1、第五章第五章 固体废物的生物处理技术固体废物的生物处理技术5.1 生物处理基本概念o(一一)固体废物生物转换及其重要意义固体废物生物转换及其重要意义o 生态系统中分解者生态系统中分解者有机物的分解和矿化有机物的分解和矿化 o 人类通过各种手段，借助于微生物的生物能，对固体人类通过各种手段，借助于微生物的生物能，对固体废物进行生物处理，实现固体废物废物进行生物处理，实现固体废物(主要是有机固体废主要是有机固体废物物)的的稳定化、无害化与资源化稳定化、无害化与资源化的技术就统称为固体废的技术就统称为固体废物的生物转换技术。物的生物转换技术。 这种生物转换技术应用的这种生物转换技术应用的重要意义重要
2、意义在于：在于：对城市固体废物进行处理消纳，实现稳定化、对城市固体废物进行处理消纳，实现稳定化、无害化，可以无害化，可以避免避免对对环境造成的恶劣影响；环境造成的恶劣影响；可促进上述自然界物质循环与人类社会化物可促进上述自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一，可以把固体废物中的适用组质循环的统一，可以把固体废物中的适用组分尽快地分尽快地重新纳入自然循环重新纳入自然循环(例如生产堆肥例如生产堆肥用以施肥、改造土壤，可回归农田生态系统用以施肥、改造土壤，可回归农田生态系统中去中去)；可以将大量有机固体废物通过各种工艺可以将大量有机固体废物通过各种工艺转换转换成有用的物质和能源成有用的物质和能源(
3、例如产生沼气，生产例如产生沼气，生产葡萄糖、微生物蛋白质等葡萄糖、微生物蛋白质等)。（二）生物转换理论基础o 微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢分解；合成分解；合成o 微生物种类微生物种类o 生物处理方法生物处理方法好氧；厌氧好氧；厌氧真核细胞类型原生动物藻类直菌蓝绿藻酵母菌霉菌细菌原核细胞类型微生物5.2 堆肥化5.2.1 堆肥化定义、堆肥作用与用途堆肥化定义、堆肥作用与用途 1堆肥化定义堆肥化定义 依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等真菌等微生物微生物，人为地促进可生物降解的，人为地促进可生物降解的有有机物机物向向稳定的腐殖质稳定的腐殖质生化转化的生化转
4、化的微生物学过微生物学过程程叫做叫做堆肥化堆肥化。堆肥化的产物称作堆肥。堆肥化的产物称作堆肥。 2堆肥作用堆肥作用 堆肥化是可降解的有机废物人为地发酵堆肥化是可降解的有机废物人为地发酵成为腐殖质的过程，也可以说成为腐殖质的过程，也可以说堆肥即人工腐堆肥即人工腐殖质。殖质。但其中但其中常常残留一部分可降解的有机常常残留一部分可降解的有机物。物。 使用堆肥后，能够增加土壤中稳定的腐殖质，使用堆肥后，能够增加土壤中稳定的腐殖质，形成土壤的形成土壤的团粒结构团粒结构作用。作用。堆肥作用的益处 (1)使使土质土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性及渗水性性能。性、透气
5、性及渗水性性能。 (2)肥料成分中氮、钾、铵等都是以阳离子肥料成分中氮、钾、铵等都是以阳离子形态存在。由于腐殖质带负电荷，有吸附阳形态存在。由于腐殖质带负电荷，有吸附阳离子作用，有助于粘土保住阳离子，即能离子作用，有助于粘土保住阳离子，即能保保住养分提高保肥能力住养分提高保肥能力。腐殖质阳离子交换腐殖质阳离子交换容量是普通粘土的几倍到几十倍。容量是普通粘土的几倍到几十倍。 (3)腐殖质中某种成分有腐殖质中某种成分有整合作用整合作用(某种有机化某种有机化合物和金属起特殊的结合，合物和金属起特殊的结合，把金属维持在液把金属维持在液化状态化状态)。有这种作用的物质和酸性土壤中含。有这种作用的物质和酸
6、性土壤中含量较多的活性铝结合后，使其半数变成非活量较多的活性铝结合后，使其半数变成非活性物质，因而能性物质，因而能抑制活性铝和磷酸结合的有抑制活性铝和磷酸结合的有害作用害作用。能促进有机物分解，促进氮肥和其他养分的供能促进有机物分解，促进氮肥和其他养分的供应。应。对于作物有害的铜、铝、镉等重金属也可与腐对于作物有害的铜、铝、镉等重金属也可与腐殖质反应而降低其危害程度，有利于植物生殖质反应而降低其危害程度，有利于植物生长。长。 (4)腐殖质有腐殖质有缓冲作用缓冲作用。当土壤中腐殖质多。当土壤中腐殖质多时，即使肥料施得过多或过少，也不易受到时，即使肥料施得过多或过少，也不易受到损害；即使气象条件恶
7、化也可减轻其影响；损害；即使气象条件恶化也可减轻其影响；即使其他条件稍微恶化，也能减少冲击和缓即使其他条件稍微恶化，也能减少冲击和缓和影响。例如水分不足时，可防止植物枯萎，和影响。例如水分不足时，可防止植物枯萎，起到类似于缓冲器的作用。起到类似于缓冲器的作用。 (5)堆肥是堆肥是缓效性肥料缓效性肥料。和硫铵、尿素等化肥中。和硫铵、尿素等化肥中氮不同，堆肥中的氮肥几乎都以蛋白质氮形氮不同，堆肥中的氮肥几乎都以蛋白质氮形态存在，当施到田里时，蛋白质经氮微生物态存在，当施到田里时，蛋白质经氮微生物分解成氮氮在旱地里部分变成硝酸盐氮。分解成氮氮在旱地里部分变成硝酸盐氮。两者都是能被吸收的氮。施用堆肥不
8、会出现施化两者都是能被吸收的氮。施用堆肥不会出现施化肥那样短暂有效或施肥过头的倩况，由于经肥那样短暂有效或施肥过头的倩况，由于经过上述过程缓慢持久地起作用，不致对农作过上述过程缓慢持久地起作用，不致对农作物产生损害。物产生损害。(6)腐殖化的有机物具有腐殖化的有机物具有调节植物生长调节植物生长的作用，的作用，也有助于根系发育和伸长，即有助于扩大根也有助于根系发育和伸长，即有助于扩大根部范围。部范围。 (7)将富有微生物的堆肥施于土中将富有微生物的堆肥施于土中可增加土壤中微生可增加土壤中微生物数量。物数量。微生物分泌的各种有效成分能直接或间接微生物分泌的各种有效成分能直接或间接地被植物根吸收而起
9、列有益作用，故堆肥是地被植物根吸收而起列有益作用，故堆肥是昼夜均昼夜均有效的肥料有效的肥料。 (8)堆肥是堆肥是CO2的供给源的供给源。如与外界空气隔绝的密封。如与外界空气隔绝的密封罩内罩内CO2气浓度低，当大量施用堆肥后，罩内较高气浓度低，当大量施用堆肥后，罩内较高的温度可促使堆肥分解放出的温度可促使堆肥分解放出CO2。 总之，腐殖质能改善土壤物理的、化学的、总之，腐殖质能改善土壤物理的、化学的、生物的性质，使生物的性质，使土壤环境保持适于农作物生土壤环境保持适于农作物生长的良好状态长的良好状态。腐殖质又有。腐殖质又有增进化肥肥效增进化肥肥效的的作用。作用。 3堆肥用途堆肥用途 堆肥的用途很
10、广，既可以用作农田、绿地、堆肥的用途很广，既可以用作农田、绿地、果园、菜园、苗圃、畜牧场、庭院绿化、风果园、菜园、苗圃、畜牧场、庭院绿化、风景区绿化、农业等的种植肥料，也可以作蘑景区绿化、农业等的种植肥料，也可以作蘑菇盖面、过滤材料、隔音板及制作纤维板等。菇盖面、过滤材料、隔音板及制作纤维板等。o 堆肥用途一览表用 途肥料等级施肥频率施 肥 期施 用 法施 用 量谷物种植初级堆肥或 成品堆肥24a/次秋天或春天施入土壤表面40100 t/ha牧 场细粒的初级 堆肥或成品堆肥24a/次全年均可施入浅层表土2060 t/ha果树种植初级堆肥或3a/次除收获季节施入土壤表面100200 t/ha成品
11、堆肥外均可葡萄种植腐植质供给初级堆肥或23a/次葡萄收获后施入浅层表土100250成品堆肥和返青前t/ha保护地力初级堆肥2a/次葡萄收获后均匀地撒于200300和返表前表面t/ha蔬菜种植初级堆肥或24a/次除收获季节浅表层60100特殊堆肥外均可t/ha温 室成品堆肥或24a/次除收获季节浅层1015特殊堆肥外均可t/ha蘑菇培植成品堆肥45 次/a全年均可70%堆肥低于 20%黑泥炭和 5%石灰、5%粘土中（体积百分比）4050 kg/次苗 圃成品堆肥或 特殊堆肥2a/次全年均可表 层30404. 使用堆肥时的注意事项；使用堆肥时的注意事项； (1)成熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量虽成
12、熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量虽然比未成熟堆肥要少，仍然比未成熟堆肥要少，仍易成为厌氧状态易成为厌氧状态，所，所以在使用时需要充分注意。以在使用时需要充分注意。 o 用于田地施肥时，不要将堆肥埋起来，最好用于田地施肥时，不要将堆肥埋起来，最好让其在土壤让其在土壤表面曝照于空气表面曝照于空气中。中。蚯蚓蚯蚓可使堆可使堆肥和泥土适当混合，进入土中而起作用。经肥和泥土适当混合，进入土中而起作用。经过拱作，堆肥也可适当混入土层中。堆肥层过拱作，堆肥也可适当混入土层中。堆肥层的厚度不要超过的厚度不要超过12cm。若是优质的堆肥，。若是优质的堆肥，即使厚度在即使厚度在1mm以下也足够了。以下也足够了。
13、(2)新鲜堆肥宜用作底肥新鲜堆肥宜用作底肥。粗粗堆肥最好用于粘质、淤泥和板结的土壤；堆肥最好用于粘质、淤泥和板结的土壤；细细堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。含有含有5以上石灰以上石灰之城市堆肥属于之城市堆肥属于石灰质肥料，石灰质肥料，建议用于酸性土地和土壤有酸化趋向的土地。建议用于酸性土地和土壤有酸化趋向的土地。 (3)城市垃圾堆肥城市垃圾堆肥CN比大，即含氮量低，最比大，即含氮量低，最好和氮肥配合使用，以免出现好和氮肥配合使用，以免出现“氮饥饿氮饥饿”现现象。象。 (4)堆肥堆肥不应不应装在装在密封密封的袋里搬运或保存。必的袋里搬运或保存。必要时，在袋上开空气
14、流通孔。要时，在袋上开空气流通孔。 5.2.2 堆肥的原料堆肥的原料 堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾由纸堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾由纸浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥及浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥及下水污泥，及粪尿消化污泥、家畜粪尿、树下水污泥，及粪尿消化污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳、秸秆等。在我国堆肥主要皮、锯末、糠壳、秸秆等。在我国堆肥主要原料是生活垃圾与粪便的混合物，也有的是原料是生活垃圾与粪便的混合物，也有的是城市垃圾与生活污水污泥的混合物。城市垃圾与生活污水污泥的混合物。o 城市生活垃圾城市生活垃圾是最主要的原料，但其中是最主要的原料，但其中可堆可堆肥物数量、
15、碳氮比、水分肥物数量、碳氮比、水分等常常不能满足要等常常不能满足要求，需要进行适当的求，需要进行适当的预处理预处理：配入：配入粪便或某粪便或某些污泥些污泥可以有效地调整碳氮比和水分，并能可以有效地调整碳氮比和水分，并能得到氮、磷、钾含量较高的有机肥。得到氮、磷、钾含量较高的有机肥。o 此外不少此外不少农业废物农业废物也是堆肥的重要原料。也是堆肥的重要原料。 城镇建设业标准城镇建设业标准城市生活垃圾堆肥处理厂技术城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标评价指标CJ/T 30591996中规定，中规定，堆肥堆肥原料特性原料特性有：有： (1)密度密度 350650kgm3； (2)组成成分组成成分(湿重
16、湿重) 有机物含量不少于有机物含量不少于20 (3)含水率含水率 4060； (4)碳氮比碳氮比(CN) 20:130:1垃圾组分（湿重）统计表垃圾组分（湿重）统计表易 腐 物灰 渣 ， m m废 品成 分动 物 性植 物 性渣 砾 15灰 土 55持续持续5天以上天以上(2)蛔虫卵死亡率蛔虫卵死亡率 95100(3)粪大肠菌值粪大肠菌值 10-110-2。5.2.4 堆肥化的原理固体废物堆肥分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化。固体废物堆肥分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化。o 前者是在通风条件下，有游离氧存在时进行的前者是在通风条件下，有游离氧存在时进行的分解发酵过程，由于堆肥堆温高，一般在分解发酵过程，由
17、于堆肥堆温高，一般在5565有时高达有时高达80，故亦称，故亦称高温堆肥化高温堆肥化。o 后者是利用厌氧微生物发酵造肥。后者是利用厌氧微生物发酵造肥。 好氧堆肥原理o 好氧堆肥化是在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。在堆肥化过程中，有机废物中的可容性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收，而不溶的胶体有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。o 微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢（氧化还原过程）和合成代谢（生物合成过程），把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一部
18、分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。可用下图简要地说明这种过程。好氧堆肥降解好氧堆肥降解5.2.5 堆肥化过程好氧堆肥化从废物堆积到腐熟的微生物生化过程比较复好氧堆肥化从废物堆积到腐熟的微生物生化过程比较复杂，但大致可分为以下四个阶段。杂，但大致可分为以下四个阶段。 (1)潜伏阶段（驯化阶段）潜伏阶段（驯化阶段）堆肥化开始时微生物适应新环境的过程堆肥化开始时微生物适应新环境的过程 (2)中温阶段中温阶段(亦称产热阶段亦称产热阶段) 嗜温性微生物嗜温性微生物可溶性有机物可溶性有机物热能热能温度不温度不断上升。断上升。 微生物：以中温、需氧型微生物：以中温、需氧型为主
19、，通常是一些为主，通常是一些无芽胞细无芽胞细菌菌。 细菌细菌水溶性单糖类水溶性单糖类 放线菌和真菌放线菌和真菌纤维素和半纤维素纤维素和半纤维素 (3)高温阶段高温阶段 45以上：以上：高温阶段高温阶段o 嗜温性微生物受到抑制甚至死亡嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动o 复杂有机化合物如复杂有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解白质等开始被强烈分解。50左右进行活动的主要是左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线嗜热性真菌和放线菌菌；60时，真菌几乎完全停止活动，仅有时，真菌几乎完全停止活动
20、，仅有嗜热性嗜热性放线菌与细菌放线菌与细菌在活动；在活动；70以上微生物大量以上微生物大量死亡死亡或进入或进入休眠休眠状态。状态。 与细菌的生长繁殖规律一样，可将微生物在与细菌的生长繁殖规律一样，可将微生物在高温阶段生长过程细分为三个时期，即（停高温阶段生长过程细分为三个时期，即（停滞期）滞期）对数生长期、减速生长期和内源呼吸对数生长期、减速生长期和内源呼吸期期。在高温阶段微生物活性经历了在高温阶段微生物活性经历了三个时期变化后，三个时期变化后，堆积层内堆积层内开始开始发生与有机物分解相对应的另发生与有机物分解相对应的另一过程，即一过程，即腐殖质的形成过程腐殖质的形成过程，堆肥物质逐，堆肥物质
21、逐步进入步进入稳定化状态稳定化状态。 (4)腐熟阶段腐熟阶段 在内源呼吸后期在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解及难分，只剩下部分较难分解及难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。活性下降，发热量减少，温度下降。嗜温微生物嗜温微生物又占优势，对残余较难分解的有机物又占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进人腐熟阶段。此时堆肥即进人腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少含水量也降低，堆肥降温后，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
22、时只须物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自自然通风然通风。二、好氧堆肥过程（四阶段）二、好氧堆肥过程（四阶段） (四四)堆肥化过程动力学原理堆肥化过程动力学原理有机废物的堆肥化过程有机废物的堆肥化过程酶催化反应过程。酶催化反应过程。好氧堆肥化过程好氧堆肥化过程各种型式发酵仓内进行。各种型式发酵仓内进行。o 间歇式发酵仓间歇式发酵仓条件不断变化条件不断变化难以实现难以实现稳态条件；稳态条件；o 连续发酵仓连续发酵仓均匀均匀接近稳态条件。接近稳态条件。5.2.7 好氧堆肥化的基本工艺和分类好氧堆肥化的基本工艺和分类 一、好氧堆肥化方式分类一、好氧堆肥化方式分类分类与发展趋势：分类与发展趋势： 厌
23、氧堆肥化厌氧堆肥化好氧堆肥化好氧堆肥化 露天堆积露天堆积(敞开式敞开式)封闭式封闭式 无发酵装置无发酵装置有有发酵发酵装置装置 人工土法人工土法机械化机械化 慢速慢速半快速半快速快速快速 静态发酵静态发酵动态动态发酵发酵 其中还有各种过渡形式其中还有各种过渡形式图 4-2-4 无发酵装置堆肥化系统通过空气流通和翻动供氧（传统）的最终产物沿料堆长度方向的周期翻动混合物料强行供氧通风（a）搅拌式固体床完成发酵的最终产物由垛内卸下强行供氧放在堆中的混合物料完成批量循环条垛（b）固定式固体床（强制通风）二、快速高温二次发酵堆肥化工艺二、快速高温二次发酵堆肥化工艺最先进：快速有发酵装置机械化最先进：快速
24、有发酵装置机械化(动态动态)好氧堆肥化好氧堆肥化优点：优点：o 堆肥周期短堆肥周期短(37天天)o 物料混合均匀物料混合均匀o 供氧效果好供氧效果好o 机械化程度高机械化程度高o 便于大规模连续操作运行等特点便于大规模连续操作运行等特点o 特别适用于大城市堆肥化系统特别适用于大城市堆肥化系统o 今后发展推广的方向今后发展推广的方向国内外运用最广：国内外运用最广：快速高温二次发酵堆肥化工艺快速高温二次发酵堆肥化工艺(一一)搅拌翻堆条垛式发酵工艺搅拌翻堆条垛式发酵工艺o 发酵周期：约发酵周期：约34周周o 在有利的气候条件下，一般能使最终堆肥的在有利的气候条件下，一般能使最终堆肥的固体含量达到固体
25、含量达到6070。o 对于对于温度较高温度较高的有机物：掺进一部分的有机物：掺进一部分干燥的干燥的回流堆肥产物回流堆肥产物，混合后，混合后含水量含水量60为宜为宜形状不易变化，且物料的形状不易变化，且物料的松散性和多孔性松散性和多孔性大大改善，使得翻堆更大大改善，使得翻堆更有效地促进空气交换有效地促进空气交换。o 将碎木块、木屑、禾秆或稻壳之类的将碎木块、木屑、禾秆或稻壳之类的调理剂调理剂同脱水污泥进行混合同脱水污泥进行混合相当于干堆肥化产相当于干堆肥化产物物特点：特点：生产率高，成本低，但占地面积较大生产率高，成本低，但占地面积较大 适用于各种适用于各种有机污泥有机污泥 (二二)强制通风式固
26、定垛发酵工艺强制通风式固定垛发酵工艺与前者不同之处：与前者不同之处：o 不进行翻堆。供氧不进行翻堆。供氧机械抽风机械抽风使空气渗透使空气渗透到料堆内部来实现的。到料堆内部来实现的。o 在堆肥化供料中在堆肥化供料中不采用回流堆肥不采用回流堆肥，而主要在，而主要在脱水污泥中以加入木屑之类脱水污泥中以加入木屑之类膨胀剂膨胀剂来调整湿来调整湿度和改善物料的松散性。度和改善物料的松散性。污泥与木屑的容积比一般为污泥与木屑的容积比一般为1:21:3。也可采。也可采用具他合适材料作用具他合适材料作膨胀剂膨胀剂其垛堆步骤如下；其垛堆步骤如下；将污泥与将污泥与膨胀剂混合膨胀剂混合：将木屑或其他膨胀剂沿将木屑或其
27、他膨胀剂沿多孔通风管铺开多孔通风管铺开；将将污泥与木屑的混合物污泥与木屑的混合物在备用的床上堆成有一在备用的床上堆成有一定深度的定深度的垛体垛体将将垛的表面覆盖垛的表面覆盖一层过筛的或半过筛的一层过筛的或半过筛的堆肥物；堆肥物；将将风机与通风管连接风机与通风管连接起来。起来。三、好氧堆肥化工艺过程三、好氧堆肥化工艺过程o 前前(预预)处理处理o 主发酵主发酵(一次发酵、一级发酵或初级发酵一次发酵、一级发酵或初级发酵)o 后发酵后发酵(二次发酵、二级发酵或次级发酵二次发酵、二级发酵或次级发酵)o 后处理后处理o 脱臭脱臭o 贮存贮存1前处理前处理o 破碎、分选破碎、分选去除去除粗大垃圾粗大垃圾和
28、和降低不可堆肥降低不可堆肥化物质含量化物质含量，并使堆肥物料，并使堆肥物料粒度和含水率粒度和含水率达到达到一定程度的均匀化。一定程度的均匀化。 颗粒粒度颗粒粒度表面积，孔隙率与透气性能；表面积，孔隙率与透气性能； 适宜的粒径范围是适宜的粒径范围是1260mm，最佳粒径需，最佳粒径需视物料物理性质而定。视物料物理性质而定。o 当以人畜粪便、污水污泥饼等为主要原料时，当以人畜粪便、污水污泥饼等为主要原料时，由于其由于其含水率太高等含水率太高等原因，前处理的主要任务原因，前处理的主要任务是是调整水分和碳氮比调整水分和碳氮比，有时需，有时需添加菌种和酶制添加菌种和酶制剂剂，以促进发酵过程正常进行。，以
29、促进发酵过程正常进行。预处理设备的组合形式预处理设备的组合形式分 选破 碎发酵设备发酵设备发酵设备破 碎分 选分 选破 碎分 选发酵设备分选破碎(半湿式破碎分选)发酵设备图 4-2-7 堆肥化设备的选用系统 降低水分、增加透气性、调整碳氮比的主要方法降低水分、增加透气性、调整碳氮比的主要方法是是添加添加有机调理剂和膨胀剂有机调理剂和膨胀剂。 调理剂：调理剂：指加进堆肥化物料中指加进堆肥化物料中干的有机物干的有机物，借以，借以减少减少单位体积的单位体积的质量质量并并增加增加与与空气空气的接触面积，以的接触面积，以利于好氧发酵，也可以增加物料中有机物数量。利于好氧发酵，也可以增加物料中有机物数量。
30、理想的调理剂：干燥的，较轻而易分解的物料。理想的调理剂：干燥的，较轻而易分解的物料。常用常用的有木屑、稻壳、禾杆、树叶等。的有木屑、稻壳、禾杆、树叶等。 膨胀剂：膨胀剂：指有机的或无机的指有机的或无机的三维固体颗粒三维固体颗粒。当它加人湿堆肥化物料中时，能有足够的尺当它加人湿堆肥化物料中时，能有足够的尺寸保证寸保证物料与空气的充分接触物料与空气的充分接触，并能依靠粒，并能依靠粒子间接触起到子间接触起到支撑作用支撑作用。普遍使用的膨胀剂是干木屑、花生壳、厂矿成粒普遍使用的膨胀剂是干木屑、花生壳、厂矿成粒状的轮胎、小块岩石等物质。状的轮胎、小块岩石等物质。 2主发酵主发酵主发酵主要在主发酵主要在发
31、酵仓内发酵仓内进行进行靠靠强制通风或翻推搅拌强制通风或翻推搅拌来来供给氧气供给氧气升温阶段：初期嗜温菌升温阶段：初期嗜温菌(最适宜温度为最适宜温度为3040)最适宜温度最适宜温度4565的的嗜热菌取代嗜温菌嗜热菌取代嗜温菌高效率的分解高效率的分解。 氧的供应情况与保温床的良好程度氧的供应情况与保温床的良好程度对堆料的温度对堆料的温度上升有很大影响。上升有很大影响。降温阶段：降温阶段：通常将通常将温度升高到开始降低温度升高到开始降低为止的阶段，为止的阶段，称称为主发酵期为主发酵期，城市固体废物好氧堆肥化的主发，城市固体废物好氧堆肥化的主发酵期约为酵期约为412天。天。 3后发酵后发酵 经过主发酵
32、的半成品经过主发酵的半成品后发酵。后发酵。过程：过程：尚未分解的易分解及较难分解的有机物可尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解，变成能全部分解，变成腐植酸、氨基酸腐植酸、氨基酸等比较稳等比较稳定的有机物，得到定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品完全成熟的堆肥成品。场所：场所：后发酵也可以在后发酵也可以在专设仓内专设仓内进行，但通常把进行，但通常把物料堆积到物料堆积到12m高度，进行高度，进行敞开式后发酵敞开式后发酵注意：防止雨水、翻堆或通风注意：防止雨水、翻堆或通风后发酵后发酵时间的长短时间的长短决定于堆肥的使用情况。决定于堆肥的使用情况。o 对几个月不种作物的土地，即直接施用堆肥；对
33、几个月不种作物的土地，即直接施用堆肥；o 对一直在种作物的土地，不致夺取土壤中对一直在种作物的土地，不致夺取土壤中氮的稳定氮的稳定化程度化程度(即充分腐熟即充分腐熟)。后发酵时间通常在后发酵时间通常在20一一30天以上天以上。不进行后发酵的堆肥其使用价值较低。不进行后发酵的堆肥其使用价值较低。发酵仓的结构形式发酵仓的结构形式o 立式：多层圆筒式；多层桨叶刮板式；多层立式：多层圆筒式；多层桨叶刮板式；多层移动床式；多层板闭合门式移动床式；多层板闭合门式o 筒仓式：静态；动态筒仓式：静态；动态o 卧式：旋转发酵池；刮板卧式：旋转发酵池；刮板o 箱式：戽斗翻倒式；卧式桨叶箱式：戽斗翻倒式；卧式桨叶o
34、 堆积式：气流箱式；定箱槽堆积式：气流箱式；定箱槽 4后处理后处理分选分选去除塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石去除塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物块等杂物回转式振动筛、振动式回转筛、磁选机、风选回转式振动筛、振动式回转筛、磁选机、风选机、惯性分离机、硬度差分离机等预处理设机、惯性分离机、硬度差分离机等预处理设备分离去除上述杂质备分离去除上述杂质再破碎再破碎根据需要根据需要(如生产精制堆肥如生产精制堆肥)进行。进行。直接销售给用户直接销售给用户，施于农田、菜园、果园，或作，施于农田、菜园、果园，或作土壤改良剂土壤改良剂根据土壤的情况，用户的需要，在散装堆肥中加根据土壤的情况，用户的需要，在散装堆
35、肥中加入入N、P、K添加剂后添加剂后生产复合肥生产复合肥，做或，做或袋装袋装产品产品，既便于运输，也便于贮存，而且肥效，既便于运输，也便于贮存，而且肥效更佳。更佳。有时还需要有时还需要固化造粒固化造粒以利贮存。以利贮存。后处理工序除分选、破碎设备外中，根据实后处理工序除分选、破碎设备外中，根据实际需要来际需要来组合后处理设备组合后处理设备 5脱臭脱臭每个工序系统有臭气产生：氨、硫化氢、甲基硫每个工序系统有臭气产生：氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等醇、胺类等脱臭处理。脱臭处理。方法：化学除臭剂方法：化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液等吸除臭；水、酸、碱水溶液等吸收剂吸收法；收剂吸收法；臭氧氧化臭氧氧化
36、法；活性炭、沸石、法；活性炭、沸石、熟堆肥熟堆肥等等吸附剂吸附法吸附剂吸附法等。等。经济而实用的方法：熟堆肥氧化吸附除臭法经济而实用的方法：熟堆肥氧化吸附除臭法。将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器，堆将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器，堆高约高约1.2m，将臭气通入系统使之与，将臭气通入系统使之与生物生物分解和吸附作用分解和吸附作用，氨、硫化氨的，氨、硫化氨的去除效率均去除效率均可达可达98以上以上。 也可用也可用特种土壤特种土壤(如鹿沼土、白里土等如鹿沼土、白里土等)代代替堆肥，此种设备称替堆肥，此种设备称土壤脱臭过滤器土壤脱臭过滤器。 6贮存贮存贮存量：堆肥供应期多半是集中在贮存量：堆肥供
37、应期多半是集中在秋天和春天秋天和春天(中中间隔半年间隔半年)至少能容纳至少能容纳6个月产量的贮藏设个月产量的贮藏设备备。注意：堆肥成品可以在室外堆放，但此时必须有注意：堆肥成品可以在室外堆放，但此时必须有不不透雨水的覆盖物透雨水的覆盖物。 贮存方式：贮存方式：直接堆存在直接堆存在二次发酵仓二次发酵仓内内/袋装后存放袋装后存放加工、造粒、包装时间加工、造粒、包装时间：贮藏前：贮藏前/贮存后销售前贮存后销售前要求：包装袋干燥而透气要求：包装袋干燥而透气，如果密闭和受潮会影响，如果密闭和受潮会影响堆肥产品的质量。堆肥产品的质量。四、国内几种高温堆肥处理技术四、国内几种高温堆肥处理技术城市垃圾处理技术
38、推广技术城市垃圾处理技术推广技术：o 机械化堆肥处理技术五项机械化堆肥处理技术五项o 简易或半机械化高温堆肥处理技术项目六项。简易或半机械化高温堆肥处理技术项目六项。不同堆肥处理技术不同堆肥处理技术的区别的区别主要在于：主要在于：有无有无预处理预处理系统及预处理设备的组合形式；系统及预处理设备的组合形式；有无有无发酵仓发酵仓及仓的结构形式差异：及仓的结构形式差异：一次发酵的一次发酵的进料及出料方式及设备进料及出料方式及设备；后处理后处理系统的完善程度；系统的完善程度；堆肥堆肥产品产品的质量及使用对象。的质量及使用对象。杭州垃圾堆肥厂杭州垃圾堆肥厂武汉市生活垃圾堆肥厂设在北郊塔子湖边。该工艺采用
39、先武汉市生活垃圾堆肥厂设在北郊塔子湖边。该工艺采用先发酵，后分选的工艺。设备投资及操作费用低，且全料进发酵，后分选的工艺。设备投资及操作费用低，且全料进仓发酵，从无害卫生化角度看比较有利，但发酵仓容积的仓发酵，从无害卫生化角度看比较有利，但发酵仓容积的有效利用率及堆肥产品降解率较低。有效利用率及堆肥产品降解率较低。o 第三种：上海安亭机械化堆肥处理技术o 该处理系统工艺流程框图如“图4-2-10”所示。整个工艺由五个系统组成：堆肥发酵仓；机械通风系统；水份调节系统；输送系统；机械筛分-破碎系统。o 该工艺特点是： 日处理量大，达300t/d。原料供给靠船队输送并配以桥式起重运输系统。由于输送系
40、统特殊，故投资较国内其他处理厂高。 该工艺采取不预筛分破碎的工艺方法，故未设前处理工艺，但对堆肥产品后处理工序设置了有效的机械筛分-破碎系统。已达到工业性生产水平。上海安亭机械化堆肥技术上海安亭机械化堆肥技术o 第四种：天津大港机械化堆肥处理技术o 天津大港机械化堆肥处理技术(即LD50-100型生活垃圾堆肥生产线)整条工艺路线分为前处理、发酵、后处理三大工序。o 1o 该工艺特点是：o 前处理工序主要采用机械化程度较高的生活垃圾处理专用设备。发酵工序分为两个阶段：一次发酵为好氧发酵阶段，通过微生物的自然分解以达到消灭病菌的目的。二次发酵工序为厌氧发酵阶段，使一次发酵过程中未能降解的可堆肥物进
41、一步腐熟。o 后处理工序通过精筛和去石工艺，可进一步去除杂质提高堆肥质量，精堆肥可以进一步添加不同比例的氮、磷、钾、无机肥料及微量元素，制成适于不同作物生长的专用有机复合肥料，售价可以随着堆肥所含营养成分的比例成倍的增长，具有较好的市场前景。五、影响堆肥化的几种因素五、影响堆肥化的几种因素o 通风供氧量通风供氧量o 含水率含水率o 温度温度o 其他：有机质含量；其他：有机质含量；C/N；C/P；pH等等1 通风供氧量通风供氧量 常用的通风方式有常用的通风方式有：o 自然通风供氧自然通风供氧o 向肥堆内插入向肥堆内插入通风通风管管(主要用在人工土法主要用在人工土法堆肥工艺堆肥工艺)；o 利用斗式
42、装载机及各种专用翻推机利用斗式装载机及各种专用翻推机横翻横翻堆堆通风通风o 用用风机风机强制通风供氧。强制通风供氧。o通风的作用及控制通风的作用及控制o 通风供氧是好氧堆肥化生产的基本条件之一，在机械堆肥生产系统里，要求至少有50%的氧渗入到堆料各部分，以满足微生物氧化分解有机物的需要。o 通风的其他作用：o 空气受到堆肥化物料的加热，不饱和的热空气可以带走水蒸气，从而干化物料。干化的发生是氧化作用的一部分，也是堆肥化过程取得的重要收益。2 含水率含水率o 微生物需要从周围环境中不断吸收水分以维持其生长代谢活动，微生物体内水及流动状态水是进行生化反应的介质，微生物只能摄取溶解性养料，水分是否适
43、量直影响堆肥发酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的关键因素之一。从理论上讲为维持微生物活性含水率高达90%仍是适宜的，但受到各种限制。受到物质结构强度（即物料吸收大量水分、仍能保持其结构的完整性）限制。例如禾杆的最大含水量为7585%；锯木屑最大含水量为7590%；城市垃圾最大含水量为65%。即从透气性角度出发，将固体粒子内部细孔被水填满时的水分含量称为堆肥操作中的极限水分。垃圾成分的极限含水率种 类煤 渣菜 皮厚 纸 板报 纸破 布碎 砖 瓦玻 璃塑 料金 属极 限 含 水 率 （ %）45.192.065.574.474.315.91.15.71.1o临界水分临界水分o “临界水分”
44、是既考虑了微生物活性需要，又考虑到保持物料孔隙率与透气性需要的综合指标。当含水率超过65%，水就会充满物料颗料间的空隙，使空气含量减少，堆肥将由好氧向厌氧转化，温度也急剧下降，将形成发臭的中间产物（硫化氢、硫醇、氨等）和因硫化物而导致堆料腐败发黑。综上所述，综合堆肥化各种因素可得到适宜水分范围为4560%（wt%）（符合城市生活垃圾堆肥处理厂技术议价指标的规定）， 以55%为最佳。o 堆肥物料含水率调节与控制 o 当以城市垃圾为主要堆肥原料时，有时含水率偏低，常可配以粪水或污泥来调节水分，也可用一定量的回流堆肥来进行调节。堆肥物料的水分调节可根据采用回流堆肥工艺的物料平衡进行。o 上图是好氧堆
45、肥化物料平衡图。图中：Xc城市垃圾原料的湿重；Xp堆肥产物的湿重；Xr回流堆肥产物的湿重；Xm进入发酵混合物料的总湿重；Sc原料中固体含量（重量%）；Sp=Sr堆肥产物和回流堆肥的固体含量（重量%）；Sm进入发酵仓混合物料的固体含量（重量%）。图 4-2-16 好氧堆肥化物料平衡图排气堆肥产物城市垃圾原料堆肥化发酵仓空气Xr, SrXp, SpXc, ScXm, Smo3 温度温度o 于堆肥化系统而言，温度是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。堆肥中微生物分解有机物进行分解代谢会释放出热量，这是堆料温度上升的热源。堆肥化过程温度的变化速率受到氧气的供应状况及发酵装置、保温条件等影响。对于靠
46、酶促进行的堆肥生物化学反应系统，温度对过程的宏观影响比较复杂，且主要由于不同种类微生物的生长对温度具有不同的要求。o 堆肥温度与微生物生长的关系o 温度过低是不利的，分解反应速度慢，也达不到热灭活无害化要求，嗜热菌发酵最适宜温度是5060。由于高温分解较中温分解速度要快，并且高温堆肥又可将虫卵、病原菌、寄生虫、孢子等杀灭，达到无害化要求，所以一般都采用高温堆肥。 但温度过高也不利，例如当温度越过70时，放线菌等有益细菌（有的地农业有益，存活于植物根部周围，使植物受到良好的影响而茁壮成长），将全部被杀死。且孢子进入形成阶段，并呈不活动状态，使分解速度相应变慢，所以适宜的堆肥化温度为5560。o
47、堆肥过程中温度的控制十分必要，在实际生产中往往通过温度通风反馈系统来完成温度的自动控制。4 其它影响因素分析其它影响因素分析o （1）有机质含量o 有机质含量高低影响堆料温度与通风供氧要求。如有机质含量过低，分解产生的热量将不足以维持堆肥所需要温度，影响无害化处理，且产生的堆肥成品由于肥效低而影响其使用价值。如果有机质含量过高，则给通风供氧带来困难，有可能产生厌氧状态，研究表明堆料最适合的有机含量为2080%之间。o（2）颗粒度o堆肥化所需要的氧气是通过堆肥原料颗粒空隙供给的。空隙率及空隙的大小取决于颗粒大小及结构强度，象纸张、动植物、纤维织物等，遇水受压时密度会提高颗粒间空隙大大缩小，不利于
48、通风供氧。o因此，对堆肥原料颗粒尺寸应有一定要求，物料颗粒的平均适宜粒度为1260mm，最佳粒径随垃圾物理特性而变化，其中：纸张、纸板等破碎粒度尺寸要在3.85.0cm之间；材质比较坚硬的废物粒度要求小些，在0.51.0cm之间；以厨房食品垃圾为主废物，其破碎尺寸要求大一些，以免碎成浆状物料，妨碍好氧发酵。o此外，决定垃圾粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎得越细小，动力消耗越大，处理垃圾的费用就会增加。o （3）C/N比o 在堆肥化过程中，微生物将作为能源，大量的碳在微生物代谢过程中，由于氧化作用生成二氧化碳而排出，一部分碳则构成细胞膜。氮主要消耗在原生质合成作用而留于系统内。故就微生物
49、对营养的需要而言，C/N比是一个重要因素。o 有机物被微生物分解速度随C/N而变。微生物自身的C/N比约430，用作其营养的有机物C/N比最好也在此数值范围内，特别当C/N比在10左右时，有机物被微生物分解速度最大。当原料的C/N比为20，3050，78时，其对应所需的堆肥化时间约分别为912d，1019d及21d。（当C/N在80以上时，堆肥化无法进行）。o 各 堆 肥 原 料 的 C / N 比 如 下 ： 锯 末 屑3001000，秸杆70100，垃圾5080，人粪610，牛粪826，猪粪715，鸡粪510，下水生污泥515，活性污泥58。因此，当用秸杆，垃圾进行堆肥时，需添加低C/N比
50、废物或加入氮肥，以使C/N比调整到30以下。o 在发酵后C/N一般会减少1020%甚至更多，如成品堆肥的C/N过高，往土中施肥时，农作物可利用氮会过少而致微生物陷于氮饥饿状态，直接或间接影响和阻碍农作物的生长发育。故应以成品堆肥C/N为1020作标准来确定和调整原料的C/N比，一般认为城市固体废物堆肥原料，最佳C/N在2635：1。o （4）碳磷比（C/P比）o 碳和氮对营养微生物的繁殖是必要的。此外，磷也是非常重要的因素，磷的含量对发酵起很大影响。有时，在垃圾发酵时，添加污泥，其原因之一就是污泥含有丰富的磷。堆肥料适宜的C/P比为75150。o （5）pH值o 是能对细菌环境作出估价的参数。
