好氧堆肥过程控制中为什么要监测氧气？

一、什么是好氧堆肥？

好氧堆肥通常是指在通气条件好，氧气充足的条件下，好氧微生物将有机粪废弃物中的有机物降解并转化为稳定腐殖质的过程。这一过程最终形成稳定、无害、并且对植物生长有利的肥料，因此又被叫做好氧堆肥。好氧堆肥是将有机废物转化为营养丰富的土壤改良剂的最有效和最环保的技术之一。

当好氧微生物分解有机物时，它们会产生热量，水蒸气和二氧化碳，将原始废物转化为腐殖质状的堆肥。保持足够的氧气水平对于该过程有效发生至关重要。没有适当的氧气，微生物效率下降，分解减慢，并且不期望的厌氧副产物开始形成。

本文讨论了为什么准确的氧气测量对于高性能堆肥至关重要，以及英国SST的oxy-flex氧气分析仪如何在要求苛刻的堆肥环境中支持过程控制。

二、好氧堆肥的四个阶段

堆肥过程主要分为四个阶段，每个阶段都取决于氧气的可用性:

1.升温阶段（亦称中温阶段）（15～45℃）

堆层温度15～45℃，嗜温菌活跃，可溶性糖类、淀粉等消耗迅速，温度不断升高；以细菌、真菌、放线菌为主；

堆肥初期，堆层基本呈中温、嗜温性微生物(中温放线菌、蘑菇菌等)较为活跃，并利用堆肥中可溶性有机物质(单糖、脂肪和碳水化合物)旺盛繁殖。它们在转换和利用化学能的过程中，有一部分变成热能，由于堆料有良好的保温作用，温度不断上升。

2.高温阶段 (45-70 °C):

当堆肥温度上升到45℃以上时，即进入堆肥过程的第二阶段一高温阶段。堆层温度升至45℃以上，不到一周可达65～70℃，随后又逐渐降低。温度上升到60℃时，真菌几乎完全停止活动，温度上升到70℃以上时，对大多数嗜热性微生物己不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态，除一些孢子外，所有的病原微生物都会在几小时内死亡，其它种子也被破坏。其中：50℃左右，嗜热性真菌、放线菌活跃；60℃左右，嗜热性放线菌和细菌活跃；大于70℃，微生物大量死亡或进入休眠状态。超过65°C可能会伤害有益的微生物并引发不必要的排放，这使得氧气调节至关重要。

3.降温阶段:

降温阶段，中温微生物又开始活跃起来，重新成为优势菌，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多，且稳定化。当温度下降并稳定在40℃左右时，堆肥基本达到稳定。

4.腐熟阶段:

堆体温度降低后，嗜温微生物又重新占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只需自然通风即可。

随着微生物作用将抗性物质转化为腐殖质，堆肥稳定。最终产品变得营养密集，具有深色，松脆的质地，泥土的香气以及管理良好的成熟堆肥的迹象。

三、堆肥过程中为什么监测氧气很重要？

在整个堆肥过程中保持适当的氧气水平具有直接影响效率，质量和环境影响的几个优点:

支持最佳微生物活性

好氧微生物依靠氧气进行新陈代谢。持续监测可确保这些微生物以高效率运行，从而加速有机废物的分解。

防止厌氧条件

氧气不足会导致厌氧微生物产生甲烷和硫化氢，从而产生令人不快的气味和有害排放物。

保持有氧条件可以降低这些风险，并促进更快，更清洁的堆肥。

提高分解速率

充气良好的堆肥堆分解速度明显加快。实时氧气监测允许及时干预，例如转动或给堆充气以保持最佳气流。

调节堆肥温度

氧气促进微生物呼吸，进而产生热量。受控的氧气输入可确保堆保持在所需的温度范围内-安全地高到足以对堆肥进行灭菌，而不会损害有益的生物。

保留营养成分

有氧条件减少了氮和磷等关键营养素的损失，增强了作为土壤改良剂的最终堆肥。

提高产品质量

经过适当氧化处理的堆肥往往是均匀的，无味的，生物稳定的，非常适合农业和园艺用途。

四、目标堆肥氧含量控制（5%-15%）

为了获得最佳的有氧活动，堆肥内的氧浓度通常应保持在5% 和15% 之间。但是，理想水平可能会有所不同，具体取决于:

• 原料组成
• 含水率
• 微生物种群
• 桩结构及曝气方法

定期转动和混合有助于保持均匀的气流，避免厌氧口袋，特别是在较大或较密集的桩中。

五、堆肥中氧含量的测量技术

存在几种评估堆肥中氧含量的方法:

• 呼吸测量法通过二氧化碳的产生间接测量微生物呼吸。
• 视觉和嗅觉检查可能表明通风不良 (例如，恶臭)。
• 使用工业级氧气探头的直接测量氧气浓度可提供最准确和可操作的数据。

为了进行精确监测，探头必须承受高湿，可变温度和物理碎片，这使得耐用性和测量可靠性成为关键的选择标准。

为堆肥环境提供可靠的氧气监测

工采网提供的英国SST氧气分析仪oxy-flex是一种经过验证的解决方案，适合用于堆肥设施等苛刻条件下的实时氧气测量。它提供了准确，连续的数据，保持有氧条件和确保有效的分解必不可少的。

测量氧气浓度量程可选0-25% 或0-100%，分析仪支持广泛的堆肥设置。多个探头长度允许在不同的深度监测，而标准的4-20mA输出确保与过程控制系统的无缝集成。校准可以是自动的或手动的，并且不需要特殊的软件，简化了设置和正在进行的操作。

建立在高水分，腐蚀性环境中执行，不锈钢结构确保长期耐久性。其紧凑的设计使得它适合安装在不同的区域，提供灵活的部署和可靠的读数。通过提供对氧气水平的实时洞察，oxy-flex可以更好地控制曝气，提高堆肥质量，减少能源使用，并有助于避免厌氧条件。

有效的堆肥取决于准确的氧气监测。借助oxy-flex氧气分析仪，操作员可以获得低维护，高性能的工具，以增强过程控制，优化生产率并始终如一地生产高质量的堆肥。同时，工采网提供用于氧气分析仪的氧化锆氧气传感器，有需要的朋友可以咨询工采网在线技术支持。