城市生活垃圾的堆肥化处理
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部分及其分解的中间产物。它们均为有机化学中已 知的化合物，如蛋白质、炭水化合物、脂肪、木质 素等。占有机质总量的10～15％。
• （2）土壤腐殖质，土壤特有的一类有机物，不易为 微生物分解，因此是土壤有机质的主体，占总量 的 85～90％。
• 2、腐殖质的化学处理及产物
1）胡敏酸（humic acid）（胡敏酸和乌里酸） （1）元素含量
3
• 有机固体废物的堆肥化技术是一种最常用的固体 废物生物转换技术，是对固体废物进行稳定化、
无害化处理的重要方式之一，也是实现固体废物 资源化，能源化的系统技术之一。
5
• 补充：土壤腐殖质的组成、性质和形成（Humus）
• 1、土壤中的有机质 • （1）非特殊性的有机质，包括动、植物残体的组成
27
• 3、细胞质的合成 • 4、细胞质的氧化
28
• 5、好氧分解总化学反应方程式
29
二、好氧堆肥微生物
30
三、堆肥化过程（反应过程）
• 大致可分为以下三个阶段： • 1、中温阶段（产热阶段） • 2、高温阶段 • 3、腐熟阶段
31
• 1、中温阶段（产热或起始阶段） • 堆置初期（发酵之前），15～45℃，嗜温性微生
• 4、堆肥是缓效性肥料，肥效期较长，不会对农作 物产生伤害。
22
第二节 好氧堆肥原理及过程
23
一、好氧堆肥的基本原理
• 在有氧的条件下，依靠好氧微生物，有机废物中 的可溶性物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被 直接吸收；
• 而不溶性的固体和胶体有机物质，先被吸附到微 生物体外，依靠分泌的胞外酶分解为可溶性物质， 再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动， 进行分解代谢（氧化还原过程）和合成代谢（生 物合成过程）。
Substances
Fulvic acids Humic acids
Proteins
（蛋白质）
Lignin
（木质素）
C 44 - 49 52 - 62 50 - 55
62 - 69
% dry ash-free basis
H
O
N
3.5 – 5.0 44 - 49 2.0 – 4.0
3.0 – 5.5 30 - 33 3.5 – 5.0
24
好氧堆肥原理图
堆肥有机物 (含C、H、O、N
、S 、P)， 氧，微生物
合成 (同化作用)
细胞物质 (微生物繁殖)
+
腐殖物 质
供生物合成用
氧化 (异化作用)
CO2，H2O， NH3 ，PO42-，
SO42-
+ 能量
随水或气 体排入环境
释放能量 转化为25热
• 1、总反应过程
26
• 2、有机物氧Fra Baidu bibliotek：
• 特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保 留比较多，可以得到清洁能源沼气。
16
三、好氧堆肥的产生与工业化
• 1925年 印度的英国农艺学家Albert Howard • 发明了Indore method。
• 1933年，Dano法。
18
• 1940年，美国厄普·托马斯法：开始利用发酵槽 机械式堆肥，通过接种特种微生物缩短了发酵期。
• 2）吉马多美朗酸
• 3）胡敏素：与矿物质牢固结合的胡敏酸。
• 4）富啡酸（fulvic acid）：可能与胡敏酸是同类多 聚体，富啡酸是胡敏酸酸原始形态。
• 3、土壤腐殖质可能的形成过程 • 1）生物残体的微生物降解——H2O CO2 NH3等或者
形成胡敏酸的结构单元。 • 2）各结构单元缩合为腐殖质。
33
• 70℃以上大多数嗜热性微生物不适应,大批死亡、 休眠。在各种酶的作用下, 有机质仍在继续分解, 但温度会由于微生物死亡，酶的作用消退而逐渐 降低， 温度低于70 ℃以下时，休眠的嗜热微生物 又重新活跃起来并产生新的热量， 经过反复几次 保持在70 ℃的高温水平，腐殖质已经基本形成， 堆肥物质初步稳定。
6.5 – 7.3 19 - 24 15.0 – 19.0
5.0 – 6.5 26 - 33
-
• （2）分子结构 • 胡敏酸是一类缩合程度不同的多聚体化合物
• （3）胡敏酸4个主要组成部分： • ①带有酚羟基、甲氧基和羧基的无氮芳香核； • ②杂环类的含氮化合物 • ③侧链上的含氮物质 • ④与① ②两部分相连接的糖类残基
19
• 从20世纪70年代，化肥和垃圾成分的变化使得很 多堆肥厂关闭。垃圾的处理一度为焚烧和卫生填 埋所取代。
• 20世纪90年代以后，由于环境保护、绿色农业和 可持续发展的需要，堆肥处理又得到了较多的重 视。
20
四、堆肥产品的优势
• 1、施用后堆肥产品可改善土壤的理、化性质： • （1）土壤容重随堆肥用量的增加而减小, • （2）总团粒结构和水稳团粒结构均有增加趋势,
第五章 城市生活垃圾的堆肥化处理
第一节 概述
2
一、堆肥化的基本概念
• 1、堆肥化(composting)定义：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。
• 2、堆肥“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”。
二、堆肥的分类
• 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。
物利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度 不断上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主。 • 在目前的堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以 内，蛋白质、淀粉等有机物被嗜温性微生物利用 转化。 • 在此过程中,热量不断积累。
32
• 2、高温阶段 • 45℃以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如
半纤维素、纤维素等开始被强烈分解。 • 50℃左右主要是嗜热性真菌、放线菌、细菌； • 60℃时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动；
土壤孔隙度提高,从而提高了土壤的通气透水和田 间持水量,明显改善了土壤的物理性质。 • （3）施用堆肥可改善土壤对酸碱的缓冲能力, 提 高土壤保肥性。
21
• 2、堆肥产品中含有有机质和P、K等多种植物所 需的养分，施用后促进植物产量和品质的提高；
• 3、施用堆肥增加土壤的微生物活性，可修复被污 染的土壤，可成为“微生物肥料”；
• （2）土壤腐殖质，土壤特有的一类有机物，不易为 微生物分解，因此是土壤有机质的主体，占总量 的 85～90％。
• 2、腐殖质的化学处理及产物
1）胡敏酸（humic acid）（胡敏酸和乌里酸） （1）元素含量
3
• 有机固体废物的堆肥化技术是一种最常用的固体 废物生物转换技术，是对固体废物进行稳定化、
无害化处理的重要方式之一，也是实现固体废物 资源化，能源化的系统技术之一。
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• 补充：土壤腐殖质的组成、性质和形成（Humus）
• 1、土壤中的有机质 • （1）非特殊性的有机质，包括动、植物残体的组成
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• 3、细胞质的合成 • 4、细胞质的氧化
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• 5、好氧分解总化学反应方程式
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二、好氧堆肥微生物
30
三、堆肥化过程（反应过程）
• 大致可分为以下三个阶段： • 1、中温阶段（产热阶段） • 2、高温阶段 • 3、腐熟阶段
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• 1、中温阶段（产热或起始阶段） • 堆置初期（发酵之前），15～45℃，嗜温性微生
• 4、堆肥是缓效性肥料，肥效期较长，不会对农作 物产生伤害。
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第二节 好氧堆肥原理及过程
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一、好氧堆肥的基本原理
• 在有氧的条件下，依靠好氧微生物，有机废物中 的可溶性物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被 直接吸收；
• 而不溶性的固体和胶体有机物质，先被吸附到微 生物体外，依靠分泌的胞外酶分解为可溶性物质， 再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动， 进行分解代谢（氧化还原过程）和合成代谢（生 物合成过程）。
Substances
Fulvic acids Humic acids
Proteins
（蛋白质）
Lignin
（木质素）
C 44 - 49 52 - 62 50 - 55
62 - 69
% dry ash-free basis
H
O
N
3.5 – 5.0 44 - 49 2.0 – 4.0
3.0 – 5.5 30 - 33 3.5 – 5.0
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好氧堆肥原理图
堆肥有机物 (含C、H、O、N
、S 、P)， 氧，微生物
合成 (同化作用)
细胞物质 (微生物繁殖)
+
腐殖物 质
供生物合成用
氧化 (异化作用)
CO2，H2O， NH3 ，PO42-，
SO42-
+ 能量
随水或气 体排入环境
释放能量 转化为25热
• 1、总反应过程
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• 2、有机物氧Fra Baidu bibliotek：
• 特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保 留比较多，可以得到清洁能源沼气。
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三、好氧堆肥的产生与工业化
• 1925年 印度的英国农艺学家Albert Howard • 发明了Indore method。
• 1933年，Dano法。
18
• 1940年，美国厄普·托马斯法：开始利用发酵槽 机械式堆肥，通过接种特种微生物缩短了发酵期。
• 2）吉马多美朗酸
• 3）胡敏素：与矿物质牢固结合的胡敏酸。
• 4）富啡酸（fulvic acid）：可能与胡敏酸是同类多 聚体，富啡酸是胡敏酸酸原始形态。
• 3、土壤腐殖质可能的形成过程 • 1）生物残体的微生物降解——H2O CO2 NH3等或者
形成胡敏酸的结构单元。 • 2）各结构单元缩合为腐殖质。
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• 70℃以上大多数嗜热性微生物不适应,大批死亡、 休眠。在各种酶的作用下, 有机质仍在继续分解, 但温度会由于微生物死亡，酶的作用消退而逐渐 降低， 温度低于70 ℃以下时，休眠的嗜热微生物 又重新活跃起来并产生新的热量， 经过反复几次 保持在70 ℃的高温水平，腐殖质已经基本形成， 堆肥物质初步稳定。
6.5 – 7.3 19 - 24 15.0 – 19.0
5.0 – 6.5 26 - 33
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• （2）分子结构 • 胡敏酸是一类缩合程度不同的多聚体化合物
• （3）胡敏酸4个主要组成部分： • ①带有酚羟基、甲氧基和羧基的无氮芳香核； • ②杂环类的含氮化合物 • ③侧链上的含氮物质 • ④与① ②两部分相连接的糖类残基
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• 从20世纪70年代，化肥和垃圾成分的变化使得很 多堆肥厂关闭。垃圾的处理一度为焚烧和卫生填 埋所取代。
• 20世纪90年代以后，由于环境保护、绿色农业和 可持续发展的需要，堆肥处理又得到了较多的重 视。
20
四、堆肥产品的优势
• 1、施用后堆肥产品可改善土壤的理、化性质： • （1）土壤容重随堆肥用量的增加而减小, • （2）总团粒结构和水稳团粒结构均有增加趋势,
第五章 城市生活垃圾的堆肥化处理
第一节 概述
2
一、堆肥化的基本概念
• 1、堆肥化(composting)定义：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。
• 2、堆肥“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”。
二、堆肥的分类
• 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。
物利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度 不断上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主。 • 在目前的堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以 内，蛋白质、淀粉等有机物被嗜温性微生物利用 转化。 • 在此过程中,热量不断积累。
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• 2、高温阶段 • 45℃以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如
半纤维素、纤维素等开始被强烈分解。 • 50℃左右主要是嗜热性真菌、放线菌、细菌； • 60℃时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动；
土壤孔隙度提高,从而提高了土壤的通气透水和田 间持水量,明显改善了土壤的物理性质。 • （3）施用堆肥可改善土壤对酸碱的缓冲能力, 提 高土壤保肥性。
21
• 2、堆肥产品中含有有机质和P、K等多种植物所 需的养分，施用后促进植物产量和品质的提高；
• 3、施用堆肥增加土壤的微生物活性，可修复被污 染的土壤，可成为“微生物肥料”；