固体废物处理与处置(好氧堆肥)讲解
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固体废物的好氧堆肥处理
环境学院：固体废物处理与处置
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2、好氧堆肥化过程
堆肥是一系列微生物活动的复杂过程，包含着堆肥 原料的矿质化和腐殖化过程。
环境学院：固体废物处理与处置
补充知识点三：矿质化和腐殖化
有机物生物降解会向两个方向转化：
环境学院：固体废物处理与处置
异化作用就是生物的分解代谢。是生物体将体 内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。 呼吸作用是异化作用中重要的过程。 简单说，异化作用就是把自己变成非己。 异化作用的实质是生物体内的大分子，包括蛋 白质、脂类和糖类被氧化并在氧化过程中放出 能量。 有氧的异化作用中，糖、脂类、蛋白质等变为 含羧基的化合物并进行了脱羧的酶促反应，生 成二氧化碳；而氢则由脱氢酶激活在线粒体内 经过呼吸链的传递将底物还原逐步释放能量， 自身被氧化生成水。
供氧量 含水率 温度和有机物含量 颗粒度 C/N比和C/P比 pH值
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3.1 供氧量
氧气是堆肥过程有机物降解和微生物生长所必需的 物质。保证较好的通风条件、提供充足的氧气是好 氧堆肥过程正常运行的基本保证。
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1、好氧堆肥的基本原理
好氧微生物在与空气充分接触的条件下，使堆肥原料中 的有机物发生一系列放热分解反应，最终使有机物转化 为简单而稳定的腐殖质的过程。 在堆肥过程中，微生物通过同化和异化作用，把一部分 有机物氧化成简单的无机物，并释放出能量，把另一部 分有机物转化合成新的细胞物质，供微生物生长繁殖。
腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存 在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶 体物质。
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2、好氧堆肥化过程
堆肥是一系列微生物活动的复杂过程，包含着堆肥 原料的矿质化和腐殖化过程。
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补充知识点三：矿质化和腐殖化
有机物生物降解会向两个方向转化：
环境学院：固体废物处理与处置
异化作用就是生物的分解代谢。是生物体将体 内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。 呼吸作用是异化作用中重要的过程。 简单说，异化作用就是把自己变成非己。 异化作用的实质是生物体内的大分子，包括蛋 白质、脂类和糖类被氧化并在氧化过程中放出 能量。 有氧的异化作用中，糖、脂类、蛋白质等变为 含羧基的化合物并进行了脱羧的酶促反应，生 成二氧化碳；而氢则由脱氢酶激活在线粒体内 经过呼吸链的传递将底物还原逐步释放能量， 自身被氧化生成水。
供氧量 含水率 温度和有机物含量 颗粒度 C/N比和C/P比 pH值
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3.1 供氧量
氧气是堆肥过程有机物降解和微生物生长所必需的 物质。保证较好的通风条件、提供充足的氧气是好 氧堆肥过程正常运行的基本保证。
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1、好氧堆肥的基本原理
好氧微生物在与空气充分接触的条件下，使堆肥原料中 的有机物发生一系列放热分解反应，最终使有机物转化 为简单而稳定的腐殖质的过程。 在堆肥过程中，微生物通过同化和异化作用，把一部分 有机物氧化成简单的无机物，并释放出能量，把另一部 分有机物转化合成新的细胞物质，供微生物生长繁殖。
腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存 在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶 体物质。
固体废物处理处置讲义
《固体废物处理处置》讲义教材：宁平，《固体废物处理与处置》，2007，高教出版社；参考书：1、芈振明，《固体废物处理与处置》，1992，高教出版社；2、周立祥等.《固体废物处理处置与资源化》中国农业出版社，2007.33、《Integrated Solid Waste Management—Engineering Principles ManagemenIssuse》(固体废物的全过程管理—工程原理及管理问题)影印版，清华大学出版社，2000.31-绪论一般定义：人们在生产和生活活动中所产生的、一般不再具有原使用价值而被丢弃的固态或半固态的物质。
法律定义：生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
（1）产生于生产活动不能完全利用的资源——工业废渣天然资源从开采到成为各种产品，最终利用率仅为20～30%，在开采和各种加工过程中，未完全利用的部分即成为各个环节中的废物。
例如：铁矿石的开采和冶炼首先开采铁矿石，产生采矿废石；再经选矿处理，有选矿尾矿；炼铁和炼钢产生高炉矿渣和钢渣，钢铁的机械加工产生金属碎屑等。
（2）产生于生活活动生活活动所产生的固体废物主要是指城市垃圾。
（3）不再具有原使用价值随着资源枯竭、环境恶化，人们逐渐认识到固体废物的再利用性，所以固废又有二次资源(Secondary resourses)，再生资源(renewable resourse )，放错了地方的资源等称谓，并将固废视作第二矿业(Secondary mining )。
按组成：有机废物(organic waste)无机废物（abio-waste）按形态：固态废物(solid waste )泥状废物（earthy waste）按来源：工业固废(Industrial S. W.) ，矿业固废，城市垃圾(Municiple S. W.)，农业固废按成分：一般固体废物，危险废物（Hazardous Waste）我国目前趋向于分为：城市生活垃圾、一般工业固废（含矿业）、有害固废（危险废物）、其它固废（含农业）放射性废物因须专门管理，不包括在内。
固体废物有机固体废物堆肥与厌氧发酵PPT教案
第32页/共125页
连续发酵工艺
连续发酵工艺采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在 一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。这种系统除 具有发酵时间短，能杀灭病源微生物外，还能防止异味，成品 质量比较高，已在美国、日本、欧洲广为采用。
第33页/共125页
第34页/共125页
初选（人工） 发酵仓
第6页/共125页
使用堆肥的注意事项
堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。 新鲜堆肥适用于底肥。粗堆肥最好用于粘质、淤泥和
板结的土壤，细堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。 城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥联合使用，
以免出现土壤的“氮饥饿”现象。 不宜装在密封袋中搬运和保存。
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城市垃圾
农林废物
禽畜粪便
适合堆肥和厌氧发酵的 有机废物
提高有机物含量、 调整物料粒度
预处理方法： 破碎、混合、分选
预处理四大目的
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调整水分和C/N比
堆肥的作用
使土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性 及渗水性，改善土壤的物理性能。
阳离子交换容量大，N、K、NH4+以阳离子形式存在 腐殖质中某种成分有鳌合作用，降低重金属的危害 蛋白质氮的形式，缓效肥料 增加土壤中微生物，是昼夜有效的废料 是CO2的供给源
第17页/共125页
3）温度 是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因
素 一般认为最佳温度在50～60℃之间 考虑杀灭病菌和虫卵，温度大于55℃并保持
几天
第18页/共125页
4）其它影响因素 有机质含量 温度和供氧 20％～80％ 粒度 表面积大小和供氧 适宜12～60mm C/N比 （4～30）:1 C/P比 （75～150）:1 pH 7.5～8.5
连续发酵工艺
连续发酵工艺采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在 一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。这种系统除 具有发酵时间短，能杀灭病源微生物外，还能防止异味，成品 质量比较高，已在美国、日本、欧洲广为采用。
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初选（人工） 发酵仓
第6页/共125页
使用堆肥的注意事项
堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。 新鲜堆肥适用于底肥。粗堆肥最好用于粘质、淤泥和
板结的土壤，细堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。 城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥联合使用，
以免出现土壤的“氮饥饿”现象。 不宜装在密封袋中搬运和保存。
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城市垃圾
农林废物
禽畜粪便
适合堆肥和厌氧发酵的 有机废物
提高有机物含量、 调整物料粒度
预处理方法： 破碎、混合、分选
预处理四大目的
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调整水分和C/N比
堆肥的作用
使土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性 及渗水性，改善土壤的物理性能。
阳离子交换容量大，N、K、NH4+以阳离子形式存在 腐殖质中某种成分有鳌合作用，降低重金属的危害 蛋白质氮的形式，缓效肥料 增加土壤中微生物，是昼夜有效的废料 是CO2的供给源
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3）温度 是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因
素 一般认为最佳温度在50～60℃之间 考虑杀灭病菌和虫卵，温度大于55℃并保持
几天
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4）其它影响因素 有机质含量 温度和供氧 20％～80％ 粒度 表面积大小和供氧 适宜12～60mm C/N比 （4～30）:1 C/P比 （75～150）:1 pH 7.5～8.5
02 固体废物处理与管理技术_好氧堆肥技术介绍
2.2 好氧堆肥化的影响因素
被动通风 由于热空气上升引起所谓“烟囱”效应而使 空气通过堆体的方式。堆体底部辅以孔眼朝上的穿 孔管，或用空心竹竿竖直掺入堆体，当堆体中的热 空气上升时，其所形成的抽吸作用能使外部空气进 入堆体内，达到自然的通风效果。 优点：费用少； 缺点：无法控制通风量
2.2 好氧堆肥化的影响因素:含水率
堆肥外层 堆肥内层
翻堆
2.2 好氧堆肥化的影响因素
强制通风（正压鼓风、负压抽风、混合通风，强 制通风静态垛系统和发酵仓系统常用）；翻堆与强 制通风结合；被动通风（热空气上升引起的烟囱效 应而使空气通过堆体，条垛堆肥系统常用）。
正压鼓风
负压鼓风
2.2 好氧堆肥化的影响因素
强制通风自动控制系统： 温度反馈系统 O2与CO2浓度反馈系统 速率恒定-时间控制 速率变化-时间控制
④：计算耗氧量（kg）
C31H50O26N + 20.82O2 →0.76C11H14O4N + 22.64CO2 + 19.32H2O +0.24NH3
④-1：计算单位反应物的耗氧量（kg） 20.82mole-O2/mole-反应物×32g-O2/mole-O2 = 666.24 g-O2/mole-反应物
C/N
3.42 18.86 8.57 54.8 84.8
有机成分
木片 绿草 垃圾
食品废弃物
化学组成
C299H420O186N C23H38O17N C16H27O8N C18H26O10N
C266H434O210N
C/N
256 19.7 13.7 15.4 228 23.1
蛋白质 脂肪 初沉污泥 混合污泥 生活垃圾
固体废物处理处置生物技术
01
高温阶段 堆肥温度上升到50℃以上时，即进 入堆肥过程的第二阶段一高温阶段。温 度上升到60℃时，真菌几乎完全停止活 动，温度上升到70℃以上时，对大多数 嗜热性微生物己不适宜，微生物大量死 亡或进入休眠状态，除一些孢子外，所 有的病原微生物都会在几小时内死亡， 其它种子也被破坏。
03
腐熟阶段 堆肥进入腐熟阶段，降温 后，需氧量大大减少，含水量 也降低，物料间隙率增大，氧 扩散能力强，此时只需自然通 风。
主发酵
主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装 置内的物料供给氧气。
发酵初期物质的分解是靠嗜温菌30－40℃为最适宜生长温度进行的，由于堆 温上升，最适宜温度为45－65℃的嗜热菌取代嗜温菌，堆温进入高温阶段。通常， 在严格控制通风量的情况下，将堆温升高至开始降低为止的阶段作为主发酵阶段。 对以生活垃圾为主体的城市垃圾和家畜粪便好氧堆肥而言，其主发酵期约为4－ 12天。
分批式发酵设备
餐厨废弃物处理厂生化处理车间
厌氧发酵
在无氧条件下，厌氧微生物将有机废弃物（包括城市垃圾、人畜粪便、植 物秸秆、污水处理厂的剩余污泥等）进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃 物无害化的过程。
厌氧堆肥的原理和废水厌氧消化原理相同。不同的是：废水厌氧消化 是液体发酵，厌氧堆肥是固体发酵，其发酵过程如下所示： 有机物质+厌氧菌+二氧化碳+水→甲烷+氨+脂肪酸+乙醛+硫醇+硫化氢
4. 好氧堆肥的优点
好氧堆肥分解有机物快，产热量大，堆肥升温快而能保持高温时间长，可有效 杀死致病微生物和虫卵。
腐熟速率快，腐熟程度高， 除臭效果好, 异臭物质如氨、硫化氢和硫醇在好氧条件下转化为无臭味的氧化
课程思政典型案例(好氧堆肥)
南京工程学院“课程思政”建设课程典型案例展之《固体废物处理与处置》典型教学案例固体废物的好氧堆肥处理内容简介（一）学情分析▶1、教学对象分析：学生在前期对固废处理等方面的基础知识和科学道理已经有一定掌握，深入涉及垃圾焚烧物理处（如固化、稳定化）置和化学处置（如焚烧）的相关知识，相对而言这两部分偏向于“看得见摸得着”,其中的大部分阶段和环节学生都能直观感受到；但是固废“生物处理”部分涉及的内在反应大多属于研究性领域范畴，本科学生对于理解内在发生科学机制和影响因素需要花费一定的精力；本章节内容根据《固体废物处理与处置》中的“固体废物的生物处理”章节而设计，在该知识点充分融入了乡村振兴、垃圾分类、节能减排等知识、贴近生产生活。
值得注意的是，本校学生大多来自于农村、接触农业生产的频次较多，因此学生对于特定内容会有一定的知识储备，容易产生思考和共鸣；此外，与《水污染控制工程》中污水生物的相关内容类似，固废生物处理的本质还是微生物与有机物发生一系列复杂化学反应的过程，因此具有一定化学基础的学生会取得更好的教学效果，授课教师有必要进行一定程度的调查和科普工作。
▶2、授课知识点分析：（1）好氧堆肥是固废生物处理的重要方法，对于固废的减量化、无害化、资源化和稳定化非常重要：未经腐熟的生物有机肥携带大量的致病微生物和寄生性蛔虫卵，施入农田后会附着在作物上造成直接污染或进入土壤造成间接污染，有机肥未完全腐熟施用至田间后还会因继续发酵造成土壤温度升高,且易产生有害气体及物质累积,造成作物根部的伤害。
堆肥的最终目的是将有机组分为主的固体废物腐熟分解成为作物可利用状态的养分和腐殖物质，因此对好氧堆肥的原理和工艺流程进行深入学习是环境工程学生必须要进行开展的一项教学任务。
（2）针对固废的高效生物处理技术可以有效克服填埋和焚烧处理导致的占地面积大、处理效率低、处理费用昂贵、环境污染严重的问题，因此它是环境工程领域和环保工作者必须掌握的重要知识点。
固体废物处理与处置(好氧堆肥)
(2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或 者低温长时间同样有效，如下表所示。
(3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。 实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化
温度—时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持 较长时间，才能达到无害化要求。
4、堆肥微生物
2、强制通风静态垛系统
（1）在条垛式堆肥系统上增加通风系统，就成为强制通风 静态垛系统。它能更有效地确保高温和病原菌灭活。
（2）场地：场地的表面应结实、能迅速排走积水和渗滤液。
（3）通风系统：包括鼓风机和通风管路。
①通风管路：固定式通风系统的管路放于水泥沟槽中或平铺在 水泥地面上，上铺木屑、刨花等空隙率较大的填充料，以便 均匀布气；或完全靠水泥沟槽充当通风管路。移动式通风系 统主要由简单的管道直接放在地面上构成，成本低，设计灵 活，易于调整。
①对堆肥原料进行预处理，将有机物含量提高至50%以上(含 污泥的堆料的挥发性固体含量应大于50%)。 ②发酵前在堆肥原料中掺入一定比例的稀粪、城市污水、污 泥、畜粪等。城市垃圾→粪稀，农业秸秆→畜禽，城市污泥 →草炭或锯末。 ③城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作调理剂，一般 原污泥中含有较高的挥发性物质（指单位干重固体在马福炉 中550℃灼烧损失的部分），直接堆肥较好。
固体废物处理与 处置(好氧堆肥)
固体废物的生物处理是指直接或间接利用生物体 的机能，对固体废物的某些组成进行转化以降低或消 除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污 染，同时又生产有用物质的工程技术。
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
（一）堆肥化的定义与分类 堆肥化(Composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机
废物发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。具体讲就是 依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一 定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳 定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它 是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也 称为“腐殖土”。
(3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。 实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化
温度—时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持 较长时间，才能达到无害化要求。
4、堆肥微生物
2、强制通风静态垛系统
（1）在条垛式堆肥系统上增加通风系统，就成为强制通风 静态垛系统。它能更有效地确保高温和病原菌灭活。
（2）场地：场地的表面应结实、能迅速排走积水和渗滤液。
（3）通风系统：包括鼓风机和通风管路。
①通风管路：固定式通风系统的管路放于水泥沟槽中或平铺在 水泥地面上，上铺木屑、刨花等空隙率较大的填充料，以便 均匀布气；或完全靠水泥沟槽充当通风管路。移动式通风系 统主要由简单的管道直接放在地面上构成，成本低，设计灵 活，易于调整。
①对堆肥原料进行预处理，将有机物含量提高至50%以上(含 污泥的堆料的挥发性固体含量应大于50%)。 ②发酵前在堆肥原料中掺入一定比例的稀粪、城市污水、污 泥、畜粪等。城市垃圾→粪稀，农业秸秆→畜禽，城市污泥 →草炭或锯末。 ③城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常污泥作调理剂，一般 原污泥中含有较高的挥发性物质（指单位干重固体在马福炉 中550℃灼烧损失的部分），直接堆肥较好。
固体废物处理与 处置(好氧堆肥)
固体废物的生物处理是指直接或间接利用生物体 的机能，对固体废物的某些组成进行转化以降低或消 除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污 染，同时又生产有用物质的工程技术。
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
（一）堆肥化的定义与分类 堆肥化(Composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机
废物发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。具体讲就是 依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一 定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳 定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它 是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也 称为“腐殖土”。
固体废物处理处置工程-第六章-好氧堆肥技术
堆肥（compost）：
（二）、堆肥化的分类
静态堆肥； 动态堆肥 中温堆肥； 高温堆肥 露天堆肥； 机械密封堆肥 好氧堆肥； 厌氧堆肥
好氧堆肥
在有效控制的条件下，微生物对固 体和半固体有机废物的好氧中温或 高温分解，并产生稳定的腐殖质的 过程
（三）、堆肥化技术的发展历史
古老的 自然堆肥
20世纪20年代 20世纪30年代 20世纪70年代
印多尔法 （1920）
班加罗尔法 （1925）
丹诺（Nano）法 立式多段发酵塔
（1933）
（1939）
堆肥化技术的低谷
20世纪90年代以后 堆肥化技术重新受到重视
（三）、堆肥化技术的发展历史 我国堆肥技术的发展情况
♣ 简易高温堆肥技术
♣ 机械化高温堆肥技术
♣ 简易高温堆肥技术
特点： ✓工程规模小 ✓机械化程度低 ✓采用静态发酵工艺 ✓环保设施不齐全 投资和运行费用较低
有机物好氧生物分解的通式：
各种有机物
[C、H、O、N、P、S] + O2
CO2＋H2O＋NH3＋SO42＋……＋简单有机物＋ 更多微生物＋热量
此通式包括四个过程： （也即：好氧堆肥过程主要包括四个过程）：
（四）、好氧堆肥原理
（1）有机物的完全分解
4 a + b － 2肥原料与堆肥微生物 1、堆肥原料 生活垃圾 人畜粪便 有机污泥 农林废物
（四）、堆肥原料与堆肥微生物 2、堆肥微生物
嗜温性微生物
嗜热性微生物
（四）、堆肥原料与堆肥微生物 3、好氧堆肥过程
中温阶段
堆层温度：15～45℃
高温阶段
堆层温度：45℃以上
降温阶段（腐熟阶段）
二、好氧堆肥程序、工艺装置及影响因素
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废物发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。具体讲就是 依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一 定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳 定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它 是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也 称为“腐殖土”。
(同化作用)
供生物合成用
氧化 (异化作用)
CO2，H2O， NH3 ，PO42-， SO42-
+ 能量
随水或气 体排入环境
释放能量 转化为热
（1）升温阶段（潜伏阶段、驯化阶段） （2）中温阶段（产热或起始阶段）
堆制初期，15～45℃，嗜温性微生物利用堆 肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度不断 上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主， 一些无芽孢细菌，真菌和放线菌。在目前的 堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以内。
（二）堆肥技术的发展历史 （三）堆肥产品的用途
1、改善土壤的物理性能 2、肥料的养分比较全面 3、肥效期长 4、微生物的作用强 5、但堆肥与化肥相比，堆肥的肥效较低， 且体积大，运输和施用不方便。
二、好氧堆肥原理
1、好氧堆肥过程
堆肥有机物分解过程图
合成 细胞物质 (微生物繁殖) 腐殖物 + 质
堆肥有机物 (含C、H、O、N 、S 、P)， 氧，微生物
（3）高温阶段
45℃以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如 半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。
50℃左右主要是嗜热性真菌和放线菌； 60℃时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动； 70℃以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。
大多数微生物在45～65℃范围内最活跃，所以最 佳温度一般为55℃，最易分解有机物，病原菌和 寄生虫大多数可被杀死。
分类：根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过 程分成两种。 1、好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，氧气充足的 条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。
特点：一般在55～60℃时比较好，有时可高达80～90℃， 堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。
2、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发 酵堆肥。 特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比 较多，但堆制周期过长，需3～12个月，异味浓烈，分 解不够充分。
2、好氧堆肥化反应机理
①有机物的氧化
不含氮的有机物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/4y-1/2z)O2 →xCO2+1/2yH2O+能量 含氮的有机物(CsHtNuOv•aH2O) CsHtNuOv•aH2O+bO2 →CwHxNyOz•cH2O(堆 肥)+dH2O(气)+eH2O(液)+f CO2+gNH3+能量
3、堆肥无害化的机理——热灭活理论
好氧堆肥化能提供杀灭病原体所需要的热量，（病原体）细胞 的热死主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是热 灭活理论。 热灭活有关理论指出：
(1)温度超过一定范围时，以活性型存在的酶将明显降低，大部 分将呈变性(灭活)型。细胞会失去功能而死亡。
(2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或 者低温长时间同样有效。 (3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。 实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化 温度—时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持 较长时间，才能达到无害化要求。
4、堆肥微生物
(1)来源和作用：有机废物里面固有的；人工加入的特殊菌种。 在一定条件下对某些有机物废物具有较强的分解能力，活性 强、繁殖快、分解力强，能加速反应进程，缩短反应时间。 (2)种类：①细菌：形体最小、数量最多，分解大部分的有机物 并产生热量；②放线菌：分解纤维素、木质素、角质素和蛋 白质等复杂有机物，散发泥土气息，如树皮报纸等硬物；③ 真菌：在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌需 氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；④微型生物： 如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥中移动和 吞食，消纳部分有机废物，增大表面积，并促进微生物的生 命活动。
5、影响堆肥化的素
（1）化学因素
C1 C2 K N1 N 2
①C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1 较好，最佳为25:1~35:1; C/P 比在75~150为宜。为保证成品肥料中的C/N比为10～20:1，初始原 料的一般C/N比都高于最佳值，多为35:1。
微 生 物 活 性 示 意 图
0
对数增长期
减速增长期
内源呼吸期
1.微生物活性 2.O2利用率
时间 微生物在高温阶段的生长过程细分为：对数生长期、减 速生长期和内源呼吸期。此后，堆积层内开始发生腐殖 质的形成过程。
（4）腐熟阶段 (降温阶段)
在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的 有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性 下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物 又占优势，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进 入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。 降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。 堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须 自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。
第五章 固体废物的生物处理
资源环境学院
2012年6月
固体废物的生物处理：是指直接或间接利用生物 体的机能，对固体废物的某些组成进行转化以建立降
低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化
环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
一、概述 （一）堆肥化的定义与分类
堆肥化(Composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机
由于氧化分解减量化所以堆肥成品 (CwHxNyOz•cH2O)与堆肥原料(CsHtNuOv•aH2O ) 之比为0.3~0.5。通常可取如下数值范围： w=5~10， x=7~17， y=1 ，z=2~8。
②细胞质的合成（包括有机物的氧化以NH3为氮源）。 n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5)O2 → C5H7NO2(细 胞质)+(nx-5) CO2+1/2(ny-4)H2O+能量 ③细胞质的氧化 C5H7NO2(细胞质)+5O2 → 5CO2+2H2O+ NH3+能量
(同化作用)
供生物合成用
氧化 (异化作用)
CO2，H2O， NH3 ，PO42-， SO42-
+ 能量
随水或气 体排入环境
释放能量 转化为热
（1）升温阶段（潜伏阶段、驯化阶段） （2）中温阶段（产热或起始阶段）
堆制初期，15～45℃，嗜温性微生物利用堆 肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度不断 上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主， 一些无芽孢细菌，真菌和放线菌。在目前的 堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以内。
（二）堆肥技术的发展历史 （三）堆肥产品的用途
1、改善土壤的物理性能 2、肥料的养分比较全面 3、肥效期长 4、微生物的作用强 5、但堆肥与化肥相比，堆肥的肥效较低， 且体积大，运输和施用不方便。
二、好氧堆肥原理
1、好氧堆肥过程
堆肥有机物分解过程图
合成 细胞物质 (微生物繁殖) 腐殖物 + 质
堆肥有机物 (含C、H、O、N 、S 、P)， 氧，微生物
（3）高温阶段
45℃以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如 半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。
50℃左右主要是嗜热性真菌和放线菌； 60℃时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动； 70℃以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。
大多数微生物在45～65℃范围内最活跃，所以最 佳温度一般为55℃，最易分解有机物，病原菌和 寄生虫大多数可被杀死。
分类：根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过 程分成两种。 1、好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，氧气充足的 条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。
特点：一般在55～60℃时比较好，有时可高达80～90℃， 堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。
2、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发 酵堆肥。 特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比 较多，但堆制周期过长，需3～12个月，异味浓烈，分 解不够充分。
2、好氧堆肥化反应机理
①有机物的氧化
不含氮的有机物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/4y-1/2z)O2 →xCO2+1/2yH2O+能量 含氮的有机物(CsHtNuOv•aH2O) CsHtNuOv•aH2O+bO2 →CwHxNyOz•cH2O(堆 肥)+dH2O(气)+eH2O(液)+f CO2+gNH3+能量
3、堆肥无害化的机理——热灭活理论
好氧堆肥化能提供杀灭病原体所需要的热量，（病原体）细胞 的热死主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是热 灭活理论。 热灭活有关理论指出：
(1)温度超过一定范围时，以活性型存在的酶将明显降低，大部 分将呈变性(灭活)型。细胞会失去功能而死亡。
(2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或 者低温长时间同样有效。 (3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。 实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化 温度—时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持 较长时间，才能达到无害化要求。
4、堆肥微生物
(1)来源和作用：有机废物里面固有的；人工加入的特殊菌种。 在一定条件下对某些有机物废物具有较强的分解能力，活性 强、繁殖快、分解力强，能加速反应进程，缩短反应时间。 (2)种类：①细菌：形体最小、数量最多，分解大部分的有机物 并产生热量；②放线菌：分解纤维素、木质素、角质素和蛋 白质等复杂有机物，散发泥土气息，如树皮报纸等硬物；③ 真菌：在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌需 氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；④微型生物： 如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥中移动和 吞食，消纳部分有机废物，增大表面积，并促进微生物的生 命活动。
5、影响堆肥化的素
（1）化学因素
C1 C2 K N1 N 2
①C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1 较好，最佳为25:1~35:1; C/P 比在75~150为宜。为保证成品肥料中的C/N比为10～20:1，初始原 料的一般C/N比都高于最佳值，多为35:1。
微 生 物 活 性 示 意 图
0
对数增长期
减速增长期
内源呼吸期
1.微生物活性 2.O2利用率
时间 微生物在高温阶段的生长过程细分为：对数生长期、减 速生长期和内源呼吸期。此后，堆积层内开始发生腐殖 质的形成过程。
（4）腐熟阶段 (降温阶段)
在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的 有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性 下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物 又占优势，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进 入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。 降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。 堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须 自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。
第五章 固体废物的生物处理
资源环境学院
2012年6月
固体废物的生物处理：是指直接或间接利用生物 体的机能，对固体废物的某些组成进行转化以建立降
低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化
环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
一、概述 （一）堆肥化的定义与分类
堆肥化(Composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机
由于氧化分解减量化所以堆肥成品 (CwHxNyOz•cH2O)与堆肥原料(CsHtNuOv•aH2O ) 之比为0.3~0.5。通常可取如下数值范围： w=5~10， x=7~17， y=1 ，z=2~8。
②细胞质的合成（包括有机物的氧化以NH3为氮源）。 n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5)O2 → C5H7NO2(细 胞质)+(nx-5) CO2+1/2(ny-4)H2O+能量 ③细胞质的氧化 C5H7NO2(细胞质)+5O2 → 5CO2+2H2O+ NH3+能量