1、堆肥科學(xué)與技術(shù),應(yīng)用生物科學(xué),我們必須與其他生物共同分享我們的地球，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們發(fā)明了許多新的富于想象力和創(chuàng)造力的方法，隨著這一形勢(shì)的發(fā)展，一個(gè)要反復(fù)提及的話題是：我們是在與生命（活的群體，他們經(jīng)受的所有壓力和反壓力，他們的興盛與衰?。┐蚪坏?。 寂靜的春天,生命（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)）-微生物,生物轉(zhuǎn)化 biotransformation 生物降解 biodegradation,第一章 緒論,一、固體廢物堆肥化概述 二、固體廢物堆肥化研究進(jìn)展 三、固體廢物堆肥化發(fā)展趨勢(shì),一、固體廢物堆肥化概述,堆肥化（composting）- 過(guò)程 Compostingcompositum（mixture

2、） 堆肥（compost）- 產(chǎn)物 堆肥技術(shù)是對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化、無(wú)害化處理的重要技術(shù)之一。堆肥過(guò)程的實(shí)質(zhì)是利用微生物進(jìn)行固體發(fā)酵的過(guò)程，堆肥技術(shù)的實(shí)質(zhì)則是創(chuàng)造一個(gè)適宜微生物生長(zhǎng)繁殖的條件。,堆肥的作用,廢棄物的無(wú)害化、減量化 土壤調(diào)節(jié)劑（改良劑） 處理動(dòng)物遺體（病原） 生產(chǎn)食用菌,通過(guò)控制發(fā)酵條件促進(jìn)發(fā)酵進(jìn)程向人類(lèi)需要的方向進(jìn)行，以便產(chǎn)生有益、無(wú)害的發(fā)酵產(chǎn)品。然而，固體發(fā)酵過(guò)程中微生物作用過(guò)程非常復(fù)雜，人類(lèi)對(duì)于堆肥過(guò)程中的微觀原理和知識(shí)依然了解的不夠透徹，這無(wú)疑阻礙了堆肥技術(shù)的應(yīng)用效果。,（一）固體-農(nóng)業(yè)-廢棄物的分類(lèi)與特點(diǎn),農(nóng)業(yè)廢棄物（agriculture wastes）：農(nóng)業(yè)廢棄物包括

3、植物類(lèi)廢棄物（農(nóng)林生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物） 、動(dòng)物類(lèi)廢棄物（牧、漁業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物） 、加工類(lèi)廢棄物（農(nóng)林牧漁業(yè)加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余物）和農(nóng)村城鎮(zhèn)生活垃圾等四大類(lèi)。 通常農(nóng)業(yè)廢棄物主要指農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便。,按成分來(lái)分包括：植物纖維性廢物；人畜禽排泄物。 按來(lái)源來(lái)分：農(nóng)田和果園殘留物（如秸稈、雜草、枯枝落葉、果殼果核等）；牲畜和家禽的排泄物及畜欄墊料；農(nóng)產(chǎn)品加工的廢棄物和污水（稻殼、玉米芯、果汁渣等）；人糞尿和生活廢棄物。,可再生性： 可利用性： 可儲(chǔ)存性： 污染性： 污染-資源 是當(dāng)今生態(tài)農(nóng)業(yè)研究和推廣的重要內(nèi)容之一。,（二）我國(guó)的農(nóng)業(yè)廢棄物,我國(guó)的農(nóng)業(yè)廢棄物呈現(xiàn)出四大特點(diǎn)，即數(shù)量

4、大、品質(zhì)差、價(jià)格低、危害多的污染特點(diǎn)。每年產(chǎn)生的廢棄物數(shù)以億噸計(jì)，同時(shí)發(fā)生的污染事件也在逐年增加。 秸稈類(lèi)廢棄物 畜禽糞便類(lèi)廢棄物,（三）主要農(nóng)業(yè)廢棄物污染對(duì)環(huán)境的影響,農(nóng)業(yè)秸稈污染現(xiàn)狀與危害 禽畜糞便污染現(xiàn)狀與危害,（四）農(nóng)業(yè)廢棄物主要處理技術(shù),堆肥（肥料化技術(shù)） 生產(chǎn)食用菌 生產(chǎn)飼料 獲取能量,（五）農(nóng)村廢棄物綜合利用存在的問(wèn)題,資源總量不清 沒(méi)有高度重視 技術(shù)裝備落后 缺乏政策法規(guī),（六）我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的意義,消除日益嚴(yán)重的環(huán)境污染 保持和提高耕地土壤質(zhì)量 解決農(nóng)村的能源短缺和保護(hù)生態(tài)環(huán)境 生物質(zhì)能為國(guó)家能源和電力緊張做貢獻(xiàn),（七）國(guó)外農(nóng)業(yè)廢棄物資源化處理現(xiàn)狀,農(nóng)業(yè)廢棄物用于處

5、理廢水 農(nóng)業(yè)廢棄物用于清潔油污地面 農(nóng)業(yè)廢棄物開(kāi)發(fā)作為能源 農(nóng)業(yè)廢棄物用作飼料原料、發(fā)電燃料及用來(lái)生產(chǎn)液體燃料 農(nóng)業(yè)廢棄物制作復(fù)合材料,二、固體廢物堆肥化研究進(jìn)展,（一）堆肥的發(fā)展歷史 人類(lèi)利用有機(jī)固體廢物生產(chǎn)堆肥，已有幾千年歷史 （人類(lèi)文明化、城鎮(zhèn)化）。,新石器時(shí)代人類(lèi)開(kāi)始改變生活方式（狩獵和采集）轉(zhuǎn)為種植和飼養(yǎng)，開(kāi)始城鎮(zhèn)似的定居生活。6000年前的閃族人在房屋后挖槽放置廢物，并被用于農(nóng)田。 早期的文明起源于中國(guó)、南美、印度等地區(qū)開(kāi)始使用農(nóng)業(yè)廢物，人和動(dòng)物排泄物堆積后用作肥料。 發(fā)現(xiàn)公元前18001200年（古希臘文明），克諾索斯，克里特，米諾斯，邁錫尼城市的具有一個(gè)類(lèi)似的功能的大型坑用于堆

6、肥。,堆肥的發(fā)展歷史（古代）,1925年，阿爾貝霍華德在印度將樹(shù)葉、垃圾、動(dòng)物及人的糞尿等堆積成1.5m高的土堆，翻堆2次，共進(jìn)行6個(gè)月的厭氧發(fā)酵。印多爾法 （Indore Process）之所以成功是因?yàn)槎洋w會(huì)像預(yù)言的一樣可以發(fā)熱，而且不會(huì)腐敗。該方法的科學(xué)性表現(xiàn)在基質(zhì)有了配方，另外有了操作的步驟描述。 后來(lái)，又進(jìn)一步改良成將廢物與糞便多層交互重疊堆積，并進(jìn)行多次翻堆，堆積46個(gè)月，這就是Bangalore法。,堆肥的發(fā)展歷史（現(xiàn)代）,之后，對(duì)印多爾法進(jìn)行了大量研究，提出了一些修改的方法，并評(píng)估了成品堆肥作為肥料的使用。印多爾法一個(gè)重要的修改，是轉(zhuǎn)向更頻繁的翻堆，以保持有氧條件，從而實(shí)現(xiàn)更快

7、速降解，縮短堆肥時(shí)間。 1932年荷蘭VAM公司建立了歐洲第一個(gè)改良印多爾法的規(guī)模堆肥工廠，其工藝稱為范曼奈法（van Mannen），是將垃圾用水調(diào)節(jié)后，在室外堆積4-8月（厭氧分解），然后破碎、分選。,1926至1941年，瓦克斯曼和他的同事們?cè)诒笨_來(lái)納州農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站，進(jìn)行相關(guān)研究，并得出有關(guān)溫度對(duì)分解率影響的重要發(fā)現(xiàn)。并研究微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解。 出版“Principles of Composting”,從1950年到1955年，Golueke并在加州大學(xué)伯克利分校他的同事進(jìn)行的城市垃圾（食物殘?jiān)推渌缮锝到獾奈镔|(zhì)）混合堆肥，他們的研究結(jié)果對(duì)現(xiàn)代堆肥科學(xué)原理具有重要意義。 羅代爾是另

8、一位堆肥科學(xué)的先驅(qū)。1942年，他創(chuàng)辦了有機(jī)庭園雜志，并于1950年出版堆肥全書(shū)，在他的影響下于1960年春天創(chuàng)辦了堆肥科學(xué)，并在1981年重新命名為生物循環(huán)，目前生物循環(huán)已成為堆肥工業(yè)的旗幟性雜志。,同時(shí)，在印度，中國(guó)，馬來(lái)西亞及其他國(guó)家，特別是在歐洲，投入了相當(dāng)大的努力改進(jìn)早期的堆肥方法并使堆肥過(guò)程機(jī)械化。創(chuàng)新幾種機(jī)械。目的是：用一些材料結(jié)構(gòu)將堆肥物料封閉，使堆肥過(guò)程更美觀；縮短獲得穩(wěn)定堆肥的時(shí)間；使其更加經(jīng)濟(jì)。,貝卡利 （Beccari）法1922年在意大利取得專(zhuān)利。這是一種封閉系統(tǒng)，這種方法先使固體有機(jī)物厭氧發(fā)酵，然后送空氣促其好氧發(fā)酵。作為此種方法改良的維爾德利爾（verdlier）

9、法，使厭氧發(fā)酵的滲出液循環(huán)使用，再充分供給空氣，以促進(jìn)物料早期熟化。博達(dá)斯法是依靠插入管子進(jìn)行堆內(nèi)充分的通風(fēng)，不用厭氧發(fā)酵，發(fā)酵周期可縮短20d左右。,1939年，厄普托馬斯法在美國(guó)取得了專(zhuān)利。這種方法用多段豎爐發(fā)酵倉(cāng)，發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)物料從上至下逐層移動(dòng)，加強(qiáng)了發(fā)酵過(guò)程中的通風(fēng)和攪拌強(qiáng)度，使得發(fā)酵溫度高，同時(shí)接種特種細(xì)菌而使堆肥時(shí)間縮短13個(gè)月。該法的出現(xiàn)促使高溫堆肥迅速發(fā)展。1949年美國(guó)的弗蘭澤法將腐熟的堆肥制品摻人發(fā)酵堆肥中，重復(fù)使用，可省去接種特種細(xì)菌。此后，美國(guó)又相繼研制出了采用密閉發(fā)酵槽進(jìn)行堆肥的福列薩法和箱型間歇堆肥等新工藝,Hardy 反應(yīng)器（1960）,70年代以后，許多堆肥工藝不

10、斷得到完善，一些新的工藝也被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如19721973年間美國(guó)農(nóng)業(yè)部馬里蘭州的農(nóng)業(yè)研究中心開(kāi)發(fā)的通氣靜態(tài)堆工藝，也稱貝特斯維勒（BELTSVILLE）工藝。該工藝在美國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，1990年有超過(guò)76座設(shè)備在運(yùn)行。,1933年，在丹麥出現(xiàn)了達(dá)諾 （Dano）法。它是一種運(yùn)用回轉(zhuǎn)窯發(fā)酵筒進(jìn)行好氧發(fā)酵的方法，特點(diǎn)是發(fā)酵周期短，一般只用34d。,Livorno, 意大利 300 t/d,Sutton, 英國(guó) 530 t/d,Manchester, 英國(guó) 2,400 t/d,日本的立式多層攪拌床（即塔式工藝）,愛(ài)溫森（EWESON）轉(zhuǎn)鼓式反應(yīng)器系統(tǒng),比爾德(Beard)筒倉(cāng)工藝,（二）堆肥在我國(guó)

11、的發(fā)展歷史（古代）,泛勝之書(shū)公元前1世紀(jì)的西漢末期 齊民要術(shù)公元550年左右作于東魏時(shí)期，強(qiáng)調(diào)要用熟糞 陳旉農(nóng)書(shū)公元1149年南宋,善其根苗篇說(shuō)：要種稻，必須先搞好秧田。若用麻枯（麻子榨油的殘?jiān)┯绕浜?。但麻枯不好使用，需要?xì)細(xì)打碎，和火糞混和堆積，像做麴的樣子；等候它發(fā)熱（因發(fā)酵而生熱），生鼠毛（發(fā)霉如鼠毛狀），就攤開(kāi)中間熱的放在四傍，把四傍冷的放在中間，再堆積起來(lái)；如此三四次，一直等到不發(fā)熱，才可以使用，否則就要燒殺秧苗的。,1591年就出現(xiàn)了“蒸糞法”，即堆肥的積制利用方法 1633年就開(kāi)始了“釀糞法”，即漚肥的積制利用方法,（二）堆肥在我國(guó)的發(fā)展歷史（現(xiàn)代）,初始階段 （20世紀(jì)5060年代） 開(kāi)發(fā)研究階段 （20世紀(jì)7080年代） 推廣應(yīng)用階段 （20世紀(jì)8090年代）,三、固體廢物堆肥化發(fā)展趨勢(shì),堆肥系統(tǒng)有三種分類(lèi)方法。按需氧程度分，有好氧堆肥和厭氧堆肥；按溫度分，有中溫堆肥和高溫堆肥；按技術(shù)分，有露天堆肥和機(jī)械密封堆肥。習(xí)慣上都按好氧堆肥與厭氧