堆肥化

也较少；受寒冷气候的影响较小。
3、反应器系统

反应器堆肥系统是使堆肥物料在部分或全部密闭的反应 器即发酵装臵 ( 如发酵仓、发酵塔等 ) 内，控制通风和水 分条件，使物料进行生物降解和转化，也称发酵仓系统。 特点：在一个或几个容器内进行，机械化和自动化程度 较高。 堆肥基本步骤与其他两类系统相同。
2、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 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。
（3）通风系统：包括鼓风机和通风管路。
①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
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。移动式通风系
（2）控制方法：温度-供气反馈系统；定期翻堆。
5、堆肥过程的C/N比控制
作用：保证成品堆肥中一定的碳氮比(一般为10～20:1)和堆肥 中使分解速度有序地进行。 （1）适宜的C/N比范围：25~35:1时发酵过程最快。过低(＜ 20:1)，微生物的繁殖会因能量不足受到抑制，导致分解缓慢 且不彻底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素相对过剩， 将变成氨气挥发，降低肥效。过高(＞40:1)，则堆肥施入土壤 后，将会发生夺取土壤中氮素的现象，产生“氮饥饿”状态， 对作物生长产生不良影响。 C1 C2 K （2）堆肥原料C/N比调整的方法： N1 N 2 （3）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。
3、堆肥过程的水分（含水率）控制
（1）堆肥中水分的作用：溶解有机物，参与微生 物的新陈代谢；调解堆肥温度。 （2）水分的调整方法：最佳含水率为50~60%(按质 量计)。水分过多，易造成厌氧状态，并会产生渗 滤液的处理问题。水分低于40％时，微生物活性 降低，堆肥温度随之下降。条垛式系统和反应器 系统， ≤ 65%；强制通风静态垛系统， ≤ 60%。 所有系统水分均应≥ 40%。 水分较低时，可加水或含水率高的添加剂；过高时， 则可摊开晾干或添加松散吸水物。 （3）测定水分的方法 105℃±5℃下，2~6h，测定物料的失重。
（二） 堆肥化工艺
1、前处理 以城市生活垃圾为堆肥原料时,包括破碎、分选、筛 分等工序 ；以家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，主 要任务是调整水分和碳氮比，或者添加菌种和酶制剂， 以促进发酵过程正常或快速进行。 降低水分、增加透气性、调整碳氮比的主要方法是添 加有机调理剂和膨胀剂。 2、主发酵（一次发酵） 将堆肥化物料温度升高到开始降低为止的阶段，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，时间约4～12天。
（2）建堆 ①建堆方法：无添加物，直接建堆；有添加物， 根据掺入和混合方式有：采用一层垃圾一层添加 物的方法建堆，其混合靠翻堆来完成；垃圾和添 加物从公共出口排出，边混合边建堆。 ②建堆的形状：主要取决于气候条件和翻堆设备 的类型，圆锥形或采用平顶长堆。 ③建堆的尺寸：条剁系统适宜规模参数为：底宽 2～6m，高1～3m，长度不限，最常见的尺寸为 底宽3～5m，高2～3m，其断面大多为三角形。 最佳尺寸根据气候条件、翻堆使用设备、堆肥原 料的性质而定。

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。 1、好氧堆肥（高温堆肥）：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。
特点：一般在55～60℃时比较好，有时可高达80～90℃， 堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。
2、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发 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 较多，但堆制周期过长，需3～12个月，异味浓烈，分 解不够充分。
3、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 分解，使之变成腐殖酸、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 腐熟阶段，发酵时间通常在20～30天以上。 4、后处理 分选以去除杂物，并根据需要再破碎。 5、脱臭 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。 6、储存 堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥只能贮 存，所以要建立可贮存6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。
（4）优缺点
优点：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 好。 缺点：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 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 体热量大量散失、温度降低。
好氧堆肥原理
1、好氧堆肥过程
堆肥有机物分解过程图
合成 细胞物质 (微生物繁殖) 腐殖物 + 质
堆肥有机物 (含C、H、O、N 、S 、P)， 氧，微生物
(同化作用)
供生物合成用
氧化 (异化作用)
CO2，H2O， NH3 ，PO42-， SO42-
+ 能量
wk.baidu.com随水或气 体排入环境
释放能量 转化为热
2、好氧堆肥化反应机理
（四） 堆肥系统及主要技术环节
不同堆肥技术的主要区别在于维持堆体物料均匀 及通气条件所使用的技术手段的不同。堆肥化系 统有多种分类方法。 按堆制方式可分为间歇堆积法和连续堆积法； 按需氧程度分为有好氧堆肥和厌氧堆肥； 按温度分为有中温堆肥和高温堆肥； 按技术分为有露天堆肥（野积式堆肥）和机械密封 堆肥（工厂化机械堆肥） ； 按原料发酵所处状态分为静态发酵法和动态发酵法。
理、建堆、翻堆和储存4个工序组成。主要技术环节有以
下几点：
（1）场地
①空间：应足够大。
②场地表面：必须坚固和有坡度。当采用坚硬的 材料(如道路沥青和混凝土)时，场地表面坡度 不小于1%；当采用不够坚硬的材料(如砾石和炉 渣)时，其坡度应不小于2%。 ③渗滤液收集和排除系统：至少包括排水沟和贮 水池。面积大于20,000m2的场地或雨量多的地 区都必须建贮水池，用以收集堆肥渗滤液和雨 水。 ④其它设施：屋顶、挡风墙。
2、通风供氧量
（1）通风的作用：供氧；调温；去水分。
（2）通风供氧方式：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 （3）控制方式：①理论方式：时间控制；温度反馈控 制(静态垛60 ℃)；O2和CO2含量反馈控制(反应器堆 料O2体积分数为15%~20% )。②实际运行时的评价 方法：排气中O2和CO2含量控制。最佳排气O2浓度为 14%~17% ； CO2的体积浓度应为3%~6% 。
6、堆肥过程的pH值控制

一般pH值在7.5~8.5时，可获得最大堆肥速率。最终 的堆肥产品pH值基本在7.5左右。 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， 一般不必调整pH值。若pH值降低，可通过逐步增强 通风来补救。

7、颗粒度（孔隙度）
（三） 好氧堆肥的影响因素
1、有机物含量
（1）有机物含量：最适为20%~80%，过低产热不足，过高则 供氧不足。 （2）调整堆肥原料的有机物组分的方法 ①对堆肥原料进行预处理，将有机物含量提高至50%以上 (含污泥的堆料的挥发性固体含量应大于50%)。 ②发酵前在堆肥原料中掺入一定比例的稀粪、城市污水、污 泥、畜粪等。城市垃圾→粪稀，农业秸秆→畜禽，城市污 泥→草炭或锯末。 ③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（指单位干重固体在马福 炉中550℃灼烧损失的部分），直接堆肥较好。
这里主要介绍常用的条垛式、强制通风静态 垛系统和重要的反应器系统的主要技术环节。
1、条垛式系统 将堆肥物料以条垛式条堆状堆臵，在好氧条件下进行发
酵。垛的断面可以是梯形、不规则四边形或三角形。条垛
式堆肥的特点是通过定期翻堆来实现堆体中的有氧状态。 条垛式堆肥一次发酵周期为1～3个月。该堆肥过程由预处
（3）堆肥物料的特性
① 形状：物料呈粒状，松散状；
②尺寸：应均匀，一般为1.25cm左右； ③含水率：物料含水率应控制在55%左右，以避免物料 空隙容积减少甚至压实。 （4）优缺点 设备投资相对较低；与条跺式堆肥系统相比，温度及通风 条件得到更好的控制；堆腐时间相对较短，一般为2~3周； 产品稳定性好，能更有效的杀灭病原菌及控制臭味；占地
4、堆肥过程的温度控制
温升是微生物活动剧烈程度的最好参数。
（1）温度的作用：①影响微生物的生长，高温菌的理 想温度为50~65 ℃，堆肥的最佳温度为55~60 ℃； ②无害化的要求：反应器和强制通风静态垛系统， 堆体内部温度大于55 ℃的时间必须达3天；对于条 垛系统，堆体内部温度大于55 ℃的时间至少为15天。
（3）翻堆
①翻堆方式：人工或机械方法进行物料的翻转和重堆。 ②翻堆次数：取决于堆体中的耗氧量，在初期应高于后期；并 根据腐熟程度、翻堆设备类型、防臭味产生、占地空间的需 求及经济因素等变化；有时通过翻堆来促进水分蒸发和物料 松散。设计和配臵翻堆设备时，应保证一天一次的翻堆能力。 ③翻堆设备：最初是推土机（摊开和重堆）和装载机（装入料 斗，在行进中倾倒下来），因使物料受到一定程度的压实而 被逐渐淘汰。目前，国外常用的是带齿滚筒翻堆设备，通过 带齿滚筒就地搅混完成物料翻堆，或在翻转、搅混物料的同 时将物料移至附近重堆。
第六章 堆肥化
第一节 好氧堆肥
（一）堆肥化的定义与分类

堆肥化(Composting)是在控制条件下，利用自然界中广泛存在的微生物， 通过人为调节和控制，促进可生物降解有机物向稳定的腐殖质转化的生 物化学过程。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。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它是一类棕色的、 泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐殖土”。
统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。 ②通风方式：正压鼓风机或负压抽气，也可用二者组成的混合 通风。 ③通风的控制方式：一般常用温度或时间控制。在堆体中安装
温度反馈系统，堆体内部温度超过60℃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 15min~20min(具体时间根据实际情况确定)通风供氧。


由于氧化分解减量化所以堆肥成品 (CwHxNyOz•cH2O)与堆肥原料(CsHtNuOv•aH2O ) 之比为0.3~0.5。通常可取如下数值范围： w=5~10， x=7~17， y=1 ，z=2~8。
②细胞质的合成（包括有机物的氧化以NH3为氮源）。 n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5x)O2 → C5H7NO2(细 胞质)+(nx-5) CO2+1/2(ny-4)H2O+能量 ③细胞质的氧化 C5H7NO2(细胞质)+5O2 → 5CO2+2H2O+ NH3+能量
①有机物的氧化

不含氮的有机物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/2y-1/2z)O2 →xCO2+1/2yH2O+能量 含氮的有机物(CsHtNuOv•aH2O) CsHtNuOv•aH2O+bO2 →CwHxNyOz•cH2O(堆 肥)+dH2O(气)+eH2O(液)+f CO2+gNH3+能量
4、好氧堆肥微生物
(1)来源和作用：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 强、繁殖快、分解力强，能加速反应进程，缩短反应时间。 (2)种类：①细菌：形体最小、数量最多，分解大部分的有机物 并产生热量；②放线菌：分解纤维素、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；③ 真菌：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；④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 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。