1、第五章固體廢物的生物處理資源環境學院2012年6月 固體廢物的生物處理：固體廢物的生物處理：是指直接或間接利用生物是指直接或間接利用生物體的機能，對固體廢物的某些組成進行轉化以建立降體的機能，對固體廢物的某些組成進行轉化以建立降低或消除污染物產生的生產工藝，或者能夠高效凈化低或消除污染物產生的生產工藝，或者能夠高效凈化環境污染，同時又生產有用物質的工程技術。環境污染，同時又生產有用物質的工程技術。第一節 固體廢物的好氧堆肥處理一、概述一、概述（一）堆肥化的定義與分類（一）堆肥化的定義與分類n堆肥化堆肥化(Composting)是在控制條件下，使來源于生物的有機是在控制條件下，使來源于生物的有機

2、廢物發生生物穩定作用廢物發生生物穩定作用(Biostablization)的過程。的過程。具體講就是具體講就是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，在一依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，在一定的人工條件下，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩定的人工條件下，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩定的腐殖質轉化的生物化學過程，其實質是一種發酵過程。定的腐殖質轉化的生物化學過程，其實質是一種發酵過程。n廢物經過堆肥化處理，制得的成品叫做堆肥廢物經過堆肥化處理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它。它是一類棕色的、泥炭般的腐殖質含量很高的疏松物質，故也是一類棕色的、泥炭般

3、的腐殖質含量很高的疏松物質，故也稱為稱為“腐殖土腐殖土”。分類：根據堆肥化過程中氧氣的供應情況可以把堆肥化過分類：根據堆肥化過程中氧氣的供應情況可以把堆肥化過程分成兩種。程分成兩種。 1 1、好氧堆肥（高溫堆肥）：、好氧堆肥（高溫堆肥）：在通氣條件好，氧氣充足的在通氣條件好，氧氣充足的條件下通過好氧微生物的代謝活動降解有機物。條件下通過好氧微生物的代謝活動降解有機物。特點：一般在特點：一般在55556060時比較好，有時可高達時比較好，有時可高達80809090，堆制周期短，也稱為高溫堆肥或高溫快速堆肥堆制周期短，也稱為高溫堆肥或高溫快速堆肥 。2 2、厭氧堆肥：、厭氧堆肥：是在氧氣不足的條件

4、下借助厭氧微生物發是在氧氣不足的條件下借助厭氧微生物發酵堆肥。酵堆肥。特點：堆制溫度低，工藝較簡單，成品堆肥中氮素保留比特點：堆制溫度低，工藝較簡單，成品堆肥中氮素保留比較多，但堆制周期過長，需較多，但堆制周期過長，需3 31212個月，異味濃烈，分個月，異味濃烈，分解不夠充分。解不夠充分。（二）堆肥技術的發展歷史（三）堆肥產品的用途 1、改善土壤的物理性能 2、肥料的養分比較全面 3、肥效期長 4、微生物的作用強 5、但堆肥與化肥相比，堆肥的肥效較低， 且體積大，運輸和施用不方便。+二、好氧堆肥原理二、好氧堆肥原理1、好氧堆肥過程、好氧堆肥過程 堆制初期，堆制初期，1545，嗜溫性微生物，嗜

5、溫性微生物利用堆利用堆肥中肥中可溶性有機物可溶性有機物進行旺盛繁殖。進行旺盛繁殖。溫度不斷溫度不斷上升上升，此階段以，此階段以中溫、需氧型中溫、需氧型微生物為主，微生物為主，一些無芽孢細菌，一些無芽孢細菌，真菌和放線菌真菌和放線菌。在目前的。在目前的堆肥化設備中，此階段一般在堆肥化設備中，此階段一般在12小時小時以內。以內。（1）升溫階段（潛伏階段、馴化階段）升溫階段（潛伏階段、馴化階段）（2）中溫階段（產熱或起始階段）中溫階段（產熱或起始階段） 45以上，嗜熱性微生物為主，復雜的有機物以上，嗜熱性微生物為主，復雜的有機物如如半纖維素、纖維素和蛋白質等開始被強烈分解。半纖維素、纖維素和蛋白質等

6、開始被強烈分解。50左右主要是嗜熱性真菌和放線菌；左右主要是嗜熱性真菌和放線菌； 60時，幾乎僅為嗜熱性放線菌和細菌在活動；時，幾乎僅為嗜熱性放線菌和細菌在活動； 70以上大多數嗜熱性微生物不適應，大批死亡、休眠。以上大多數嗜熱性微生物不適應，大批死亡、休眠。 大多數微生物在大多數微生物在4565范圍范圍內最活躍，所以內最活躍，所以最最佳溫度一般為佳溫度一般為55，最易分解有機物，病原菌和，最易分解有機物，病原菌和寄生蟲大多數可被殺死。寄生蟲大多數可被殺死。（3）高溫階段）高溫階段微微生生物物活活性性示示意意圖圖1.1.微生物活性微生物活性2.O2.O2 2利用率利用率0 0時間時間對數增長期

7、對數增長期減速增長期減速增長期內源呼吸期內源呼吸期微生物在高溫階段的微生物在高溫階段的生長過程生長過程細分為：細分為：對數生長期、減對數生長期、減速生長期和內源呼吸期。此后，堆積層內開始發生腐殖速生長期和內源呼吸期。此后，堆積層內開始發生腐殖質的形成過程。質的形成過程。 在在內源呼吸后期內源呼吸后期，只剩下部分，只剩下部分較難分解的較難分解的有機物和新形成的腐殖質有機物和新形成的腐殖質，此時，此時微生物的活性微生物的活性下降，發熱量減少，溫度下降下降，發熱量減少，溫度下降。嗜溫性嗜溫性微生物微生物又占優勢，又占優勢，腐殖質不斷增多且穩定化，堆肥進腐殖質不斷增多且穩定化，堆肥進入腐熟階段，需氧量

8、和含水量降低。入腐熟階段，需氧量和含水量降低。 降溫后，需氧量大大減少，含水率也降低。降溫后，需氧量大大減少，含水率也降低。堆肥物孔隙增大，氧擴散能力增強堆肥物孔隙增大，氧擴散能力增強，此時只須，此時只須自然通風，自然通風，最終使堆肥穩定，完成堆肥過程。最終使堆肥穩定，完成堆肥過程。（4）腐熟階段）腐熟階段 (降溫階段降溫階段) 2、好氧堆肥化反應機理、好氧堆肥化反應機理 有機物的氧化有機物的氧化n 不含氮的有機物（不含氮的有機物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/4y-1/2z)O2 xCO2+1/2yH2O+能量能量n 含氮的有機物含氮的有機物(CsHtNuOvaH2O)CsHtN

9、uOvaH2O+bO2 CwHxNyOzcH2O(堆堆肥肥)+dH2O(氣氣)+eH2O(液液)+f CO2+gNH3+能量能量n由于氧化分解減量化所以堆肥成品由于氧化分解減量化所以堆肥成品(CwHxNyOzcH2O)與堆肥原料與堆肥原料(CsHtNuOvaH2O )之比為之比為0.30.5。通常可取如下數值范圍：。通常可取如下數值范圍：w=510， x=717， y=1 ，z=28。細胞質的合成（包括有機物的氧化以細胞質的合成（包括有機物的氧化以NH3為氮源）。為氮源）。n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5)O2 C5H7NO2(細細胞質胞質)+(nx-5) CO2+1

10、/2(ny-4)H2O+能量能量細胞質的氧化細胞質的氧化C5H7NO2(細胞質細胞質)+5O2 5CO2+2H2O+ NH3+能量能量好氧堆肥化能提供殺滅病原體所需要的熱量，（病原體）細胞好氧堆肥化能提供殺滅病原體所需要的熱量，（病原體）細胞的熱死主要是由于酶的熱滅活所致。其依據的理論主要是熱的熱死主要是由于酶的熱滅活所致。其依據的理論主要是熱滅活理論。滅活理論。熱滅活有關理論指出：熱滅活有關理論指出： (1)溫度超過一定范圍時，以活性型存在的酶將明顯降低，大部溫度超過一定范圍時，以活性型存在的酶將明顯降低，大部分將呈變性分將呈變性(滅活滅活)型。細胞會失去功能而死亡。型。細胞會失去功能而死亡

11、。(2)熱滅活作用是溫度與時間兩者的函數，即經歷高溫短時間或熱滅活作用是溫度與時間兩者的函數，即經歷高溫短時間或者低溫長時間同樣有效。者低溫長時間同樣有效。(3)在低溫下，滅活是可逆的；而在高溫下，則是不可逆的。在低溫下，滅活是可逆的；而在高溫下，則是不可逆的。 實際因素會限制熱滅活效率，所以實際操作時，堆肥無害化實際因素會限制熱滅活效率，所以實際操作時，堆肥無害化溫度溫度時間條件要比理論上更高一些。即在較高的溫度維持時間條件要比理論上更高一些。即在較高的溫度維持較長時間，才能達到無害化要求。較長時間，才能達到無害化要求。3、堆肥無害化的機理、堆肥無害化的機理熱滅活理論熱滅活理論(1)來源和作

12、用來源和作用：有機廢物里面固有的；人工加入的特殊菌種。：有機廢物里面固有的；人工加入的特殊菌種。在一定條件下對某些在一定條件下對某些有機物廢物有機物廢物具有較強的具有較強的分解分解能力，活性能力，活性強、繁殖快、分解力強，能加速反應進程，縮短反應時間。強、繁殖快、分解力強，能加速反應進程，縮短反應時間。(2)種類：細菌：種類：細菌：形體最小、數量最多，形體最小、數量最多，分解大部分的有機物分解大部分的有機物并產生熱量；放線菌：分解纖維素、木質素、角質素和蛋并產生熱量；放線菌：分解纖維素、木質素、角質素和蛋白質等復雜有機物，散發泥土氣息，白質等復雜有機物，散發泥土氣息，如樹皮報紙等硬物；如樹皮報

13、紙等硬物；真菌：在堆肥后期與細菌競爭食物，更耐低溫真菌：在堆肥后期與細菌競爭食物，更耐低溫，部分真菌需，部分真菌需氮比細菌低，能夠氮比細菌低，能夠分解木質素，分解木質素，細菌則不能；細菌則不能；微型生物：微型生物：如輪蟲、線蟲、跳蟲、潮蟲、甲蟲和蚯蚓，在堆肥中移動和如輪蟲、線蟲、跳蟲、潮蟲、甲蟲和蚯蚓，在堆肥中移動和吞食，消納部分有機廢物，增大表面積，并促進微生物的生吞食，消納部分有機廢物，增大表面積，并促進微生物的生命活動。命活動。4、堆肥微生物、堆肥微生物5、影響堆肥化的因素、影響堆肥化的因素（1）化學因素）化學因素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 較好，最

14、佳為較好，最佳為25:135:1; C/P比在比在75150為宜。為保證成品肥料中的為宜。為保證成品肥料中的C/N比為比為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，多為比都高于最佳值，多為35:1。氧濃度氧濃度:適宜的氧濃度為適宜的氧濃度為18%,最低不應小于最低不應小于8%。營養元素營養元素:足夠的足夠的K和微量元素對于微生物的新陳代謝是必須的，一和微量元素對于微生物的新陳代謝是必須的，一般它們不是限制條件。般它們不是限制條件。 pH值值:堆肥微生物最佳的堆肥微生物最佳的pH=7.58.5。（2）物理因素）物理因素溫度溫度:一般認為最佳溫度在一般認為最佳溫度在50 6

15、5之間。之間。顆粒尺寸顆粒尺寸:適宜的粒徑范圍是適宜的粒徑范圍是1260mm。紙張、紙版最佳粒經為。紙張、紙版最佳粒經為3.85.0cm；材質比較堅硬的廢物最佳粒經為材質比較堅硬的廢物最佳粒經為0.51.0cm。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%。有機物含量：有機物含量：堆料最合適的有機物含量為堆料最合適的有機物含量為2080。2121NNCCK三、三、 堆肥的基本工藝堆肥的基本工藝1 1、前處理、前處理 以以城市生活垃圾城市生活垃圾為堆肥原料時為堆肥原料時, ,包括包括破碎、分選、篩分破碎、分選、篩分等工序等工序 ；以；以家畜糞便、污泥家畜糞便

16、、污泥等為堆肥原料時，主要任等為堆肥原料時，主要任務是務是調整水分和碳氮比調整水分和碳氮比，或者，或者添加菌種和酶制劑添加菌種和酶制劑，以，以促進發酵過程正常或快速進行。促進發酵過程正常或快速進行。 降低水分、增加透氣性、調整碳氮比的主要方法是添降低水分、增加透氣性、調整碳氮比的主要方法是添加有機調理劑和膨脹劑。加有機調理劑和膨脹劑。2 2、主發酵（一次發酵）、主發酵（一次發酵）將堆肥化物料將堆肥化物料溫度升高到開始降低為止溫度升高到開始降低為止的階段，稱為主的階段，稱為主發酵階段（或主發酵期）。堆肥過程的中溫階段和高發酵階段（或主發酵期）。堆肥過程的中溫階段和高溫階段，溫階段，時間約時間約4

17、 41212天。天。3 3、后發酵（二次發酵）、后發酵（二次發酵） 將主發酵尚未分解的易分解和較難分解的有機物進一步將主發酵尚未分解的易分解和較難分解的有機物進一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等較穩定的有機物，得分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等較穩定的有機物，得到完全成熟的堆肥制品。也稱為熟化階段，堆肥過程的到完全成熟的堆肥制品。也稱為熟化階段，堆肥過程的腐熟階段，發酵時間通常在腐熟階段，發酵時間通常在20203030天以上天以上。4 4、后處理、后處理 分選以去除雜物，并根據需要再破碎。分選以去除雜物，并根據需要再破碎。5 5、脫臭、脫臭 化學除臭劑除臭、堿水和水溶液過濾、熟堆肥或活性炭、化學

18、除臭劑除臭、堿水和水溶液過濾、熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過濾。例：土壤過濾器。沸石等吸附劑過濾。例：土壤過濾器。6 6、貯存、貯存 堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產的堆肥只能貯堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產的堆肥只能貯存，所以要建立可貯存存，所以要建立可貯存6 6個月生產量的庫房。貯存方式個月生產量的庫房。貯存方式可直接堆存在二次發酵倉中或袋裝，要求干燥而透氣。可直接堆存在二次發酵倉中或袋裝，要求干燥而透氣。四、堆肥系統及主要技術環節 不同堆肥技術的不同堆肥技術的主要區別主要區別在于在于維持堆體物料均勻維持堆體物料均勻及通氣條件所使用的技術手段的不同及通氣條件所使用的技術手段的不同

19、。堆肥化系。堆肥化系統有多種分類方法。統有多種分類方法。按按堆制方式堆制方式可分為間歇堆積法和連續堆積法；可分為間歇堆積法和連續堆積法；按按需氧程度需氧程度分為有好氧堆肥和厭氧堆肥；分為有好氧堆肥和厭氧堆肥；按按溫度溫度分為有中溫堆肥和高溫堆肥；分為有中溫堆肥和高溫堆肥；按按技術技術分為有露天堆肥（野積式堆肥）和機械密封分為有露天堆肥（野積式堆肥）和機械密封堆肥（工廠化機械堆肥）堆肥（工廠化機械堆肥） ；按按原料發酵所處狀態原料發酵所處狀態分為靜態發酵法和動態發酵法。分為靜態發酵法和動態發酵法。系統系統固體流向固體流向供氣方式或供氣方式或反應器類型反應器類型反應器床層、反應器床層、形狀或固體流

20、態形狀或固體流態開放式開放式系統系統攪拌固體床攪拌固體床（條垛式）（條垛式）自然通風式自然通風式強制通風式強制通風式靜態固體床靜態固體床強制通風靜態垛式強制通風靜態垛式自然通風式自然通風式反應器反應器系統系統垂直固體流垂直固體流 攪拌固體床攪拌固體床多床式多床式多層式多層式筒倉式反應器筒倉式反應器氣固逆流式氣固逆流式 氣固錯流式氣固錯流式水平和傾斜固體流水平和傾斜固體流 滾動固體床滾動固體床（轉筒或轉鼓）（轉筒或轉鼓）分散流式分散流式蜂窩式蜂窩式完全混合式完全混合式攪拌固體床攪拌固體床（攪拌箱或開放槽）（攪拌箱或開放槽）圓形圓形長方形長方形靜態固體床（管狀）靜態固體床（管狀）推進式推進式輸送帶

21、式輸送帶式靜止式（堆肥箱）靜止式（堆肥箱） 1、條垛式系統、條垛式系統 將堆肥物料以條垛式條堆狀堆置，在好氧條件下進行發將堆肥物料以條垛式條堆狀堆置，在好氧條件下進行發酵。酵。垛的斷面可以是垛的斷面可以是梯形、不規則四邊形或三角形梯形、不規則四邊形或三角形。條垛。條垛式堆肥的特點是通過式堆肥的特點是通過定期翻堆定期翻堆來實現堆體中的有氧狀態。來實現堆體中的有氧狀態。條垛式堆肥一次發酵周期為條垛式堆肥一次發酵周期為13個月。該堆肥過程由個月。該堆肥過程由預處預處理、建堆、翻堆和儲存理、建堆、翻堆和儲存4個工序組成。主要技術環節有以個工序組成。主要技術環節有以下幾點：下幾點： 條垛式、強制通風靜態

22、條垛式、強制通風靜態垛系統和重要的反應器系統垛系統和重要的反應器系統（1 1）場地）場地 空間空間：應足夠大。：應足夠大。 場地表面場地表面：必須堅固和有坡度。當采用堅硬的：必須堅固和有坡度。當采用堅硬的材料材料( (如道路瀝青和混凝土如道路瀝青和混凝土) )時，場地表面坡度時，場地表面坡度不小于不小于1%1%；當采用不夠堅硬的材料；當采用不夠堅硬的材料( (如礫石和爐如礫石和爐渣渣) )時，其坡度應不小于時，其坡度應不小于2%2%。 滲濾液收集和排除系統滲濾液收集和排除系統：至少包括排水溝和貯：至少包括排水溝和貯水池。面積大于水池。面積大于20,000m20,000m2 2的場地或雨量多的地

23、的場地或雨量多的地區都必須建貯水池，用以收集堆肥滲濾液和雨區都必須建貯水池，用以收集堆肥滲濾液和雨水。水。 其它設施其它設施：屋頂、擋風墻。：屋頂、擋風墻。（2）建堆）建堆建堆方法建堆方法：無添加物無添加物，直接建堆；，直接建堆；有添加物有添加物，根據摻入和混合方式有：采用一層垃圾一層添根據摻入和混合方式有：采用一層垃圾一層添加物的方法建堆，其混合靠翻堆來完成；垃圾加物的方法建堆，其混合靠翻堆來完成；垃圾和添加物從公共出口排出，邊混合邊建堆。和添加物從公共出口排出，邊混合邊建堆。建堆的形狀建堆的形狀：主要取決于氣候條件和翻堆設備：主要取決于氣候條件和翻堆設備的類型，圓錐形或采用平頂長堆。的類型

24、，圓錐形或采用平頂長堆。 建堆的尺寸建堆的尺寸：條剁系統適宜規模參數為：條剁系統適宜規模參數為：底寬底寬26m，高，高13m，長度不限，長度不限，最常見的尺寸最常見的尺寸為為底寬底寬35m，高，高23m，其斷面大多為三角形，其斷面大多為三角形。最佳尺寸根據氣候條件、翻堆使用設備、堆肥最佳尺寸根據氣候條件、翻堆使用設備、堆肥原料的性質而定。原料的性質而定。 （3 3）翻堆）翻堆翻堆方式翻堆方式：人工或機械方法進行物料的翻轉和重堆。：人工或機械方法進行物料的翻轉和重堆。翻堆次數翻堆次數：取決于堆體中的：取決于堆體中的耗氧量耗氧量，在初期應高于后期；并，在初期應高于后期；并根據根據腐熟程度、翻堆設備

25、類型、防臭味產生、占地空間的需腐熟程度、翻堆設備類型、防臭味產生、占地空間的需求及經濟因素求及經濟因素等變化；有時通過翻堆來促進水分蒸發和物料等變化；有時通過翻堆來促進水分蒸發和物料松散。設計和配置翻堆設備時，應保證一天一次的翻堆能力。松散。設計和配置翻堆設備時，應保證一天一次的翻堆能力。 翻堆設備翻堆設備：最初是推土機（攤開和重堆）和裝載機（裝入料：最初是推土機（攤開和重堆）和裝載機（裝入料斗，在行進中傾倒下來），因使物料受到一定程度的壓實而斗，在行進中傾倒下來），因使物料受到一定程度的壓實而被逐漸淘汰。目前，國外常用的是被逐漸淘汰。目前，國外常用的是帶齒滾筒翻堆設備帶齒滾筒翻堆設備，通過，

26、通過帶齒滾筒就地攪混完成物料翻堆，或在翻轉、攪混物料的同帶齒滾筒就地攪混完成物料翻堆，或在翻轉、攪混物料的同時將物料移至附近重堆。時將物料移至附近重堆。（4）優缺點）優缺點優點：優點：所需設備簡單，投資相對較低；翻堆使堆肥易于所需設備簡單，投資相對較低；翻堆使堆肥易于干燥，填充劑易于篩分和回用；產品的穩定性相對較干燥，填充劑易于篩分和回用；產品的穩定性相對較好。好。缺點：缺點：占地占地面積大面積大；堆腐；堆腐周期長周期長；需要大量的；需要大量的翻堆機械翻堆機械和人力和人力；需要更頻繁的；需要更頻繁的監測監測，才能保證，才能保證通氣和溫度要通氣和溫度要求求；翻堆會造成；翻堆會造成臭味臭味的散發，

27、的散發，影響周圍環境影響周圍環境；運行操；運行操作受作受氣候影響大氣候影響大，雨季會破壞堆體結構，冬季則使堆，雨季會破壞堆體結構，冬季則使堆體熱量大量散失、溫度降低。體熱量大量散失、溫度降低。2、強制通風靜態垛系統、強制通風靜態垛系統（1）在條垛式堆肥系統上增加通風系統，就成為強制通風）在條垛式堆肥系統上增加通風系統，就成為強制通風靜態垛系統。它能更有效地確保高溫和病原菌滅活。靜態垛系統。它能更有效地確保高溫和病原菌滅活。 （2）場地：場地的表面應結實、能迅速排走積水和滲濾液。）場地：場地的表面應結實、能迅速排走積水和滲濾液。（3）通風系統：包括鼓風機和通風管路。）通風系統：包括鼓風機和通風管

28、路。通風管路：固定式通風系統通風管路：固定式通風系統的管路放于水泥溝槽中或平鋪在的管路放于水泥溝槽中或平鋪在水泥地面上，上鋪木屑、刨花等空隙率較大的填充料，以便水泥地面上，上鋪木屑、刨花等空隙率較大的填充料，以便均勻布氣；或完全靠水泥溝槽充當通風管路。均勻布氣；或完全靠水泥溝槽充當通風管路。移動式通風系移動式通風系統統主要由簡單的管道直接放在地面上構成，成本低，設計靈主要由簡單的管道直接放在地面上構成，成本低，設計靈活，易于調整。活，易于調整。通風方式：正壓鼓風機或負壓抽氣通風方式：正壓鼓風機或負壓抽氣，也可用二者組成的混合，也可用二者組成的混合通風。通風。通風的控制方式：一般常用溫度或時間控

29、制。通風的控制方式：一般常用溫度或時間控制。在堆體中安裝在堆體中安裝溫度反饋系統，堆體內部溫度超過溫度反饋系統，堆體內部溫度超過60時，鼓風機自動開始時，鼓風機自動開始工作，排出堆料熱量和水蒸汽，使堆體冷卻下來。也可每隔工作，排出堆料熱量和水蒸汽，使堆體冷卻下來。也可每隔15min20min(具體時間根據實際情況確定具體時間根據實際情況確定)通風供氧。通風供氧。（3）堆肥物料的特性）堆肥物料的特性 形狀：形狀：物料呈物料呈粒狀，松散粒狀，松散狀；狀； 尺寸：尺寸：應應均勻均勻，一般為，一般為1.25cm左右左右； 含水率含水率：物料含水率應控制在：物料含水率應控制在55%左右，以避免物料左右，

30、以避免物料空隙容積減少甚至壓實。空隙容積減少甚至壓實。 （4）優缺點）優缺點 設備投資相對較低；與條跺式堆肥系統相比，設備投資相對較低；與條跺式堆肥系統相比，溫度及通風溫度及通風條件得到更好條件得到更好的控制；堆腐的控制；堆腐時間相對較短，一般為時間相對較短，一般為23周；周；產品穩定性好產品穩定性好，能更有效的，能更有效的殺滅病原菌及控制臭味殺滅病原菌及控制臭味；占地占地也較少；受寒冷也較少；受寒冷氣候的影響較小氣候的影響較小。n反應器堆肥系統是使堆肥物料在部分或全部密閉的反應器堆肥系統是使堆肥物料在部分或全部密閉的反應反應器即發酵裝置器即發酵裝置( (如發酵倉、發酵塔等如發酵倉、發酵塔等)

31、 )內，控制通風和水內，控制通風和水分條件，使物料進行生物降解和轉化，也稱分條件，使物料進行生物降解和轉化，也稱發酵倉系統發酵倉系統。n特點：在一個或幾個容器內進行，機械化和自動化程度特點：在一個或幾個容器內進行，機械化和自動化程度較高。較高。n堆肥基本步驟與其他兩類系統相同。堆肥基本步驟與其他兩類系統相同。3、反應器系統（1）主要類型）主要類型 立式發酵塔立式發酵塔：由多層平面構成。進料口在反應器的上部，物：由多層平面構成。進料口在反應器的上部，物料先進入第一層，然后一層層被向下推移。在各層之間可以料先進入第一層，然后一層層被向下推移。在各層之間可以有不同的時間停留，通過攪拌使堆料均勻，最后

32、堆料進入最有不同的時間停留，通過攪拌使堆料均勻，最后堆料進入最底層，從出料口運走。整個堆腐過程中進料和出料是連續的。底層，從出料口運走。整個堆腐過程中進料和出料是連續的。通氣管道位于反應器的下部，由許多支管組成，外連鼓風機。通氣管道位于反應器的下部，由許多支管組成，外連鼓風機。在反應器的上部設有一廢氣口，產生的臭氣可以統一收集處在反應器的上部設有一廢氣口，產生的臭氣可以統一收集處理。理。常常見見的的立立式式發發酵酵塔塔結結構構示示意意圖圖包裹倉式包裹倉式進料和出料可以是間歇的或連續式的。進料和出料可以是間歇的或連續式的。旋轉倉式旋轉倉式 根據物料在反應器內的移動方式又分為：根據物料在反應器內的

33、移動方式又分為：a、推流式：、推流式：物料從倉體的進料口進入，沿倉體移動到反應器物料從倉體的進料口進入，沿倉體移動到反應器末端的出料口，物料通過發酵倉的旋轉翻滾而達到混合。空末端的出料口，物料通過發酵倉的旋轉翻滾而達到混合。空氣可以采用正壓和負壓方式通過流程中的一系列噴口進行分氣可以采用正壓和負壓方式通過流程中的一系列噴口進行分配，通過對溫度的監測來調節堆肥過程中的通氣量。配，通過對溫度的監測來調節堆肥過程中的通氣量。n這是迄今為止這是迄今為止最普遍被采用的發酵倉系統最普遍被采用的發酵倉系統。b、分割式：、分割式：沿物料流動方向，反應器被分為一個個小室，在沿物料流動方向，反應器被分為一個個小室

34、，在不同的室內，物料可以進行不同時間、不同堆腐條件的堆腐，不同的室內，物料可以進行不同時間、不同堆腐條件的堆腐，物料從一室移入另一個室，最后進入出料口被移走。物料的物料從一室移入另一個室，最后進入出料口被移走。物料的移動通過一條條傳送帶進行。在每個小室中，物料通過旋轉移動通過一條條傳送帶進行。在每個小室中，物料通過旋轉破碎機械設備而破碎混合。破碎機械設備而破碎混合。（2 2）反應器系統的優缺點）反應器系統的優缺點n優點優點：設備：設備占地面積小占地面積小；能進行；能進行很好的過程控制很好的過程控制；堆肥過程堆肥過程不受氣候條件的影響不受氣候條件的影響；可對；可對廢氣廢氣進行統一進行統一收集收集

35、處理處理，防止防止環境的環境的二次污染二次污染；可對；可對熱量進行回熱量進行回收利用收利用。n缺點缺點：堆肥的：堆肥的投資和運行、維護費用很高投資和運行、維護費用很高；堆肥；堆肥周周期較短，堆肥產品會有潛在的不穩定性期較短，堆肥產品會有潛在的不穩定性，堆肥的，堆肥的后后熟期相對延長熟期相對延長；由于機械化程度高，；由于機械化程度高，一旦設備出現一旦設備出現問題，堆肥過程即受影響問題，堆肥過程即受影響。 五、堆肥的過程控制1、關于堆肥中的有機物問題、關于堆肥中的有機物問題（1）有機物含量：）有機物含量：最適為最適為20%80%，過低產熱不足，過高則，過低產熱不足，過高則供氧不足供氧不足。（2）調

36、整堆肥原料的有機物組分的方法調整堆肥原料的有機物組分的方法 對堆肥對堆肥原料進行預處理原料進行預處理，將有機物含量提高至，將有機物含量提高至50%以上以上(含污泥的堆料的揮發性固體含量應大于含污泥的堆料的揮發性固體含量應大于50%)。 發酵前在堆肥發酵前在堆肥原料中摻入一定比例的稀糞、城市污水、污原料中摻入一定比例的稀糞、城市污水、污泥、畜糞等泥、畜糞等。城市垃圾。城市垃圾糞稀，農業秸稈糞稀，農業秸稈畜禽，城市污畜禽，城市污泥泥草炭或鋸末。草炭或鋸末。 城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作調理劑，一般城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作調理劑，一般原污泥中含有較高的揮發性物質原污泥中含有較

37、高的揮發性物質（指單位干重固體在馬福（指單位干重固體在馬福爐中爐中550灼燒損失的部分），灼燒損失的部分），直接堆肥較好。直接堆肥較好。 2、堆肥過程的、堆肥過程的C/N比控制比控制 作用：保證成品堆肥中一定的碳氮比作用：保證成品堆肥中一定的碳氮比(一般為一般為1020:1)和堆肥和堆肥中使分解速度有序地進行。中使分解速度有序地進行。 （1）適宜的）適宜的C/N比范圍：比范圍：2535:1時發酵過程最快。時發酵過程最快。過低過低(20:1)，微生物的繁殖會因，微生物的繁殖會因能量不足能量不足受到抑制，導致分解緩慢受到抑制，導致分解緩慢且不徹底；另外，由于可供消耗的碳素少，且不徹底；另外，由于可

38、供消耗的碳素少，氮素氮素相對過剩，相對過剩，將變成將變成氨氣揮發，降低肥效氨氣揮發，降低肥效。過高過高(40:1)，則堆肥施入土壤，則堆肥施入土壤后，將會發生奪取土壤中氮素的現象，產生后，將會發生奪取土壤中氮素的現象，產生“氮饑餓氮饑餓”狀態狀態，對作物生長產生不良影響。對作物生長產生不良影響。 （2）堆肥原料）堆肥原料C/N比調整的方法：比調整的方法：（3）堆肥中全氮、全碳的測定方法）堆肥中全氮、全碳的測定方法 全氮的測定用凱氏法，全碳用重鉻酸鉀法。全氮的測定用凱氏法，全碳用重鉻酸鉀法。2121NNCCK（1）堆肥中水分的作用）堆肥中水分的作用：溶解有機物，參與微生：溶解有機物，參與微生物的

39、新陳代謝；調解堆肥溫度。物的新陳代謝；調解堆肥溫度。（2）水分的調整方法）水分的調整方法：最佳含水率為：最佳含水率為5060%(按質按質量計量計)。水分水分過多過多，易造成厭氧狀態，并會產生滲，易造成厭氧狀態，并會產生滲濾液的處理問題。水分濾液的處理問題。水分低于低于40時時，微生物活性，微生物活性降低，堆肥溫度隨之下降。降低，堆肥溫度隨之下降。條垛式系統和反應器條垛式系統和反應器系統系統， 65%；強制通風靜態垛系統強制通風靜態垛系統， 60%。所有系統所有系統水分均應水分均應 40%。水分水分較低時較低時，可，可加水加水或或含水率高的添加劑含水率高的添加劑；過高過高時，時，則可攤開則可攤開

40、晾干或添加松散吸水物晾干或添加松散吸水物。（3）測定水分的方法）測定水分的方法 1055下，下，26h，測定物料的失重。，測定物料的失重。3、堆肥過程的水分（含水率）控制、堆肥過程的水分（含水率）控制4、堆肥過程的溫度控制、堆肥過程的溫度控制 溫升是微生物活動劇烈程度的最好參數。溫升是微生物活動劇烈程度的最好參數。（1）溫度的作用）溫度的作用：影響微生物的生長影響微生物的生長，高溫菌的理，高溫菌的理想溫度為想溫度為5065 ，堆肥的最佳溫度為，堆肥的最佳溫度為5560 ； 無害化的要求無害化的要求：反應器和強制通風靜態垛系統，：反應器和強制通風靜態垛系統，堆體內部溫度大于堆體內部溫度大于55

41、的時間必須達的時間必須達3天；對于條天；對于條垛系統，堆體內部溫度大于垛系統，堆體內部溫度大于55 的時間至少為的時間至少為15天。天。（2）控制方法）控制方法：溫度溫度-供氣反饋系統；定期翻堆供氣反饋系統；定期翻堆。（1）通風的作用）通風的作用：供氧；調溫；去水分。：供氧；調溫；去水分。（2）通風供氧方式）通風供氧方式：自然擴散；翻堆；強制通風；翻：自然擴散；翻堆；強制通風；翻堆和強制通風結合的方式；被動通風堆和強制通風結合的方式；被動通風（3）控制方式：理論方式）控制方式：理論方式：時間控制；溫度反饋控：時間控制；溫度反饋控制制(靜態垛靜態垛60 )；O2和和CO2含量反饋控制含量反饋控制

42、(反應器堆反應器堆料料O2體積分數為體積分數為15%20% )。實際運行時的評價實際運行時的評價方法：排氣中方法：排氣中O2和和CO2含量控制。含量控制。最佳排氣最佳排氣O2濃度為濃度為14%17% ； CO2的體積濃度應為的體積濃度應為3%6% 。5、通風的過程控制、通風的過程控制n一般一般pH值在值在7.58.5時，可獲得最大堆肥速率。最終時，可獲得最大堆肥速率。最終的的堆肥產品堆肥產品pH值基本在值基本在7.5左右左右。n可通過添加中和劑如石灰、磷酸鹽、鉀鹽等來改變可通過添加中和劑如石灰、磷酸鹽、鉀鹽等來改變pH值。但通常堆肥可通過自身調節，如無特殊情況，值。但通常堆肥可通過自身調節，如

43、無特殊情況，一般不必調整一般不必調整pH值。若值。若pH值降低，可通過逐步增強值降低，可通過逐步增強通風來補救。通風來補救。 6、堆肥過程的、堆肥過程的pH值控制值控制六、堆肥的質量控制指標堆肥的質量控制指標 1、發酵周期與堆肥腐熟度的概念、發酵周期與堆肥腐熟度的概念（1）發酵周期）發酵周期u指固體廢物經好氧發酵過程由原材料成為穩定無害的堆指固體廢物經好氧發酵過程由原材料成為穩定無害的堆肥產品所需要的時間。肥產品所需要的時間。u堆肥發酵周期的長短是評價堆肥工藝好壞的一個重要指堆肥發酵周期的長短是評價堆肥工藝好壞的一個重要指標。碳氮比、通風量、溫度和水分等是否處于最佳條件標。碳氮比、通風量、溫度

44、和水分等是否處于最佳條件均能使發酵周期受到直接影響。傳統的靜態堆肥法，依均能使發酵周期受到直接影響。傳統的靜態堆肥法，依靠自然通風和翻堆來實現好氧堆肥的全過程，因此，發靠自然通風和翻堆來實現好氧堆肥的全過程，因此，發酵周期需時酵周期需時23個月，有時甚至長達半年。而目前一些高個月，有時甚至長達半年。而目前一些高效快速動態堆肥技術，可使堆肥發酵周期控制在效快速動態堆肥技術，可使堆肥發酵周期控制在7d以內，以內，有的一次發酵時間僅需有的一次發酵時間僅需23d。u堆肥腐熟度是指成品堆肥的穩定程度。堆肥腐熟度是指成品堆肥的穩定程度。在工程上，它是衡量堆肥反應完成的信在工程上，它是衡量堆肥反應完成的信號

45、，在農業上，它是堆肥質量的指標。號，在農業上，它是堆肥質量的指標。u腐熟度的基本含義是：腐熟度的基本含義是：（1）通過微生）通過微生物的作用，堆肥的產品要達到穩定化、物的作用，堆肥的產品要達到穩定化、無害化，亦即不對環境產生不良影響；無害化，亦即不對環境產生不良影響；（2）堆肥產品的使用不影響作物的成）堆肥產品的使用不影響作物的成長和土壤耕作能力。長和土壤耕作能力。（2 2）堆肥腐熟度）堆肥腐熟度2 2、評估成熟堆肥的常用方法、指標和參數、評估成熟堆肥的常用方法、指標和參數方法方法參數或項目參數或項目表觀鑒別法表觀鑒別法 1.1.溫度；溫度；2.2.顏色；顏色；3.3.氣味；氣味；4.4.質地

46、質地化學方法化學方法1.1.碳氮比（碳氮比（C/NC/N）；）；2.2.氮化合物（總氮、氮化合物（總氮、NHNH4 4-N-N、NONO3 3-N-N、NONO2 2-N-N）；）；3. 3. 陽離子交換量（陽離子交換量（CECCEC）4. 4. 有機化合物（水溶性或可浸提有機碳、還原糖、脂有機化合物（水溶性或可浸提有機碳、還原糖、脂類等化合物、纖維素、半纖維素、淀粉等）類等化合物、纖維素、半纖維素、淀粉等）5. 5. 腐殖質（腐殖質指數、腐殖質總量和功能基團）腐殖質（腐殖質指數、腐殖質總量和功能基團）生物活性法生物活性法 1.1.耗氧速率；耗氧速率；2.2.微生物種群和數量；微生物種群和數量

47、；3.3.酶學分析；酶學分析；植物毒性分植物毒性分析法析法1 1、種子發芽、種子發芽2 2、植物生物量、植物生物量衛生學檢測衛生學檢測 致病微生物指標等致病微生物指標等（1）表觀鑒別法（物理）表觀鑒別法（物理） 溫度溫度：與環境溫度趨于一致，不再有明顯變化：與環境溫度趨于一致，不再有明顯變化 氣味氣味：具有潮濕泥土的氣味。：具有潮濕泥土的氣味。 顏色顏色：黑褐色或黑色。：黑褐色或黑色。 質地質地：質地疏松，手捏之成團，松之即散；草莖樹葉之類用：質地疏松，手捏之成團，松之即散；草莖樹葉之類用手一拉即斷。手一拉即斷。（2）化學方法）化學方法碳氮比碳氮比 a、堆肥的固相、堆肥的固相C/N值從初始的值

48、從初始的2530:1降低到降低到1520:1以下。以下。 b、T=(終點終點C/N)/(初始初始C/N) 60mmol/100g樣品時，作為堆肥腐熟的指標。樣品時，作為堆肥腐熟的指標。有機化合物有機化合物u在堆肥過程中，糖類首先消失，接著是淀粉，最后是纖在堆肥過程中，糖類首先消失，接著是淀粉，最后是纖維素。維素。纖維素、半纖維素、脂類等經過成功的堆肥過程，纖維素、半纖維素、脂類等經過成功的堆肥過程，可降解可降解5080，蔗糖和淀粉的利用接近，蔗糖和淀粉的利用接近100。一般。一般認為，認為，淀粉的消失是堆肥腐熟的標志，淀粉的消失是堆肥腐熟的標志，且它可用且它可用淀粉點淀粉點狀檢測器狀檢測器來檢

49、測。但是，堆肥物料中淀粉的存在并不多，來檢測。但是，堆肥物料中淀粉的存在并不多，被檢測的也只是物料中可腐爛物質的一部分。所以被檢測的也只是物料中可腐爛物質的一部分。所以完全完全腐熟的、穩定的堆肥產品，以檢不出淀粉為基本條件，腐熟的、穩定的堆肥產品，以檢不出淀粉為基本條件，但是檢不出淀粉并不一定表示堆肥已腐熟。但是檢不出淀粉并不一定表示堆肥已腐熟。腐殖質腐殖質u用用NaOH提取的腐殖質提取的腐殖質(HS)可分為胡敏酸可分為胡敏酸(HA)、富里酸、富里酸(FA)及未腐殖化的組分及未腐殖化的組分(NHF)。堆肥開始時一般含有較高堆肥開始時一般含有較高的非腐殖質成分及的非腐殖質成分及FA，較低的，較低

50、的HA，隨著堆肥過程的進行，隨著堆肥過程的進行， FA保持不變或稍有減少，而保持不變或稍有減少，而HA大量產生，成為腐殖質的大量產生，成為腐殖質的主要部分。主要部分。u一些腐殖質參數相繼被提出，如一些腐殖質參數相繼被提出，如腐殖化指數腐殖化指數(HI)：HI=HA/FA；腐殖化率；腐殖化率(HR)：HR=HA/(FA+NHF) 。當。當HI值達到值達到3，HR達到達到1.35時堆肥已腐熟。時堆肥已腐熟。（3）生物學生物學方法方法 耗氧速率耗氧速率 腐熟堆肥的耗氧速率基本穩定在腐熟堆肥的耗氧速率基本穩定在(0.030.5)mgO2/gVSh的范圍。的范圍。 酶學分析酶學分析 在堆肥過程中，在堆肥

51、過程中，多種氧化還原酶和水解酶與多種氧化還原酶和水解酶與C、N、P等基礎物質代謝密切相關等基礎物質代謝密切相關，所以通過分析相關酶的活，所以通過分析相關酶的活力，可間接反映微生物的代謝活性和酶特定底物的變化情力，可間接反映微生物的代謝活性和酶特定底物的變化情況。況。 微生物的數量及種群微生物的數量及種群n初期的中溫階段初期的中溫階段，主要是蛋白質分解細菌主要是蛋白質分解細菌，產氨，產氨細菌數量迅速增加；細菌數量迅速增加；高溫期及降溫期分解纖維素高溫期及降溫期分解纖維素的細菌和真菌最多的細菌和真菌最多；降溫期，硝化細菌降溫期，硝化細菌活動最旺活動最旺盛，直到堆肥最后仍存在；盛，直到堆肥最后仍存在

52、；堆肥腐熟期堆肥腐熟期主要以主要以放放線菌線菌為主。為主。n所以在整個堆肥過程中所以在整個堆肥過程中微生物種群的演替微生物種群的演替可很好可很好地指示堆肥的腐熟程度。常采用地指示堆肥的腐熟程度。常采用生物量生物量測定的方測定的方法。法。 種子發芽種子發芽n可用發芽指數可用發芽指數GI（germination index）來評價來評價堆肥的腐熟程度：堆肥的腐熟程度：nGI()=(堆肥處理的種子發芽率堆肥處理的種子發芽率種子根種子根長長)/(對照的種子發芽率對照的種子發芽率種子根長種子根長)100n當當GI50%時認為堆肥基本腐熟并達到了可接時認為堆肥基本腐熟并達到了可接受的程度；當受的程度；當G

53、I達到達到80%85%時，堆肥完全時，堆肥完全腐熟。腐熟。 植物生物量植物生物量n堆肥有明顯地促進植物生長的作用，可以測定堆肥有明顯地促進植物生長的作用，可以測定一些農作物一些農作物的的生物量生物量來測試堆肥的腐熟度。包來測試堆肥的腐熟度。包括黑麥草、黃瓜、大白菜、胡蘿卜、向日葵、括黑麥草、黃瓜、大白菜、胡蘿卜、向日葵、番茄和萵苣等都曾做過測試。番茄和萵苣等都曾做過測試。（4 4）植物毒性分析法植物毒性分析法 植物生物量植物生物量n堆肥有明顯地促進植物生長的作用，可以測定堆肥有明顯地促進植物生長的作用，可以測定一些一些農農作物作物的的生物量生物量來測試堆肥的腐熟度。包括黑麥草、黃來測試堆肥的腐

54、熟度。包括黑麥草、黃瓜、大白菜、胡蘿卜、向日葵、番茄和萵苣等都曾做瓜、大白菜、胡蘿卜、向日葵、番茄和萵苣等都曾做過測試。過測試。（5 5）衛生學方法）衛生學方法污泥和城市垃圾中含有大量致病細菌、霉菌、病毒及寄污泥和城市垃圾中含有大量致病細菌、霉菌、病毒及寄生蟲和草種等，它們都會直接影響堆肥的安全性。根生蟲和草種等，它們都會直接影響堆肥的安全性。根據生活垃圾的特點，我國明確了無害化堆肥的據生活垃圾的特點，我國明確了無害化堆肥的溫度、溫度、蛔蟲卵死亡率和糞大腸菌值蛔蟲卵死亡率和糞大腸菌值的衛生學評價指標。的衛生學評價指標。n綜上所述，僅用某一個單一參數很難確定堆肥的化學綜上所述，僅用某一個單一參數很難確定堆肥的化學