堆肥原料
碳氮是堆肥微生物所需要的主要能量来源和物质来源，合 适的碳氮比是保证堆肥成功的关键因素之一，因此，堆肥常 需要含碳较多的原料与含氮多的原料合理搭配（20：1~30：1 ） 。
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 合成新的细胞物质的过程（见图2-2）。
固体废物的生物处 理
何谓生物处理？
利用生物体或生物体的某些组成部分或某些功能，来处 理固体废弃物，使其无害化，或者采用生物方法和技术在 使废弃物无害化的同时来生产或回收有用的产品。简言之 ，凡采用与生物有关的技术来处理利用固体废物的方法， 都可称之固体废物生物处理技术。
它是固体废物稳定化、无害化处理的重要方式之一，也 是实现固体废物资源化、能源化的系统技术之一。
好氧堆肥的基本工艺程序
搅拌翻堆条垛式发酵工艺（Windrow composting）
物料以垛状堆置，可以排列成多条平行的条垛，条垛的 断面形状通常为三角形或梯形， 物料的成垛堆放可以用铲 车进行操作（见图2-6a）。在大规模的条垛系统中，物料的 翻动可通过移动式翻堆设备进行，图2-6b是融翻堆、粉碎、 测温、测氧于一体的可移动的堆肥翻堆设备。 对于湿度较高的有机物，例如，城市污泥，畜禽粪便等 等在堆置前必须与干燥的蓬松剂或调理剂混合，使其混合 后堆料的含水率为55-65%。蓬松剂可采用各种农业秸秆、 稻壳、木屑、树皮、甘蔗渣和干燥的回流堆肥产物等。
生物活动提供物质和能量来源。如城市垃圾、污泥 、农业秸秆、畜禽粪便、药渣等
那些固体废物可进行生物处理？
无奈的处置方法——污泥的堆存
城市垃圾
污 泥
Continued
秸 秆 类
畜 禽 粪 便 类
中药药渣类
锯 木 屑
那些固体废物可进行生物处理(续）
此外，也有一些虽不是有机废物，但也能通过微生 物的直接与间接作用，去除其有害成分或通过生物处 理回收有益成分，从而达到废物资源化。如重金属或 有机物（如石油）污染的土壤、金属尾矿等。
配方优化
小型发酵场构建(研究型 ) 野外大型发酵场 (应用型 ) 基质化
应用效 果
配方优化
作用机理与应用技术研究 有机废弃物基质化和肥料化生产与应用配套 技术
难点
一、污泥和畜禽粪便等高湿物料堆肥面临 的问题 • 投资与运行成本 • 臭味控制 • 干燥
二、采用的工艺： 强制间歇通风工艺
工艺流程
：
蓬松剂
图2-5是采用翻堆供氧和强制通风供氧进行污泥堆肥的温度变化图 ，从中可明显区分出不同堆肥阶段。
翻堆供氧
强制通风供氧
堆肥过程中微生物群落变化 Organism Mesophilic Thermophilic Stabilization Specie stage stage stage s present -------------------- # g-1 -------------------#
3）、腐熟阶段： 在高温阶段末期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐 殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。此时嗜 温性微生物再占优势，对残留较难分解的有机物作进一步分解 ，腐殖质不断增多且趋于稳定化，此时堆肥进入腐熟阶段。 降温后，需氧量大量减少，肥堆空隙增大，氧扩散能力增强， 此时只需自然通风。在强制通风堆肥中常见的后熟处理，即是 将通气堆翻堆一次后，停止通气，让其腐熟。
2）、高温阶段：当肥堆温度上升到45℃以上时，即进入高温
阶段。通常从堆积发酵开始，只须 3天时间肥堆温度便能迅速地 升高到55℃ ，1周内堆温可达到最高值（最高温可达 80℃）。此 时，嗜温性微生物受到抑制，嗜热性微生物逐渐取而代之。除前 一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解转化外，半纤维 素、纤维素、蛋白质等复杂有机物 也开始强烈分解。 在50℃ 左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；温度上 升到60℃时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌和细菌 活动；温度上升到70℃以上时，大多数嗜热性微生物已不适宜， 微生物大量死亡或进入休眠状态。 高温对于堆肥的快速腐熟起到重要作用，在此阶段中堆肥内 开始了腐殖质的形成过程，并开始出现能溶解于弱碱的黑色物质 。通过高温能有效杀灭有机废弃物中病原物，按我国高温堆肥卫 生标准（GB7959-87），要求堆肥最高温度达 50～55℃以上，持 续5-7天。表2-3列举了常见的病原物致死温度和时间，表2-4为我 国高温堆肥的卫生标准。
堆肥中的微生物学
细菌 原核细胞类型 微生物 真核细胞类型 蓝绿藻 直菌 藻类 原生动物 霉菌 酵母菌
堆肥的微生物学过程
好氧堆肥的微生物学过程可大致分为如下三个阶段 ，每个阶段都有其独特的微生物类群：
1）、产热阶段：堆肥初期（通常在1-3天），肥堆 中嗜温性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营 养和能量来源，迅速增殖，并释放出热能，使肥堆温 度不断上升。此阶段温度在室温至45℃范围内，微生 物以中温、需氧型为主，通常是一些无芽胞细菌。 微生物类型较多，主要是细菌、真菌和放线菌。其 中细菌主要利用水溶性单糖等，放线菌和真菌对于分 解纤维素和半纤维素物质具有特殊的功能。
与非生物处理方法相比，生物处理技术具有 成本低廉， 能耗低，简便易行，无或少二次污染，生产效率或物质转 化效率高等优点。
生物处理的方法有哪些？ 1. 微生物进行的方法
好氧堆肥技术（高温快速堆肥技术）；
厌氧发酵技术（沼气化） 糖化、蛋白化和乙醇化技术； 饲料化技术：将有机废弃物转化为食用菌栽培基质 并形成担子菌发酵饲料；
堆肥类型
按堆制过程的需氧过程可分为好氧堆肥和厌氧堆肥；按原 料发酵所处状态可分为发酵仓式堆肥和无发酵装置系统堆肥； 无发酵装置好氧堆肥系统又分为露天条垛式翻堆供氧堆肥法和 固定堆强制通风堆肥法两种。
好氧堆肥化是在通风条件下，有游离氧存在时进行的分解 发酵过程。好氧堆肥堆温高，一般在55℃以上，可维持7-11天 ，极限可达80℃以上，亦称高温堆肥法。由于好氧堆肥法具有 堆肥周期短、无害化程度圾、畜禽粪便和农业秸秆等堆肥中 被广泛采用。
石油污染土壤
的生物修复
研究概念
一、固体废物的好氧堆肥处理
堆肥化是在有控制的条件下，使有机废弃物在微生物（主 要为细菌）作用下，发生降解，并同时使有机物发生生物稳定 作用（向稳定的腐殖质方向转化）的过程。堆肥化后的产物称 之为堆肥。 堆肥技术在中国源远流长，是古代劳动人民的智慧结晶， 是为人类所掌握的“第一种”生物技术（First biotechnology)。现在在欧美的社区与个人庭院非常流行。
其发酵工艺流程见2-7
通常在堆置后每4-7天可翻堆一次，1个月后可停止翻堆，让其后 熟。 对于垃圾堆肥，堆肥前必须进行前处理，主要是对垃圾分选，去 除粗大的无机物，回收各种金属，玻璃，塑料等，提高物料中可 堆肥物质的比例。在前处理中有时需要对垃圾进行破碎处理，调 整垃圾的粒度，适宜的粒度范围是 12～60mm。破碎与筛分可使原 料的表面积增大，便于微生物繁殖，提高发酵速度。垃圾堆肥通 常不需要加调理剂和蓬松剂，只有水分含量适宜，有机物含量达
废弃物经过堆肥处理后，结构蓬松，无臭，病原菌能被大 幅度灭活，体积减少，水分含量降低。另外，废弃物腐殖化程 度极大提高，农地利用不会出现烧苗，烧根的现象。而且能极 大改善土壤结构性能，提高土壤保水保肥能力，堆肥本身又富 有大量的微生物，因而施用堆肥可明显提高土壤的生物活性， 可有效加速土壤物质的生物化学循环。
污泥 混合与调节水分，温度等 强制通风
部分循 环
后熟 干燥 筛分
蓬松剂循环使用
出售或进一步深加工
负压吸风式间歇通风
污泥堆料 空气
导气层
阀门
抽风机 腐熟肥堆 尾气过滤
正压鼓风式间歇通风
污泥堆料
空气
导气层
阀门
鼓风机
研究用堆肥场，5-8吨/ 次
20-50吨/次（中试）
主要工艺参数 1、适宜的C/N比为15－40，即污泥与蓬松剂（药渣）按体 积比1:1～1:3混合； 2 、 水份控制在 60 － 65 ％，最直观的判断是“手紧握堆肥 物料，有水迹出现，但水珠不滴出”为度。 3、肥堆的高度不超过2M； 4 、适宜通风强度为0.35m3/t·min，每隔3小时通风30min ；为原位快速使场地周围无恶臭，通风工艺为：在堆肥前三 天，采用低风量的连续负压抽风（0.1 m3/t· min)，三天后采 用正常的间歇强制通风。可保证堆肥自始至终无恶臭
108 104 106 109 1011 107 6 1
Bacteria Mesophilic Thermophilic Actinomycetes Thermophilic
Fungi Mesophilic Thermophilic
104
108
105
14
106 103
103 107
105 106
18 16
发酵仓式堆肥法
现代化的城市垃圾堆肥法通常由预处理（包括分选、破碎、 含水率和 C/N 比的调整等）、一次发酵（也称主发酵，指从发酵 初期开始，经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程，一 般为2～3周）、二次发酵（也称后发酵，指堆肥经过高温阶段， 温度开始下降直至温度稳定至 35-40 ℃、达到腐熟的阶段，一般 需 3-4 周）、后处理（包括去除杂质和进行必要的破碎处理）、 脱臭及贮存等工序组成。
搅拌翻堆设备
强制通风式固定垛发酵工艺（Aerated static pile） 该工艺与前者不同之处就在于物料在堆肥过程中不需要翻堆， 氧气的供应是通过机械鼓风或抽风方式来提供，该工艺在污泥堆 肥中应用非常普遍,其流程如图2-8所示。
具体做法
① ② ③ ④ 将脱水污泥与蓬松剂混合，体积比可为1:1, 1:2, 1:3； 在堆肥场地上铺设小木块或蓬松剂约20cm； 在上述基础上，将污泥与蓬松剂的混合物堆成高约1.5～2M的垛； 将垛的表面覆盖一层过筛后的堆肥产物(厚约20cm)或覆盖一层塑料 薄膜； ⑤ 将鼓风机或抽风机与通风管道连接，肥堆堆积 3-4 天后开始通风， 通风方式可以采用肥堆温度或氧气反馈装置自动调节。例如，在温 度低于45℃时，风机开始工作，提供氧气，促进微生物的活动；当 温度处于 45 ～70 ℃时，风机停止工作；当温度高于 70 ℃时，风机再 度工作，以降低肥堆的温度。也可以通过定时器控制风机的工作， 例如，可每隔3小时通风15～30分钟。 ⑥ 若采用抽风方式，风机出来的气体通常先通过腐熟后的堆肥过滤脱 臭，再排入大气。 ⑦ 通常堆肥 4 周后，肥堆翻堆一次，并停止通风，让其后熟，若需要 得到高度腐熟的堆肥，后熟时间最好为30天以上。 ⑧ 堆腐后的物料通常需要干燥，可以采用自然露天晾干的方法，也可 以重新将鼓风机开启，保持大风量来驱逐水分。