长影响巨大。一般用C/N比表征这两种主要营养元素在堆肥中的平衡关系。当氮素受限制（C/N比较高）时，微生物种群会长时间保持在较少的状态，并且需要更长的时间降解可生化的碳；当氮素过量（C/N比较低）时，氮素供应超过了微生物的需求，结果往往以NH3的形式从系统中挥发而流失。因此，综合考虑促进微生物降解和氮固定，合适的C/N比为30：1。在国内堆肥的研究和应用中一般认为初始阶段物料合适的C/N比为（25~35）：1。

5、氧气含量

供气是好氧堆肥成功的重要因素之一。供气的作用主要有三个方面。(1)为堆体内的微生物提供氧气。如果堆体内的氧气含量不足，微生物处于厌氧状态，使降解速度减缓，产生h2s等臭气，同时使堆体温度下降。(2)调节温度。堆肥需要微生物反应而产生的高温，但是，对于快速堆肥来讲，必须避免长时间的高温，温度控制的问题就要靠强制通风来解决。(3) 散除水分。污泥堆肥的一个目的是降低其水分含量。在堆肥的前期，通气主要是提供微生物o2以降解有机物，在堆肥的后期，则应加大通气量，以冷却堆肥及带走水分，达到堆肥体积、重量减少的目的。

而其中氧气对于好氧分解的堆肥来说，是不可或缺的。好氧堆肥是在通气条件好，氧气充足的条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解的过程。好氧微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生出更多生物体。通常，好氧堆肥的堆温较高，一般宜在55-80℃时较好，所以好氧堆肥也称高温堆肥。高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时，对有机质的降解速度快，堆肥所需天数短，臭气发生量少，是堆肥化的首选。

为监测堆肥中的氧气的浓度,从而调节通风，控制腐烂堆肥。工采网推荐一款特别的采用SST氧化锆探头和变送板做成的氧气监测系统：好氧堆肥要求在物料中持续保持一定的含氧量。该方案由SST氧化锆探头和变送板组成。其中，气体采集系统由探头、抽气泵和气路组成，气体检测部分则由氧化锆传感器和变送板组成。当抽出的气体流经氧气传感器时，产生的电信号经变送器产生氧气浓度的数字信号，实时通过输送线路至采集卡再经计算机采集存储，同时也可以在显示器上显示或储存打印。

这要求曝（通）气系统在适当的时间，强制提供所需的空气量，从而完成这项任务。通气道由铸铁盖密封，上面有孔，空气通过这些孔进入通气道（风扇运转时），使物料中的氧气达到饱和。潮湿的环境，内部温度达80℃。要求持续监控氧气浓度。它在容器中蒸腾，就像从茶壶里散发蒸汽出来一样。工采网的SST氧化锆探头内置其中，可耐受最高250度的高温，契合这种使用场景。英国SST的螺纹式高温氧化锆氧气传感器(O2传感器) - O2S-FR-T2-18C/B/A敏感元件是氧化锆，采用两个氧化锆盘，在其中间是一个密封空间。其中一个盘起的功能是可逆氧气泵，依次充满样品气和抽空此小空间。另一个盘用于测量氧分压差比率，得到相对应的传感电压。氧化锆盘作为氧气泵运行时，需要的700 °C的温度由加热元件产生(配套的电路板O2I-FLEX-092可以提供加热和线性模拟量输出功能。)。氧气泵使小空间范围内达到额定的小值和大值压力所花的时间和环境中氧分压值具有对应关系。

氧化锆氧气传感器变送板 -O2I-Flex-092接口板给电子元件提供必要的电源，控制SST动态氧传感器可以用户设置量程0-25%和0-100%。整个测量范围是线性的。出厂默认是0-25%。当配置0-100%量程时，客户可以定制模拟输出范围以符合实际应用。输出可以配置为：4-20mA和0-10VDC或RS232接口。