固體廢物處理與處置好氧堆肥

關(guān)于固體廢物處理與處置好氧堆肥第1頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

固體廢物的生物處理：是指直接或間接利用生物體的機(jī)能，對(duì)固體廢物的某些組成進(jìn)行轉(zhuǎn)化以建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，或者能夠高效凈化環(huán)境污染，同時(shí)又生產(chǎn)有用物質(zhì)的工程技術(shù)。第2頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)固體廢物的好氧堆肥處理一、概述（一）堆肥化的定義與分類(lèi)堆肥化(Composting)是在控制條件下，使來(lái)源于生物的有機(jī)廢物發(fā)生生物穩(wěn)定作用(Biostablization)的過(guò)程。具體講就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌等微生物，在一定的人工條件下，有控制地促進(jìn)可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是一種發(fā)酵過(guò)程。廢物經(jīng)過(guò)堆肥化處理，制得的成品叫做堆肥(Compost)。它是一類(lèi)棕色的、泥炭般的腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì)，故也稱(chēng)為“腐殖土”。第3頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三分類(lèi)：根據(jù)堆肥化過(guò)程中氧氣的供應(yīng)情況可以把堆肥化過(guò)程分成兩種。

1、好氧堆肥（高溫堆肥）：在通氣條件好，氧氣充足的條件下通過(guò)好氧微生物的代謝活動(dòng)降解有機(jī)物。特點(diǎn)：一般在55～60℃時(shí)比較好，有時(shí)可高達(dá)80～90℃，堆制周期短，也稱(chēng)為高溫堆肥或高溫快速堆肥。2、厭氧堆肥：是在氧氣不足的條件下借助厭氧微生物發(fā)酵堆肥。特點(diǎn)：堆制溫度低，工藝較簡(jiǎn)單，成品堆肥中氮素保留比較多，但堆制周期過(guò)長(zhǎng)，需3～12個(gè)月，異味濃烈，分解不夠充分。第4頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）堆肥技術(shù)的發(fā)展歷史

（三）堆肥產(chǎn)品的用途

1、改善土壤的物理性能

2、肥料的養(yǎng)分比較全面

3、肥效期長(zhǎng)

4、微生物的作用強(qiáng)

5、但堆肥與化肥相比，堆肥的肥效較低，且體積大，運(yùn)輸和施用不方便。

第5頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三合成(同化作用)氧化堆肥有機(jī)物(含C、H、O、N、S、P)，氧，微生物細(xì)胞物質(zhì)(微生物繁殖)CO2，H2O，NH3

，PO42-，SO42-能量隨水或氣體排入環(huán)境釋放能量轉(zhuǎn)化為熱供生物合成用(異化作用)+腐殖物質(zhì)+二、好氧堆肥原理1、好氧堆肥過(guò)程堆肥有機(jī)物分解過(guò)程圖第6頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

堆制初期，15～45℃，嗜溫性微生物利用堆肥中可溶性有機(jī)物進(jìn)行旺盛繁殖。溫度不斷上升，此階段以中溫、需氧型微生物為主，一些無(wú)芽孢細(xì)菌，真菌和放線(xiàn)菌。在目前的堆肥化設(shè)備中，此階段一般在12小時(shí)以?xún)?nèi)。（1）升溫階段（潛伏階段、馴化階段）

（2）中溫階段（產(chǎn)熱或起始階段）

第7頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

45℃以上，嗜熱性微生物為主，復(fù)雜的有機(jī)物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開(kāi)始被強(qiáng)烈分解。50℃左右主要是嗜熱性真菌和放線(xiàn)菌；

60℃時(shí)，幾乎僅為嗜熱性放線(xiàn)菌和細(xì)菌在活動(dòng)；

70℃以上大多數(shù)嗜熱性微生物不適應(yīng)，大批死亡、休眠。大多數(shù)微生物在45～65℃范圍內(nèi)最活躍，所以最佳溫度一般為55℃，最易分解有機(jī)物，病原菌和寄生蟲(chóng)大多數(shù)可被殺死。（3）高溫階段第8頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三微生物活性示意圖1.微生物活性

2.O2利用率0時(shí)間對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期減速增長(zhǎng)期內(nèi)源呼吸期微生物在高溫階段的生長(zhǎng)過(guò)程細(xì)分為：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、減速生長(zhǎng)期和內(nèi)源呼吸期。此后，堆積層內(nèi)開(kāi)始發(fā)生腐殖質(zhì)的形成過(guò)程。第9頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，此時(shí)微生物的活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。嗜溫性微生物又占優(yōu)勢(shì)，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，堆肥進(jìn)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。堆肥物孔隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只須自然通風(fēng)，最終使堆肥穩(wěn)定，完成堆肥過(guò)程。（4）腐熟階段(降溫階段)

第10頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、好氧堆肥化反應(yīng)機(jī)理①有機(jī)物的氧化

不含氮的有機(jī)物（CxHyOz）

CxHyOz+(x+1/4y-1/2z)O2→xCO2+1/2yH2O+能量

含氮的有機(jī)物(CsHtNuOv?aH2O)

CsHtNuOv?aH2O+bO2→CwHxNyOz?cH2O(堆肥)+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+能量由于氧化分解減量化所以堆肥成品(CwHxNyOz?cH2O)與堆肥原料(CsHtNuOv?aH2O)之比為0.3~0.5。通?？扇∪缦聰?shù)值范圍：w=5~10，x=7~17，y=1，z=2~8。第11頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②細(xì)胞質(zhì)的合成（包括有機(jī)物的氧化以NH3為氮源）。

n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5)O2→C5H7NO2(細(xì)胞質(zhì))+(nx-5)CO2+1/2(ny-4)H2O+能量③細(xì)胞質(zhì)的氧化

C5H7NO2(細(xì)胞質(zhì))+5O2→5CO2+2H2O+NH3+能量

第12頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三好氧堆肥化能提供殺滅病原體所需要的熱量，（病原體）細(xì)胞的熱死主要是由于酶的熱滅活所致。其依據(jù)的理論主要是熱滅活理論。熱滅活有關(guān)理論指出：

(1)溫度超過(guò)一定范圍時(shí)，以活性型存在的酶將明顯降低，大部分將呈變性(滅活)型。細(xì)胞會(huì)失去功能而死亡。(2)熱滅活作用是溫度與時(shí)間兩者的函數(shù)，即經(jīng)歷高溫短時(shí)間或者低溫長(zhǎng)時(shí)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。實(shí)際因素會(huì)限制熱滅活效率，所以實(shí)際操作時(shí)，堆肥無(wú)害化溫度—時(shí)間條件要比理論上更高一些。即在較高的溫度維持較長(zhǎng)時(shí)間，才能達(dá)到無(wú)害化要求。3、堆肥無(wú)害化的機(jī)理——熱滅活理論第13頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三(1)來(lái)源和作用：有機(jī)廢物里面固有的；人工加入的特殊菌種。在一定條件下對(duì)某些有機(jī)物廢物具有較強(qiáng)的分解能力，活性強(qiáng)、繁殖快、分解力強(qiáng)，能加速反應(yīng)進(jìn)程，縮短反應(yīng)時(shí)間。(2)種類(lèi)：①細(xì)菌：形體最小、數(shù)量最多，分解大部分的有機(jī)物并產(chǎn)生熱量；②放線(xiàn)菌：分解纖維素、木質(zhì)素、角質(zhì)素和蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物，散發(fā)泥土氣息，如樹(shù)皮報(bào)紙等硬物；③真菌：在堆肥后期與細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)食物，更耐低溫，部分真菌需氮比細(xì)菌低，能夠分解木質(zhì)素，細(xì)菌則不能；④微型生物：如輪蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)、跳蟲(chóng)、潮蟲(chóng)、甲蟲(chóng)和蚯蚓，在堆肥中移動(dòng)和吞食，消納部分有機(jī)廢物，增大表面積，并促進(jìn)微生物的生命活動(dòng)。4、堆肥微生物第14頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5、影響堆肥化的因素（1）化學(xué)因素①C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1較好，最佳為25:1~35:1;C/P比在75~150為宜。為保證成品肥料中的C/N比為10～20:1，初始原料的一般C/N比都高于最佳值，多為35:1。②氧濃度:適宜的氧濃度為18%,最低不應(yīng)小于8%。③營(yíng)養(yǎng)元素:足夠的K和微量元素對(duì)于微生物的新陳代謝是必須的，一般它們不是限制條件。④pH值:堆肥微生物最佳的pH=7.5~8.5。（2）物理因素①溫度:一般認(rèn)為最佳溫度在50℃~65℃之間。②顆粒尺寸:適宜的粒徑范圍是12~60mm。紙張、紙版最佳粒經(jīng)為3.8~5.0cm；材質(zhì)比較堅(jiān)硬的廢物最佳粒經(jīng)為0.5~1.0cm。③含水率:堆肥原料的最佳含水率通常是在50%~60%。④有機(jī)物含量：堆料最合適的有機(jī)物含量為20％～80％。第15頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、堆肥的基本工藝1、前處理以城市生活垃圾為堆肥原料時(shí),包括破碎、分選、篩分等工序；以家畜糞便、污泥等為堆肥原料時(shí)，主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑，以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程正常或快速進(jìn)行。

降低水分、增加透氣性、調(diào)整碳氮比的主要方法是添加有機(jī)調(diào)理劑和膨脹劑。2、主發(fā)酵（一次發(fā)酵）將堆肥化物料溫度升高到開(kāi)始降低為止的階段，稱(chēng)為主發(fā)酵階段（或主發(fā)酵期）。堆肥過(guò)程的中溫階段和高溫階段，時(shí)間約4～12天。第16頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、后發(fā)酵（二次發(fā)酵）將主發(fā)酵尚未分解的易分解和較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥制品。也稱(chēng)為熟化階段，堆肥過(guò)程的腐熟階段，發(fā)酵時(shí)間通常在20～30天以上。4、后處理分選以去除雜物，并根據(jù)需要再破碎。5、脫臭化學(xué)除臭劑除臭、堿水和水溶液過(guò)濾、熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過(guò)濾。例：土壤過(guò)濾器。6、貯存堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產(chǎn)的堆肥只能貯存，所以要建立可貯存6個(gè)月生產(chǎn)量的庫(kù)房。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉(cāng)中或袋裝，要求干燥而透氣。第17頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、堆肥系統(tǒng)及主要技術(shù)環(huán)節(jié)

不同堆肥技術(shù)的主要區(qū)別在于維持堆體物料均勻及通氣條件所使用的技術(shù)手段的不同。堆肥化系統(tǒng)有多種分類(lèi)方法。按堆制方式可分為間歇堆積法和連續(xù)堆積法；按需氧程度分為有好氧堆肥和厭氧堆肥；按溫度分為有中溫堆肥和高溫堆肥；按技術(shù)分為有露天堆肥（野積式堆肥）和機(jī)械密封堆肥（工廠(chǎng)化機(jī)械堆肥）；按原料發(fā)酵所處狀態(tài)分為靜態(tài)發(fā)酵法和動(dòng)態(tài)發(fā)酵法。第18頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三系統(tǒng)固體流向供氣方式或反應(yīng)器類(lèi)型反應(yīng)器床層、形狀或固體流態(tài)開(kāi)放式系統(tǒng)攪拌固體床（條垛式）自然通風(fēng)式強(qiáng)制通風(fēng)式靜態(tài)固體床強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛式自然通風(fēng)式反應(yīng)器系統(tǒng)垂直固體流攪拌固體床多床式多層式筒倉(cāng)式反應(yīng)器氣固逆流式氣固錯(cuò)流式水平和傾斜固體流滾動(dòng)固體床（轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)鼓）分散流式蜂窩式完全混合式攪拌固體床（攪拌箱或開(kāi)放槽）圓形長(zhǎng)方形靜態(tài)固體床（管狀）推進(jìn)式輸送帶式靜止式（堆肥箱）第19頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1、條垛式系統(tǒng)

將堆肥物料以條垛式條堆狀堆置，在好氧條件下進(jìn)行發(fā)酵。垛的斷面可以是梯形、不規(guī)則四邊形或三角形。條垛式堆肥的特點(diǎn)是通過(guò)定期翻堆來(lái)實(shí)現(xiàn)堆體中的有氧狀態(tài)。條垛式堆肥一次發(fā)酵周期為1～3個(gè)月。該堆肥過(guò)程由預(yù)處理、建堆、翻堆和儲(chǔ)存4個(gè)工序組成。主要技術(shù)環(huán)節(jié)有以下幾點(diǎn)：

這里主要介紹常用的條垛式、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)和重要的反應(yīng)器系統(tǒng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)。第20頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）場(chǎng)地

①空間：應(yīng)足夠大。

②場(chǎng)地表面：必須堅(jiān)固和有坡度。當(dāng)采用堅(jiān)硬的材料(如道路瀝青和混凝土)時(shí)，場(chǎng)地表面坡度不小于1%；當(dāng)采用不夠堅(jiān)硬的材料(如礫石和爐渣)時(shí)，其坡度應(yīng)不小于2%。

③滲濾液收集和排除系統(tǒng)：至少包括排水溝和貯水池。面積大于20,000m2的場(chǎng)地或雨量多的地區(qū)都必須建貯水池，用以收集堆肥滲濾液和雨水。

④其它設(shè)施：屋頂、擋風(fēng)墻。第21頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）建堆①建堆方法：無(wú)添加物，直接建堆；有添加物，根據(jù)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(lái)完成；垃圾和添加物從公共出口排出，邊混合邊建堆。②建堆的形狀：主要取決于氣候條件和翻堆設(shè)備的類(lèi)型，圓錐形或采用平頂長(zhǎng)堆。③建堆的尺寸：條剁系統(tǒng)適宜規(guī)模參數(shù)為：底寬2～6m，高1～3m，長(zhǎng)度不限，最常見(jiàn)的尺寸為底寬3～5m，高2～3m，其斷面大多為三角形。最佳尺寸根據(jù)氣候條件、翻堆使用設(shè)備、堆肥原料的性質(zhì)而定。第22頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）翻堆①翻堆方式：人工或機(jī)械方法進(jìn)行物料的翻轉(zhuǎn)和重堆。②翻堆次數(shù)：取決于堆體中的耗氧量，在初期應(yīng)高于后期；并根據(jù)腐熟程度、翻堆設(shè)備類(lèi)型、防臭味產(chǎn)生、占地空間的需求及經(jīng)濟(jì)因素等變化；有時(shí)通過(guò)翻堆來(lái)促進(jìn)水分蒸發(fā)和物料松散。設(shè)計(jì)和配置翻堆設(shè)備時(shí)，應(yīng)保證一天一次的翻堆能力。③翻堆設(shè)備：最初是推土機(jī)（攤開(kāi)和重堆）和裝載機(jī)（裝入料斗，在行進(jìn)中傾倒下來(lái)），因使物料受到一定程度的壓實(shí)而被逐漸淘汰。目前，國(guó)外常用的是帶齒滾筒翻堆設(shè)備，通過(guò)帶齒滾筒就地?cái)嚮焱瓿晌锪戏?，或在翻轉(zhuǎn)、攪混物料的同時(shí)將物料移至附近重堆。第23頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（4）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：所需設(shè)備簡(jiǎn)單，投資相對(duì)較低；翻堆使堆肥易于干燥，填充劑易于篩分和回用；產(chǎn)品的穩(wěn)定性相對(duì)較好。缺點(diǎn)：占地面積大；堆腐周期長(zhǎng)；需要大量的翻堆機(jī)械和人力；需要更頻繁的監(jiān)測(cè)，才能保證通氣和溫度要求；翻堆會(huì)造成臭味的散發(fā)，影響周?chē)h(huán)境；運(yùn)行操作受氣候影響大，雨季會(huì)破壞堆體結(jié)構(gòu)，冬季則使堆體熱量大量散失、溫度降低。第24頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)（1）在條垛式堆肥系統(tǒng)上增加通風(fēng)系統(tǒng)，就成為強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)。它能更有效地確保高溫和病原菌滅活。（2）場(chǎng)地：場(chǎng)地的表面應(yīng)結(jié)實(shí)、能迅速排走積水和滲濾液。第25頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）通風(fēng)系統(tǒng)：包括鼓風(fēng)機(jī)和通風(fēng)管路。①通風(fēng)管路：固定式通風(fēng)系統(tǒng)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，以便均勻布?xì)猓换蛲耆克鄿喜鄢洚?dāng)通風(fēng)管路。移動(dòng)式通風(fēng)系統(tǒng)主要由簡(jiǎn)單的管道直接放在地面上構(gòu)成，成本低，設(shè)計(jì)靈活，易于調(diào)整。②通風(fēng)方式：正壓鼓風(fēng)機(jī)或負(fù)壓抽氣，也可用二者組成的混合通風(fēng)。③通風(fēng)的控制方式：一般常用溫度或時(shí)間控制。在堆體中安裝溫度反饋系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度超過(guò)60℃時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)始工作，排出堆料熱量和水蒸汽，使堆體冷卻下來(lái)。也可每隔15min~20min(具體時(shí)間根據(jù)實(shí)際情況確定)通風(fēng)供氧。第26頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）堆肥物料的特性①形狀：物料呈粒狀，松散狀；②尺寸：應(yīng)均勻，一般為1.25cm左右；③含水率：物料含水率應(yīng)控制在55%左右，以避免物料空隙容積減少甚至壓實(shí)。（4）優(yōu)缺點(diǎn)設(shè)備投資相對(duì)較低；與條跺式堆肥系統(tǒng)相比，溫度及通風(fēng)條件得到更好的控制；堆腐時(shí)間相對(duì)較短，一般為2~3周；產(chǎn)品穩(wěn)定性好，能更有效的殺滅病原菌及控制臭味；占地也較少；受寒冷氣候的影響較小。第27頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)是使堆肥物料在部分或全部密閉的反應(yīng)器即發(fā)酵裝置(如發(fā)酵倉(cāng)、發(fā)酵塔等)內(nèi)，控制通風(fēng)和水分條件，使物料進(jìn)行生物降解和轉(zhuǎn)化，也稱(chēng)發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)。特點(diǎn)：在一個(gè)或幾個(gè)容器內(nèi)進(jìn)行，機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高。堆肥基本步驟與其他兩類(lèi)系統(tǒng)相同。3、反應(yīng)器系統(tǒng)第28頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）主要類(lèi)型

①立式發(fā)酵塔：由多層平面構(gòu)成。進(jìn)料口在反應(yīng)器的上部，物料先進(jìn)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(shí)間停留，通過(guò)攪拌使堆料均勻，最后堆料進(jìn)入最底層，從出料口運(yùn)走。整個(gè)堆腐過(guò)程中進(jìn)料和出料是連續(xù)的。通氣管道位于反應(yīng)器的下部，由許多支管組成，外連鼓風(fēng)機(jī)。在反應(yīng)器的上部設(shè)有一廢氣口，產(chǎn)生的臭氣可以統(tǒng)一收集處理。第29頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三常見(jiàn)的立式發(fā)酵塔結(jié)構(gòu)示意圖第30頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②包裹倉(cāng)式

混勻的物料從發(fā)酵倉(cāng)頂部進(jìn)入并充滿(mǎn)反應(yīng)器，占據(jù)整個(gè)發(fā)酵倉(cāng)。具有分支管路的通氣管道在發(fā)酵倉(cāng)底部，廢氣由反應(yīng)器上部的廢氣管道排出，出口略低于混合物的上表面，通過(guò)抽氣的方式把廢氣收集處理。進(jìn)料和出料可以是間歇的或連續(xù)式的。產(chǎn)品由反應(yīng)器的下部出口運(yùn)走，物料在反應(yīng)器的移動(dòng)以推流式方式進(jìn)行。第31頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三③旋轉(zhuǎn)倉(cāng)式根據(jù)物料在反應(yīng)器內(nèi)的移動(dòng)方式又分為：a、推流式：物料從倉(cāng)體的進(jìn)料口進(jìn)入，沿倉(cāng)體移動(dòng)到反應(yīng)器末端的出料口，物料通過(guò)發(fā)酵倉(cāng)的旋轉(zhuǎn)翻滾而達(dá)到混合。空氣可以采用正壓和負(fù)壓方式通過(guò)流程中的一系列噴口進(jìn)行分配，通過(guò)對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)來(lái)調(diào)節(jié)堆肥過(guò)程中的通氣量。這是迄今為止最普遍被采用的發(fā)酵倉(cāng)系統(tǒng)。b、分割式：沿物料流動(dòng)方向，反應(yīng)器被分為一個(gè)個(gè)小室，在不同的室內(nèi)，物料可以進(jìn)行不同時(shí)間、不同堆腐條件的堆腐，物料從一室移入另一個(gè)室，最后進(jìn)入出料口被移走。物料的移動(dòng)通過(guò)一條條傳送帶進(jìn)行。在每個(gè)小室中，物料通過(guò)旋轉(zhuǎn)破碎機(jī)械設(shè)備而破碎混合。第32頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第33頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（2）反應(yīng)器系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備占地面積?。荒苓M(jìn)行很好的過(guò)程控制；堆肥過(guò)程不受氣候條件的影響；可對(duì)廢氣進(jìn)行統(tǒng)一收集處理，防止環(huán)境的二次污染；可對(duì)熱量進(jìn)行回收利用。缺點(diǎn)：堆肥的投資和運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用很高；堆肥周期較短，堆肥產(chǎn)品會(huì)有潛在的不穩(wěn)定性，堆肥的后熟期相對(duì)延長(zhǎng)；由于機(jī)械化程度高，一旦設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，堆肥過(guò)程即受影響。第34頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五、堆肥的過(guò)程控制1、關(guān)于堆肥中的有機(jī)物問(wèn)題（1）有機(jī)物含量：最適為20%~80%，過(guò)低產(chǎn)熱不足，過(guò)高則供氧不足。（2）調(diào)整堆肥原料的有機(jī)物組分的方法①對(duì)堆肥原料進(jìn)行預(yù)處理，將有機(jī)物含量提高至50%以上(含污泥的堆料的揮發(fā)性固體含量應(yīng)大于50%)。②發(fā)酵前在堆肥原料中摻入一定比例的稀糞、城市污水、污泥、畜糞等。城市垃圾→糞稀，農(nóng)業(yè)秸稈→畜禽，城市污泥→草炭或鋸末。③城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作調(diào)理劑，一般原污泥中含有較高的揮發(fā)性物質(zhì)（指單位干重固體在馬福爐中550℃灼燒損失的部分），直接堆肥較好。

第35頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、堆肥過(guò)程的C/N比控制

作用：保證成品堆肥中一定的碳氮比(一般為10～20:1)和堆肥中使分解速度有序地進(jìn)行。

（1）適宜的C/N比范圍：25~35:1時(shí)發(fā)酵過(guò)程最快。過(guò)低(＜20:1)，微生物的繁殖會(huì)因能量不足受到抑制，導(dǎo)致分解緩慢且不徹底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素相對(duì)過(guò)剩，將變成氨氣揮發(fā)，降低肥效。過(guò)高(＞40:1)，則堆肥施入土壤后，將會(huì)發(fā)生奪取土壤中氮素的現(xiàn)象，產(chǎn)生“氮饑餓”狀態(tài)，對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。

（2）堆肥原料C/N比調(diào)整的方法：（3）堆肥中全氮、全碳的測(cè)定方法全氮的測(cè)定用凱氏法，全碳用重鉻酸鉀法。第36頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）堆肥中水分的作用：溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝；調(diào)解堆肥溫度。（2）水分的調(diào)整方法：最佳含水率為50~60%(按質(zhì)量計(jì))。水分過(guò)多，易造成厭氧狀態(tài)，并會(huì)產(chǎn)生滲濾液的處理問(wèn)題。水分低于40％時(shí)，微生物活性降低，堆肥溫度隨之下降。條垛式系統(tǒng)和反應(yīng)器系統(tǒng)，≤65%；強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，≤

60%。所有系統(tǒng)水分均應(yīng)≥

40%。水分較低時(shí)，可加水或含水率高的添加劑；過(guò)高時(shí)，則可攤開(kāi)晾干或添加松散吸水物。（3）測(cè)定水分的方法

105℃±5℃下，2~6h，測(cè)定物料的失重。3、堆肥過(guò)程的水分（含水率）控制第37頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4、堆肥過(guò)程的溫度控制

溫升是微生物活動(dòng)劇烈程度的最好參數(shù)。（1）溫度的作用：①影響微生物的生長(zhǎng)，高溫菌的理想溫度為50~65℃，堆肥的最佳溫度為55~60℃；②無(wú)害化的要求：反應(yīng)器和強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于55℃的時(shí)間必須達(dá)3天；對(duì)于條垛系統(tǒng)，堆體內(nèi)部溫度大于55℃的時(shí)間至少為15天。（2）控制方法：溫度-供氣反饋系統(tǒng)；定期翻堆。第38頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）通風(fēng)的作用：供氧；調(diào)溫；去水分。（2）通風(fēng)供氧方式：自然擴(kuò)散；翻堆；強(qiáng)制通風(fēng)；翻堆和強(qiáng)制通風(fēng)結(jié)合的方式；被動(dòng)通風(fēng)（3）控制方式：①理論方式：時(shí)間控制；溫度反饋控制(靜態(tài)垛60℃)；O2和CO2含量反饋控制(反應(yīng)器堆料O2體積分?jǐn)?shù)為15%~20%)。②實(shí)際運(yùn)行時(shí)的評(píng)價(jià)方法：排氣中O2和CO2含量控制。最佳排氣O2濃度為14%~17%；CO2的體積濃度應(yīng)為3%~6%。5、通風(fēng)的過(guò)程控制第39頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一般pH值在7.5~8.5時(shí)，可獲得最大堆肥速率。最終的堆肥產(chǎn)品pH值基本在7.5左右?？赏ㄟ^(guò)添加中和劑如石灰、磷酸鹽、鉀鹽等來(lái)改變pH值。但通常堆肥可通過(guò)自身調(diào)節(jié)，如無(wú)特殊情況，一般不必調(diào)整pH值。若pH值降低，可通過(guò)逐步增強(qiáng)通風(fēng)來(lái)補(bǔ)救。6、堆肥過(guò)程的pH值控制第40頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三六、堆肥的質(zhì)量控制指標(biāo)

1、發(fā)酵周期與堆肥腐熟度的概念（1）發(fā)酵周期指固體廢物經(jīng)好氧發(fā)酵過(guò)程由原材料成為穩(wěn)定無(wú)害的堆肥產(chǎn)品所需要的時(shí)間。堆肥發(fā)酵周期的長(zhǎng)短是評(píng)價(jià)堆肥工藝好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。碳氮比、通風(fēng)量、溫度和水分等是否處于最佳條件均能使發(fā)酵周期受到直接影響。傳統(tǒng)的靜態(tài)堆肥法，依靠自然通風(fēng)和翻堆來(lái)實(shí)現(xiàn)好氧堆肥的全過(guò)程，因此，發(fā)酵周期需時(shí)2~3個(gè)月，有時(shí)甚至長(zhǎng)達(dá)半年。而目前一些高效快速動(dòng)態(tài)堆肥技術(shù)，可使堆肥發(fā)酵周期控制在7d以?xún)?nèi)，有的一次發(fā)酵時(shí)間僅需2~3d。第41頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三堆肥腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定程度。在工程上，它是衡量堆肥反應(yīng)完成的信號(hào)，在農(nóng)業(yè)上，它是堆肥質(zhì)量的指標(biāo)。腐熟度的基本含義是：（1）通過(guò)微生物的作用，堆肥的產(chǎn)品要達(dá)到穩(wěn)定化、無(wú)害化，亦即不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響；（2）堆肥產(chǎn)品的使用不影響作物的成長(zhǎng)和土壤耕作能力。（2）堆肥腐熟度第42頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、評(píng)估成熟堆肥的常用方法、指標(biāo)和參數(shù)方法參數(shù)或項(xiàng)目表觀(guān)鑒別法1.溫度；2.顏色；3.氣味；4.質(zhì)地化學(xué)方法碳氮比（C/N）；氮化合物（總氮、NH4-N、NO3-N、NO2-N）；3.陽(yáng)離子交換量（CEC）4.有機(jī)化合物（水溶性或可浸提有機(jī)碳、還原糖、脂類(lèi)等化合物、纖維素、半纖維素、淀粉等）5.腐殖質(zhì)（腐殖質(zhì)指數(shù)、腐殖質(zhì)總量和功能基團(tuán)）生物活性法1.耗氧速率；2.微生物種群和數(shù)量；3.酶學(xué)分析；植物毒性分析法1、種子發(fā)芽2、植物生物量衛(wèi)生學(xué)檢測(cè)致病微生物指標(biāo)等第43頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）表觀(guān)鑒別法（物理）①溫度：與環(huán)境溫度趨于一致，不再有明顯變化②氣味：具有潮濕泥土的氣味。③顏色：黑褐色或黑色。④質(zhì)地：質(zhì)地疏松，手捏之成團(tuán)，松之即散；草莖樹(shù)葉之類(lèi)用手一拉即斷。（2）化學(xué)方法①碳氮比a、堆肥的固相C/N值從初始的25~30:1降低到15~20:1以下。b、T=(終點(diǎn)C/N)/(初始C/N)<0.6。(有研究者認(rèn)為，腐熟的堆肥理論上應(yīng)趨向與微生物菌體的C/N，即16左右。但對(duì)一些原料，如污泥，其本身的C/N就不足15:1。所以，固相C/N就不適宜作評(píng)價(jià)腐熟度的參數(shù)，建議采用T=(終點(diǎn)C/N)/(初始C/N)來(lái)評(píng)價(jià)腐熟度，認(rèn)為當(dāng)T值小于0.6時(shí)堆肥達(dá)腐熟。)第44頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②氮化合物隨著堆肥化過(guò)程進(jìn)行，氨態(tài)氮(NH4-N)↓和硝態(tài)氮(NO3-N)↑，完全腐熟的堆肥，氮基本上以硝酸鹽形式存在，未腐熟的堆肥則含氨，而基本不含硝酸鹽。目前尚未得出一個(gè)具體指標(biāo)，只能相對(duì)比較。③陽(yáng)離子交換量(CEC)陽(yáng)離子交換量(CEC)能反應(yīng)有機(jī)質(zhì)的降低程度，是堆肥的腐殖化程度及新形成的有機(jī)質(zhì)的重要指標(biāo)，可作為評(píng)價(jià)腐熟度的參數(shù)。對(duì)城市垃圾堆肥，建議CEC>60mmol/100g樣品時(shí)，作為堆肥腐熟的指標(biāo)。第45頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三④有機(jī)化合物在堆肥過(guò)程中，糖類(lèi)首先消失，接著是淀粉，最后是纖維素。纖維素、半纖維素、脂類(lèi)等經(jīng)過(guò)成功的堆肥過(guò)程，可降解50％~80％，蔗糖和淀粉的利用接近100％。一般認(rèn)為，淀粉的消失是堆肥腐熟的標(biāo)志，且它可用淀粉點(diǎn)狀檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)。但是，堆肥物料中淀粉的存在并不多，被檢測(cè)的也只是物料中可腐爛物質(zhì)的一部分。所以完全腐熟的、穩(wěn)定的堆肥產(chǎn)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。第46頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三⑤腐殖質(zhì)用NaOH提取的腐殖質(zhì)(HS)可分為胡敏酸(HA)、富里酸(FA)及未腐殖化的組分(NHF)。堆肥開(kāi)始時(shí)一般含有較高的非腐殖質(zhì)成分及FA，較低的HA，隨著堆肥過(guò)程的進(jìn)行，F(xiàn)A保持不變或稍有減少，而HA大量產(chǎn)生，成為腐殖質(zhì)的主要部分。一些腐殖質(zhì)參數(shù)相繼被提出，如腐殖化指數(shù)(HI)：HI=HA/FA；腐殖化率(HR)：HR=HA/(FA+NHF)

。當(dāng)HI值達(dá)到3，HR達(dá)到1.35時(shí)堆肥已腐熟。第47頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（3）生物學(xué)方法①耗氧速率

腐熟堆肥的耗氧速率基本穩(wěn)定在(0.03～0.5)mgO2/gVS·h的范圍。②

酶學(xué)分析在堆肥過(guò)程中，多種氧化還原酶和水解酶與C、N、P等基礎(chǔ)物質(zhì)代謝密切相關(guān)，所以通過(guò)分析相關(guān)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況。第48頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三③微生物的數(shù)量及種群初期的中溫階段，主要是蛋白質(zhì)分解細(xì)菌，產(chǎn)氨細(xì)菌數(shù)量迅速增加；高溫期及降溫期分解纖維素的細(xì)菌和真菌最多；降溫期，硝化細(xì)菌活動(dòng)最旺盛，直到堆肥最后仍存在；堆肥腐熟期主要以放線(xiàn)菌為主。所以在整個(gè)堆肥過(guò)程中微生物種群的演替可很好地指示堆肥的腐熟程度。常采用生物量測(cè)定的方法。第49頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三①種子發(fā)芽可用發(fā)芽指數(shù)GI（germinationindex）來(lái)評(píng)價(jià)堆肥的腐熟程度：GI(％)=(堆肥處理的種子發(fā)芽率×種子根長(zhǎng))/(對(duì)照的種子發(fā)芽率×種子根長(zhǎng))×100當(dāng)GI>50%時(shí)認(rèn)為堆肥基本腐熟并達(dá)到了可接受的程度；當(dāng)GI達(dá)到80%~85%時(shí)，堆肥完全腐熟。②植物生物量堆肥有明顯地促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用，可以測(cè)定一些農(nóng)作物的生物量來(lái)測(cè)試堆肥的腐熟度。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過(guò)測(cè)試。（4）植物毒性分析法第50頁(yè)，共57頁(yè)，2023年，2月20日，星期三②植物生物量堆肥有明顯地促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用，可以測(cè)定一些農(nóng)作物的生物量來(lái)測(cè)試堆肥的腐熟度。包括黑麥草、黃瓜