1、2021/7/261(最新整理)固体废物处理与处置(好氧堆肥)2021/7/262第五章固体废物的生物处理32021/7/26 固体废物的生物处理固体废物的生物处理是指直接或间接利用生物体是指直接或间接利用生物体的机能，对固体废物的某些组成进行转化以降低或消的机能，对固体废物的某些组成进行转化以降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。染，同时又生产有用物质的工程技术。42021/7/26第一节 固体废物的好氧堆肥处理（一）堆肥化的定义与分类（一）堆肥化的定义与分类n堆肥化堆肥化(Composting)
2、是在控制条件下，使来源于生物的有机是在控制条件下，使来源于生物的有机废物发生生物稳定作用废物发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。的过程。具体讲就是具体讲就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。n废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost)。它。它是一类
3、棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为称为“腐殖土腐殖土”。52021/7/26分类：根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过分类：根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过程分成两种。程分成两种。1、好氧堆肥（高温堆肥）：、好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，氧气充足的在通气条件好，氧气充足的条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。特点：一般在特点：一般在5560时比较好，有时可高达时比较好，有时可高达8090，堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥堆制周期短，也称为高温堆肥或
4、高温快速堆肥。2、厌氧堆肥：、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。酵堆肥。特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期较长，需较多，但堆制周期较长，需312个月，异味浓烈，分个月，异味浓烈，分解不够充分。解不够充分。62021/7/26+（二）好氧堆肥原理（二）好氧堆肥原理1、好氧堆肥过程、好氧堆肥过程72021/7/26n堆制初期，堆制初期，1545，嗜温性微生物，嗜温性微生物利用堆肥中利用堆肥中可可溶性有机物溶性有机物进行旺盛繁殖。进行旺盛繁殖。温度不断上升温度不断
5、上升，此阶段，此阶段以以中温、需氧型中温、需氧型微生物为主，如一些微生物为主，如一些无芽孢细菌无芽孢细菌，真菌和放线菌真菌和放线菌。在目前的堆肥化设备中，此阶段一。在目前的堆肥化设备中，此阶段一般在般在12小时小时以内。以内。（1）潜伏阶段）潜伏阶段（2）中温阶段（产热或起始阶段）中温阶段（产热或起始阶段）n指堆肥开始微生物适应新环境的过程，也即驯化指堆肥开始微生物适应新环境的过程，也即驯化过程。过程。82021/7/26 45以上，嗜热性微生物为主，以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如半纤维复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。50左右
6、主要是嗜热性真菌和放线菌；左右主要是嗜热性真菌和放线菌；60时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动；时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动；70以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。大多数微生物在大多数微生物在4565范围范围内最活跃，所以最佳温度内最活跃，所以最佳温度一般为一般为55，最易分解有机物，病原菌和寄生虫大多数，最易分解有机物，病原菌和寄生虫大多数可被杀死。可被杀死。（2）高温阶段）高温阶段92021/7/26微微生生物物活活性性示示意意图图1.1.微生物活性微生物活性2.O2.O2 2利用率利用率0 0时间时间对数增长期对数增长期
7、减速增长期减速增长期内源呼吸期内源呼吸期n 微生物在高温阶段的生长过程细分为：微生物在高温阶段的生长过程细分为：对数生长期、对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。减速生长期和内源呼吸期。此后，堆积层内开始发生腐此后，堆积层内开始发生腐殖质的形成过程。殖质的形成过程。102021/7/26n在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性下降，发热量减少，形成的腐殖质，此时微生物的活性下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物又占优势，腐殖质不断增多温度下降。嗜温性微生物又占优势，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧
8、量和含水量降低。且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。n降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。堆肥物孔降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风，最终隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。使堆肥稳定，完成堆肥过程。（3）腐熟阶段）腐熟阶段（降温阶段）（降温阶段）112021/7/262、好氧堆肥化反应机理好氧堆肥化反应机理 有机物的氧化有机物的氧化n 不含氮的有机物（不含氮的有机物（CxHyOz）CxHyOz +(x+1/2y-1/2z)O2 xCO2+1/2yH2O+能量能量n 含氮的有机物含氮的有机物(
9、CsHtNuOvaH2O)CsHtNuOvaH2O+bO2 CwHxNyOzcH2O(堆堆肥肥)+dH2O(气气)+eH2O(液液)+f CO2+gNH3+能量能量n由于氧化分解减量化所以堆肥成品由于氧化分解减量化所以堆肥成品(CwHxNyOzcH2O)与与堆肥原料堆肥原料(CsHtNuOvaH2O)之比为之比为0.30.5。通常可取如。通常可取如下数值范围：下数值范围：w=510，x=717，y=1，z=28。122021/7/26细胞物质的合成细胞物质的合成（包括有机物的氧化以（包括有机物的氧化以NH3为氮源）。为氮源）。n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5x)O2
10、C5H7NO2(细细胞质胞质)+(nx-5)CO2+1/2(ny-4)H2O+能量能量细胞物质的氧化细胞物质的氧化C5H7NO2(细胞质细胞质)+5O2 5CO2+2H2O+NH3+能量能量132021/7/26n好氧堆肥化能提供杀灭病原体所需要的热量，（病原体）细好氧堆肥化能提供杀灭病原体所需要的热量，（病原体）细胞的热死主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是胞的热死主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是热灭活理论。热灭活理论。热灭活有关理论指出：热灭活有关理论指出：(1)温度超过一定范围时，酶的活性将明显降低，大部分将呈变温度超过一定范围时，酶的活性将明显降低，大部分将呈变性（
11、灭活）型。细胞会失去功能而死亡。性（灭活）型。细胞会失去功能而死亡。(2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或者低温长时间同样有效，如下表所示。者低温长时间同样有效，如下表所示。(3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。n实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化温度温度时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持较长时间，才能达到无害化要求。较长时间，才
12、能达到无害化要求。3、堆肥无害化的机理、堆肥无害化的机理热灭活理论热灭活理论142021/7/26(1)来源和作用来源和作用：有机废物里面固有的；人工加入的特殊菌种。：有机废物里面固有的；人工加入的特殊菌种。在一定条件下对某些有机物废物具有较强的分解能力，活性在一定条件下对某些有机物废物具有较强的分解能力，活性强、繁殖快、分解力强，能加速反应进程，缩短反应时间。强、繁殖快、分解力强，能加速反应进程，缩短反应时间。(2)种类：种类：细菌：细菌：形体最小、数量最多，分解大部分的有机物形体最小、数量最多，分解大部分的有机物并产生热量；并产生热量；放线菌：放线菌：分解纤维素、木质素、角质素和蛋分解纤维
13、素、木质素、角质素和蛋白质等复杂有机物，散发泥土气息，如树皮报纸等硬物；白质等复杂有机物，散发泥土气息，如树皮报纸等硬物；真菌：真菌：在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌需在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌需氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；微型生物：微型生物：如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥中移动和如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥中移动和吞食，消纳部分有机废物，增大表面积，并促进微生物的生吞食，消纳部分有机废物，增大表面积，并促进微生物的生命活动。命活动。4、堆肥微生物、堆肥微生物152021/7/265
14、、影响堆肥化的因素、影响堆肥化的因素（1）化学因素）化学因素C/N和和C/P比比:初始物料的初始物料的C/N比在比在30:1 较好，最佳为较好，最佳为25:135:1;C/P比在比在75150为宜。为保证成品肥料中的为宜。为保证成品肥料中的C/N比为比为1020:1，初始原，初始原料的一般料的一般C/N比都高于最佳值，多为比都高于最佳值，多为35:1。氧浓度氧浓度:适宜的氧浓度为适宜的氧浓度为18%,最低不应小于最低不应小于8%。营养元素营养元素:足够的足够的K和微量元素对于微生物的新陈代谢是必须的，一和微量元素对于微生物的新陈代谢是必须的，一般它们不是限制条件。般它们不是限制条件。pH值值:
15、堆肥微生物最佳的堆肥微生物最佳的pH=5.58.5。（2）物理因素）物理因素温度温度:一般认为最佳温度在一般认为最佳温度在5065之间。之间。颗粒尺寸颗粒尺寸:适宜的粒径范围是适宜的粒径范围是1260mm。含水率含水率:堆肥原料的最佳含水率通常是在堆肥原料的最佳含水率通常是在50%60%。162021/7/26（三）（三）堆肥的基本工序堆肥的基本工序1、前处理、前处理 以以城市生活垃圾城市生活垃圾为堆肥原料时，包括为堆肥原料时，包括破碎、分选、筛分破碎、分选、筛分等工序等工序；以以家畜粪便、污泥家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，主要任务是等为堆肥原料时，主要任务是调整水分和碳调整水分和碳氮比氮比，
16、或者，或者添加菌种和酶制剂添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常或快速进，以促进发酵过程正常或快速进行。行。2、主发酵（一次发酵）、主发酵（一次发酵）将堆肥化物料将堆肥化物料温度升高到开始降低为止温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵阶的阶段，称为主发酵阶段（或主发酵期）。堆肥过程的中温阶段和高温阶段，段（或主发酵期）。堆肥过程的中温阶段和高温阶段，时间约时间约412天。天。172021/7/263、后发酵（二次发酵）、后发酵（二次发酵）将主发酵尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步将主发酵尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等较稳定的有机物，得分解，使之变成
17、腐殖酸、氨基酸等较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。也称为熟化阶段，堆肥过程的到完全成熟的堆肥制品。也称为熟化阶段，堆肥过程的腐熟阶段，发酵时间通常在腐熟阶段，发酵时间通常在2030天以上天以上。4、后处理、后处理 分选以去除杂物，并根据需要再破碎。分选以去除杂物，并根据需要再破碎。5、脱臭、脱臭 化学除臭剂除臭、碱水和水溶液过滤、熟堆肥或活性炭、化学除臭剂除臭、碱水和水溶液过滤、熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤。例：土壤过滤器。沸石等吸附剂过滤。例：土壤过滤器。6、贮存、贮存 堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥只能贮堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥只能贮存，所以要建立可
18、贮存存，所以要建立可贮存6个月生产量的库房。贮存方式个月生产量的库房。贮存方式可直接堆存在二次发酵仓中或袋装，要求干燥而透气。可直接堆存在二次发酵仓中或袋装，要求干燥而透气。182021/7/26（四）堆肥系统及主要技术环节n不同堆肥技术的不同堆肥技术的主要区别主要区别在于在于维持堆体物料均匀维持堆体物料均匀及通气条件所使用的技术手段的不同及通气条件所使用的技术手段的不同。堆肥化系。堆肥化系统有多种分类方法。统有多种分类方法。按按堆制方式堆制方式可分为间歇堆积法和连续堆积法；可分为间歇堆积法和连续堆积法；按按需氧程度需氧程度分为有好氧堆肥和厌氧堆肥；分为有好氧堆肥和厌氧堆肥；按按温度温度分为有
19、中温堆肥和高温堆肥；分为有中温堆肥和高温堆肥；按按技术技术分为有露天堆肥（野积式堆肥）和机械密封堆肥（工分为有露天堆肥（野积式堆肥）和机械密封堆肥（工厂化机械堆肥）厂化机械堆肥）；按按原料发酵所处状态原料发酵所处状态分为静态发酵法和动态发酵法。分为静态发酵法和动态发酵法。192021/7/261、条垛式系统、条垛式系统 将堆肥物料以条垛式条堆状堆置，在好氧条件下进行发将堆肥物料以条垛式条堆状堆置，在好氧条件下进行发酵。酵。垛的断面可以是垛的断面可以是梯形、不规则四边形或三角形梯形、不规则四边形或三角形。条垛。条垛式堆肥的特点是通过式堆肥的特点是通过定期翻堆定期翻堆来实现堆体中的有氧状态。来实现
20、堆体中的有氧状态。条垛式堆肥一次发酵周期为条垛式堆肥一次发酵周期为13个月。该堆肥过程由个月。该堆肥过程由预处预处理、建堆、翻堆和储存理、建堆、翻堆和储存4个工序组成。个工序组成。202021/7/26n优缺点优缺点优点：优点：所需设备简单，投资相对较低；翻堆使堆肥易于所需设备简单，投资相对较低；翻堆使堆肥易于干燥，填充剂易于筛分和回用；产品的稳定性相对较干燥，填充剂易于筛分和回用；产品的稳定性相对较好。好。缺点：缺点：占地面积大；堆腐周期长；需要大量的翻堆机械占地面积大；堆腐周期长；需要大量的翻堆机械和人力；需要更频繁的监测，才能保证通气和温度要和人力；需要更频繁的监测，才能保证通气和温度要
21、求；翻堆会造成臭味的散发，影响周围环境；运行操求；翻堆会造成臭味的散发，影响周围环境；运行操作受气候影响大，雨季会破坏堆体结构，冬季则使堆作受气候影响大，雨季会破坏堆体结构，冬季则使堆体热量大量散失、温度降低。体热量大量散失、温度降低。212021/7/262、强制通风静态垛系统、强制通风静态垛系统（1）在条垛式堆肥系统上增加通风系统，就成为强制通风）在条垛式堆肥系统上增加通风系统，就成为强制通风静态垛系统。它能更有效地确保高温和病原菌灭活。静态垛系统。它能更有效地确保高温和病原菌灭活。（2）场地：场地的表面应结实、能迅速排走积水和渗滤液。）场地：场地的表面应结实、能迅速排走积水和渗滤液。22
22、2021/7/26（3）通风系统：包括鼓风机和通风管路。）通风系统：包括鼓风机和通风管路。通风管路：固定式通风系统通风管路：固定式通风系统的管路放于水泥沟槽中或平铺在的管路放于水泥沟槽中或平铺在水泥地面上，上铺木屑、刨花等空隙率较大的填充料，以便水泥地面上，上铺木屑、刨花等空隙率较大的填充料，以便均匀布气；或完全靠水泥沟槽充当通风管路。均匀布气；或完全靠水泥沟槽充当通风管路。移动式通风系移动式通风系统统主要由简单的管道直接放在地面上构成，成本低，设计灵主要由简单的管道直接放在地面上构成，成本低，设计灵活，易于调整。活，易于调整。通风方式：正压鼓风机或负压抽气通风方式：正压鼓风机或负压抽气，也可
23、用二者组成的混合，也可用二者组成的混合通风。通风。通风的控制方式：一般常用温度或时间控制。通风的控制方式：一般常用温度或时间控制。在堆体中安装在堆体中安装温度反馈系统，堆体内部温度超过温度反馈系统，堆体内部温度超过60时，鼓风机自动开始时，鼓风机自动开始工作，排出堆料热量和水蒸汽，使堆体冷却下来。也可每隔工作，排出堆料热量和水蒸汽，使堆体冷却下来。也可每隔15min20min(具体时间根据实际情况确定具体时间根据实际情况确定)通风供氧。通风供氧。232021/7/26（3）堆肥物料的特性）堆肥物料的特性 形状：形状：物料呈物料呈粒状，松散粒状，松散状；状；尺寸：尺寸：应应均匀均匀，一般为，一般
24、为1.25cm左右左右；含水率含水率：物料含水率应控制在：物料含水率应控制在55%左右，以避免物料左右，以避免物料空隙容积减少甚至压实。空隙容积减少甚至压实。（4）优缺点）优缺点 设备投资相对较低；与条跺式堆肥系统相比，设备投资相对较低；与条跺式堆肥系统相比，温度及通风温度及通风条件得到更好条件得到更好的控制；堆腐的控制；堆腐时间相对较短，一般为时间相对较短，一般为23周；周；产品稳定性好产品稳定性好，能更有效的，能更有效的杀灭病原菌及控制臭味杀灭病原菌及控制臭味；占地占地也较少；受寒冷也较少；受寒冷气候的影响较小气候的影响较小。242021/7/26n反应器堆肥系统是使堆肥物料在部分或全部密
25、闭反应器堆肥系统是使堆肥物料在部分或全部密闭的的反应器即发酵装置反应器即发酵装置(如发酵仓、发酵塔等如发酵仓、发酵塔等)内，内，控制通风和水分条件，使物料进行生物降解和转控制通风和水分条件，使物料进行生物降解和转化。化。n特点：在一个或几个容器内进行，机械化和自动特点：在一个或几个容器内进行，机械化和自动化程度较高。化程度较高。n堆肥基本步骤与其他两类系统相同。堆肥基本步骤与其他两类系统相同。3、反应器系统252021/7/26（1）主要类型）主要类型 立式发酵塔立式发酵塔：由多层平面构成。进料口在反应器的上部，物：由多层平面构成。进料口在反应器的上部，物料先进入第一层，然后一层层被向下推移。
26、在各层之间可以料先进入第一层，然后一层层被向下推移。在各层之间可以有不同的时间停留，通过搅拌使堆料均匀，最后堆料进入最有不同的时间停留，通过搅拌使堆料均匀，最后堆料进入最底层，从出料口运走。整个堆腐过程中进料和出料是连续的。底层，从出料口运走。整个堆腐过程中进料和出料是连续的。通气管道位于反应器的下部，由许多支管组成，外连鼓风机。通气管道位于反应器的下部，由许多支管组成，外连鼓风机。在反应器的上部设有一废气口，产生的臭气可以统一收集处在反应器的上部设有一废气口，产生的臭气可以统一收集处理。理。262021/7/26常常见见的的立立式式发发酵酵塔塔结结构构示示意意图图272021/7/26包裹仓
27、式包裹仓式进料和出料可以是间歇的或连续式的。进料和出料可以是间歇的或连续式的。282021/7/26旋转仓式旋转仓式 根据物料在反应器内的移动方式又分为：根据物料在反应器内的移动方式又分为：a、推流式：、推流式：物料从仓体的进料口进入，沿仓体移动到反应器物料从仓体的进料口进入，沿仓体移动到反应器末端的出料口，物料通过发酵仓的旋转翻滚而达到混合。空末端的出料口，物料通过发酵仓的旋转翻滚而达到混合。空气可以采用正压和负压方式通过流程中的一系列喷口进行分气可以采用正压和负压方式通过流程中的一系列喷口进行分配，通过对温度的监测来调节堆肥过程中的通气量。配，通过对温度的监测来调节堆肥过程中的通气量。n这
28、是迄今为止这是迄今为止最普遍被采用的发酵仓系统最普遍被采用的发酵仓系统。b、分割式：、分割式：沿物料流动方向，反应器被分为一个个小室，在沿物料流动方向，反应器被分为一个个小室，在不同的室内，物料可以进行不同时间、不同堆腐条件的堆腐，不同的室内，物料可以进行不同时间、不同堆腐条件的堆腐，物料从一室移入另一个室，最后进入出料口被移走。物料的物料从一室移入另一个室，最后进入出料口被移走。物料的移动通过一条条传送带进行。在每个小室中，物料通过旋转移动通过一条条传送带进行。在每个小室中，物料通过旋转破碎机械设备而破碎混合。破碎机械设备而破碎混合。292021/7/26302021/7/26（2 2）反应
29、器系统的优缺点）反应器系统的优缺点n优点优点：设备：设备占地面积小占地面积小；能进行；能进行很好的过程控制很好的过程控制；堆肥过程堆肥过程不受气候条件的影响不受气候条件的影响；可对；可对废气废气进行统一进行统一收集收集处理处理，防止防止环境的环境的二次污染二次污染；可对；可对热量进行回热量进行回收利用收利用。n缺点缺点：堆肥的：堆肥的投资和运行、维护费用很高投资和运行、维护费用很高；堆肥；堆肥周周期较短，堆肥产品会有潜在的不稳定性期较短，堆肥产品会有潜在的不稳定性，堆肥的，堆肥的后后熟期相对延长熟期相对延长；由于机械化程度高，；由于机械化程度高，一旦设备出现一旦设备出现问题，堆肥过程即受影响问
30、题，堆肥过程即受影响。312021/7/26（五）堆肥的过程控制1、关于堆肥中的有机物问题、关于堆肥中的有机物问题（1）有机物含量：）有机物含量：最适为最适为20%80%，过低产热不足，过高则，过低产热不足，过高则供氧不足供氧不足。（2）调整堆肥原料的有机物组分的方法调整堆肥原料的有机物组分的方法 对堆肥对堆肥原料进行预处理原料进行预处理，将有机物含量提高至，将有机物含量提高至50%以上以上(含污泥的堆料的挥发性固体含量应大于含污泥的堆料的挥发性固体含量应大于50%)。发酵前在堆肥发酵前在堆肥原料中掺入一定比例的稀粪、城市污水、污原料中掺入一定比例的稀粪、城市污水、污泥、畜粪等泥、畜粪等。城市
31、垃圾。城市垃圾粪稀，农业秸秆粪稀，农业秸秆畜禽，城市污畜禽，城市污泥泥草炭或锯末。草炭或锯末。城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作调理剂，一般城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作调理剂，一般原污泥中含有较高的挥发性物质原污泥中含有较高的挥发性物质（指单位干重固体在马福（指单位干重固体在马福炉中炉中550灼烧损失的部分），灼烧损失的部分），直接堆肥较好。直接堆肥较好。322021/7/262、堆肥过程的、堆肥过程的C/N比控制比控制 作用：保证成品堆肥中一定的碳氮比作用：保证成品堆肥中一定的碳氮比(一般为一般为1020:1)和堆肥和堆肥中使分解速度有序地进行。中使分解速度有序地进行。（1）适
32、宜的）适宜的C/N比范围：比范围：2535:1时发酵过程最快。时发酵过程最快。过低过低(20:1)，微生物的繁殖会因，微生物的繁殖会因能量不足能量不足受到抑制，导致分解缓慢受到抑制，导致分解缓慢且不彻底；另外，由于可供消耗的碳素少，且不彻底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素氮素相对过剩，相对过剩，将变成将变成氨气挥发，降低肥效氨气挥发，降低肥效。过高过高(40:1)，则堆肥施入土壤，则堆肥施入土壤后，将会发生夺取土壤中氮素的现象，产生后，将会发生夺取土壤中氮素的现象，产生“氮饥饿氮饥饿”状态状态，对作物生长产生不良影响。对作物生长产生不良影响。（2）堆肥原料）堆肥原料C/N比调整的方法：比调整
33、的方法：（3）堆肥中全氮、全碳的测定方法）堆肥中全氮、全碳的测定方法 全氮的测定用凯氏法，全碳用重铬酸钾法。全氮的测定用凯氏法，全碳用重铬酸钾法。332021/7/26（1）堆肥中水分的作用）堆肥中水分的作用：溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；：溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；调解堆肥温度。调解堆肥温度。（2）水分的调整方法）水分的调整方法：最佳含水率为：最佳含水率为5060%(按质量计按质量计)。水分水分过多过多，易造成厌氧状态，并会产生渗滤液的处理问题。水分，易造成厌氧状态，并会产生渗滤液的处理问题。水分低于低于40时时，微生物活性降低，堆肥温度随之下降。，微生物活性降低，堆肥温度随之下
34、降。条垛式条垛式系统和反应器系统系统和反应器系统，65%；强制通风静态垛系统强制通风静态垛系统，60%。所有系统所有系统水分均应水分均应 40%。水分水分较低时较低时，可，可加水加水或或含水率高的添加剂含水率高的添加剂；过高过高时，则可摊开时，则可摊开晾干或添加松散吸水物晾干或添加松散吸水物。（3）测定水分的方法）测定水分的方法 1055下，下，26h，测定物料的失重。，测定物料的失重。3、堆肥过程的水分（含水率）控制、堆肥过程的水分（含水率）控制342021/7/264、堆肥过程的温度控制堆肥过程的温度控制 温度是微生物活动剧烈程度的最好参数。温度是微生物活动剧烈程度的最好参数。（1）温度的
35、作用）温度的作用：影响微生物的生长影响微生物的生长，高温菌的理想温度为，高温菌的理想温度为5065，堆肥的最佳温度为堆肥的最佳温度为5560；无害化的要求无害化的要求：反应器和强制通风静态垛系统，：反应器和强制通风静态垛系统，堆体内部温度大于堆体内部温度大于55 的时间必须达的时间必须达3天；对于条天；对于条垛系统，堆体内部温度大于垛系统，堆体内部温度大于55 的时间至少为的时间至少为15天。天。（2）控制方法）控制方法：温度温度-供气反馈系统；定期翻堆供气反馈系统；定期翻堆。352021/7/26（1）通风的作用）通风的作用：供氧；调温；去水分。：供氧；调温；去水分。（2）通风供氧方式）通风
36、供氧方式：自然扩散；翻堆；强制通风；翻：自然扩散；翻堆；强制通风；翻堆和强制通风结合的方式；被动通风堆和强制通风结合的方式；被动通风（3）控制方式：）控制方式：理论方式理论方式：时间控制；温度反馈控：时间控制；温度反馈控制制(静态垛静态垛60)；O2和和CO2含量反馈控制含量反馈控制(反应器堆反应器堆料料O2体积分数为体积分数为15%20%)。实际运行时的评价实际运行时的评价方法：排气中方法：排气中O2和和CO2含量控制。含量控制。最佳排气最佳排气O2浓度为浓度为14%17%；CO2的体积浓度应为的体积浓度应为3%6%。5、通风的过程控制、通风的过程控制362021/7/26n一般一般pH值在
37、值在7.58.5时，可获得最大堆肥速率。最终时，可获得最大堆肥速率。最终的的堆肥产品堆肥产品pH值基本在值基本在7.5左右左右。n可通过添加中和剂如石灰、磷酸盐、钾盐等来改变可通过添加中和剂如石灰、磷酸盐、钾盐等来改变pH值。但通常堆肥可通过自身调节，如无特殊情况，值。但通常堆肥可通过自身调节，如无特殊情况，一般不必调整一般不必调整pH值。若值。若pH值降低，可通过逐步增强值降低，可通过逐步增强通风来补救。通风来补救。6、堆肥过程的、堆肥过程的pH值控制值控制372021/7/26（六）堆肥的质量控制指标堆肥的质量控制指标 1、发酵周期与堆肥腐熟度的概念、发酵周期与堆肥腐熟度的概念（1）发酵周
38、期）发酵周期u指固体废物经好氧发酵过程由原材料成为稳定无害的堆指固体废物经好氧发酵过程由原材料成为稳定无害的堆肥产品所需要的时间。肥产品所需要的时间。u堆肥发酵周期的长短是评价堆肥工艺好坏的一个重要指堆肥发酵周期的长短是评价堆肥工艺好坏的一个重要指标。碳氮比、通风量、温度和水分等是否处于最佳条件标。碳氮比、通风量、温度和水分等是否处于最佳条件均能使发酵周期受到直接影响。传统的静态堆肥法，依均能使发酵周期受到直接影响。传统的静态堆肥法，依靠自然通风和翻堆来实现好氧堆肥的全过程，因此，发靠自然通风和翻堆来实现好氧堆肥的全过程，因此，发酵周期需时酵周期需时23个月，有时甚至长达半年。而目前一些高个月
39、，有时甚至长达半年。而目前一些高效快速动态堆肥技术，可使堆肥发酵周期控制在效快速动态堆肥技术，可使堆肥发酵周期控制在7d以内，以内，有的一次发酵时间仅需有的一次发酵时间仅需23d。382021/7/26u堆肥腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。在工程上，堆肥腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。在工程上，它是衡量堆肥反应完成的信号，在农业上，它是堆它是衡量堆肥反应完成的信号，在农业上，它是堆肥质量的指标。肥质量的指标。u腐熟度的基本含义是：腐熟度的基本含义是：（1）通过微生物的作用，）通过微生物的作用，堆肥的产品要达到稳定化、无害化，亦即不对环境堆肥的产品要达到稳定化、无害化，亦即不对环境产生不良影响；产生
40、不良影响；（2）堆肥产品的使用不影响作物）堆肥产品的使用不影响作物的成长和土壤耕作能力。的成长和土壤耕作能力。（2 2）堆肥腐熟度）堆肥腐熟度392021/7/262、评估成熟、评估成熟堆肥的常用方法、指标和参数堆肥的常用方法、指标和参数方法方法参数或项目参数或项目表观鉴别法表观鉴别法 1.温度；温度；2.颜色；颜色；3.气味；气味；4.质地质地化学方法化学方法碳氮比（碳氮比（C/N）；）；氮化合物（总氮、氮化合物（总氮、NH4-N、NO3-N、NO2-N）；）；3.有机化合物（水溶性或可浸提有机碳、还原糖、脂类有机化合物（水溶性或可浸提有机碳、还原糖、脂类等化合物、纤维素、半纤维素、淀粉等）
41、等化合物、纤维素、半纤维素、淀粉等）4.腐殖质（腐殖质指数、腐殖质总量和功能基团）腐殖质（腐殖质指数、腐殖质总量和功能基团）生物活性法生物活性法 1.耗氧速率；耗氧速率；2.微生物种群和数量；微生物种群和数量；3.酶学分析；酶学分析；植物毒性分植物毒性分析法析法1、种子发芽、种子发芽2、植物生物量、植物生物量卫生学检测卫生学检测 致病微生物指标等致病微生物指标等402021/7/26（1）表观鉴别法（物理）表观鉴别法（物理）温度温度：与环境温度趋于一致，不再有明显变化：与环境温度趋于一致，不再有明显变化 气味气味：具有潮湿泥土的气味。：具有潮湿泥土的气味。颜色颜色：黑褐色或黑色。：黑褐色或黑色
42、。质地质地：质地疏松，手捏之成团，松之即散；草茎树：质地疏松，手捏之成团，松之即散；草茎树叶之类用手一拉即断。叶之类用手一拉即断。412021/7/26（2）化学方法）化学方法碳氮比碳氮比 a、堆肥的固相、堆肥的固相C/N值从初始的值从初始的2530:1降低降低到到1520:1以下。以下。b、T=(终点终点C/N)/(初始初始C/N)50%时认为堆肥基本腐熟并达到了可接受的程度；时认为堆肥基本腐熟并达到了可接受的程度；当当GI达到达到80%85%时，堆肥完全腐熟。时，堆肥完全腐熟。植物生物量植物生物量n堆肥有明显地促进植物生长的作用，可以测定一些农堆肥有明显地促进植物生长的作用，可以测定一些农
43、作物作物的的生物量生物量来测试堆肥的腐熟度。包括黑麦草、黄来测试堆肥的腐熟度。包括黑麦草、黄瓜、大白菜、胡萝卜、向日葵、番茄和莴苣等都曾做瓜、大白菜、胡萝卜、向日葵、番茄和莴苣等都曾做过测试。过测试。（4 4）植物毒性分析法植物毒性分析法472021/7/26（5）卫生学方法）卫生学方法n污泥和城市垃圾中含有大量致病细菌、霉菌、病毒及污泥和城市垃圾中含有大量致病细菌、霉菌、病毒及寄生虫和草种等，它们都会直接影响堆肥的安全性。寄生虫和草种等，它们都会直接影响堆肥的安全性。根据生活垃圾的特点，我国明确了无害化堆肥的根据生活垃圾的特点，我国明确了无害化堆肥的温度、温度、蛔虫卵死亡率和粪大肠菌值蛔虫卵
44、死亡率和粪大肠菌值的卫生学评价指标。的卫生学评价指标。n综上所述，仅用某一个单一参数很难确定堆肥的化学综上所述，仅用某一个单一参数很难确定堆肥的化学及生物学的稳定性，应由几个或多个参数共同确定。及生物学的稳定性，应由几个或多个参数共同确定。482021/7/26复习思考题1、解释名词：堆肥化；堆肥；高温好氧快速堆肥；、解释名词：堆肥化；堆肥；高温好氧快速堆肥；一次发酵；二次发酵；发酵周期；腐熟度。一次发酵；二次发酵；发酵周期；腐熟度。2、好氧堆肥过程可分为哪几个阶段？各阶段的特点、好氧堆肥过程可分为哪几个阶段？各阶段的特点是什么？是什么？3、堆肥中发挥作用的微生物主要有哪些？各有什么、堆肥中发挥作用的微生物主要有哪些？各有什么作用？作用？4、影响堆肥化的因素有哪些？如何控制？、影响堆肥化的因素有哪些？如何控制？5、试述评价成熟堆肥的方法及其参数和指标。、试述评价成熟堆肥的方法及其参数和指标。492021/7/26
