5.固体废弃物的堆肥化技术
5.1概述
5.2堆肥化原理
5.3好氧堆肥化工艺
5.4厌氧堆肥
5.5堆肥腐熟度的评价指标
5.6堆肥设备与系统及其发展趋势
5.7堆肥厂的运行管理
5.8好氧堆肥厂实例
本章重点和难点
重点：堆肥化原理、好氧堆肥化工艺、厌氧堆肥原理、堆肥腐熟度的评价指标、常见的堆肥设备与系统、堆肥厂的运行管理、国内外堆肥的现状和发展趋势。
难点：堆肥化原理、好氧堆肥化工艺与质量控制措施、厌氧堆肥原理与常见系统组成、堆肥腐熟度的评价指标。
5.1概述
5.1.1堆肥化（composting）的定义
堆肥化是利用自然界广泛分布的细菌、纺线菌、真菌等微生物，人为地将可生物降解的有机物向稳定化的腐殖质生物转化的微生物学过程。产物称为堆肥（compost）。
5.1.2固体废物堆肥化的意义
城市固体废物进行处理消纳，实现稳定化和无害化；
可用组分尽快纳入自然循环；
有机物质转化成物质和能源（沼气、葡萄糖、微生物蛋白质）；
可减重减容50％。
5.1.3堆肥的作用
改善土壤的物理性能：
保肥作用：有助于土壤保住养分，提高保肥能力
螯和作用：降低铝、铜、铬的危害作用
缓冲作用：腐殖质有缓冲作用，可防止植物枯萎，起到缓冲器的作用
缓效作用：肥效缓慢不会伤害植物
微生物对植物根部的作用：微生物的分泌物有利于根系发育和伸长
5.1.4堆肥化的原料
城市生活垃圾：纸浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥；下水污泥；粪便消化污泥、家畜粪尿；树皮、锯末、糠壳、秸秆等。
我国堆肥的主要原料：生活垃圾与粪便的混合物；城市生活垃圾与生活污水的混合物。
生活垃圾堆肥要进行预处理，有效调整碳氮比C/N，得到氮、磷、钾含量高的有机肥。
5.1.5堆肥化原料特性的评价指标
密度：350～650kg/m3；
组成成分（湿重）％：其中有机物含量不小于20%;
含水率：合适值40～60%;
C/N：垃圾的C/N为（20：1）～（30：1）；
5.1.6堆肥产品质量和卫生要求
质量要求：
粒度：农用肥粒度≤12mm，林果肥粒度≤50mm；含水率：≤35％；pH：
6.5~7.5；全磷（以P2O5计）：≥0.3%；全钾（以K2O计）：≥1.0%；有机质
（以C计）：≥10％。
重金属含量：
总镉（Cd计）≤3mg/kg；
总汞（以Hg计）≤5mg/kg；
总铅（以Pb计）≤100mg/kg；
总铬（以Cr计）≤300mg/kg；
总砷（以As计）≤30mg/kg。
在我国《有机产品国家标准》(GB19630-2005)规定了矿物肥料中的重金属含量限值如下：汞Hg为5mg/kg；镉Cd为5mg/kg；砷As为75mg/kg；铅Pb为250mg/kg；铜Cu为250mg/kg；铬Cr为250mg/kg；镍Ni为200mg/kg；锌Zn为500mg/kg；应严格控制矿物肥料的使用量，以防止土壤重金属积累。
卫生要求：
堆肥温度：（静态堆肥工艺）55℃,5天以上；
蛔虫卵死亡率：95％～100%;
粪便大肠杆菌值：10-1～10-2；
粪便大肠杆菌值：10-1～10-2。10-1是指在0.1（ml或g）粪液或肥料中能检出一个粪便大肠菌。
5.2堆肥化原理
5.2.1好氧堆肥化过程的基本原理
1.堆肥化过程描述
通风、温度50～60℃,最高80～90℃。
过程为：溶解性有机物可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接接受；不溶胶体和固体有机物，先附着在微生物体外，依靠微生物分泌的细胞酶分解为可溶性物质，再渗入细胞；微生物通过自身的生命活动，进行代谢（主要是氧化还原过程）和合成代谢（生命合成过程）将一部分被吸收的有机物氧化为无机物，并放出生物生长活动所需要的能量；将另一部分有机物转化为生物体必需的营养物质，进而合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。
图5.1微生物的分解过程
2.堆肥总关系式
堆肥过程中有机物氧化分解总的关系可用下式表示：
CaHbOcNd＋tO2→
CpHqOrNs＋uCO2＋vH2O＋wNH3＋热量(Q)(5.1)
3.堆肥化过程中有机物氧化和合成的方程式：
不含氮有机物（CxHyOz）的氧化：
CxHyOz＋（x＋y/2－z/2）O2→xCO2＋y/2H2O＋热量(Q)
(5.2a)
含氮有机物（CsHtNuOv·aH2O）的氧化：CsHtNuOv·aH2O＋bO2→