固体废物的农业利用

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1、第三章固体废物的农业利用第一节固体废物的堆肥化第二节粉煤灰的农业利用第一节固体废物的堆肥化一、堆肥化的概念及其发展历史二、堆肥的基本原理一、堆肥化的概念及其发展历史堆肥化的概念:堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的发酵作用，将有机物转变为肥料的过程。在这种堆肥化过程中，有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖质物质，对环境尤其土壤环境不构成危害，而把堆肥化的产物称为堆肥。堆肥化的发展历史:堆肥化过程虽然是在本世纪才发展起来的科学技术，但原始的堆肥方式很早就出现了，在几个世纪的历史过程中，农民们一直将这种办法用于制造土壤有机肥料。现代的堆肥化过程就是在这种原始的

2、堆肥方式发展而来，最早的用于混合固体原料的堆肥化方法是由印度的爱德华·霍华德在1925年提出的，混合物料主要是由垃圾、人粪尿、污水污泥、树叶或秸秆和其他一些有机物料组成。20世纪30年代初，在丹麦出现了Dano(丹诺)堆肥装置。其装置采用卧式生物发酵筒。发酵筒在水平方向上呈倾斜放置。发酵筒直径为2.74-3.66m，长约45.72m。筒内物料一般不装满。堆料从一端进人，再从另一端排出。这种发酵装置在70年代初最为流行。目前世界上约有150多家这样的工厂。我国自古以来就有成熟的积肥制肥工艺。随着农业生产力大幅度提高，化肥投人量不断增大，在造成的环境污染日趋加重的同时，由于逐渐丧失了传统农业

3、中有机肥的投入，致使土壤肥力大幅度下降。二、堆肥的基本原理堆肥的基本原理有机固体废物是堆肥微生物赖以生存、繁殖的物质条件，由于微生物生活时有的需要氧气，有的不需要氧气，因此，根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，有机废物处理可分为好氧堆肥法(高温堆肥)和厌氧堆肥法两种。前者是在通气条件下借好氧性微生物活动便有机物得到降解，由于好氧堆肥温度一般在50-60℃，极限可达80-9O℃，故亦称为高温堆肥。后者是利用微生物发酵造肥。1.高温堆肥（好氧）好氧堆肥是在无氧条件下，借好氧微生物（主要好厌氧菌）的作用来进行的。一般情况下，利用堆肥温度变化来作为堆肥过程（阶段）的评价主要生物化学反应

4、:2.厌氧堆肥厌氧堆肥是在无氧条件下，借厌氧微生物（主要是厌氧菌）的作用来进行的。主要生物化学反应:三、堆肥工艺流程堆肥工艺程序堆肥化技术采用厌氧的野外堆积法，这种方法占地大、时间长。现代化的堆肥生产一般采用好气堆肥工艺，它通常由前处理、主发酵(一次发酵)、后发酵(二次发酵)、后处理及贮藏等工序组成。1.前处理在以家畜粪尿、污泥等为堆肥原料时，前处理的主要任务是调整水分和C/N比，或者添加菌种和酶。但以城市生活垃圾为堆肥原料时，由于垃圾中含有大块的和非堆肥物质，因此有破碎和分选前处理工艺。通过破碎和分选，去除非堆肥物质，调整垃圾的粒径。去除非堆肥物质的理由a．如不去除，会使发酵仓容积增大

5、；b．传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、绳子缠卷或被竹、金属等绞入而影响操作；c．非堆肥物质妨碍发酵过程；d．非堆肥物质虽然也可在后处理工序去除，但干电池等物质里所含的重金属一旦混人堆肥原料，就不能在后处理时选出，而混到成品堆肥中。调整粒径的理由通过破碎可使原料水分一定程度地均匀化，同时破碎使原料比表面积增大，微生物侵蚀的速度就加快，可提高发酵速度。2.主发酵(一次发酵)主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻推或强制通风向堆积层或发酵装置内供给氧气。在露天堆肥或发酵装置内堆肥时，由于原料和土壤中存在的微生物作用而开始发酵。首先是易分解物质分解，产生CO2和H2O，同时产生热量，使堆温上

6、升，这些微生物吸取有机物的碳氮营养成分。在细菌自身繁殖的同时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。发酵初期物质的分解发酵作用是靠中温菌(30~40℃是为量适宜生长温度)进行的，随着堆温上升，最适宜温度45~65℃的高温菌取代了中温菌。在此温度下，各种病原菌均可被杀死(表2-2)。一般将温度升高到开始降低为止的阶段称为主发酵阶段，以生活垃圾为主体的城市垃圾及家畜粪尿好氧堆肥，主发酵期约为3~10d。3.后发酵经过主发酵的半成品被送到后发酵工序，将主发酵工序尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。一般把物料堆积到1~

7、2m高，进行后发酵，并要有防止雨水流人的装置。有的场合还需要翻堆和通风，通常不进行通风，而是每周进行一次翻堆。发酵时间的长短，决定于堆肥的使用情况。例如，堆肥用于温床(能够利用堆肥的分解热)时，可在主发酵后直接使用；对几个月不种作物的土地，大部分可以不进行后发酵而直接施用堆肥；对一直在种作物的土地，则需要使堆肥进行到不能发生夺取土壤氮的程度，后发酵时间通常在20~30d以上。4．后处理经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎