好氧堆肥原理.pptx

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,TreatmentandDisposalofSolidWaste,TreatmentandDisposalofSolidWaste,第7章有机废物的堆肥化处理技术,本章内容,学习内容：

主要介绍固体废物好氧分解的原理、影响因素、工艺方法,好氧堆肥原理堆肥化工艺与堆肥影响因素堆肥方法与设备堆肥腐熟度及堆肥质量评价,生物,设备,工艺,学习要求：

通过学习要求掌握利用微生物好氧堆肥处理控制有机固体废物的基本知识及实际操作技术。

接种剂,第一节堆肥化的基本概念与发展过程,什么是堆肥化,堆肥化利用自然界中广泛存在的微生物，有控制地促进固体废物中可降解有机物转化稳定的腐殖质转化的生物化学过程。

BokashicompostingBokashicompostingusesanaerobicoranaerobicinoculationtoproducethecompost.Onceastartercultureismade,itcanbeusedtoextendthecultureindefinitely,likeyogurtculture.Sincethepopularintroductionofeffectivemicroorganisms（EM）,bokashiiscommonlymadewithonlymolasses,water,EM,andwheatbran.,Insideofaw:

Bokashicompostingbin.FoodscrapsarelayeredwiththeBokashibranwhichhelpsthefoodscrapsfermentinsidetheair-tightbin.,什么是堆肥化,堆肥终产物,堆肥堆肥化的最终产物称为堆肥，也把堆肥化简单地称为堆肥。

Compost（/kmpst/or/kmpost/）isorganicmatterthathasbeendecomposedandrecycledasafertilizerandsoilamendment.Compostisakeyingredientinorganicfarming.Atthesimplestlevel,theprocessofcompostingsimplyrequiresmakingaheapofwettedorganicmatter（leaves,foodwaste）andwaitingforthematerialstobreakdownintohumusafteraperiodofweeksormonths.高温堆肥产生的热量与蒸汽,一、好氧堆肥原理,微生物群落在营养、水分和通风条件合适的情况下，将垃圾中的有机物分解转化为二氧化碳、水、无机物和生物体细胞物质，同时释放能量，并将固体废物改良成稳定的腐殖质。

好氧堆肥发酵过程,好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程，将一部分有机物分解氧化成简单的无机物，从中获得微生物新陈代谢所需要的能量，同时将一部分的有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体的过程。

上述过程包括氧化和合成两个过程。

好氧堆肥的基本反应,理论需氧量的计算:

理论需氧量的计算:

CaHbOcNd0.5（ny+2s+r-c）O2nCwHxOyNzsCO2rH2O（d-nz）NH3式中，r=0.5b-nx-3（d-nz）；s=a-nw；n为降解效率。

实例（P183例7-1）用一种成分为C6H7O2（OH）35的堆肥物料进行实验室规模的好氧堆肥化试验。

试验结果是每1000kg堆料在完成堆肥化后剩余400kg，经测定产品成分为C6H7O2（OH）32，试求每1000kg物料的理论需氧量。

二、好氧微生物,不同细菌的生长温度范围,好氧堆肥的三个阶段,好氧堆肥的微生物学过程可大致分为三个阶段，每个阶段都有其独特的微生物类群：

产热阶段（中温阶段，升温阶段）高温阶段降温阶段嗜温菌和嗜热菌活动的温度范围,好氧堆肥的三个阶段,20,40,60,80,时间,温度100,潜伏阶段,0适应新环境,中温增长阶段,嗜温性细菌，芽孢菌、芽孢菌分解最易分解的可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度45,高温阶,段,嗜热性微生物、细菌，残留可溶性物质，纤维素、木质素，蛋白质逐步分解，温度4570,降温阶,段,嗜温性微生物、多为难分解物质温度,产热阶段,第二节堆肥化工艺,一、堆肥的基本工艺流程,一个完整的现代好氧堆肥化工艺通常由前处理、主发酵、后发酵、后处理、脱臭和储存6道工序组成。

主发酵和后发酵是最为重要的，是堆肥过程的关键。

一、堆肥的基本工艺流程,主发酵与后发酵,80,60,40,20,0,0,40,80120,280320360,160200240堆肥时间（h）,度（）,主发酵,后发酵,升温段,高温段,降温段,乡村简易堆肥法（一次发酵方式）,乡村堆肥的目的是利用其农业废弃物制备优质有机肥源。

堆肥材料可分成三类。

第一类是禾谷类的秸秆及其根茬、杂草和落叶等，它们是堆肥的主体。

其特点是含氮较少，C/N比宽，木质素含量较高，不易分解。

第二类是促进分解的材料包括调节C/N比和酸度的材料。

前者指含氮较多的物质，如人、畜粪尿、新鲜豆科绿肥和化学氮肥，后者指石灰。

在农村进行简易高温堆肥时，还加入适量的骡、马粪或其培养液，以接种高温纤维分解菌。

第三类是吸附能力强的材料，如泥土和泥炭等。

堆制前酌情进行预处理。

如粗大的玉米秆等应切碎至1015cm；垃圾要进行分选，去除不可堆肥物；老熟的野草切短后用石灰水浸泡或堆积；含水过多的杂草需晒一下除去部分水分。

乡村简易堆肥法（一次发酵方式）,材料的配方因地而异，一般高温堆肥的配方为：

植物性秸秆100份，人、畜粪尿10-20份，石灰或草木灰2-5份，水100-200份，骡、马粪适量。

堆制技术一般堆宽和堆高各2.0m，长度视材料而定。

堆前夯实地面，铺9-10cm厚的干细土或泥炭，以吸收肥液。

开始先铺第一类材料，厚约20cm，然后加适量水和第二类材料，如此反复，堆积至所需高度，上用泥肥封顶。

加堆积物的原则：

第一类材料的厚度，由下而上逐层变薄；第二类材料的用量，由下而上逐层增多，以利腐熟均匀。

堆肥工艺实例,第三节好氧堆肥化影响因素,1粒度（孔隙度）,颗粒尺寸亦即颗粒度的大小对通风供氧有重要影响，对堆肥原料颗粒尺寸有一定的要求。

堆肥物料颗粒的平均适宜粒度为25-75mm。

厨房食品垃圾的粒度尺寸要求大一些，以免碎成浆状物料，妨碍好氧发酵。

2C/N比,碳和氮是微生物生命活动和细胞合成的重要能源和原料，而微生物对有机物的降解和转化是堆肥化的关键，因此必须控制堆肥原料的C/N比，确保微生物降解和转化顺利、高效。

微生物生长需要碳源，蛋白质合成需要氮源，微生物合成1份蛋白质大约需要30份碳，对于堆肥来讲，C/N比为3035起来是理想的。

若C/N比过高，微生物增殖时由于氮不足，生长受到限制，有机物降解速度变得缓慢，堆肥时间变长；若C/N比过低，则堆肥过程产生NH3，不仅影响环境而且造成肥效成分氮的损失，影响农作物生长。

3含水率,水分的作用在于为微生物新陈代谢提供水分；能过水分蒸发带走热量，调节堆肥温度一般要求堆肥含水率为50%-70%。

水分超过65%，易造成厌氧状态，减缓降解速率，产生H2S恶臭气体；水分低于40%，微生物活性降低，有机物难以分解；水分低于12%，微生物停止繁殖。

4混合与接种,有机物是微生物赖以生存和繁殖的重要因素，堆肥反应的特性是它需要一个合适的有机质范围。

适合堆肥的有机物含量范围为20-80。

当有机物含量低于20时堆肥过程产生的热量不足以提高堆层的温度而达到堆肥的无害化，也不利于堆体中高温分解微生物的繁殖，无法提高堆体中微生物的活性，最后导致堆肥工艺的失败。

当堆体有机物含量高于80时由于高含量的有机物在堆肥过程中对氧气的需求量很大，而实际供气量难以达到要求，往往使堆体中达不到好氧状态而产生恶臭，也不能使好氧堆肥顺利进行。

5通风供氧量,堆肥过程是一个生化过程，堆体是一个具有气、液、固三相的复杂多相体，堆料在堆肥过程中对空气的需求量是不断变化的。

通风是好氧堆肥成功的重要因素，其作用在于：

堆肥初期的升温阶段，在满足生物需氧条件下，尽量使散热达到最低；堆肥中期的恒温阶段（高温阶段），通风量的控制是以散热为主，以维持堆体的温度恒定；堆肥后期的降温阶段，为了还使物料进一步发酵，就必须减少通风量，甚至不再进行通风。

堆肥结束时，可通过通风去除堆肥成品的水分，即用于干燥堆肥。

通风量主要取决于：

堆肥原料中有机物含量、有机物中可降解成分的比例、可降解系数等,6温度,温度是堆肥化过程重要的操作控制参数，是堆肥系统微生物活性的反映，温度的作用主要是影响微长物的生长。

堆肥化是一个放热过程，若不加控制，温度过高会过度消耗有机质，降低堆肥产品质量，温度过低也不利于堆肥化过程，发酵时间延长。

堆肥化温度控制的另一目的是杀灭堆料中的病原菌、寄生虫卵和杂草种子，堆肥化过程若能维持在60以上一昼夜时间，即可达到无害化目的。

堆肥化过程常采用调节通气量大小的办法控制温度。

堆肥温度与CO2生成速率关系,7pH,堆肥原料一般情况下呈中性，堆肥化时一般不需要调整。

即使发酵过程中pH值发生变化，例如条垛系统23d内pH值会下降到,5左右，但随着发酵的进行，pH值会重新上升，堆料熟化时pH值达到78。

堆肥过程中pH值的变化，与微生物的代谢活动有关，微生物自身可以进行调整。

不论堆肥的原料如何，堆肥结束时的pH值几乎都在78之间，因此也可以用pH值作为堆肥熟化与否的控制指标。

6.58.5,第四节堆肥方法与设备,一、堆肥方法与设备分类,传统分类法：

露天堆肥法、半快速堆肥和快速堆肥法等；国外比较新的分类方法是：

“非反应器型”（静态）堆肥和“反应器型”（动态）堆肥两大类。

静态堆肥投资成本较低，但占地面积大，周期长，受天气条件影响严重。

动态堆肥发酵周期短，受天气条件影响小，无害化程度高，但设备投资大，技术较复杂。

堆肥系统的分类及其对比,各种堆肥系统的主要区别在于维持堆料及通气条件所用技术手段的差异，因此就出现了不同的分类方法。

有人将堆肥系统分成干预堆肥系统和非干预堆肥系统，或称为静态堆肥系统和动态堆肥系统。

一般来讲，应用反应器的系统通常被叫做“机械的”、“封闭的”或“容器的”系统，而不用反应器的系统被称为“开放”系统。

堆肥系统也可依据反应器类型、物料流动特点，反应器条件以及空气供应方式来分类。

下表基本包括了大部分历史上和目前沿用的堆肥系统。

根据堆肥技术的复杂程度以及使用情况，主要有三大类堆肥系统：

条垛式、静态垛式和反应器系统。

条垛堆肥主要通过人工或机械定期翻堆配合自然通风来维持堆体中的有氧状态；与条垛堆肥相比，静态堆肥在堆肥过程中不进行物料的翻堆，能更有效地确保堆体达到高温和病原菌灭活，堆肥周期缩短；反应器堆肥则在一个或几个容器中进行，通气和水分条件得到了更好的控制。

二、非反应器型堆肥方法与设备,1、静态条堆法按比例把物料和调理剂剂混合；把永久的通气管或临时的多孔通气管上覆盖约为10cm厚的调理剂，形成堆肥床；把物料/调理剂的混合物加到堆肥床上；在堆体的外表覆盖一层已过筛或未过筛的腐熟堆肥；把鼓风（空压）机连接到通气管道上。

二、非反应器型堆肥方法与设备,2、翻堆式条堆法,利用翻堆机对物料进行翻转搅动，属自然通风供氧。

料堆高度在24m,宽度在36m，长度可达120m。

一般每周搅拌13次，6个月腐熟。

易受气候环境的影响、占地面积大、堆肥时间