堆肥技术

二 定义
• 堆肥化是利用自然界广泛存在的微生物，在控制条 件下使来自生物的有机废物降解转化为稳定腐殖质 的生物化学过程。 堆肥化得到的产品称为堆肥，由于它是一种腐殖质 含量很高的呈疏松状态的物质，故也称为腐殖土， 有机固体废物经堆肥化后，体积只有原体积的 50～ 70％。
1.好氧堆肥
• 在有氧状态下，好氧微生物对有机废物分解转化的过程
7 C／P(碳磷比)
• 堆肥过程中C／P的变化是微生物分解有机物的重 要标志，堆肥原料的C／P应控制在75～150。 • 堆肥原料的C／P一般高于此值，排水污泥的 C／ P 低，可用来作为堆肥原料配料时的调整剂，调 整堆肥原料的C／P比。
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8 pH值
• 在堆肥化过程中，pH值随着温度及时间的变化而变化 , 其变化情况和温度的变化是一样的，也反映了有机物分 解的进程。 • 在堆肥初期，由于有机酸的产生，pH值可降至5以下。 随着有机酸的逐步分解， pH 值逐渐上升，发酵完成前 可达到8.5～9.0; • 最终成品的pH=7～9。
实际上，堆肥化的好氧和厌氧是相对的，在好氧过 程中，由于原料颗粒较大且不均匀，不可避免存在厌 氧发酵过程；反之，由于密封不严，厌氧过程中也会 有好氧菌的作用。
三 堆肥原料
生活垃圾、有机污泥、人畜禽粪便以及农林废物等都含 有堆肥微生物所需要的碳水化合物、脂肪、蛋白质等各 种基质，因此这些有机废物是常用的堆肥原料。
• 最终产物主要是H2O、CO2、热量和腐殖质。 • 好氧堆肥主要用于处理城市垃圾、畜禽粪便，堆肥系统的 温度一般为50～65℃，最高可达70℃以上，堆肥周期短， 能连续操作，也称为高温快速堆肥； • 好氧堆肥的肥料质量好，可以制作有机颗粒肥料。
2.厌氧堆肥
• 在无氧条件下，厌氧微生物对有机物分解转化的过程 • 厌氧堆肥的最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。 • 厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低， 工艺较简单，成本低，对原料的适应性强，成品肥中氮 素保留较多，但工艺条件较难控制，堆肥周期长，有机 物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，有机物 分解不完全，产品质量低，肥效差。
3 高温阶段(温度>45℃)
• 废物堆积开始发酵一周左右，堆温可达65～70℃。嗜温菌受到抑制或 死亡，嗜热菌大量繁殖。 • 最有利于有机物的降解，除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物 继续分解外，其它固体有机物(纤维素、半纤维素、本质素、蛋白质等) 也开始强烈分解。 50℃，嗜热性真菌和放线菌都很活跃。 60℃，真菌不适于生存，只有嗜热性放线菌和细菌仍在活动。 70℃以上，大多数微生物其谢活动受到抑制，死亡或休眠 • 高温阶段，微生物经历三个时期的变化后，堆肥开始形成腐殖质，逐 步进入稳定状态。
六 堆肥的腐熟度
堆肥腐熟度是指堆肥的稳定化程度，它既是反映 堆肥化反应完成的标志，又是堆肥质量的标准。
评价指标：
气味、pH值、有机质变化、碳氮比、氮化合物、 腐殖酸、种子发芽率
七 堆肥农业效用
• 改良土壤 • 促进植物根系增长 • 堆肥的增产作用
1 改良土壤
• 增加有机质和养分 • 改善土壤结构
• 生活垃圾
• 含有较多的不可堆腐的惰性物质，因此必须进行预处理，去除这些惰性物后 才能作为堆肥原料。
• 有机污泥
• 通常富含有微生物生活繁殖所需的营养成分，是堆肥的良好原料。
• 人、畜、禽粪便
• 一般颗粒较小，含有大量的低分子化合物，即人和动物未能吸收消化的中间 产物，含水量较高，可直接用作堆肥原料。
五 堆肥化的影响因素
影响堆肥化效果的因素很多，为了创造更好的微 生物生长繁殖和有机物分解的条件，在堆肥化过程 中必须控制以下主要因素。
堆肥化的影响因素
• • • • • • • • 通风和耗氧速率 含水率 温度 有机物含量 粒度 碳氮比（C/N） 碳磷比（C/P） pH值
1 通风和耗氧速率
• 堆层中氧的浓度和耗氧速率反应了堆肥过程中微生物活动的强 弱和有机物的分解程度。 • 堆肥过程适宜的氧体积浓度为14～17％，最低不得<10％，一旦 低于此限，好氧发酵将会停止。 • 适宜的CO2体积浓度为3～6％。
• 使粘质土壤松散，使砂质土壤结成团粒，降低土壤容 重，增加孔隙率； • 使土壤固相下降，液、气相增加； • 促进通风，提高保水能力； • 腐殖质粒子表面带负电，能吸附 NH+4、 K＋、Ca2＋等 养分，使肥分不致流失。
2 促进植物根系增长
• 堆肥本身是腐殖质，能促进植物根系的伸长和增长。 • 堆肥中含有丰富的微生物、原生动物，施入土壤可以改 善土壤生物环境的结构和功能，成为防止病原微生物的 “屏障”，使农作物不易遭受虫害。
6 碳氮比(C／N)
• C／N是影响微生物生长的最重要的营养因素之一。 • 初始物料的C／N比为30：1，最佳值26：1～35：1之 间。 • 成品堆肥的适宜C／N在10：1～20：1之间。
• C ／ N 过低，菌体衰老和自溶，氮源浪费和酶产量下降，余 氮就会以氨的形式逸散，并可能污染环境； • C ／ N 过高，则氮不足，就使得微生物的繁殖受到氮源少的 限制，导致有机物分解速率降低，施入土壤中，将夺取土壤 中的氮素，陷入“氮饥饿”状态。
2 含水率
• 由于水是溶解废物中有机物和营养物质以及合成微生物 细胞质必不可少的物质，因此，要求堆肥物料中含有足 够的水分； • 若含水率过高超过 70% ，温度难以上升，有机物分解 速率低，水会阻碍空气流通，造成缺氧； • 若水分过少，当含水率<20％时，微生物将停止繁殖。
3 温度
初期与环境温度一致 堆温上升，加速分解消化，杀灭虫卵、致 病菌以及杂草籽，安全用于农田。
4 有机物含量
• 有机物含量太低不能提供足够的能量，影响嗜热菌增殖 ，难以维持高温发酵过程。 • 有机物含量太高则堆肥过程中要求大量供氧，实际生产 过程中常因供氧不足而发生部分厌氧过程，影响堆肥的 腐熟度，即堆肥质量。 • 适宜的有机物含量为20～80％。
5 粒度
• 在堆肥化过程中，物料的粒度影响其堆体密度、内 部摩擦力和流动性。足够小的粒度可以增加废物与 微生物及空间的接触面积，加快生物化学反应速率 ；粒度太小容易造成厌氧。 • 对静态堆肥，粒度可适当增大，以起到支撑结构的 作用，增加空隙率，有利于通风。
• 农林废物
• 均富含碳素 • 但有的农林废物因含有难于分解的纤维素、半纤维素、果胶、木质素和植物 腊等物质，难以被微生物分解。 • 有的农林废物因表面布有众多疏水性毛孔，使微生物的分解作用十分缓慢 • 因此这些农林废物均需进行预处理后才能用于生产堆肥。
四 堆肥化过程
• 堆肥化过程中发生的生物化学 反应是极其复杂的，目前尚难 进行精确的描述。在实际设计 和操作过程中，通常根据温度 的变化情况分为以下四个阶段 (见右图)。
堆肥及其应用
一 背景
• 人类在长期的生产实践中早已懂得利用秸杆、落 叶、野草和畜禽粪便堆积发酵以制取肥料，但都 是采用传统的手工操作和自然堆积方式，依靠自 发的生物转化作用，所以存在发酵周期长，处理 能力低，有机物分解不完全，所得的肥料质量差 等等问题。 • 到 20 世纪 20 年代，出现了机械化堆肥技术，并逐 渐发展成为处理生活垃圾、污水污泥、人畜禽粪 便以及农业固体废物的重要方法之一。
4 腐熟阶段(温度为40—20℃)
• 在内源呼吸期，微生物活性下降，发热量减少，温度逐渐 下降至中温 , 并最后过渡到环境温度，剩余有机物大部分 为难降解物质，腐殖质大量形成。
• 在温度下降的过程中，嗜温菌又重新开始活动，进一步分 解残留有机物，腐质不断增多，且趋于“稳定”，堆肥便 进入腐熟阶段。
• 潜伏阶段 • 中温阶段 • 高温阶段 • 熟化阶段
1 潜伏阶段(温度在内25℃以下)
• 堆肥化的初期阶段； • 微生物适应新环境的过程，也叫驯化过程。
2 中温阶段(温度25～45℃)
• 嗜温菌最活跃，主要利用物料中可溶解性的有机 物，如糖类、淀粉，大量繁殖，在转换和利用化 学能的过程中释放出细胞合成所需的多余能量， 加上物料的保温作用，使温度不断上升。 • 以细菌、真菌和放线菌为主的微生物在此阶段迅 速繁殖。
3 堆肥的增产作用
• 施用适宜数量的优质堆肥,一般均有较好的增产作用，并 能提高农产品的品质； • 但对于不同的农作物，增产效果并不一样。
感谢您的聆听！