有机固体废物堆肥化及厌氧发酵

1、第六章 有机固体废物堆肥化及厌氧发酵教学目的n掌握有机废物堆肥化的概念掌握有机废物堆肥化的概念n掌握好氧堆肥化的原理和流程掌握好氧堆肥化的原理和流程n掌握堆肥化的影响因素掌握堆肥化的影响因素n掌握腐熟度的定义及判定方法掌握腐熟度的定义及判定方法n掌握堆肥施于农田的效果掌握堆肥施于农田的效果n了解堆肥的工艺参数和质量标准了解堆肥的工艺参数和质量标准n了解废物堆肥化设备了解废物堆肥化设备第一节 概述n是一种常用的生物转换技术是一种常用的生物转换技术n是稳定化、无害化、资源化的重要方式是稳定化、无害化、资源化的重要方式一、生物处理基本概念1、生物转化技术及其意义、生物转化技术及其意义n生物转化技术：

2、借助生物转化技术：借助微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢作用作用，对固体废物进行生物处理，实现，对固体废物进行生物处理，实现固体废物（主要是有机固体废物）的稳固体废物（主要是有机固体废物）的稳定化、无害化和资源化的技术定化、无害化和资源化的技术生物转换技术的意义n对固体废物进行处理消纳，实现稳定化、对固体废物进行处理消纳，实现稳定化、无害化。无害化。避免或减轻垃圾堆积，影响市容及垃圾自然避免或减轻垃圾堆积，影响市容及垃圾自然腐败，散发臭气，传播疾病。腐败，散发臭气，传播疾病。n促进自然界物质循环与人类社会物质循环，促进自然界物质循环与人类社会物质循环，可以把固体废物的适当组分重新纳入自然可以把固

3、体废物的适当组分重新纳入自然循环。循环。例如堆肥用以施肥、改造土壤，可回归农田系统例如堆肥用以施肥、改造土壤，可回归农田系统中去。中去。n可以将大量有机固体废物转换成有用的物可以将大量有机固体废物转换成有用的物质和能源。质和能源。例如产沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质例如产沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质等等2、生物转换理论基础n微生物的新陈代谢作用微生物的新陈代谢作用n物质分解及提供能量的代谢即分解代谢物质分解及提供能量的代谢即分解代谢n消耗能量合成生物体的代谢即合成代谢。消耗能量合成生物体的代谢即合成代谢。n微生物的种类微生物的种类（好氧、厌氧、兼氧）（好氧、厌氧、兼氧） 细菌细菌 原核细胞类

4、型原核细胞类型 蓝绿藻蓝绿藻微生物微生物 霉菌霉菌 真菌真菌 酵母菌酵母菌 真核细胞类型真核细胞类型 藻类藻类 原生生物原生生物生物处理方法n好氧生物处理好氧生物处理n有游离氧存在有游离氧存在n好氧微生物为主使有机物降解、稳定好氧微生物为主使有机物降解、稳定n有机物为微生物的营养源，释放能量，转化为小分有机物为微生物的营养源，释放能量，转化为小分子量、能位低的物质稳定下来。子量、能位低的物质稳定下来。n厌氧生物处理厌氧生物处理n没有游离氧条件下没有游离氧条件下n厌氧微生物厌氧微生物n大部分能量以甲烷形式出现大部分能量以甲烷形式出现n少量有机物转化合成为新的细胞组成部分。少量有机物转化合成为新的

5、细胞组成部分。3、固体废物生物转换技术的应用n堆肥化堆肥化n沼气化沼气化n其他生物转换技术其他生物转换技术二、堆肥化基本概念1、堆肥化定义、作用与用途、堆肥化定义、作用与用途n堆肥化（堆肥化（Composting）：就是在就是在控制控制条件条件下，利用自然界广泛分布的下，利用自然界广泛分布的细菌、细菌、放线菌、真菌等微生物放线菌、真菌等微生物，使可被生物降，使可被生物降解的解的有机物转化为稳定的腐殖质有机物转化为稳定的腐殖质的生物的生物化学过程。化学过程。这个定义强调：这个定义强调：n作为堆肥化的作为堆肥化的原料是可生物降解的固体原料是可生物降解的固体废物废物；n堆肥过程是在堆肥过程是在人工控

6、制条件人工控制条件下进行，不下进行，不同于卫生填埋、废物的自然腐烂与腐化；同于卫生填埋、废物的自然腐烂与腐化；n堆肥化的实质是生物化学过程，堆肥产堆肥化的实质是生物化学过程，堆肥产品对环境无害，即废物达到相对稳定。品对环境无害，即废物达到相对稳定。堆肥化的产物称为堆肥（compost）n它是一种深褐色、质地疏松、有泥土气它是一种深褐色、质地疏松、有泥土气味的物质，类似于腐殖质土壤，故也称味的物质，类似于腐殖质土壤，故也称为为“腐殖土腐殖土”。n是一种具有一定肥效的土壤改良剂和调是一种具有一定肥效的土壤改良剂和调节剂。节剂。堆肥的作用n使土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、使土质松软，多孔隙，

7、易耕作，增加保水性、透气性及渗水性，改善土壤的物理性能。透气性及渗水性，改善土壤的物理性能。n阳离子交换容量大，阳离子交换容量大，N、K、NH4+以阳离子形以阳离子形式存在式存在n腐殖质中某种成分有鳌合作用，降低重金属的腐殖质中某种成分有鳌合作用，降低重金属的危害危害n蛋白质氮的形式，缓效肥料蛋白质氮的形式，缓效肥料n增加土壤中微生物，是昼夜有效的废料增加土壤中微生物，是昼夜有效的废料n是是CO2的供给源的供给源好氧堆肥的特点n具有对有机物分解速度快、具有对有机物分解速度快、n降解彻底、降解彻底、n堆肥周期短的特点。堆肥周期短的特点。n使堆肥达到无害化。使堆肥达到无害化。n好氧堆肥的环境条件好

8、，不会产生难闻好氧堆肥的环境条件好，不会产生难闻的臭气。的臭气。n但由于好氧堆肥必须维持一定的氧浓度，但由于好氧堆肥必须维持一定的氧浓度，因此运转费用较高。因此运转费用较高。堆肥的原料 我国颁布我国颁布城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标指标【CJ/T3059-1996CJ/T3059-1996】中规定：中规定：n密度：密度：350650kg/m3n组成成分（湿重）：有机物含量不少于组成成分（湿重）：有机物含量不少于20n含水率：含水率：4060n碳氮比：碳氮比：20：130：1堆肥的产品质量及卫生要求n堆肥产品质量（以干基计）：堆肥产品质量（以干基计）：粒度粒度

9、农用农用12mm，山林果园，山林果园50mm含水率含水率 3535pH 6.5pH 6.58.58.5全氮（以全氮（以N N计）计） 0.50.5全磷（以全磷（以P P2 2O O5 5计）计） 0.30.3全钾（以全钾（以K K2 2O O计）计） 1.01.0有机质（以有机质（以C C计）计） 1010重金属含量重金属含量 CdCd、HgHg、PbPb、CrCr、AsAsn无害化卫生要求：无害化卫生要求：堆肥温度（静态堆肥工艺）：堆肥温度（静态堆肥工艺）：55持持续续5d5d以上以上蛔虫卵死亡率：蛔虫卵死亡率：9595100100粪大肠菌值：粪大肠菌值：1010-1-11010-2-2第二

10、节 堆肥化原理n根据根据堆制过程的需氧程度堆制过程的需氧程度，可以把堆肥，可以把堆肥化分成：化分成：n好氧堆肥：好氧堆肥：通常好氧堆肥堆温高，一般通常好氧堆肥堆温高，一般在在55556060，极限可达，极限可达80809090，堆，堆制周期短，所以也称为高温快速堆肥制周期短，所以也称为高温快速堆肥n厌氧堆肥：厌氧堆肥：通气条件差、氧气不足的条通气条件差、氧气不足的条件下借助厌氧微生物的发酵堆肥。周期件下借助厌氧微生物的发酵堆肥。周期长，长，3 31212个月。个月。一、好氧堆肥原理有机物的好氧堆肥分解有机物的好氧堆肥分解细胞物质细胞物质（微生物繁殖）（微生物繁殖） 有机物有机物（C、H、O、N

11、、P、S）合成合成同化作用同化作用分解分解异化作用异化作用排入环境排入环境CO2,H2O,NH3,PO43-, SO42-能量能量释放、转化为热释放、转化为热微生物微生物氧气氧气1、有机物的氧化n不含氮有机物：n含氮有机物CsHtNuOvaH2O+bO2 CwHxNyOzcH2O+dH2O(气)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+热量能量OHyxCOOzyOHCzyx2222)221(堆肥2、细胞质的合成23)524()(OxnznynxNHOHCnzyx能量OHnyCOnxNOHC2227524)5(细胞质3、细胞质的氧化nC5H7NO2+5O25CO2+2H2O+NH3+能量能量二、好氧

12、堆肥过程n中温阶段中温阶段n高温阶段高温阶段n降温阶段降温阶段中温阶段n初期，堆层呈中温（初期，堆层呈中温（15154545），嗜温性），嗜温性微生物活跃，温度不断上升。微生物活跃，温度不断上升。n嗜温性微生物包括：嗜温性微生物包括：n细菌：以水溶性糖类为食细菌：以水溶性糖类为食n真菌和放线菌：可分解纤维素和半纤维素物真菌和放线菌：可分解纤维素和半纤维素物质质高温阶段n堆温升至堆温升至45以上，嗜热微生物活跃；以上，嗜热微生物活跃；n可溶性有机物质继续分解，复杂有机物可溶性有机物质继续分解，复杂有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解。强烈分解。 n温

13、度升到温度升到70以上时，大多数以上时，大多数嗜热性微嗜热性微生物已不适应，死亡或进入休眠。生物已不适应，死亡或进入休眠。名称名称死亡情况死亡情况沙门氏伤寒菌沙门氏伤寒菌46以上不生长；以上不生长；5560，30分钟内死亡分钟内死亡沙门氏菌属沙门氏菌属56，1小时内死亡；小时内死亡；60，1520分钟死亡分钟死亡志贺氏杆菌志贺氏杆菌55，1小时内死亡小时内死亡大肠杆菌大肠杆菌55，1小时内死亡；小时内死亡；60，1520分钟内死亡分钟内死亡阿米巴属阿米巴属68死亡死亡无钩涤虫无钩涤虫71，5分钟内死亡分钟内死亡美洲钩虫美洲钩虫45，50分钟内死亡分钟内死亡流产布鲁士菌流产布鲁士菌61，3分钟内

14、死亡分钟内死亡化脓性细球菌化脓性细球菌50，10分钟内死亡分钟内死亡酿浓链球菌酿浓链球菌54，10分钟内死亡分钟内死亡结核分枝杆菌结核分枝杆菌66，1520分钟内死亡，有时在分钟内死亡，有时在67死亡死亡牛结核杆菌牛结核杆菌55，45分钟内死亡分钟内死亡 表表8-1 几种常见病菌与寄生虫的死亡温度几种常见病菌与寄生虫的死亡温度降温阶段（腐熟阶段）n微生物活性下降，发热量减少，温度下降微生物活性下降，发热量减少，温度下降40左右左右，嗜温性微生物又占优势。，嗜温性微生物又占优势。n内源呼吸后期，剩下较难分解有机物。内源呼吸后期，剩下较难分解有机物。n腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶腐殖质不

15、断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧量大大减少，含水率也降低。段，需氧量大大减少，含水率也降低。第三节 好氧堆肥基本工艺一、堆肥分类一、堆肥分类 1 1、按温度范围：、按温度范围：n中温堆肥：中温堆肥：1545，不能有效杀灭病，不能有效杀灭病原菌，目前较少采用。原菌，目前较少采用。n高温堆肥高温堆肥: :一般一般在在5065，极限可达，极限可达8090，杀灭病菌，减少臭气产生，杀灭病菌，减少臭气产生，采用较多。采用较多。 2 2、按堆肥中物料运动形式、按堆肥中物料运动形式n 间歇式堆肥：一批一批地堆制间歇式堆肥：一批一批地堆制n连续式堆肥：机械连续进料、出料，周连续式堆肥：机械连续进料、出料

16、，周期短（期短（37d），），杀灭病原微生物，防异杀灭病原微生物，防异味，成品质量高等特点味，成品质量高等特点。 3 3、按堆肥堆制方式、按堆肥堆制方式n露天式堆肥：条垛式露天式堆肥：条垛式n装置式堆肥：装置式堆肥：机械化程度高，堆肥时间短，机械化程度高，堆肥时间短，占地面积小，环境条件好，堆肥质量可控可调占地面积小，环境条件好，堆肥质量可控可调二、好氧堆肥工艺二、好氧堆肥工艺n传统采用厌氧露天堆积法，占地大，时传统采用厌氧露天堆积法，占地大，时间长。现代化的堆肥生产一般采用间长。现代化的堆肥生产一般采用好氧好氧堆肥工艺。堆肥工艺。n堆肥的基本工序通常都由堆肥的基本工序通常都由前处理、主发前处

17、理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理、脱臭及贮存后处理、脱臭及贮存等工序组成。等工序组成。1、前处理n以以城市生活垃圾城市生活垃圾为堆肥原料时，前处理为堆肥原料时，前处理通常包括通常包括破碎、分选、筛分破碎、分选、筛分等工序。除等工序。除去杂物，调整含水率，增大表面积。去杂物，调整含水率，增大表面积。n在以在以家畜粪便、污泥家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，等为堆肥原料时，前处理的主要任务是前处理的主要任务是调整水分和碳氮比，调整水分和碳氮比，或者添加菌种和酶制剂或者添加菌种和酶制剂。2、主发酵（一次发酵）n在发酵仓内进行，通过翻堆搅拌或强制通风供

18、在发酵仓内进行，通过翻堆搅拌或强制通风供氧。氧。n中温阶段中温阶段高温阶段，嗜温菌高温阶段，嗜温菌嗜热菌。嗜热菌。n大部分有机物被降解，病原菌被杀灭，堆层温大部分有机物被降解，病原菌被杀灭，堆层温度开始下降。度开始下降。n通常，通常，将温度升高到开始降低为止的阶段为主将温度升高到开始降低为止的阶段为主发酵阶段。发酵阶段。n以生活垃圾为主体的城市垃圾好氧堆肥化的主以生活垃圾为主体的城市垃圾好氧堆肥化的主发酵期约为发酵期约为10101212d d。3、后发酵（二次发酵）n将主发酵尚未分解的有机物进一步分解，将主发酵尚未分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的使之变成腐殖酸、氨基酸

19、等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。有机物，得到完全成熟的堆肥制品。n通常，把物料堆积到通常，把物料堆积到1 12 2m m高的堆层，通高的堆层，通过自然通风和间歇性翻堆，进行后发酵，过自然通风和间歇性翻堆，进行后发酵，并应防止雨水流入。并应防止雨水流入。n时间较长，通常在时间较长，通常在20203030d d。4、后处理n经二次发酵，变细碎和变形，数量也有所经二次发酵，变细碎和变形，数量也有所减少（体积减少到减少（体积减少到50-70），已成为粗堆），已成为粗堆肥。肥。n分选工序分选工序去除杂物，并根据需要，如生产去除杂物，并根据需要，如生产精制堆肥等，则应进行精制堆肥等，则应进行再

20、破碎过程再破碎过程。n也可在散装堆肥中加入也可在散装堆肥中加入N、P、K添加剂生添加剂生产复合肥，做成袋装产品。产复合肥，做成袋装产品。n有时还需要固化造粒以利贮存。有时还需要固化造粒以利贮存。5、脱臭n堆肥过程中，物料局部或某段时间内的堆肥过程中，物料局部或某段时间内的厌氧会导致氨、硫化氢、甲基硫醇、胺厌氧会导致氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等臭气产生。类等臭气产生。n去除臭气的方法：去除臭气的方法：化学除臭剂除臭化学除臭剂除臭；水、；水、酸、碱酸、碱溶液吸收法溶液吸收法；熟堆肥、活性炭或；熟堆肥、活性炭或沸石等吸附剂沸石等吸附剂吸附法吸附法；臭氧；臭氧氧化法氧化法；土；土壤脱臭壤脱臭过滤器过滤

21、器6、贮存n堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥只能贮存，所以要建季生产的堆肥只能贮存，所以要建立可贮存立可贮存6 6个月生产量的库房。个月生产量的库房。n贮存方式：可直接堆存在二次发酵贮存方式：可直接堆存在二次发酵仓中，或装入袋中。仓中，或装入袋中。n贮存的要求：是干燥而透气的室内贮存的要求：是干燥而透气的室内环境。环境。第四节 发酵工艺和装置n立立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔塔n筒筒 仓仓 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 仓仓n卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒n箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池n堆堆 集集 式式（1 1）立式多层圆筒式）立式多层圆筒式n呈

22、多层圆筒形，密闭结构呈多层圆筒形，密闭结构n强制通风强制通风n温度从上到下逐渐升高温度从上到下逐渐升高n一次发酵时间：一次发酵时间：37天天驱动装置进料口池体出料口观察窗犁风机进气管立式多层圆筒式堆肥发酵塔1 1、立、立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔塔（2 2）立式多层闭合门式）立式多层闭合门式n呈多层条形，每层堆高不超呈多层条形，每层堆高不超过过1 1米。在每一层床都有闭米。在每一层床都有闭合门，在反复切断输送的同合门，在反复切断输送的同时，利用打开闭合门来顺序时，利用打开闭合门来顺序向下输送原料。向下输送原料。n一次发酵时间：一次发酵时间：510天天 发酵小池下料门风机风机驱动装置旋转

23、臂立式多层板闭合门式堆肥发酵塔立立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔塔：优点、优点、缺点缺点 n立式多层圆筒式发酵塔立式多层圆筒式发酵塔 占地面积小；占地面积小； 除臭设备体积小。除臭设备体积小。n堆积低，容积有效利用堆积低，容积有效利用率低；率低；n装置运行所需的动力大；装置运行所需的动力大；n在堆肥过程中物料容易在堆肥过程中物料容易呈压实块状化，通气性呈压实块状化，通气性能差；能差；n多层结构，整个装置很多层结构，整个装置很高高. . n立式多层板闭合门式发酵塔立式多层板闭合门式发酵塔 占地面积小；占地面积小； 除臭设备体积小。除臭设备体积小。n物料在输送过程中是利物料在输送过程中是利用自

24、由下落而进行重复用自由下落而进行重复切断的，没有破碎作用，切断的，没有破碎作用，通气性能差；通气性能差；n必须配备原料供给装置；必须配备原料供给装置；n多层结构，装置很高。多层结构，装置很高。 优点（3）立式多层桨叶刮板式）立式多层桨叶刮板式n呈多层圆筒形，每层堆呈多层圆筒形，每层堆高高11.5米。利用各段米。利用各段内旋转的刮板同时进行内旋转的刮板同时进行原料的反复切断及输送。原料的反复切断及输送。原料落在与刮板相反方原料落在与刮板相反方向的叶片上，按顺序向向的叶片上，按顺序向下输送。下输送。n一次发酵时间：一次发酵时间：37天天立式多层桨叶刮板式堆肥发酵塔（4）立式多层移动床式）立式多层移

25、动床式n该装置呈多层条形，每该装置呈多层条形，每层堆高为层堆高为2.5米。各层米。各层床构成整体的移动床。床构成整体的移动床。由水平运动将原料推出，由水平运动将原料推出，顺序输送到下层。顺序输送到下层。n一次发酵时间：一次发酵时间：810天天风机可动驱动装置立式多层移动床式堆肥发酵塔进料排气管排料出料机活动板刮落装置立 式 堆 肥 发 酵 塔： 优点、缺点 n立式多层桨叶刮板式发酵塔立式多层桨叶刮板式发酵塔 n利用旋转刮板重复切断，利用旋转刮板重复切断，无压实块状化；无压实块状化；n通气阻力及动力消耗小；通气阻力及动力消耗小；n占地面积小；占地面积小；n除臭设备体积小。除臭设备体积小。 n多层

26、结构，装置很高多层结构，装置很高。n立式多层移动床式发酵塔立式多层移动床式发酵塔n占地面积小；占地面积小；n除臭设备体积小除臭设备体积小n物料容易压实，通气物料容易压实，通气性能差；性能差；n床的移动机构复杂；床的移动机构复杂；n多层结构多层结构, ,装置很高装置很高。2、筒 仓 式 堆 肥 发 酵 仓（1）筒仓式静态发酵仓n呈单层圆筒形，堆积高呈单层圆筒形，堆积高度度4 45 5米。堆肥物由仓米。堆肥物由仓顶经布料机进入仓内，顶经布料机进入仓内，顺序向下移动，由仓底顺序向下移动，由仓底的螺杆出料机出料。的螺杆出料机出料。n一次发酵时间：1012天进料散刮装置排出装置筒仓式静态发酵仓（2 2）

27、筒仓式动态发酵仓）筒仓式动态发酵仓n单层圆筒型，堆积高单层圆筒型，堆积高度为度为1.51.52 2米，螺旋米，螺旋推进器在仓内旋转，推进器在仓内旋转，自外围投入的原料受自外围投入的原料受到重复切断后，又接到重复切断后，又接着输送到槽的中心部着输送到槽的中心部位的排出口排出位的排出口排出n一次发酵时间：57天原料供给口排出口空气吹出口筒仓式动态发酵仓筒 仓 式 堆 肥 发 酵 仓：优点、缺点 筒仓式静态发酵仓筒仓式静态发酵仓n占地面积小；占地面积小；n发酵仓利用率高。发酵仓利用率高。n堆积高，呈压实状；堆积高，呈压实状；n通风阻力大，动力消耗通风阻力大，动力消耗大；大；n产品难以均质化。产品难以

28、均质化。n n筒仓式动态发酵仓筒仓式动态发酵仓n排出口的高度和原料排出口的高度和原料的滞留时间均可调节的滞留时间均可调节n原料滞留时间不均匀，原料滞留时间不均匀，产品呈不均质状；产品呈不均质状；n易呈块状，通气性能易呈块状，通气性能差；差；n不易密闭。不易密闭。3、卧式堆肥发酵滚筒n旋转发酵池 结构旋 转 发 酵 池发酵滚筒：概况n利用低速旋转滚筒进行经常的反复搅拌利用低速旋转滚筒进行经常的反复搅拌和输送。和输送。n一次发酵天数：一次发酵天数： 25天天 发酵滚筒：优点n技术成熟，操作简单；容易形成规模化；技术成熟，操作简单；容易形成规模化；n生产效率高，停留时间短，占地面积少；生产效率高，停

29、留时间短，占地面积少；n自然通风，能耗少自然通风，能耗少 环境条件较好环境条件较好 发酵滚筒：缺点n原料滞留时间短，发酵不充分；原料滞留时间短，发酵不充分； 密闭困难；密闭困难；n容易产生压实现象，通气性能差，产品容易产生压实现象，通气性能差，产品不易均质化。不易均质化。 4、箱式堆肥发酵池n卧式刮板发酵池：结构发 酵 池进 料出 料卧式刮板发酵池：概况n平面型（最大槽长为平面型（最大槽长为25米，堆积高度米，堆积高度1.5米），能横向行走的刮板进行锯齿形米），能横向行走的刮板进行锯齿形运行，运行，n同时进行原料的重复搅拌和输送，原料同时进行原料的重复搅拌和输送，原料缓慢堆积放在与刮板相反方向

30、的叶片上。缓慢堆积放在与刮板相反方向的叶片上。n一次发酵天数：一次发酵天数：8 8 1212天天 卧式刮板发酵池：优点n利用旋转刮板重复切断，无压实呈块现利用旋转刮板重复切断，无压实呈块现象，通气性能好，发酵时间短；象，通气性能好，发酵时间短；n 通气阻力小，动力消耗少；通气阻力小，动力消耗少；卧式刮板发酵池：缺点n占地面积大；占地面积大；n环境条件差；环境条件差；n除臭设备体积大。除臭设备体积大。 箱 式 堆 肥 发 酵 池 n戽斗翻倒式发酵池n卧式桨叶发酵池排 出投 入排 气n戽斗翻倒式发酵池戽斗翻倒式发酵池n平面型（最大槽长为平面型（最大槽长为31米，高为米，高为1.5米），米），利用行

31、走式戽斗同时利用行走式戽斗同时进行原料的重复搅拌进行原料的重复搅拌和输送，原料到达戽和输送，原料到达戽斗的投入口时，向上斗的投入口时，向上提升到排出口再将戽提升到排出口再将戽斗返回。斗返回。n卧式桨叶发酵池卧式桨叶发酵池n平面型（最大槽长为平面型（最大槽长为31米，堆高米，堆高1.5米），米），利用行走螺旋输送机利用行走螺旋输送机的同时进行原料的反的同时进行原料的反复搅拌和输送，原料复搅拌和输送，原料到达螺旋输送机的投到达螺旋输送机的投入端时提升到排出端入端时提升到排出端后再返回。后再返回。箱 式 堆 肥 发 酵 池：一次发酵天数n戽斗翻倒式发酵池戽斗翻倒式发酵池n812天天n卧式桨叶发酵池卧

32、式桨叶发酵池n812天天箱 式 堆 肥 发 酵 池：优点、缺点 戽斗翻倒式发酵池戽斗翻倒式发酵池 很少产生压实成块现象；很少产生压实成块现象；n通气阻力小，动力消通气阻力小，动力消耗小。耗小。 n占地面积大；占地面积大；n 环境条件差；环境条件差；n戽斗的长度决定于槽戽斗的长度决定于槽的长度，发酵池的有的长度，发酵池的有效利用率低。效利用率低。n n卧式桨叶发酵池卧式桨叶发酵池n环境条件差；环境条件差；n占地面积大；占地面积大；n螺旋的总长度取决于螺旋的总长度取决于槽的长度；槽的长度；n易产生压实成块现象。易产生压实成块现象。5、堆 集 式n气气 流流 箱箱 式式n定定 箱箱 槽槽 式式堆 集

33、 式：概 况气气 流流 箱箱 式式n室外堆积式（堆积高室外堆积式（堆积高度为度为1.53米）。利米）。利用铲式装载机或其他用铲式装载机或其他专用机械堆积。专用机械堆积。n6090天左右天左右定定 箱箱 槽槽 式式n室内堆积式（堆积高室内堆积式（堆积高度度1.53米）。利用米）。利用铲式装载机，在固定铲式装载机，在固定的角槽内堆积。的角槽内堆积。n3060天左右天左右堆 集 式：优点、缺点n气气 流流 箱箱 式式n设备简单，设备简单，n不能除臭；不能除臭；n重复切断时间长；重复切断时间长；n易产生压实现象，发易产生压实现象，发酵时间长；酵时间长；n产品均质化困难。产品均质化困难。n定定 箱箱 槽

34、槽 式式n设备简单。设备简单。 n 除臭设备体积大；除臭设备体积大；n重复切断时间长；重复切断时间长；n易产生压实现象，发易产生压实现象，发酵时间长；酵时间长；n产品均质化困难。产品均质化困难。第五节 影响堆肥化的主要因素n对于高温二次发酵堆肥工艺来说，对于高温二次发酵堆肥工艺来说，通风通风供氧、堆料含水率、温度供氧、堆料含水率、温度是最主要的发是最主要的发酵条件酵条件n有机质含量、粒度、有机质含量、粒度、C/N、C/P、pH也也有影响有影响1、通风n目的：目的：n微生物分解有机物微生物分解有机物n带走水气，干化物料带走水气，干化物料n方式：自然通风、通风管通风、斗式装方式：自然通风、通风管通

35、风、斗式装载机及翻推机、风机强制通风。载机及翻推机、风机强制通风。nP199例例6-1（掌握）（掌握）2、含水率n水分是微生物生命活动的介质，影响物水分是微生物生命活动的介质，影响物料孔隙度和透气性料孔隙度和透气性n适宜水分适宜水分45%45%60%60%n太低时，可配以粪水或污泥调节太低时，可配以粪水或污泥调节3、温度n是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素要因素n一般认为最佳温度在一般认为最佳温度在50506060之间之间n考虑杀灭病菌和虫卵，温度大于考虑杀灭病菌和虫卵，温度大于5555并并保持几天保持几天4、其他影响因素n有机质含量有机质含量 温度和供

36、氧温度和供氧 20208080n粒度粒度 表面积大小和供氧表面积大小和供氧 适宜适宜121260mm60mmnC/N比比 （4 43030）:1:1nC/P比比 （75150150）:1:1npH pH 7.58.58.5第六节 堆肥一、堆肥产品的分类一、堆肥产品的分类n按等级分类：按等级分类：n生堆肥：生活垃圾、污泥和禽畜粪便生堆肥：生活垃圾、污泥和禽畜粪便n初级堆肥：一次好氧发酵处理初级堆肥：一次好氧发酵处理n精致堆肥：全发酵（一次发酵和二次发酵）精致堆肥：全发酵（一次发酵和二次发酵）及机械分选处理及机械分选处理n特种堆肥：精制堆肥中添加特种堆肥：精制堆肥中添加无机肥料、黏土无机肥料、黏土

37、和功能微生物和功能微生物而制成的具有高肥效和特殊用而制成的具有高肥效和特殊用途的堆肥。途的堆肥。n按堆肥产品粒径分类：按堆肥产品粒径分类：n细粒堆肥：细粒堆肥： 8 8mmmm以下，石渣含量低于以下，石渣含量低于5%5%n中粒堆肥：中粒堆肥： 8 81616mmmm，石渣含量低于，石渣含量低于20%20%n粗粒堆肥：粗粒堆肥： 16 162525mmmm二、堆肥的质量二、堆肥的质量n农用的成分和养分农用的成分和养分n符合卫生要求的无害化和腐熟度符合卫生要求的无害化和腐熟度1、堆肥产品的成分和养分影响因素影响因素n堆肥原料堆肥原料、n工艺、工艺、n堆制周期、堆制周期、n过程条件过程条件堆肥原料n

38、城市垃圾城市垃圾n禽畜粪便禽畜粪便 规模化养殖，富含有机质、规模化养殖，富含有机质、N、P、K、微量元素，需除臭、微量元素，需除臭n污泥污泥 城市生活污水和食品、制革、造纸、城市生活污水和食品、制革、造纸、炼油等行业的工业废水处理污泥炼油等行业的工业废水处理污泥n农林废物农林废物n泔脚和食品废物泔脚和食品废物表8-16 我国城市垃圾堆肥成分分析（19801985）项目单位北京天津上海广州全国22个堆肥分析平均值水分%13.030.5 24.531.2 3040 304026.50.3 pH7.048.227.87.58.07.07.90.3全碳(C)%7.6211.8511.710.68.3全

39、氮(N)%0.590.270.40.450.39全磷(P2O5)%0.180.690.510.190.18全钾(K2O)%0.361.60.801.220.81汞(Hg)10-63.570.439.23镉(Cd)10-60.270.90.370.392.14铬(Cr)10-620.3720.846.7526.5铅(Pb)10-654.341.045.887.839.6砷(As)10-65.5322.4293.0 注：引自垃圾农用控制标准，垃圾农用控制研究小组，1986 2、堆肥的无害化n重金属含量：重金属含量：国内堆肥中Hg（），Cd、Cr、Pb（），As（2）n致病微生物：致病微生物：成品堆

40、肥重金属等有害物允许含量成品堆肥重金属等有害物允许含量(mg/kg)：n砷：总量砷：总量5050，洗提试验，洗提试验1.51.5；n镉：总量分析镉：总量分析55，洗提试验，洗提试验0.30.3；n汞：总量分析汞：总量分析22，洗提试验洗提试验0.0050.005；n铅：洗提试验铅：洗提试验33；n有机磷：洗提试验有机磷：洗提试验11；n六价铬：洗提试验六价铬：洗提试验1515；n氰化物：洗提试验氰化物：洗提试验11；n多氯联苯：洗提试验多氯联苯：洗提试验0.0030.003；3、堆肥的腐熟度（1）定义（定义（P201）：通过微生物的作用，）：通过微生物的作用，堆肥的产品要达到稳定化、无害化，不

41、堆肥的产品要达到稳定化、无害化，不对环境产生不良影响；所产生的堆肥产对环境产生不良影响；所产生的堆肥产品在使用期间，不影响作物的生长和土品在使用期间，不影响作物的生长和土壤的耕作能力壤的耕作能力n指成品堆肥的稳定程度指成品堆肥的稳定程度n工程上衡量堆肥反应完成的信号工程上衡量堆肥反应完成的信号n农业上是堆肥质量的指标农业上是堆肥质量的指标（2）腐熟度评定方法n直观经验法：直观经验法：茶褐色或黑褐色，无恶臭，质地松散，具有泥土芳香气味n淀粉测试法：淀粉测试法：高氯酸+碘n耗氧速率法：耗氧速率法：O2/CO2测定仪来自动显示堆层O2和CO2浓度在单位时间内的变化值 三、堆肥的农业效用三、堆肥的农业

42、效用 良 好 的 堆 肥 产 品 的 农 业 效 用 具 有良 好 的 堆 肥 产 品 的 农 业 效 用 具 有（P228）：）：n改善土壤结构改善土壤结构n增加土壤养分增加土壤养分n提高土壤的生物活性提高土壤的生物活性n促进农作物生长促进农作物生长n增加农作物产量增加农作物产量1、堆肥的改土作用n增加土壤有机质增加土壤有机质n改善土壤结构改善土壤结构 降低容重、增加孔隙率降低容重、增加孔隙率n提高土壤功能提高土壤功能 高持水能力，带负电荷的腐高持水能力，带负电荷的腐殖质能吸附殖质能吸附NH4+、K+ 、Ca2+等养分等养分n促进植物根系增长促进植物根系增长n富含微生物和原生动物富含微生物和

43、原生动物施用有机肥对土壤理化性质的改变施用有机肥对土壤理化性质的改变处理处理有机质有机质(%)容重容重（g/cm）总孔隙率总孔隙率(%)持水量持水量(%)pH值值未用堆肥未用堆肥2.061.6235.114.15.9使用堆肥使用堆肥4.431.1557.823.67.3效果对比效果对比增加增加115%降低降低40%增加增加60%增加增加67%酸性降低酸性降低 改善土壤结构n改土的生产实践证明，施用有机肥料后：改土的生产实践证明，施用有机肥料后：n土壤腐殖质得到补充和更新，土壤腐殖质得到补充和更新，n改变了土壤中胶体的性质，改变了土壤中胶体的性质，n土壤干燥过程中板结紧实程度降低，土壤干燥过程中

44、板结紧实程度降低，n单位体积内的土壤重量减轻，单位体积内的土壤重量减轻，n土体的孔隙度提高，土体的孔隙度提高，n相应地改善了土体的通透性能，相应地改善了土体的通透性能，n调节了土体的水、肥、气、热比例，调节了土体的水、肥、气、热比例，n土壤性能变好了，作物产量也得以提高。土壤性能变好了，作物产量也得以提高。增加土壤养分n施用施用堆肥堆肥增加了土壤养分含量，起到培增加了土壤养分含量，起到培肥地力的作用肥地力的作用。使用堆肥对土壤养分含量的变化使用堆肥对土壤养分含量的变化处理处理全氮全氮(%)全磷全磷（g/cm）碱解氮碱解氮(%)速效磷速效磷(%)速效钾速效钾（%）未用堆肥未用堆肥0.140.06

45、1098.964使用堆肥使用堆肥0.190.1215425.5107效果对比效果对比增加增加34.3%增加增加101%增加增加41.1%增加增加186%增加增加76% 提高土壤的生物活性提高土壤的生物活性n各种有机肥料都含有丰富的有机物质，各种有机肥料都含有丰富的有机物质，n为土壤微生物和酶提供了充足的养分和为土壤微生物和酶提供了充足的养分和能源，加速了微生物的生长和繁殖，不能源，加速了微生物的生长和繁殖，不仅使其数量增加，仅使其数量增加，n而且活性提高，这在有机质的矿化、营而且活性提高，这在有机质的矿化、营养元素的累积、腐殖质的合成等方面起养元素的累积、腐殖质的合成等方面起着重要作用。着重要

46、作用。土壤微生物总量的变化（土壤微生物总量的变化（/ /g g干土）干土）处理处理黄瓜地黄瓜地番茄地番茄地高温堆肥高温堆肥15.910917.8109当地沤肥当地沤肥7.501097.38109化肥化肥6.691094.5109 堆肥的增产作用n由于施用有机肥可以改善土壤结构，由于施用有机肥可以改善土壤结构，n增加土壤肥力，增加土壤肥力，n可以提供作物全面的营养物质，可以提供作物全面的营养物质，n因此可起到提高作物产量并改善农产品因此可起到提高作物产量并改善农产品品质的作用。品质的作用。有机肥增强作物抗逆性n对于含有浓度较高的有毒有害物质包括对于含有浓度较高的有毒有害物质包括重金属和有机污染物

47、的堆肥，尤其长期重金属和有机污染物的堆肥，尤其长期施用这种堆肥的土壤会积累这些有毒有施用这种堆肥的土壤会积累这些有毒有害物质。害物质。n因此，应严格控制堆肥产品中的有毒有因此，应严格控制堆肥产品中的有毒有害物质数量，并对施用堆肥后土地的重害物质数量，并对施用堆肥后土地的重金属含量进行跟踪监测。金属含量进行跟踪监测。土壤性质土壤性质类类 别别 变变 化化 有机质含量有机质含量 增大增大 N、P、S含量含量 不一不一化学性质化学性质K、Ca、Mg含量含量 增大增大 pH值值 升高升高 CEC 增大增大 细菌群体细菌群体 增大增大 真菌和放线菌群体真菌和放线菌群体 增多增多微生物学性质微生物学性质自

48、养硝化细菌自养硝化细菌 增多增多 纤维素分解活性纤维素分解活性 增强增强 脲酶活性脲酶活性 增强增强 重金属总量重金属总量 增大增大污染物污染物可浸提重金属量可浸提重金属量 增大增大 重金属的生物有效性重金属的生物有效性 增大增大 难降解有机污染物含量难降解有机污染物含量 增大增大施用堆肥对土壤性质的可能影响堆肥的利用堆肥的利用堆肥的用途很广，可以用作：堆肥的用途很广，可以用作：n农田、农田、n绿地、畜牧场、绿地、畜牧场、n果园、葡萄园、果园、葡萄园、n菜园、菜园、n苗圃、苗圃、n庭院绿化、风景区绿化、庭院绿化、风景区绿化、n蘑菇盖面、过滤材料、隔音板及制作纤蘑菇盖面、过滤材料、隔音板及制作纤

49、维板等维板等。使用堆肥的注意事项使用堆肥的注意事项n堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。n新鲜堆肥适用于底肥。粗堆肥最好用于粘质、新鲜堆肥适用于底肥。粗堆肥最好用于粘质、淤泥和板结的土壤，细堆肥用于干燥、疏散及淤泥和板结的土壤，细堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。多沙的土壤。n城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥联合城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥联合使用，以免出现土壤的使用，以免出现土壤的“氮饥饿氮饥饿”现象。现象。n不宜装在密封袋中搬运和保存。不宜装在密封袋中搬运和保存。使用堆肥时还应注意以下事项n如果使用新鲜堆肥，并且每公顷的施用如果使用新鲜堆肥，并

50、且每公顷的施用量大于量大于1010吨时，须在堆肥施撒与播种之吨时，须在堆肥施撒与播种之间间隔一定的时间。间间隔一定的时间。n一般冬季需隔一至一个半月，夏季至少一般冬季需隔一至一个半月，夏季至少要三到四周。要三到四周。n堆肥越新鲜、雨量越小、外界温度越低、堆肥越新鲜、雨量越小、外界温度越低、使用量越大，则所需间隔时间越长。使用量越大，则所需间隔时间越长。堆肥的原则n对于任何一种堆肥工艺，都应当研究如何能充对于任何一种堆肥工艺，都应当研究如何能充分地利用微生物的分解效果，以保证将有机废分地利用微生物的分解效果，以保证将有机废弃物转化为有用的物质。弃物转化为有用的物质。n工艺控制的目的在于分解过程尽

51、量充分、完善，工艺控制的目的在于分解过程尽量充分、完善，减少臭味，避免昆虫繁殖；减少臭味，避免昆虫繁殖；n破坏垃圾中的病原有机体和垃圾中的植物种子破坏垃圾中的病原有机体和垃圾中的植物种子（以使作物纯净）；（以使作物纯净）；n保留氮、磷和钾这些营养物的最大含量；保留氮、磷和钾这些营养物的最大含量；n减少完成整个堆肥工艺所需的时间和堆肥工艺减少完成整个堆肥工艺所需的时间和堆肥工艺的占地面积。的占地面积。堆肥化存在的问题n首先，堆肥处理的效率低，操作过程中易产生首先，堆肥处理的效率低，操作过程中易产生恶臭，影响周围的环境，其工艺条件也较难控恶臭，影响周围的环境，其工艺条件也较难控制，设备投资大、处理量小。制，设备投资大、处理量小。 据估算，建设据估算，建设一座机械化堆肥厂，投资额与处理能力之比为一座机械化堆肥厂，投资额与处理能力之比为1万元万元/（t/d）。）。n堆肥的生产设施一般都按照就近的原则建在市堆肥的生产设施一般都按照就近的原则建在市内，操作过程会产生恶臭，对环境卫生不利，内，操作过程会产生恶臭，对环境卫生不利，必须投入较多资金装配排臭设施；生产过程中必须投入较多资金装配排臭设施；生产过程中原料的运入和产品的输出，都要花费大量资金。原料的运入和产品的输出，都要花费大量资金。堆肥化存在的问题n更重要的是堆肥的质量和市场问题。更重要的是堆肥的