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1、最新堆肥高级指导手册堆肥高级指导手册堆肥高级指导手册一、 简介 21. 堆肥特性 22. 堆肥工艺模型 23. 主要工艺参数的控制 34. 产品特性发展的控制 5二、 堆肥特性详述 51. PH 52. 可溶盐含量 63. 营养含量（N-P-K） 74. 持水能力 85. 容积密度 96. 湿度 97. 有机物含量 108. 颗粒大小和结构 119. 稳定性 1210. 腐熟度（种子发芽和作物生长的反应） 1311. 微量元素 1412. 人造惰性剂 1513. 病菌和草籽 16三、 总结 17四、 附件 17附件A 稳定性和腐熟度检测方法和比率 17附录B US政府生物固体的规定 18一、简

2、介1.堆肥特性堆肥厂产生的堆肥产品来源于不同的原材料，比如庭院剪切物，生物固体，纸张，食品下脚料等不同的商业、工业和农业的废弃物。为了使产品性能一致并能使工艺过程容易控制，必须熟悉原料的性能，而且要获得实验数据。堆肥厂只能加工物理和化学污染物含量低的原料，以保障公众健康和环境。表1 堆肥特性1.PH2.可溶盐含量3.营养含量4.持水能力5.容积密度6.湿度7.有机物含量8. 颗粒尺寸和结构9. 稳定性10.腐熟度11.微量元素12. 人造惰性剂13.病菌和草籽因为堆肥使用不同的原料，所以可以产生不同的堆肥产品。影响堆肥产品特性和质量的两个重要因素是原料和堆肥腐熟度。有不同的方法调整堆肥发酵、腐

3、熟、筛分和精选、储存的操作步骤以控制产品的特性。本指导的目的就是描述潜在的调整方法，控制最终产品的特性。本指导所说的产品特性如表1所示。本指导还提供了在操作过程中一些问题的解决方案。对原料和产品的取样和分析，以监控工艺过程，这些为评估工艺操作和堆肥产品提供了必须的数据。评估所用的实验方法应和政府规定一致。环境的监测分析应由有资质的实验室进行，其他特性的监测可以由商业实验室或工厂自建实验室进行。2.堆肥工艺模型图1 堆肥工艺模型 图1显示了堆肥工艺的操作步骤。模型包含物料从进厂到产品的全部过程。这7个步骤对于增加原料价值从而最终卖掉都是必须的。原料：从废物产生处或者送到工厂的废物含有堆肥必须的有

4、机物。原料到厂之前必须提前知道原料成分，确保产品符合规范和具有客户需要的特性。原料回收：运送到厂的原料进行最后一次监测，以除去物理和化学的污染物，如需要还要对回收的物品进行监测。对气味进行控制。原料预处理：本步骤主要是为更有效的堆肥发酵创造条件，建立适合微生物繁殖的环境，和对气味的产生进行控制。堆肥发酵：堆肥发酵的过程主要是杀死原料中引起疾病的病菌，并杀死草籽。此步骤还控制微生物的生长环境从而使有机物的降解更加迅速。在整个过程中，必须控制堆体产生臭气。臭气处理：每一个操作步骤中因为细菌的活动都会产生臭气，对臭气产生的控制是非常重要的。防止臭气的挥发是一个工厂成功的关键。堆肥腐熟：堆肥腐熟是完成

5、产品的操作，它继续降解过程以增加客户需要的产品生物稳定性，它还继续杀死病菌并消除抑制种子发芽的阻碍剂。控制堆体臭气的产生。膨胀剂仍旧保留在堆体中，以提高堆体的空隙率和通风条件。注意：两个完成产品的步骤顺序：堆肥腐熟和堆肥筛分有时候会颠倒，使膨胀剂保持足够的空间以利于堆肥腐熟。若筛分之前完成了腐熟操作，则筛分效果将会非常好，因为产品的稳定性得到了提高，颗粒的大小更均匀变小，从而使小的物理污染物得到除去。堆肥的筛分和精选：这是一个完成堆肥产品的操作。在此操作中，膨胀材料和其他大颗粒物质，如石头，人造惰性剂，织物，玻璃，金属和塑料被筛分除去，以满足市场的需求。必须控制粉尘的产生。堆肥的储存和包装：此

6、操作的目的是最大化市场机会，平衡市场的季节需求，而且有时会让产品获得更大的价钱。3.主要工艺参数的控制表2 是一个模型，显示了原料和7个步骤中需要控制的工艺参数。“V”表示在每一个工艺步骤中需要控制的参数。主要的工艺参数规定了堆肥的工艺条件。表2 主要工艺参数主要工艺参数主要工艺参数的控制原料的收集和交付工艺步骤1234567原料回收原料 预处理堆肥气味处理堆肥腐熟堆肥筛分和精选堆肥的储存和包装空隙率VVVVVVVV营养平衡VVV氧含量和PH VVVVV湿度VVVVVV温度VV时间VVVVV堆体空隙率：决定了相连颗粒的空间，这些空间用于空气和水膜覆盖颗粒原料的营养平衡：主要是指初始的碳氮比和氮

7、磷比，这些指标决定了微生物的活性。堆体氧含量：确保二氧化碳和其他微生物产生的气体得到交换，提供足够的氧气促进有氧反应，防止厌氧反应产生臭气。堆体湿度：确保足够的水膜覆盖在颗粒的周围，使微生物发生酶化活动，但是湿度不要太大以免水分阻塞了空气置换的空间，造成厌氧反应。在堆肥发酵时，湿度最好是大于40%，最好在45-60%之间，绝不能低于35%以防止粉尘的出现。堆体温度：是嗜温菌进行活动产生热量的证据，足够的热量用以杀死病菌和草籽。最后温度到达一个适宜的温度，延长放线菌和真菌的活动时间，降解半纤维素，纤维素，木质纤维素 和木质材料。保留时间：在不同温度下的堆肥时间，使原料成分稳定，使在初始阶段和初始

8、腐熟阶段形成的有机植物毒素充分降解。操作步骤1，3，5，6，7部分或全部的增加产品的价值，需要投资设备，时间和人力。某些步骤需要部分的投资，如第3步或第5步中病菌的处理。增加市场价值的投资比率一定要超过投资成本。图2显示了满足市场需要的产品资源和不需要增加产品特性的产品。图2 堆肥产品模型步骤1 原料回收：是在料坑处对原料进行检察，除去不想要的物品，回收可作为循环利用的物品，比如铁，塑料，干净纸。此处需要配备设备和人力，投资需要能得到补偿。步骤2 原料预处理：对所有的堆肥厂都是一个基本的需要。步骤3：堆肥发酵可以杀死病菌和大部分草籽，这也是原料处理最基本的需要。基于这一点，市场能够接受这些产品

9、，尽管它们的生物稳定性不强，而且还有阻碍种子发芽和作物生长的阻碍剂的存在。但是经过长时间的稳定和腐熟，这些产品可以为用户提供足够的营养，比如所含的有机物。步骤4气味处理：尽管他对于产品不会增值，但是必须保留此操作，以防止臭味和因此产生的关门风险步骤5 堆肥腐熟:可以增加生物稳定性，进一步除菌，在通风的条件下可以消除阻碍剂。腐熟的程度应和客户的需求一致，若产品需要包装，腐熟度高。若产品不包装直接用于农业，腐熟度可以低。不要进行无效的投资。步骤6 堆肥的筛分和精选:可以把大尺寸的颗粒和不需要的颗粒除去，能够为客户提供需要的颗粒尺寸和颗粒结构。筛分和精选需要另外的投资，这些投资可以增加工厂收入。步骤

10、7堆肥的储存和包装:主要是应对不同季节的需求，不是满足原料的供应模式。此时不应发生进一步的降解。若原料储存不可避免，它还可以针对特定的市场增加新的价值。4.产品特性发展的控制表3是产品特性的列表，也列明了堆肥过程影响产品特性的堆肥操作步骤和原料选择。表3 产品特性发展的控制产品特性特性确定原料的收集和交付工艺步骤1234567原料回收原料预处理堆肥气味处理堆肥腐熟堆肥筛分和精选堆肥的储存和包装安全特性规定的化学成分VVVVV病菌VVVV市场特性人造惰性剂VVV生长筛分VVVVVV稳定性VVVVVV有机物含量VVVVVPHVVVVV溶盐含量V水持能力VVVVV膨胀剂密度VVVVV颗粒尺寸和质地V

11、VVV湿度VVV植物营养含量VVVVV二、堆肥特性详述本手册讨论安全和市场特性的重要性和影响，每个特性的正常值的范围以及工艺过程对某些特性的影响，这些特性可以增加产品的市场价值。1.PH在特定的PH范围内和基于典型的堆肥利用率，特定品种的作物可以茂盛的生长；我们可以理解添加堆肥产品可以影响土壤的PH和生长介质。因此需测定这些影响并知道堆肥产品的PH值。堆肥产品的PH值范围是5.0-8.5。通常最终产品的PH范围缩小到6.0-7.5之间。在堆肥发酵过程中，生物活动倾向于把原料变成中性PH。这是因为大颗粒表面进行有氧反应，内部进行厌氧反应，因此缺少大量的通风以提供足够的氧气和置换二氧化碳及其他气体

12、。当颗粒尺寸减小，微生物由大量的细菌变为放线菌和真菌时，PH开始升高，氧含量会升高。但是若长时间的厌氧反应继续在堆肥发酵和腐熟阶段出现，有机酸会积聚，PH值下降。在原料预处理阶段，PH值是由原料的PH值决定的。例如，若原料当中含有缓冲PH值的物质，如木灰或其他工业废物，最终产品的PH会在中性之上。同样的，若石灰或铁盐用来除去生物固体中的水分，最终产品的PH值也会在中性之上。另一方面，若庭院剪切物中富含软木，树叶，或松针，这些物品作为原料中的主要成分，则最终产品会变成酸性。在堆肥发酵和堆肥腐熟工艺中，对PH造成最大影响的因素是缺少氧气形成的有机酸。产品的PH值可以通过在堆肥发酵和堆肥腐熟过程中维

13、持堆体的空隙率和自由空间来提高，这可以通过利用合适的膨胀材料和经常翻堆从而打破结块和气道来实现。在堆肥腐熟操作中当缺少通风时，出现另外一个问题是堆肥中出现酸，降低产品的PH.让膨胀材料一直呆到产品运输之前，有助于提高所需的空隙率。在堆肥腐熟时可以正压通风，产品储藏时可以在堆体下部通过分配气管利用通风机送风。翻堆腐熟产品可以提高堆体氧含量。降低堆体高度到1.82米或更低，可以防止堆体塌陷和挤压，从而可以提高堆体氧含量和降低酸的产生。最终产品可以通过添加改良剂来调整，如添加石灰提高PH值，添加硫化物降低PH以满足特殊要求。调节堆肥产品质量的堆肥和储存方法特性：PH 正常范围：5.0-8.5 最佳范

14、围：6.0-7.5操作步骤调整若值高调整若值低原料预处理用石灰和氯化铁进行脱水后的生物固体/淤泥，用聚合物对其进行改变以脱水添加低PH值的膨胀剂不要用堆肥产品作为膨胀剂添加高PH值得膨胀剂（木灰，水泥窑灰，等）少量（重量小于15%）以提高PH和缓冲能力用正确的膨胀剂以维持堆体空隙率堆肥发酵 和堆肥腐熟堆肥产品运输之前保持足够的腐熟时间调整膨胀剂的类型和尺寸以影响堆体空隙率保留膨胀剂直到产品运输之前堆肥腐熟阶段通风以防止酸的积聚降低非有氧发酵堆体的高度到1.82米或更低降低腐熟堆体高度到1.82米或更低对堆体进行经常翻堆以保持空隙率最终产品通过筛分或搅拌对产品进行通风使氨气挥发添加硫磺降低产品P

15、H。混合均匀。搅动并对产品进行通风，以打破结块和湿团添加石灰，如农业用石灰和牡蛎粉以增加缓冲能力和PH。混合均匀2.可溶盐含量 堆肥产品中过多的可溶盐可能是植物毒素的（防止种子发芽和根系的生长），尤其是对盐敏感的植物。然而许多营养是以盐的形式供给植物的，如许多商业肥料。可溶盐含量很大部分是由堆肥原料决定的，若原料的可溶盐含量高，它们就会被带入工艺中，最终产品的可溶盐含量相应的就高。在原料预处理步骤中，减少可溶盐含量的主要意思是利用第二种原料。当调整碳氮比的时候，混合另外一种可溶盐含量的原料稀释初始物料。因为一些膨胀剂可能会降解，因此它们可以帮助降低混合物的可溶盐含量。第二种原料和膨胀剂的数量可

16、以持续的增长，直到C:N比达到25：1和40：1之间，因此稀释了混合物的可溶盐含量。任何微小的工艺调整，都可以减少最终产品的可溶盐含量。若堆肥产品在最后时段的可溶盐含量高，可以通过添加低含量的土壤或土壤添加剂来降低可溶盐含量。另外某些研究者提倡在种植作物之前滤去堆肥添加剂以降低可溶盐含量。尽管可溶盐趋向于在未封闭的堆体内移动，从堆肥内趋向于滤除可溶盐很可能满足有限的成功。可溶盐越到底部累计越多，因此在堆体底部和顶部溶盐含量不同。从底部到顶部混合堆体可以使盐含量获得均衡调节堆肥产品质量的堆肥和储存方法特性：可溶盐含量正常范围：1-10 dS( mmhos/cm)最佳范围：5ds或更少工艺步骤调整

17、若值高调整若值低原料预处理使用可溶盐低的原料 使用第二种原料和膨胀剂，它们的可溶盐含量低。增加膨胀剂的比率或低含盐量的原料降低初始的混合物盐含量，使C:N比值在25：1和40：1之间。最终产品在使用之前添加低盐含量的土壤或者土壤添加剂，并彻底混合。种植作物之前根据庄稼的敏感程度和使用率，用低盐水在现场滤除堆肥添加剂3.营养含量（N-P-K） 大多数堆肥应用的好处是它的有机物含量和土壤的环境能力而不是它的营养含量。当堆肥内的营养以化肥的形式提供给作物时，在某些情况下他们会最终以污染物的形式释放到环境中去。理解这些营养的数量和获得性将会使我们调整使用化肥的实践和正确使用堆肥产品。调节堆肥产品质量的

18、堆肥和储存方法特性：营养含量（N-P-K） 正常范围：氮 0.5-2.5%干重；磷0.2-2.0%干重；钾 0.3-1.5%干重最佳范围：氮 1%干重；磷1%干重；钾 1%干重工艺步骤调整若值高调整若值低原料预处理添加第二种原料或者膨胀剂，它们可以提供碳，比如调整碳氮比，用树叶，玉米秆，稻草或纸张等增加营养含量，混合原料比如氮 生物固体，食品废物，草屑，牛马粪；磷 鸡粪，若混合物的空隙率得到了保持，降低膨胀剂的使用量在原料预处理阶段，降低通风率使PH值在5.0-5.5之间，并保持24小时以减少氨气的挥发从而减小氮的损耗堆肥发酵 和堆肥腐熟减少活性堆肥的长度最终产品针对每个客户的要求添加肥料，提

19、高最终产品的营养含量原料中富含营养，比如氮，磷，钾，则会使产品中也富含营养成分。比如，城市生活废水和动物粪便中的生物固体比庭院剪切物含有较高的氮，因此堆肥产品中具有较高的氮含量。在大部分的应用中，最终用户都希望使用富含作物需要的营养堆肥，比如含氮多的。在堆肥阶段保持氮含量的方法是在原料预处理阶段控制PH值，只要通风使PH值控制在5.0-5.5之间并保持24小时，氮离子就会被固定因此减少了氨气的挥发。堆肥过程中保持了氮元素，则最终产品中的氮含量就会高。另外一个调整营养含量的方法是在对病菌进行灭除之后，降低通风率，使氮元素的损失减少。但是这个方法必须和维持有氧条件相平衡，以防止酸的产生和臭气的形成

20、。为了使原料中的氮得到保持，一些堆肥厂只是杀死病菌和草籽后就停止发酵。通过缩短工艺，消耗了很少的氮，但是产品的稳定性得不到提高。然而这种产品仍然能够满足部分市场，如农业方面。当原料中氮含量高或者碳氮比高时，含氮的添加剂不仅可以提高产品中氮的含量，也可以促进堆肥工艺本身。通过添加商用的化肥可以生产符合特殊要求的产品。4.持水能力持水能力是指充满水的空隙体积和全部堆肥或土壤的体积之比。在此是指土壤或堆肥基于干重的持水能力。持水能力测量了通过使用堆肥后减少的灌溉频次带来的好处，或对于庄稼来讲减少的总用水量。 堆肥或土壤的持水能力和有机物含量、颗粒尺寸和结构有关。提高持水能力的主要意思是指调整原料的混

21、合比例，提高有机物的含量，增加堆肥产品的稳定性以减少颗粒大小和均匀颗粒的结构。 某些产品具有较强的持水能力是因为原料的类型。富含纤维素和木质素的原料，比如纸，纸箱，纸板，树干，袋子，桦树和松树，这些物质堆肥稳定后具有较高的持水能力。减少“固定固体”的添加和矿物质添加剂，比如石灰或灰，提高“可挥发固体”的比率，比如有机物。所有稳定的堆肥倾向于提高土壤的持水能力，因为堆肥颗粒小，结构均匀，小空间均匀的分布在堆肥中。水就在空隙间和颗粒表面。通过控制正确的空隙率，原料的碳氮比，堆体的氧含量，和堆肥温度，以及堆肥时间，就会获得稳定性高的堆肥产品。稳定性好的堆肥产品具有均匀小颗粒和小空隙，具有大量粗糙颗粒

22、和大空隙的产品经常含有膨胀剂，如木屑，前者比后者能持有更多的水。调节堆肥产品质量的堆肥和储存方法特性：持水能力正常范围：75-200%最佳范围：100%或更多工艺步骤调整若值高调整若值低原料预处理减少或消除堆肥添加剂的用量，比如石灰，灰，以增加产品中有机物含量调整原料中混合物的比率以提高有机物含量设定主要工艺参数在理想的位置，包括初始堆体空隙率在45-60%之间，碳氮比在25-40：1之间，碳磷比在100-140：1之间，湿度在55-60%之间堆肥发酵 和堆肥腐熟控制空隙率大于35%，堆体氧含量大于16%，堆体湿度大于45%，调整通风率，使堆体温度保持在2545之间最终产品筛分除去粗糙颗粒5.

23、容积密度物体单位体积的重量称为容积密度。容积密度影响堆肥的运输成本，即把它从生产的地方运送到使用的地方的成本。容积密度通过不同的途径可以进行控制。在原料预处理阶段，若因为湿度大而造成原料的密度大，则产品的容积密度也会比希望的增大，比如湿生物固体和粪便。若原料富含沙子或粗沙则原料的类型就会提高原料的容积密度，比如从街道上吸收的草屑和庭院剪切物。在某些特殊情况下，通过增加膨胀剂的比率或者应用低密度膨胀剂来降低最终产品的容积密度。在堆肥发酵和堆肥腐熟阶段，通风量非常重要，因为它可以干燥堆体从而降低堆体的容积密度。这同时伴随着空隙率的增加，因为通过强制通风和经常的翻堆，使物料比较疏松。最终产品在开放式

24、储存时仍然可以控制较低的容积密度，通过堆体形状以减小降雨对整个堆体的影响。比如含大块物料的梯形堆体，它们减小了堆体表面积，因此比倒V型堆体的影响大。另外，若有覆盖物的堆体将会防止堆体变湿。添加剂，比如沙子，碎屑等可以在此步骤加入，以增大或降低堆肥的容积密度。调节堆肥产品质量的堆肥和储存方法特性：容积密度正常范围：700-1400磅/立方码最佳范围：800-1000磅/立方码工艺步骤调整若值高调整若值低原料预处理应用低密度膨胀剂增加膨胀剂比率用干膨胀剂降低原料中沙子的含量降低膨胀剂比率若初始原料干，增加湿度堆肥发酵 和堆肥腐熟增加堆体的空隙率以促进干燥翻堆疏松物料并通风增加通风量以干燥堆肥物料减

25、少通风量以防止物料过干减少堆肥发酵时间防止过干堆肥筛分 和堆肥精选避免筛分出膨胀材料除去石头筛分出大和轻的颗粒最终产品存放在有盖的地方，防止堆肥变湿用翻堆机定期翻动，通风和干燥堆体添加珍珠岩或蛭石添加剂使材料变轻添加沙子等添加剂增大密度6.湿度湿度是指水的重量和堆肥或土壤总重的比值。对某些用户来讲，此堆肥特性的重要性主要和容积密度有关。堆肥的湿度影响容积密度，因此影响运输成本。因为湿度影响产品的处理，因此湿度非常重要。对所有的用户来讲，湿度最重要的是决定了堆肥在运输过程中是否会有粉尘溢出。粉尘出现的边界点是35%的湿度。许多潜在的健康问题都和粉尘的表述有关。因此，堆肥厂，用户都希望堆肥的湿度大

26、于35% 。在许多情况下，在出售之前堆肥都要经过筛分和精选。筛分设备可以在物料湿度范围很广的情况下工作，从20-45%，除去木屑和其他大颗粒。然而串联在一起的精选设备仅能在很窄的湿度范围内工作，从40-45%，在最佳点42%湿度时，可以去除塑料膜，玻璃块，金属和硬塑料，石块。不经过筛分的物料湿度可以达到60%。在操作过程中，堆肥厂应当优化原料的湿度范围在45-60%之间，最理想的湿度是55%。在堆肥发酵过程中，湿度应当保持一致，在堆肥腐熟时，湿度最好保持在45-50%之间，以保证产品在最短时间内达到需要的稳定性。堆体的湿度在此水平之下，不能保证微生物的活性，湿度过大，又会堵塞空隙，阻止氧气接触

27、颗粒表面，从而造成厌氧条件并产生臭气。在堆肥的整个过程保持好湿度有助于保证颗粒的大小在出售时均匀，细小并具有好的持水能力。在堆肥过程中调整湿度的主要意思是指确保原料的湿度，并保证在堆肥过程中发酵的活性。在原料预处理步骤，通过添加膨胀剂或粗糙的膨胀材料，湿度可能降级并且初始混合物的固体含量增加。若选择的膨胀剂因在堆肥过程中参与了降解而影响了原料的碳氮比，应注意确保混合物的C:N比在25-40：1之间，30：1是最理想的。在堆肥发酵、堆肥腐熟和储存步骤，湿度经常会下降，主要是由增加了通风率，翻堆和保持堆体的温度在45-75之间造成的。可以用其他的方法暴露堆体，比如用大堆体以减小暴露的表面积，或者以

28、条堆的形式腐熟和储存。把最终产品放在密闭的空间内可以有助于水分的保持。另一方面，若产品的湿度太低，在堆肥腐熟过程中降低强制通风或翻堆频次来降低通风率，或者添加水来解决问题。最终产品的湿度调整可以添加太干或太湿的堆肥产品来进行，或者通过覆盖物来减小太阳，风，和雨雪的影响。调节堆肥产品质量的堆肥和储存方法特性：湿度正常值范围：35-60%最佳值：40-45%操作步骤调整若值高调整若值低原料 预处理增加膨胀剂的比率用干膨胀剂确保在混合物中最少40%的固体添加粗糙的膨胀剂以提高混合物的空隙率减少膨胀剂的比率用湿的膨胀剂堆肥发酵和堆肥腐熟在高速发酵阶段提高通风率在高速发酵阶段提高翻堆频次用大堆体以减少表

29、面积暴露在雨雪中增加空隙率提高干燥速度使用同一种膨胀剂材料，提高堆肥过程中的结构稳定性在高度发酵阶段降低通风率增加原料系统的温度，减少通风率降低堆肥发酵时间若在堆肥发酵和腐熟期间湿度低于40%，加水防止堆体受风和太阳的影响最终 产品混合干添加剂在密闭条件下储存混合湿土或其他湿添加剂7.有机物含量有机物的主要结构是碳原子，当堆肥产品作为土壤添加剂时，它是有机物的主要来源。有机物是碳和土壤动态组分以及碳循环的重要蓄水池。它通过提高土壤的物理性能来提高土壤的效能，包括排泄能力，通风能力和其他一些结构特性。土壤的肥效通过有机物的营养储存和能量源来帮助微生物活动。土壤有机物的含量可以通过反复使用堆肥产品提高。堆肥产品中有机物的数量依赖于原料特性和工艺过程。为了提高堆肥产品的有机物含量，可以通过提高原料中挥发性固体或者降低固定固体（矿物质）的含量实现，而且要缩短堆肥时间防止有机物过度降解。对于堆肥时间的唯一限制要求是对病菌处