第三章 固体废物的生物处理技术10
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度55-65℃，周期3-10d； 二次发酵阶段：含水率＜40%，温度＜40 ℃ ，周期
30-40d
（2）堆肥化微生物学研究进展
一是采用传统的基于生理功能的筛选方法从堆肥或其它 生态系统中选育高效菌株，并可能通过菌种的遗传变 异或基因重组寻找高效菌株，开发适应性强、高效的 堆肥菌剂；
二是进一步研究堆肥化中某些有机质的微生物降解机理， 特别是较难降解的物质，如木质素、纤维素和半纤维 素等，为菌剂开发、过程控制、腐熟度快速检测及堆 肥技术的推广应用打下生物学基础；
作用。其主要过程如下:
（4）无机氮化合物的固定作用
从无机氮化合物到有机氮化合物的转变被称为 氮的生物固定。微生物蛋白在整个堆肥过程中 形成, 微生物利用NH4+ 作为氮源合成蛋白质。 如果NH4+ 不是可直接利用, 需要将NO3- 和 NO2- 盐转化成NH4+ 提供氮源。而且, 整个堆 肥过程中产生的腐殖质物质能结合含氮化合物。 堆肥过程中能控制氨化过程发生的因素, 都有 利于固定过程的进行, 从而也起到减少氮素挥 发损失的作用。
三是改善固体废物颗粒间隙微生物生长繁殖以及生化降 解反应的微生态环境，使之更有利于微生物对有机垃 圾的分解反应。
（3）堆肥化控制研究进展 臭气控制 重金属污染防治 渗滤液控制与处理
（4）堆肥产品和技术的应用研究
堆肥产品的应用研究
堆肥处理有机物污染介质：静态曝气堆、条形堆 和堆肥反应器，可处理石油类、硝基芳香烃 （炸药类）、卤代有机物、多环芳烃、人工合 成有机物（农药、洗涤剂、防腐剂和染料等）、 环境激素类和抗生物降解物等。
（5）气态含氮化合物的排放
NH3 的排放：受通风量、温度和pH 影响 N2O 的排放：硝化和反硝化均会导致N2O 的排放
3、通风
（1）通风方式
堆肥通风方式可分为: 自然通风、翻堆、被动 通风、强制通风等。自然通风、翻堆、被动通 风方式常用于条垛式堆肥系统, 强制通风方式 常用于强制通风静态垛和大多数反应器堆肥系 统。
硝化过程的最佳温度大约在25~35℃之间。硝化的最佳pH 为8.5, 但如果考虑微生物的耐受极限, 两步的pH 是不同的, NH4+ 氧化: 7.5~9.5;NO2- 氧化: 5.5~10.5。pH< 6 时, 硝化作用强度明显下降。 硝化作用需要足够O2 的供给, O2 的有效性决定硝化过程的速度, 堆肥过程由于压缩和浸湿限制了通风也抑制硝化作用。
⑤减少养份的损失：
影响氮素损失的因素主要有：物料的pH值、C/N、通 风和是否添加覆盖层等
⑥调节重金属活性
2、氮的转化
（1）氨化作用
有机氮化物在微生物的分解作用下释放出氨的 过程, 称为氨化作用。堆肥过程中的含氮有机 物主要包括蛋白质、核酸、尿素、尿酸和几丁 质等, 它们都可以被各种细菌、放线菌和真菌 完全或部分降解, 并释放出氨。通常堆肥过程 的所有条件几乎都适合氨化微生物的生存。含 氮有机物的氨化贯穿蛋白质降解的全部过程, 在堆肥过程的几个阶段都有发生。
2、堆肥化发展趋势 （1）堆肥化微生物研究趋势
木质素在堆制过程中的降解机制研究； 针对固态发酵、复杂堆肥环境，探寻适宜的酶活测定方 法； 运用现代生物学技术构建更多更加高效的降解菌； 探索木质素降解菌与其它生物类群的生态系统关系，尽 可能地减小微生物间的拮抗作用
（2）堆肥化控制研究趋势 人工智能控制技术在堆肥控制中的研究； 堆肥传感器的研究和开发； 堆肥臭气的控制； 堆肥中重金属的控制
（3）反硝化作用
在厌氧条件Βιβλιοθήκη Baidu, 微生物还原NO3- 为NO2-、NH4+、NO、 NO2、N2O、N2 等的过程被称为反硝化作用。反硝化 作用包括同化硝酸盐还原作用和异化硝酸盐还原作用。
前者是指NO3- 用作微生物氮源时, 它被还原成NH4+, 然 后合成有机氮，此过程消除了堆肥过程中NO3- 易流失、 淋洗的途径。后者常被称为脱氮作用或狭义的反硝化
（2）硝化作用
把NH3 或NH4+ 氧化成NO3- 的过程称为硝化作用。硝化作用分为 两个阶段, 第一阶段是由亚硝化细菌将NH4+ 氧化成NO2- ; 第二阶 段是由硝化细菌的作用把NO2- 氧化成NO3- ; 亚硝化细菌和硝化细 菌都是化能自养菌。除了自养硝化, 也存在真菌的异养硝化, 但在 硝化作用中所占的比例比较低。
1、调理剂 （1）调理剂分类：
①微生物接种剂 ②营养调节剂：起爆剂；N、P、K；重金属钝化剂 ③调理剂：降低含水率，堆成品回流或加干物料 ④膨胀剂：
（2）调理剂的作用 ①调节C/N比 ②调节水分
③调节堆体的自由空域（堆体中的空气体积与堆体总体 积之比，FAS），堆肥合适的FAS值约为30%
④减少臭味的产生与散发
（2）通风控制方式 ①时间控制 ②时间—温度控制：初期由时间控制器控制，后期温度
控制
③O2 或CO2 含量的反馈控制 ④温度和O2 含量反馈控制
（3）通风速率
（4）通风对堆肥的作用
① 通风对堆体温度的影响
② 通风对氮、磷转化的影响
通风方式对NH3 挥发有显著的影响, NH3 挥发量与通风 量呈线性关系, 即随着通风量的增加, NH3 挥发量也不 断增加; 在间歇通风与连续通风堆肥过程所排放的气体 中, 前者NH3 挥发量更大。
第3章 固体废物的生物处理技术
一、堆肥基础知识
1、用于堆肥的固体废物
城市固体废物、农业固体废物、污泥、粪便等
2、堆肥化的分类
厌氧堆肥（发酵）
好氧堆肥
条垛式堆肥 发酵仓式堆肥
反应器式堆肥
3、堆肥条件控制 （1）水分 （2）氧含量 （3）C/N （4）温度
堆肥温度、水分和通风间的关系
二、堆肥技术要点
③ 通风对能耗的影响
4、堆肥微生物 （1）堆肥过程中微生物数量的变化 （2）堆肥过程中微生物种群的变化
三、堆肥化研究进展和发展趋势
1、研究进展 （1）堆肥设备与工艺研究进展
开放式堆肥系统：被动通风条垛式堆肥、强制通风静态 垛
发酵仓堆肥系统：搅动固定床式、旋转仓式 堆肥工艺：
一次发酵阶段：含水率45%-60%，C/N为25-35，温
（3）堆肥产品和技术应用研究趋势
堆肥产品：优化堆肥化过程控制；堆肥产品深 加工
30-40d
（2）堆肥化微生物学研究进展
一是采用传统的基于生理功能的筛选方法从堆肥或其它 生态系统中选育高效菌株，并可能通过菌种的遗传变 异或基因重组寻找高效菌株，开发适应性强、高效的 堆肥菌剂；
二是进一步研究堆肥化中某些有机质的微生物降解机理， 特别是较难降解的物质，如木质素、纤维素和半纤维 素等，为菌剂开发、过程控制、腐熟度快速检测及堆 肥技术的推广应用打下生物学基础；
作用。其主要过程如下:
（4）无机氮化合物的固定作用
从无机氮化合物到有机氮化合物的转变被称为 氮的生物固定。微生物蛋白在整个堆肥过程中 形成, 微生物利用NH4+ 作为氮源合成蛋白质。 如果NH4+ 不是可直接利用, 需要将NO3- 和 NO2- 盐转化成NH4+ 提供氮源。而且, 整个堆 肥过程中产生的腐殖质物质能结合含氮化合物。 堆肥过程中能控制氨化过程发生的因素, 都有 利于固定过程的进行, 从而也起到减少氮素挥 发损失的作用。
三是改善固体废物颗粒间隙微生物生长繁殖以及生化降 解反应的微生态环境，使之更有利于微生物对有机垃 圾的分解反应。
（3）堆肥化控制研究进展 臭气控制 重金属污染防治 渗滤液控制与处理
（4）堆肥产品和技术的应用研究
堆肥产品的应用研究
堆肥处理有机物污染介质：静态曝气堆、条形堆 和堆肥反应器，可处理石油类、硝基芳香烃 （炸药类）、卤代有机物、多环芳烃、人工合 成有机物（农药、洗涤剂、防腐剂和染料等）、 环境激素类和抗生物降解物等。
（5）气态含氮化合物的排放
NH3 的排放：受通风量、温度和pH 影响 N2O 的排放：硝化和反硝化均会导致N2O 的排放
3、通风
（1）通风方式
堆肥通风方式可分为: 自然通风、翻堆、被动 通风、强制通风等。自然通风、翻堆、被动通 风方式常用于条垛式堆肥系统, 强制通风方式 常用于强制通风静态垛和大多数反应器堆肥系 统。
硝化过程的最佳温度大约在25~35℃之间。硝化的最佳pH 为8.5, 但如果考虑微生物的耐受极限, 两步的pH 是不同的, NH4+ 氧化: 7.5~9.5;NO2- 氧化: 5.5~10.5。pH< 6 时, 硝化作用强度明显下降。 硝化作用需要足够O2 的供给, O2 的有效性决定硝化过程的速度, 堆肥过程由于压缩和浸湿限制了通风也抑制硝化作用。
⑤减少养份的损失：
影响氮素损失的因素主要有：物料的pH值、C/N、通 风和是否添加覆盖层等
⑥调节重金属活性
2、氮的转化
（1）氨化作用
有机氮化物在微生物的分解作用下释放出氨的 过程, 称为氨化作用。堆肥过程中的含氮有机 物主要包括蛋白质、核酸、尿素、尿酸和几丁 质等, 它们都可以被各种细菌、放线菌和真菌 完全或部分降解, 并释放出氨。通常堆肥过程 的所有条件几乎都适合氨化微生物的生存。含 氮有机物的氨化贯穿蛋白质降解的全部过程, 在堆肥过程的几个阶段都有发生。
2、堆肥化发展趋势 （1）堆肥化微生物研究趋势
木质素在堆制过程中的降解机制研究； 针对固态发酵、复杂堆肥环境，探寻适宜的酶活测定方 法； 运用现代生物学技术构建更多更加高效的降解菌； 探索木质素降解菌与其它生物类群的生态系统关系，尽 可能地减小微生物间的拮抗作用
（2）堆肥化控制研究趋势 人工智能控制技术在堆肥控制中的研究； 堆肥传感器的研究和开发； 堆肥臭气的控制； 堆肥中重金属的控制
（3）反硝化作用
在厌氧条件Βιβλιοθήκη Baidu, 微生物还原NO3- 为NO2-、NH4+、NO、 NO2、N2O、N2 等的过程被称为反硝化作用。反硝化 作用包括同化硝酸盐还原作用和异化硝酸盐还原作用。
前者是指NO3- 用作微生物氮源时, 它被还原成NH4+, 然 后合成有机氮，此过程消除了堆肥过程中NO3- 易流失、 淋洗的途径。后者常被称为脱氮作用或狭义的反硝化
（2）硝化作用
把NH3 或NH4+ 氧化成NO3- 的过程称为硝化作用。硝化作用分为 两个阶段, 第一阶段是由亚硝化细菌将NH4+ 氧化成NO2- ; 第二阶 段是由硝化细菌的作用把NO2- 氧化成NO3- ; 亚硝化细菌和硝化细 菌都是化能自养菌。除了自养硝化, 也存在真菌的异养硝化, 但在 硝化作用中所占的比例比较低。
1、调理剂 （1）调理剂分类：
①微生物接种剂 ②营养调节剂：起爆剂；N、P、K；重金属钝化剂 ③调理剂：降低含水率，堆成品回流或加干物料 ④膨胀剂：
（2）调理剂的作用 ①调节C/N比 ②调节水分
③调节堆体的自由空域（堆体中的空气体积与堆体总体 积之比，FAS），堆肥合适的FAS值约为30%
④减少臭味的产生与散发
（2）通风控制方式 ①时间控制 ②时间—温度控制：初期由时间控制器控制，后期温度
控制
③O2 或CO2 含量的反馈控制 ④温度和O2 含量反馈控制
（3）通风速率
（4）通风对堆肥的作用
① 通风对堆体温度的影响
② 通风对氮、磷转化的影响
通风方式对NH3 挥发有显著的影响, NH3 挥发量与通风 量呈线性关系, 即随着通风量的增加, NH3 挥发量也不 断增加; 在间歇通风与连续通风堆肥过程所排放的气体 中, 前者NH3 挥发量更大。
第3章 固体废物的生物处理技术
一、堆肥基础知识
1、用于堆肥的固体废物
城市固体废物、农业固体废物、污泥、粪便等
2、堆肥化的分类
厌氧堆肥（发酵）
好氧堆肥
条垛式堆肥 发酵仓式堆肥
反应器式堆肥
3、堆肥条件控制 （1）水分 （2）氧含量 （3）C/N （4）温度
堆肥温度、水分和通风间的关系
二、堆肥技术要点
③ 通风对能耗的影响
4、堆肥微生物 （1）堆肥过程中微生物数量的变化 （2）堆肥过程中微生物种群的变化
三、堆肥化研究进展和发展趋势
1、研究进展 （1）堆肥设备与工艺研究进展
开放式堆肥系统：被动通风条垛式堆肥、强制通风静态 垛
发酵仓堆肥系统：搅动固定床式、旋转仓式 堆肥工艺：
一次发酵阶段：含水率45%-60%，C/N为25-35，温
（3）堆肥产品和技术应用研究趋势
堆肥产品：优化堆肥化过程控制；堆肥产品深 加工