第九講固體廢棄物堆肥第一頁，共七十二頁，2022年，8月28日第二頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三頁，共七十二頁，2022年，8月28日定義堆肥化（composting）是指在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風條件下，通過微生物的發(fā)酵作用，使來源于生物的有機廢物，發(fā)生生物穩(wěn)定作用（Biostablization），轉(zhuǎn)變成肥料的過程。

第四頁，共七十二頁，2022年，8月28日使用堆肥的作用1、施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性質(zhì)2、施用堆肥促進植物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高3、施用堆肥增加土壤的微生物活性，可修復被污染的土壤4、堆肥是緩效性肥料，不會對農(nóng)作物產(chǎn)生傷害。5、堆肥是CO2的供給源。第五頁，共七十二頁，2022年，8月28日堆肥化工藝分類（1）按微生物對氧的需求：好氧堆肥和厭氧堆肥（2）對于好氧堆肥，按照溫度范圍分：中溫堆肥和高溫堆肥（3）按照堆肥過程中物料的運動方式：靜態(tài)堆肥和動態(tài)堆肥（4）按照堆肥地點和堆肥方式：露天式堆肥和裝置式堆肥（5）按發(fā)酵歷程：一次發(fā)酵和二次發(fā)酵第六頁，共七十二頁，2022年，8月28日第七頁，共七十二頁，2022年，8月28日第八頁，共七十二頁，2022年，8月28日第九頁，共七十二頁，2022年，8月28日第十頁，共七十二頁，2022年，8月28日影響固體廢物堆肥化的主要因素

主要發(fā)酵條件：通風供氧堆料含水率溫度其他有有機質(zhì)含量、顆粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。第十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日通風是堆肥過程中重要的控制條件。通風的作用除了向堆肥中的好氧微生物供氧以外，還可以起到帶走水蒸氣從而干化物料的作用。常用的通風方式有：自然通風；利用斗式裝載機，動力鏟等特殊設(shè)備翻堆；被動通風（主要是向堆肥內(nèi)插入通風管）；用風機強制通風。

通風第十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日被動通風第十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日水分的主要作用在于:（1）溶解有機物，參與微生物的新陳代謝;（2）水分蒸發(fā)時帶走熱量，起調(diào)節(jié)堆肥溫度的作用。如果水分含量過低，細菌的代謝作用會普遍停止；含水量太高,會使堆體內(nèi)自由空間少，通氣性差，形成微生物發(fā)酵的厭氧狀態(tài)，產(chǎn)生臭味，減慢降解速度，延長堆腐時間

含水率第十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日（1）堆肥含水率應(yīng)為50－60％，微生物分解速度最快。（2）含水率小于20％，微生物的活動基本停止。（3）含水率超過70%，溫度難以上升，有機物分解速率降低。第十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日溫度

溫度是影響微生物生長的重要因素。一般認為最適宜的堆肥溫度應(yīng)在55-60oC，不宜超過60oC。否則，會對微生物生長活動產(chǎn)生抑制作用。第十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日有機質(zhì)含量當有機物含量低于20%時，

堆肥過程產(chǎn)生的熱量不足以提高堆層的溫度而達到堆肥的無害化，也不利于堆體中高溫分解微生物的繁殖當堆體有機物含量高于80%時，

對氧氣的需求很大，而實際供氣量難以達到要求，往往使堆體中達不到好氧狀態(tài)而產(chǎn)生惡臭第十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日顆粒度

空隙率太小，不利于通風供氧；空隙率太大，堆肥量減少。最佳粒徑隨垃圾物理特性變化而變化，例如紙張、紙板在之間；材質(zhì)比較硬的廢物要求粒度小些，在0.5-1cm之間。第十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日碳氮比

C/N比值是一個重要因素。微生物生長需要碳源，蛋白質(zhì)合成需要氮源。

C/N比值過高導致成品堆肥的C/N比過高，施肥時容易導致氮饑餓；C/N比值過低，細菌就將多余的氮轉(zhuǎn)化為氨，造成氮損失。一般認為初始C/N比值在25～30:1較為適宜。C/P比磷也是微生物所必須的營養(yǎng)元素，堆肥化所需C/P比為75～150，污泥中含有較多的磷，所以一般不必調(diào)整。第十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日pH值

pH值隨時間和溫度的變化而變化。在好氧堆肥初期，由于酸性細菌的作用，pH值降到4.5~5.0，隨后，最高上升到8.0~8.5。因為微生物可以在較大的pH值范圍內(nèi)生存和繁殖，因此一般不必調(diào)整。一般認為pH值在7.5~8.5時，可獲得最大堆肥速率。第二十頁，共七十二頁，2022年，8月28日外加微生物菌劑

污泥中通常有發(fā)酵微生物，只要通風等條件合適，不加菌劑也能發(fā)酵，但是為了實現(xiàn)快速堆肥，必須添加菌劑，接種菌劑有固體和溶液菌劑。第二十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日

好氧堆肥工藝（1）前處理（2）一次發(fā)酵（主發(fā)酵）（3）二次發(fā)酵（后發(fā)酵）（4）后處理（5）脫臭（6）儲藏第二十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日堆肥工藝的流程和參數(shù)第二十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日前處理前處理包括破碎、分選和篩選。通過分選和篩選去除粗大的垃圾和不可降解的有機物，并通過破碎使堆肥原料和含水率達到一定的均化。破碎的另一個作用是細化堆肥原料的粒徑，提高有機物降解的速度。隨后垃圾將與糞便或污泥按一定比例混合均勻。第二十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日一次堆肥經(jīng)前處理的垃圾進入堆肥裝置，通過翻堆或強制通風，向裝置內(nèi)供氧。在微生物的作用下分解易降解的有機物。一次堆肥的堆肥期約為4-12天。第二十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日第二十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日一次堆肥最終指標第二十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日中間處理

經(jīng)一次堆肥后的物料進入中間處理程序。在前處理工序中未被去除的小顆粒金屬、塑料等物質(zhì)將在這個程序中得到去除。通過這個工序可減輕二次堆肥的負荷，提高堆肥質(zhì)量。第二十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日二次堆肥

經(jīng)中間處理后的半成品進入二次堆肥，通過二次堆肥將尚未分解的和較難分解的有機物進一步進行分解，使之變成較為穩(wěn)定的有機物。二次堆肥的時間通常為20-30天。第二十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日二次堆肥最終指標第三十頁，共七十二頁，2022年，8月28日脫臭

臭味是堆肥中比較明顯的二次污染，它關(guān)系到一個堆肥廠的運行質(zhì)量。臭味的主要組成成分是硫化物、胺化合物、脂肪酸、酮、醛和酚。其中主要的是氨氣的釋放。目前廣泛應(yīng)用的治理方法是生物脫臭法。第三十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日

除臭方法第三十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日堆肥化系統(tǒng)

根據(jù)技術(shù)的復雜程度，一般分為三類：條垛式、通氣靜態(tài)垛式、發(fā)酵倉式系統(tǒng)。第三十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日條垛式堆肥系統(tǒng)

第三十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日條垛式系統(tǒng)的優(yōu)缺點優(yōu)點:1、所需設(shè)備簡單,成本投資相對較低；2、翻堆會加快水分的散失，堆肥易于干燥；3、填充劑易于篩分和回用；4、因為堆腐時間相對較長，產(chǎn)品的穩(wěn)定性相對較好。第三十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日缺點:1、條垛式系統(tǒng)占地面積大;2、要有大量的翻堆機械及人力;3、需要更頻繁地監(jiān)測,才能確保足夠的通氣量和溫度;4、翻堆會造成臭味的散失;5、條垛式在不利的氣候條件下不能進行操作,6、為了保證良好的通氣條件,條垛式系統(tǒng)所需要的填充劑比例相對較大。第三十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日通氣靜態(tài)垛堆肥系統(tǒng)通氣靜態(tài)垛與條垛式系統(tǒng)的不同之處:

1、堆肥過程中不進行物料的翻堆；2、通過鼓風機通風使堆體保持好氧狀態(tài)第三十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十頁，共七十二頁，2022年，8月28日

把強制通風靜態(tài)垛堆肥過程分成三個階段：(1)加熱階段；(2)高溫階段；(3)冷卻階段。第四十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日優(yōu)點:1.設(shè)備的投資相對較低;2.相對于條垛式系統(tǒng),溫度及通氣條件得到更好地控制;產(chǎn)品穩(wěn)定性好,能更有效地殺滅病原菌及控制臭味;3.由于條件控制較好,通氣靜態(tài)垛系統(tǒng)堆腐時間相對較短,一般為2-3周;4.由于堆腐期相對較短、填充料的用量少,因此占地也相對較少。缺點:堆肥易受氣候條件的影響。

通氣靜態(tài)垛系統(tǒng)的優(yōu)缺點第四十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日發(fā)酵倉系統(tǒng)發(fā)酵倉系統(tǒng)是使物料在部分或全部封閉的容器內(nèi)，控制通氣和水分條件，使物料進行生物降解和轉(zhuǎn)化。發(fā)酵倉系統(tǒng)與其它兩類系統(tǒng)的根本區(qū)別是該系統(tǒng)是：在一個或幾個容器內(nèi)進行，是高程的度機械化和自動化。第四十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日優(yōu)點:1.堆肥設(shè)備占地面積小;2.能夠進行很好的過程控制(水、氣、溫度);3.堆肥過程不會受氣候條件的影響;4.能夠?qū)U氣進行統(tǒng)一的收集處理,防止了環(huán)境的二次污染,同時也解決了臭味問題;5.在發(fā)酵倉系統(tǒng)中,可以對熱量進行回收利用。

發(fā)酵倉系統(tǒng)優(yōu)缺點第四十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日第四十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日二、厭氧消化技術(shù)

碳水化合物有機物：蛋白質(zhì)脂肪

糖類氨基酸脂肪酸甘油CH4、H2、N2、CO2、CO、H2S等

揮發(fā)份醇類

H2、CO、CO2液化階段產(chǎn)酸階段產(chǎn)甲烷階段厭氧消化過程劃分為三個連續(xù)的階段:即水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。第五十二頁，共七十二頁，2022年，8月28日厭氧消化過程第一階段為水解酸化階段

復雜的大分子、不溶性有機物先在細胞外酶的作用下水解為小分子、溶解性有機物，然后滲入細胞體內(nèi)，分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機酸、醇類、醛類等。這個階段主要產(chǎn)生較高級脂肪酸。第五十三頁，共七十二頁，2022年，8月28日第二階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段

在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌的作用下，第一階段產(chǎn)生的各種有機酸被分解轉(zhuǎn)化成乙酸和H2，在降解奇數(shù)碳素有機酸時還形成CO2。第五十四頁，共七十二頁，2022年，8月28日第三階段為產(chǎn)甲烷階段

產(chǎn)甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉(zhuǎn)化為甲烷。此過程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的l/3后者約占2/3。第五十五頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十六頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十七頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十八頁，共七十二頁，2022年，8月28日第五十九頁，共七十二頁，2022年，8月28日第六十頁，共七十二頁，2022年，8月28日厭氧消化工藝濕式連續(xù)單級厭氧消化工藝第六十一頁，共七十二頁，2022年，8月28日濕式連續(xù)多級