堆肥科学与技术-第八章

1、第八章第八章 堆肥工艺堆肥工艺 Composting technology 背景： l堆肥和环境 l开展农业堆肥的影响因素 l农业堆肥方法（On-farm composting methods）的 分类 传统堆肥（Traditional） 快速堆肥（Rapid） A. TRADITIONAL METHODS Anaerobic Decomposition lA.1 The Indian Bangalore method lA.2 Passive Composting of Manure Piles Aerobic decomposition through Passive Aeration l

2、A.3 The Indian Indore method A.3.1 Pit method A.3.2 Heap method lA.4 Chinese Rural Composting A.4.1 The pit method A.4.2 High temperature compost A. TRADITIONAL METHODS Large Scale Passive Aeration A.5 Windrow Composting A.5.1 Turned Windrows A.5.2 Passively aerated windrows B. RAPID COMPOSTING METH

3、ODS Shredding and Frequent Turnings B.1 The Berkley Rapid Composting Method Use of Mineral Nitrogen Activator B.2 North Dakota State University Hot Composting Use of Effective Micro-organisms (EM) B.3 EM based Quick Compost Production Process B. RAPID COMPOSTING METHODS Use of Cellulolytic Cultures

4、B.4 IBS Rapid Composting Technology B.4.1 IBS Rapid Composting B.4.2 IBS Rapid Commercial Production B.4.3 Rapid Rice Straw Composting Use of Forced Aeration B.5 Aerated Static Pile B. RAPID COMPOSTING METHODS Controlled Systems with Forced Aeration and Accelerated Mechanical Turnings B.6 In-Vessel

5、Composting B.6.1 Bin Composting B.6.2 Rectangular Agitated Beds B.6.3 Silos B.6.4 Rotating Drums B.6.5 Transportable Containers B. RAPID COMPOSTING METHODS Use of Worms B.7 Vermicomposting B.7.1 Vermicomposting in Philippines B.7.2 Vermicomposting in Cuba B.7.3 Vermiculture in India A.1 The Indian B

6、angalore Method l该方法以Acharya（1939）在印度的班加罗尔首 次实施而得名，其主要以粪尿和垃圾为堆肥原料。 该方法克服了Indore方法的许多不足之处，如在 不利天气条件下对堆体的保护，由于大风/强光造 成的养分流失，要求频繁的翻堆和蚊蝇滋扰等。 但其耗时较长，适合在少雨的地区应用。 l坑的制备坑的制备 壕沟或土坑深挖大约1米, 土坑的长及宽度根据土地的 类型和堆肥材料进行制定。堆坑地点的选择参考Indore方 法。堆坑里应该有倾斜的墙壁以及呈现0.9米的斜底坡,防 止渗水。 l填坑填坑 有机废物及粪便交替呈层放置。填满后,表层覆盖一层 15-20厘米厚度的垃圾，之后

7、再覆以一层土一方面保湿， 另一方面防止蚊蝇滋生。无需翻堆和浇水静置三个月。在 此期间,由于堆肥材料的分解和上层物料的压积堆体下沉。 最初的约8到10天进行的是好氧堆肥,而后以非常慢的速度 厌氧分解材料，大约需要6到8个月的时间去获得最终产品。 A.2 Passive Composting of Manure Piles l堆肥材料构建成简单的堆垛腐熟需很长时间，不需要过多的翻 动和管理。不需考虑堆体是否有足够的空气以便进行好氧分解, 如果没有足够的垫料做填充物时，所加入的水分含量过高。几 乎没有任何空气通过。在这种情况下,堆体进行厌氧分解。 l厌氧降解相关的所有不良后果会产生，包括较低的温度,

8、缓慢 分解,释放硫化氢和其他恶臭的化合物。 l动物畜舍中的垫料可以同粪便一同堆置，可增加C元素并提高 堆体孔隙度。 l一般不超过1.8米高,3.6米宽的堆体才能足以允许空气的流动。 这种方法本质上是尽量减少翻堆操作，以减少劳动强度和工具 使用的条垛式堆肥。被动堆肥化因其通气性差腐熟进程缓慢, 潜在的气味的问题很大。 A.3 The Indian Indore Method l坑式坑式 这个地点选定接近牛棚和水源的高处,上面建一个棚子。坑应该大约1 米深, 宽1.5 - 2米。 l建堆建堆 物料分层装填入坑中，每层10-15厘米。每层中间均匀铺盖4.5公斤粪 便，3.5公斤尿液和4.5公斤堆置1

9、5天的前一批次堆肥物料，浇水调整好 湿度，这样一层一层堆置，建堆过程不要超过7天，避免任何压积堆体的 活动。 堆体建堆后15天翻堆，间隔15天后再次翻堆，30天后最后一次翻堆。 每次翻堆时要混匀，并调整湿度。 A.3 The Indian Indore Method l堆式堆式 在多雨季节或降雨地区,堆料建堆高于地面并建一个简易棚。 堆体基座约2米宽，1.5米高，2米长锥形，便顶部宽度比基地 窄约0.5米。一个小的外栏围绕堆体以免大风使堆体过度干燥。 建堆建堆 最底层是20厘米碳源物料，而后10厘米氮源物料构建1.5米 高堆体，调好水后覆盖一层土壤或干草起到保温作用周期为6- 12周翻堆一次，

10、在韩国覆盖塑料保温的同时可防止昆虫的繁殖。 历时4个月。 A.4 Chinese rural composting 建堆法：建堆法： 一般建于地头建成圆形或矩形的堆体。稻草、猪粪和水生 植物或作物绿肥（河泥常与作物废渣混在一起堆肥）作为堆置 物料成层堆放，每层15厘米厚，第一层一般为作物绿肥或水葫 芦，第二层是稻草秸秆，第三层是猪粪，依次堆置，最上层覆 盖一层泥土，并附4厘米水层保证厌氧（减少氮素损失）。每 堆可处理数吨废物，包括7.5吨淤泥，秸秆0.15吨，猪粪1吨， 水生植物或作物绿肥0.75吨，过磷酸盐0.02吨。翻堆3次，建 堆后1个月首次翻堆，此时加入过磷酸盐，补水。1个月后再次 翻

11、堆，半个月后最后一次翻堆，共3个月。可获得约8吨产物。 A.4 Chinese rural composting 高温堆肥法：高温堆肥法： 这种形式的堆肥主要以人粪尿、污水、动物的粪便和切碎作 物残体以1:4比例混合堆置。这些材料是交替分层堆积开始用切 碎的作物残渣其后的是人类和动物的粪便，调整湿度。 建堆时一定数量的竹竿置入其中，建堆后表层覆盖3厘米厚 的泥土层，建堆后第二天撤出竹竿留下通气孔隙，4-5天温度 可达60-70。2周后翻堆，调整湿度（可用尿液），翻堆后表 层覆盖3厘米厚的泥土层，2个月堆肥可用。一些地区做一定调 整，如30%切碎作物残体，30%人和动物的粪便，30%河泥， 每吨

12、堆肥加入20公斤过磷酸盐。可用玉米杆代替竹竿等。 A.5 Windrow Composting 翻堆式：翻堆式： 条垛式堆肥由堆料组成长窄状得堆体并由翻堆集定期翻堆。条垛高度 因物料有区别像粪便约0.9米，蓬松度好的树叶可达3.6米。宽度可达3-6 米。具体堆体的尺寸还要依据翻堆机来调整。用斗式装料机翻堆可建高 度较高的堆体，用翻堆机建较矮较宽的堆体。因为空气主要通过主动通 风和翻堆提供，因此堆体的大小也要考虑空气是否满足好氧需求。太大 中央会厌氧，太小温度损失多。 因为初始物料分解快翻堆的频次要高些，随进程发展翻堆的频次减少。 物料含易分解的氮素多，需要每天翻堆，以后可减少到每周翻堆1次。

13、堆体可在二周内高度下降0.6米，这时可合并2堆，这在低温季节特别 有利堆肥腐熟。堆置时间3-9周，可调整腐熟时间，如需3周完成，在第 一周每天翻堆1-2次，之后3-5天翻堆一次，可加速腐熟进程。 A.5 Windrow Composting 强制通风式：强制通风式： 通过安插在堆体内的管子通风供氧。由于烟囱效应热气从堆体 上方溢出。 堆体一般0.9-1.2米高,堆体基底放置稻草、泥炭藓类植物,或腐 熟的堆肥以吸收水分和保温。表层覆盖泥炭土或腐熟堆肥可防止 滋生苍蝇，有助于保持水分,除气味和氨。类似于排污系统的塑料 管,用两排1 / 2英寸直径孔钻的管道通风。在许多应用场合,气管孔 朝向下可防止

14、堵塞和减少冷凝流失。然而,一些研究人员建议孔向 朝上。由于不进行翻堆故物料在建堆时应混合均匀。 B. RAPID COMPOSTING METHODS l与传统的4-8个月的堆肥方法不同的是，快速 堆肥采用以下一系列的方法或其组合使用， 可大大加速堆肥腐熟进程最短至3周。 B.1 The Berkley Rapid Composting Method 物料粉碎并频繁翻堆物料粉碎并频繁翻堆 物料大小在2厘米左右，合适的CN比值，湿度， 堆体大小至少达到90*90*90厘米，不能小于80*80*80. 不要让温度高于70摄氏度，如果每天翻堆堆肥腐熟需2 周，如间隔一天翻堆腐熟需3周。一般24-48

15、小时堆体温 度会升到高温，如果没有升高原因可能有3：湿度过高、 或过低，氮素过少。 B.2 North Dakota State University Hot Composting 使用矿物质氮素活化剂使用矿物质氮素活化剂 物料大小最大不超过15-23厘米，堆体高1.8米，长宽各 1.5米，约4立方米堆体需4-6周腐熟，每立方米物料需加入 4.5公斤的矿质氮素。每3-4天翻堆1次，夏天堆肥腐熟快， 春秋季节较慢，冬季未能启动。 B.3 EM based Quick Compost Production Process 加入加入EM菌剂（菌剂（Effective Micro-organisms）

16、又叫酵素。）又叫酵素。 EM由普通和食品级的好氧、厌氧微生物组成，包括光合细菌、乳杆 菌、链球菌放线菌和酵母等等。微生物菌株都是从微生物资源库或从环 境中获得的，未经过基因工程改造的菌。1999年在缅甸7个小型肥料厂 开始应用，堆体1.8米长，1.2米宽，0.9米深，有矮墙围绕，上覆盖简易 棚。 初始物料为2份牛粪，1份稻壳，1份稻壳粉，1份稻壳碳，每堆加33 升菌液（木霉木霉）。物料混合后15厘米每层置入坑中，每层喷淋菌液，直 至填满坑，上层覆盖塑料布。2-3周后翻堆。 菌液的制备：10ml菌+40ml糖蜜+950ml水，培养5-7天。1L培养液 +1L糖蜜+98L水可供3堆使用。 l联合国

17、粮农组织的框架内的技术合作计划项目在老挝推广 有机肥料,一个简单的EM快速堆肥法。物料为稻草、农家 肥，尿素，菌剂。 稻草每层20厘米，浇上水，覆5厘米粪 层，几把尿素（100-200克），喷淋菌液，依次垒高至1米， 长5米，宽1米。覆盖塑料布，2周后翻堆，1周后再次翻堆， 一般堆体温度下降后2周，结束堆置。高度下降30%。 B.4 IBS Rapid Composting Technology 加入纤维素分解菌加入纤维素分解菌 堆肥采用加入培养在木屑和银合欢叶子上哈茨木霉作为菌剂，依据物 料基质的不同堆置的时间21-45天，首先粉碎植物性基质，调节湿度，堆 体堆置在树荫下，离地面30厘米高的

18、平台上以保证底层的通风状况良好。 堆体通气可通过带孔的竹竿插入堆体定期调整位置。活性菌按1%重量比 均匀加入物料中。24-48小时温度会快速升高。可覆盖塑料布保温保湿。 头2周5-7天翻堆一次，之后可每2周一次。第1周体积可减少33%，第二 周可减少50%。 这种方法的大规模工厂化生产时，一些环节需要借助大型机械操作， 如原料粉碎，混合翻堆，腐熟堆肥的粉碎，干燥。 B.5 Aerated Static Pile 使用强制通风使用强制通风 依靠通风管道为堆体提供氧气，3-5周腐熟，堆置物料需 要一定的蓬松度，堆体高度1.5-2.5米高，低温季节堆肥堆体 要大些，堆体应覆盖一层15厘米厚的腐熟堆肥或填充剂层， 保温保湿，防治蚊蝇滋生，和氨气的挥发。 堆体的形式有2种，包括单一堆和长堆。单一堆为长三角 形状，宽度是3-5米是高度的2倍，通风管方向为堆体脊部纵 向朝下。适合用于物料不能连续供应，是分批处理的形式。 通风方式有吸入式和压出式。 B.6 In-Vessel Composting 使用强制通风和机械翻堆使用强制通风和机械翻堆 将堆肥物料置于一个封闭的容器中进行堆置，采用强制