垃圾好氧堆肥技术的研究进展
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肥过程中的协同作用机理，有助于提高酶液降解有机固体废物的效率。 • 有机同体废物在降解过程中会发生物理形态等变化，实时检测不同基质条件变化下酶蛋白的作用位点及数量，对堆肥过程
酶促降解作用的研究具有积极意义。
➢工业堆肥电子鼻(e-nose)（López R et al.,2016）
• 通过传感器对温度、O2、水分、VOCs、堆肥气体（NH3,H2S,CO2等）的检测，电子鼻可以对堆肥的质量和腐 熟度进行现场评估。
应对措施
① 采用封闭式堆肥 ② 做好堆肥厂的卫生工作，定期消毒 ③ 堆肥厂地址科学安排，建在居民区的下风向
案例：德国 UTV-GORE 膜覆盖式畜禽粪便高温好氧发酵法
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
➢重金属（Heavy metals）
应对措施：
① 源头分离的堆肥中，所有六种重金属的浓度均明显低于机械分离的堆肥。（Wei et al.,2017） ② 堆肥分级 根据堆肥中重金属的含量，确定堆肥的不同用途，优质堆肥适宜农业应用，二级堆肥可用作
后处理：
根据需要进行 破碎分选，进 一步去除杂物
脱臭：
包括酸碱溶液吸 收法，臭氧氧化 法，活性炭吸附 法等。
贮存：
干燥、透气下的 环境存放
堆肥的工艺流程
堆肥腐熟度的评价
堆肥腐熟度的评价
国内外堆肥状况
Fig. 1. The amount of MSW generated and composted in the USA, UK, Japan and China during 2004–2013 (Unit: million tons) (Eurostat, 2015; USEPA, 2013; MOEJ, 2015 a National Bureau of Statistics of China, 2015)
景观及森林改良项目，三级堆肥用于土壤修复项目。
• 荷兰和西班牙的研究表明，即使在法定限制范围内，预计在长期施用垃圾堆肥后，由于累积效 应，重金属会积累在土壤或植物中（Veeken and Hamelers, 2002; Madrid et al., 2007）。
堆肥的一些新技术或理念
➢免疫胶体金标记技术（Lai et al., 2010）
➢生物气溶胶（Bioaerosols）
微生物活性，如代谢，生长和再生是堆肥的基础。因此，任何处理堆肥材料 （例如，废物装卸、混合、转运、充气和筛选）会释放大量的微生物或生物气 溶胶，这可能对堆肥工厂工人和邻近居民造成潜在风险（例如呼吸疾病） (Swan et al., 2003; Stagg et al., 2010)。
堆肥的基本工艺流程
原料预处理：
去除不Байду номын сангаас发酵的 组分，调整水分 和C/N，添加军 中和酶制剂，以 促进发酵正常进 行
一次发酵：
包括中温和高温 阶段，靠强制通 风或翻堆来供给 氧气，约10~12 天，大部分有机 物被降解
二次发酵：
半成品被送去后 发酵室，等到完 全成熟的堆肥产 品，通常需要20 天左右
末端气味控制 气密堆肥反应器，负压气体收集和除臭流程。生物过滤器，填料塔湿式洗 涤器，细雾湿式洗涤器，活性炭吸附，热氧化等。在生物过滤中，恶臭气流通过过滤介质， 其中恶臭气体被吸附，生物降解成无毒的终产物，如碳二氧化碳，水和生物量（Galera et al.,2008）
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
垃圾好氧堆肥
• 课程：固体废物资源化原理
曹源飞 2017226220003
堆肥化
利用自然界中广泛存在的微生物，有效地促进固体废物中可降解有机物转化 为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化的产物是堆肥。好氧堆肥是在通气 条件好，氧气充足的条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解的过程。
好氧堆肥的基本反应
• 采取双重或多重免疫胶体金标记检测不同酶蛋白在堆肥过程中作用的区别与联系，从而揭示其微观作用机理，确定协同作 用效果最佳的酶液组合。
• 利用免疫胶体金标记技术对不同环境因素下酶蛋白进行定位、定量检测确定酶蛋白在堆肥基质中的最佳作用条件。 • 利用免疫胶体金标记技术在含有小分子物质类别及数量不等的基质环境下对酶蛋白进行检测，确定小分子物质与酶液在堆
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
➢恶臭气体（odorous gas）
NH3，H2S和VOCs会造成恶臭，N2O和CH4的气候变暖潜力分别是CO2的310倍和20倍，而 VOCs和NOx的潜在增温潜力约为CO2的2000倍（Nasini et al.,2016）。
堆肥产生的恶臭气体会给人的感官造成不良影响，因此堆肥场地的选址存在麻烦。
➢曝气
曝气有助于维持堆肥温度用于有机废物的高温分解，曝气量太少 会导致厌氧条件，以及过度曝气导致过度冷却，从而防止最佳分解速率所需的 嗜热条件
➢pH
在堆肥早期pH值下降，堆肥阶段及后期pH值升高（Turan,2008） 非常低的pH值可能会造成嗜温到过渡嗜热相受到不利影响，pH增加可能是由于
蛋白质降解产生的氨的积累造成的（Paradelo et al.,2013）。
应对措施：
优化曝气，根据堆肥不同阶段生物种类、活性不同，提供不同的氧气量。
添加填充剂（玉米秸秆，稻草，小麦秸秆，木片，和锯末，似乎更有效和实用的气味 因为填充剂具有湿度调节，营养平衡，提高桩强度，并增加氧气的孔隙度（Awasthi et al.,2015）。（Zhang et al.,2013）发现添加玉米秆来源分离厨房废物显着减少了VSC排放。 此外以玉米秸秆为原料，发现稻草能显着降低恶臭硫化合物的排放。氯化铁的添加量显着 同时降低氨和硫化氢排放量。
➢筛选出高效的菌株或基因修饰菌株作为微生物接种 ➢从堆肥过程中获取能量(Irvine et al., 2010)
好氧微生物
• 不同细菌的生长温度范围
好氧堆肥的三个阶段
好氧堆肥一般可以分为三个阶段：升温阶段、高温阶段及降温阶段。
堆肥的影响因素
C/N:最佳为25:1~35:1
颗粒尺寸：最佳的粒径范围12~60mm
起始温度
含水率：最佳含水率50%~60%
堆肥的影响因素
➢翻堆次数
合理的翻堆次数能使堆料中的有机质被最大程度的降解
酶促降解作用的研究具有积极意义。
➢工业堆肥电子鼻(e-nose)（López R et al.,2016）
• 通过传感器对温度、O2、水分、VOCs、堆肥气体（NH3,H2S,CO2等）的检测，电子鼻可以对堆肥的质量和腐 熟度进行现场评估。
应对措施
① 采用封闭式堆肥 ② 做好堆肥厂的卫生工作，定期消毒 ③ 堆肥厂地址科学安排，建在居民区的下风向
案例：德国 UTV-GORE 膜覆盖式畜禽粪便高温好氧发酵法
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
➢重金属（Heavy metals）
应对措施：
① 源头分离的堆肥中，所有六种重金属的浓度均明显低于机械分离的堆肥。（Wei et al.,2017） ② 堆肥分级 根据堆肥中重金属的含量，确定堆肥的不同用途，优质堆肥适宜农业应用，二级堆肥可用作
后处理：
根据需要进行 破碎分选，进 一步去除杂物
脱臭：
包括酸碱溶液吸 收法，臭氧氧化 法，活性炭吸附 法等。
贮存：
干燥、透气下的 环境存放
堆肥的工艺流程
堆肥腐熟度的评价
堆肥腐熟度的评价
国内外堆肥状况
Fig. 1. The amount of MSW generated and composted in the USA, UK, Japan and China during 2004–2013 (Unit: million tons) (Eurostat, 2015; USEPA, 2013; MOEJ, 2015 a National Bureau of Statistics of China, 2015)
景观及森林改良项目，三级堆肥用于土壤修复项目。
• 荷兰和西班牙的研究表明，即使在法定限制范围内，预计在长期施用垃圾堆肥后，由于累积效 应，重金属会积累在土壤或植物中（Veeken and Hamelers, 2002; Madrid et al., 2007）。
堆肥的一些新技术或理念
➢免疫胶体金标记技术（Lai et al., 2010）
➢生物气溶胶（Bioaerosols）
微生物活性，如代谢，生长和再生是堆肥的基础。因此，任何处理堆肥材料 （例如，废物装卸、混合、转运、充气和筛选）会释放大量的微生物或生物气 溶胶，这可能对堆肥工厂工人和邻近居民造成潜在风险（例如呼吸疾病） (Swan et al., 2003; Stagg et al., 2010)。
堆肥的基本工艺流程
原料预处理：
去除不Байду номын сангаас发酵的 组分，调整水分 和C/N，添加军 中和酶制剂，以 促进发酵正常进 行
一次发酵：
包括中温和高温 阶段，靠强制通 风或翻堆来供给 氧气，约10~12 天，大部分有机 物被降解
二次发酵：
半成品被送去后 发酵室，等到完 全成熟的堆肥产 品，通常需要20 天左右
末端气味控制 气密堆肥反应器，负压气体收集和除臭流程。生物过滤器，填料塔湿式洗 涤器，细雾湿式洗涤器，活性炭吸附，热氧化等。在生物过滤中，恶臭气流通过过滤介质， 其中恶臭气体被吸附，生物降解成无毒的终产物，如碳二氧化碳，水和生物量（Galera et al.,2008）
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
垃圾好氧堆肥
• 课程：固体废物资源化原理
曹源飞 2017226220003
堆肥化
利用自然界中广泛存在的微生物，有效地促进固体废物中可降解有机物转化 为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥化的产物是堆肥。好氧堆肥是在通气 条件好，氧气充足的条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解的过程。
好氧堆肥的基本反应
• 采取双重或多重免疫胶体金标记检测不同酶蛋白在堆肥过程中作用的区别与联系，从而揭示其微观作用机理，确定协同作 用效果最佳的酶液组合。
• 利用免疫胶体金标记技术对不同环境因素下酶蛋白进行定位、定量检测确定酶蛋白在堆肥基质中的最佳作用条件。 • 利用免疫胶体金标记技术在含有小分子物质类别及数量不等的基质环境下对酶蛋白进行检测，确定小分子物质与酶液在堆
垃圾堆肥的环境问题及应对措施
➢恶臭气体（odorous gas）
NH3，H2S和VOCs会造成恶臭，N2O和CH4的气候变暖潜力分别是CO2的310倍和20倍，而 VOCs和NOx的潜在增温潜力约为CO2的2000倍（Nasini et al.,2016）。
堆肥产生的恶臭气体会给人的感官造成不良影响，因此堆肥场地的选址存在麻烦。
➢曝气
曝气有助于维持堆肥温度用于有机废物的高温分解，曝气量太少 会导致厌氧条件，以及过度曝气导致过度冷却，从而防止最佳分解速率所需的 嗜热条件
➢pH
在堆肥早期pH值下降，堆肥阶段及后期pH值升高（Turan,2008） 非常低的pH值可能会造成嗜温到过渡嗜热相受到不利影响，pH增加可能是由于
蛋白质降解产生的氨的积累造成的（Paradelo et al.,2013）。
应对措施：
优化曝气，根据堆肥不同阶段生物种类、活性不同，提供不同的氧气量。
添加填充剂（玉米秸秆，稻草，小麦秸秆，木片，和锯末，似乎更有效和实用的气味 因为填充剂具有湿度调节，营养平衡，提高桩强度，并增加氧气的孔隙度（Awasthi et al.,2015）。（Zhang et al.,2013）发现添加玉米秆来源分离厨房废物显着减少了VSC排放。 此外以玉米秸秆为原料，发现稻草能显着降低恶臭硫化合物的排放。氯化铁的添加量显着 同时降低氨和硫化氢排放量。
➢筛选出高效的菌株或基因修饰菌株作为微生物接种 ➢从堆肥过程中获取能量(Irvine et al., 2010)
好氧微生物
• 不同细菌的生长温度范围
好氧堆肥的三个阶段
好氧堆肥一般可以分为三个阶段：升温阶段、高温阶段及降温阶段。
堆肥的影响因素
C/N:最佳为25:1~35:1
颗粒尺寸：最佳的粒径范围12~60mm
起始温度
含水率：最佳含水率50%~60%
堆肥的影响因素
➢翻堆次数
合理的翻堆次数能使堆料中的有机质被最大程度的降解