固體廢棄物的處置方法有：投海、焚燒、填埋和土地利用。城市固體廢棄物中含有大量的有機(jī)物質(zhì)、植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以進(jìn)行土地利用。但城市固體廢棄物中還含有大量的病原菌、雜草種子、重金屬及其它污染物質(zhì)，同時(shí)廢棄物中的有機(jī)質(zhì)具有不穩(wěn)定和易降解的特點(diǎn)，必須經(jīng)過(guò)妥善的處理后方可施用，否則會(huì)對(duì)環(huán)境和作物造成危害。其中有效的處理方法是堆肥化處理。

1堆肥化的基本技術(shù)和原理

堆肥化是在合適的水、氣條件下，利用微生物降解有機(jī)質(zhì)而產(chǎn)生高溫，殺死有機(jī)固體廢棄物中的病原菌及雜草種子，使其達(dá)到穩(wěn)定化和無(wú)害化。

堆肥化有好氧和厭氧之分，由于好氧堆肥的高溫可以殺死廢棄物中的病原菌，同時(shí)高溫菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解速度快，因此目前大多數(shù)堆肥采用的是高溫好氧堆肥。好氧堆肥是在有氧的條件下，籍好氧微生物的作用來(lái)進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)的降解，堆肥的溫度高，一般在50~65℃，亦稱為高溫堆肥。

2堆肥的基本材料

堆肥的基本材料是堆肥原料及填充料。適用于堆肥的原料相當(dāng)廣泛，污泥、城市垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物占主要部分，它們的品質(zhì)特性決定著堆肥的方法。

2.1堆肥的原料

堆肥原料應(yīng)滿足：含有足夠的有機(jī)質(zhì)以利于代謝熱的產(chǎn)生；有足夠量的原料來(lái)貯熱，以彌補(bǔ)向周圍環(huán)境散失熱量；有足夠的自由空域，以利于氣體的交換，為微生物提供氧氣。所以，堆肥化物料本身是一個(gè)滋生地、營(yíng)養(yǎng)源、熱源、物料代謝的發(fā)酵池以及氣體和熱量交換的底物。

原料的種類對(duì)堆肥有影響。例如生污泥和消化污泥都可以成功地堆腐，而生污泥堆肥時(shí)會(huì)造成更大的臭味、通常需要更多的氧氣、可以更快的達(dá)到高溫。污泥、垃圾等廢棄物本身有足夠的細(xì)菌，所以堆肥時(shí)不用再接種微生物。

2.2堆肥的填充料

填充料可以起到提供碳源、提高堆體的孔隙度、調(diào)節(jié)物料的濕度含量等作用。污泥由于在脫水過(guò)程中加入了絮凝劑，容易結(jié)塊，堆肥過(guò)程中不利于通氣供氧，而且污泥的C/N比低，不利于微生物的生長(zhǎng)，堆肥時(shí)需加入碳源調(diào)節(jié)。垃圾堆肥一般需經(jīng)過(guò)破碎，所以顆粒較為細(xì)密，不利于通氣供氧。這些不利的狀況可以通過(guò)加入填充料來(lái)改善。

理想的填充料應(yīng)該是干燥的、疏松的、比較輕的有機(jī)物，能夠增加堆料中碳源的數(shù)量、改善堆體的結(jié)構(gòu)、利于堆體通氣。木屑、鋸末、樹皮、稻殼等為常用的填充料，這種填充料又可稱為調(diào)理劑；橡膠輪胎、發(fā)酵過(guò)的堆肥也可以部分的用作填充料，但是由于其只起到改善堆肥孔隙的作用，故又可稱為膨脹劑；在美國(guó)，許多堆肥廠用廢紙作為填充劑。

費(fèi)用問(wèn)題是影響填充料使用的問(wèn)題之一，木屑、鋸末等很貴而且需要場(chǎng)地貯存，還要求使用前的破碎處理。在美國(guó)，一個(gè)通氣靜態(tài)垛式堆肥廠，木屑的費(fèi)用大約占去整個(gè)堆肥系統(tǒng)操作費(fèi)用的40%。如果選用回流堆肥用作填充劑，堆肥的成本將會(huì)大大降低。

3堆肥的過(guò)程參數(shù)

堆肥化過(guò)程是復(fù)雜的。物料經(jīng)混勻后，受營(yíng)養(yǎng)平衡、水分含量和物理結(jié)構(gòu)等的影響。工藝過(guò)程中要控制的各種參數(shù)，就是那些對(duì)堆肥過(guò)程有影響的物理、化學(xué)和生物因素。它們決定微生物活動(dòng)的程度，從而影響堆肥的速度與質(zhì)量。

3.1水分含量

在堆肥過(guò)程中，水分是一個(gè)重要的物理因素。水分含量是指整個(gè)堆體的含水量。水分的主要作用在于：（1）溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝；（2）水分蒸發(fā)時(shí)帶走熱量，起調(diào)節(jié)堆肥溫度的作用。水分的多少，直接影響好氧堆肥反應(yīng)速度的快慢，影響堆肥的質(zhì)量，甚至關(guān)系到好氧堆肥工藝的成敗，因此，水分的控制十分重要。在堆肥期間，如果水分含量低于10%~15%，細(xì)菌的代謝作用會(huì)普遍停止；含水量太高，會(huì)使堆體內(nèi)自由空間少，通氣性差，形成微生物發(fā)酵的厭氧狀態(tài)，產(chǎn)生臭味，減慢降解速度，延長(zhǎng)堆腐時(shí)間。

大量的研究結(jié)果表明，堆肥的起始含水率一般為50%~60%。在堆肥的后熟期階段，堆體的濕度也應(yīng)保持在一定的水平，以利于細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)而加快后熟，同時(shí)減少灰塵污染。

3.2通氣量

供氣是好氧堆肥成功的重要因素之一。供氣的作用主要有三個(gè)方面。(1)為堆體內(nèi)的微生物提供氧氣。如果堆體內(nèi)的氧氣含量不足，微生物處于厭氧狀態(tài)，使降解速度減緩，產(chǎn)生H2S等臭氣，同時(shí)使堆體溫度下降。(2)調(diào)節(jié)溫度。堆肥需要微生物反應(yīng)而產(chǎn)生的高溫，但是，對(duì)于快速堆肥來(lái)講，必須避免長(zhǎng)時(shí)間的高溫，溫度控制的問(wèn)題就要靠強(qiáng)制通風(fēng)來(lái)解決。(3)散除水分。污泥堆肥的一個(gè)目的是降低其水分含量。在堆肥的前期，通氣主要是提供微生物O2以降解有機(jī)物，在堆肥的后期，則應(yīng)加大通氣量，以冷卻堆肥及帶走水分，達(dá)到堆肥體積、重量減少的目的。

通氣可以采取鼓風(fēng)或抽氣方式，兩種方式各有利弊：抽氣的優(yōu)勢(shì)在于可將堆體中的廢氣在排入大氣前統(tǒng)一進(jìn)行處理，減少二次污染；鼓風(fēng)的優(yōu)勢(shì)是利于水分及熱量散失。最好的辦法是在堆肥的前期采用抽氣方式以處理產(chǎn)生的臭氣，在堆肥后期采用鼓風(fēng)方式以利于減少水分。

3.3有機(jī)質(zhì)含量

有機(jī)物是微生物賴以生存和繁殖的重要因素。堆肥反應(yīng)的特性是它需要一個(gè)合適的有機(jī)物范圍。大量的研究工作表明，在高溫好氧堆肥中，適合堆肥的有機(jī)物含量范圍為20%~80%。當(dāng)有機(jī)物含量低于20%時(shí)，堆肥過(guò)程產(chǎn)生的熱量不足以提高堆層的溫度而達(dá)到堆肥的無(wú)害化，也不利于堆體中高溫分解微生物的繁殖，無(wú)法提高堆體中微生物的活性，最后導(dǎo)致堆肥工藝的失敗。當(dāng)堆體有機(jī)物含量高于80%時(shí)，由于高含量的有機(jī)物在堆肥過(guò)程中對(duì)氧氣的需求很大，而實(shí)際供氣量難以達(dá)到要求，往往使堆體中達(dá)不到好氧狀態(tài)而產(chǎn)生惡臭，也不能使好氧堆肥順利進(jìn)行。有研究者曾用城市垃圾和污泥混合堆肥，這樣既可以利用垃圾提高堆體中的孔隙率，又可以利用污泥提高堆體中的有機(jī)質(zhì)含量，同時(shí)為垃圾和污泥___現(xiàn)代城市的兩大問(wèn)題找到出路。

3.4C/N比

C/N比是堆肥原料與填充料混合物的C/N比。微生物生長(zhǎng)需要碳源，蛋白質(zhì)合成需要氮源，微生物合成一份蛋白質(zhì)大約需要30份碳，對(duì)于堆肥來(lái)講，C/N比為30看起來(lái)是理想的。

C/N比低、特別是當(dāng)pH值和溫度高時(shí)，使廢棄物中的氮以NH3的形成揮發(fā)損失，散發(fā)出臭味。用C/N比低的原料(15.7∶1)進(jìn)行堆肥實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是微生物對(duì)有機(jī)物的生物氧化過(guò)程中顯示了嚴(yán)重的氮素?fù)p失。但是，當(dāng)C/N比高于35時(shí)，微生物必須經(jīng)過(guò)多次生命循環(huán)，氧化掉過(guò)量的碳，直到達(dá)到一個(gè)合適的C/N比供其進(jìn)行新陳代謝，因而C/N比高會(huì)降低降解速度。

3.5pH值

在堆肥過(guò)程中，pH值是一個(gè)重要的因素。一般來(lái)講，pH值在3~12之間都可以進(jìn)行堆肥。但是有研究發(fā)現(xiàn)，在堆肥初期堆體的pH值降低，低的pH值有時(shí)會(huì)嚴(yán)重地抑制堆肥反應(yīng)的進(jìn)行。在堆腐垃圾時(shí)，pH值控制在8左右可以顯著提高堆肥初期的反應(yīng)速度，可以極大地縮短堆肥達(dá)到高溫所要求的時(shí)間，可以避免由于堆肥反應(yīng)延緩所造成的臭味問(wèn)題，但當(dāng)pH值控制在5時(shí)，葡萄糖和蛋白質(zhì)的降解停止。污泥堆肥的pH值范圍一般應(yīng)在6~9之間最為合適。

3.6溫度

溫度是堆肥系統(tǒng)微生物活動(dòng)的反映，是影響微生物活動(dòng)和堆肥工藝過(guò)程的重要因素。堆肥中微生物分解有機(jī)物而釋放出熱量，這些熱量使堆肥溫度上升。堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜溫菌較為活躍，大量繁殖。它們?cè)诶糜袡C(jī)物的過(guò)程中，有一部分轉(zhuǎn)化成熱量，堆層溫度不斷上升，1~2天后可以達(dá)到50~60℃。在這個(gè)溫度下，嗜溫菌生長(zhǎng)受到抑制，大量死亡，而嗜熱菌的繁殖進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)（見表1）。嗜熱菌的大量繁殖和溫度的明顯提高，使堆肥發(fā)酵直接由中溫進(jìn)入高溫，并在高溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定一段時(shí)間。正是在這一溫度范圍內(nèi)，堆肥中的寄生蟲和病原菌被殺死。

表1堆肥溫度與微生物生長(zhǎng)關(guān)系

堆肥作為一種生物系統(tǒng)，反應(yīng)進(jìn)行的溫度是有限定范圍的，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)減緩反應(yīng)速度。不同種類微生物的生長(zhǎng)對(duì)溫度具有不同的要求。一般而言，嗜溫菌最適合的溫度為30~40℃，嗜熱菌發(fā)酵最適合溫度是45~60℃。高溫堆肥時(shí)，溫度上升超過(guò)65℃即進(jìn)入孢子形成階段，這個(gè)階段對(duì)堆肥是不利的，因?yàn)殒咦映什换顒?dòng)狀態(tài)，使分解速度相應(yīng)變慢。此外，在此溫度范圍內(nèi)，形成的孢子再發(fā)芽繁殖的可能性也很小，因此，高溫堆肥溫度最好在45~60℃左右?；谏鲜鲈?，堆肥過(guò)程中溫度控制是十分必要的。在好氧堆肥中，溫度一般是通過(guò)控制供氣量來(lái)調(diào)節(jié)。

4結(jié)語(yǔ)

堆肥化是復(fù)雜的生物學(xué)過(guò)程，為實(shí)現(xiàn)快速、好氧堆肥，必須進(jìn)行各種工藝條件的優(yōu)化和控制。對(duì)于我國(guó)高速的工農(nóng)業(yè)發(fā)展、快速的人口增長(zhǎng)所產(chǎn)生的固體廢棄物，堆肥化處理后的再利用應(yīng)是今后重要的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)（略）

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