试述好氧堆肥的基本原理精选(九篇)

第1篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词 好氧堆肥；辣根；过氧化物；除臭

中图分类号 S141.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）20-0226-02

无害化处理禽畜粪便最行之有效的方式就是将其发酵为好氧堆肥，但在发酵过程中，伴随有机物快速分解产生臭气，如氨气（NH3）和硫化氢（H2S）等，不仅降低堆肥的农用价值，还造成环境污染，影响畜禽生长和人体健康[1]。近年来，采用植物材料来除去有机肥的臭气成为一个新兴的可行方案，其中辣根（horseradish，HR，Armoracia rusticana L.）是最有开发潜质的代表性植物。有文献报道，辣根中含有大量的过氧化物酶（peroxidase），这种酶在存在过氧化物（peroxide）条件下可以聚合酚醛树脂，从而减少恶臭气体（挥发性脂肪酸，酚类化合物，吲哚化合物）的释放[2-3]。实际上辣根还可能存在另一种控制NH3和H2S 等臭气的机制：过氧化物可以在过氧化物酶的催化下，通过缔合水分子参与氧转移的方式与NH3、H2S反应（其反应机理见图1），从而减少恶臭[4]。

该文采用模拟堆肥试验，研究3种不同过氧化物[过氧化氢（hydrogen peroxide，HP，H2O2）、过氧化钙（calcium peroxide，CP，CaO2）、过氧乙酸（peracetic acid，PAA，CH3COOOH）]混合辣根发酵除臭腐熟剂在猪粪好氧堆肥发酵过程中的除臭效果。

1 材料与方法

1.1 试剂和原料

新鲜猪粪（吉林市新山养猪场采集）、稻草（从农户收集，并粉碎），米糠（从大米加工厂收集）。辣根提取物（购于西安通江生物科技有限公司）。H2O2（30%，W/W）、CaO2（60%，W/V）和过氧乙酸（15%，W/W）（购自上海国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 供试样本

将辣根提取物、米糠与稻草粉按1∶5∶5（W/W）均匀混合即为辣根发酵除臭腐熟剂。再将辣根发酵除臭腐熟剂分别与现用现配的100 mmol/L H2O2溶液、50 mmol/L CaO2溶液50 mmol/L PAA溶液混匀即可。使用时将过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂与新鲜猪粪按1∶20均匀混合。根据试验制备5种供试样本，具体见表1。

1.3 恶臭气体测量

1.3.1 定性试验。采用臭味感官分析强度指标法（odor int-ensity index，OII）划分6级气体臭度[5]。Ms0：无臭味，Msl：勉强感觉到臭味，Ms2：微弱的臭味，Ms3：明显的臭味，Ms4：很强的臭味，Ms5：难以忍受的臭味。

1.3.2 定量试验。恶臭主要化学成分NH3和H2S的检测：利用硼酸溶液吸收凯氏定氮法测定NH3[6]；利用锌氨络盐比色法测定H2S[7]。

1.4 常规性质检测[8]

采用pH计测定酸碱度；采用重量法（GB/72677.2-81）测定水分；采用凯氏定氮法测定总氮量（total nitrogen，TN）；采用石蜡油—重铬酸钾氧化法总有机碳量（total organic carbon，TOC），计算C/N值。

1.5 筛选方案

采用室内模拟堆肥试验，将各种供试样本分别装入3个密封容器，第1个容器用于感官测定，第2个检测NH3，第3个检测H2S。试验周期为30 d，每5 d进行1次恶臭气体测量，最后进行各种常规性质检测，每样本进行3次独立重复试验。

2 结果与分析

2.1 恶臭气体测量

各种供试样本经OII法测得的除臭效果见表2，NH3和H2S的挥发量见表3。由表2可以看出，将辣根提取物与过氧化氢混合时，尽管起效时间较短但除臭效果并不是最佳条件；当辣根与过氧化钙共同添加时，不仅起效时间较短，而且可持久抑制臭气的生成，当时间为25 d后，臭味就已经基本消失；与过氧化钙相比，过氧乙酸的效果稍差，在30 d后臭味才消失。恶臭气体测量的结果表明：辣根提取物与过氧化钙共同添加时，除臭效果最佳。由表3可以看出，NH3和H2S的挥发规律因处理不同而存在差异。辣根提取物与过氧化氢混合时，NH3挥发量随堆肥时间的延长呈先增加，后下降，再下降的变化趋势。从NH3和H2S的挥发总量来看，经过30 d处理，辣根提取物与过氧化钙处理组的NH3和H2S的挥发总量最低，其数值分别为217.98 mg和1.68 mg。

2.2 常规性质检测

各种供试样本经30 d的发酵腐熟后各项常规性质见表4。可以看出，各种供试样本经30 d发酵腐熟后各项常规性质的检测结果。其中，添加辣根提取物与过氧化氢处理组含水量最高，达到61.79%。添加辣根提取物与过氧乙酸处理组pH值为6.89，略呈酸性；含氮总量以添加辣根提取物与过氧化钙处理组最高，其数值为5.71 g；总有机碳总量以辣根提取物与过氧乙酸处理组为最高，经过30 d的发酵腐熟后，总有机碳总量达到了91.31 g。对于第5个常规性质的检测C/N的比值，不论是单独辣根组还是其与过氧化物的混合组，其数值分别为17.84、16.60、14.81、16.33，且所有组别的数值均小于20，但却都能达到施用的标准。

3 结论与讨论

NH3和H2S的挥发是堆肥臭气产生的主要原因，其中NH3的挥发可有助于粪便中其他物质的挥发，而H2S的刺激性最强。要想达到理想的除臭效果，需要在10 d内控制NH3和H2S的释放[6]。从恶臭气体测量结果可见，各种过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂均具有一定的除臭效果。其中过氧化氢混合辣根发酵除臭腐熟剂在1～5 d有极好的除臭效果，但在6～15 d NH3和H2S的挥发量反而增加，臭味强度也随之增加，其原因可能是H2O2水溶性好，在辣根过氧化物酶的催化下快速与NH3和H2S反应，极好地消除臭味，但H2O2不稳定，极易分解，因此很快消耗殆尽，除臭效果大大降低。而过氧化钙混合辣根发酵除臭腐熟剂在1～5 d虽没有过氧化氢混合辣根发酵除臭腐熟剂效果好，但能持续发挥作用，30 d累计挥发NH3和H2S最少。过氧乙酸混合辣根发酵除臭腐熟剂在1～15 d与过氧化钙混合辣根发酵除臭腐熟剂效果相似，但稳定性没有后者好，其原因可能是在反应过程中有乙酸的生成，堆肥的pH值下降，降低辣根过氧化物酶活性，导致除臭效果降低。

在发酵的过程中，水分是调节发酵温度和通气状况的关键因素，并直接参与微生物的新陈代谢，对发酵的速率有很大影响。各种堆肥腐熟之后，含水量大体一致，只有加入过氧化氢混合辣根发酵除臭腐熟剂的堆肥含水量偏高，其原因可能是H2O2与NH3和H2S反应之后以及自身分解多产生了一定量的水分。pH值是影响酶活性的重要因素之一，适宜的pH值才能使酶类有效地发挥作用，而pH值太高或太低都会影响堆肥的效率。堆肥腐熟后一般呈弱碱性，pH为值7～9。该试验样本中，只有加过氧乙酸混合辣根发酵除臭腐熟剂的堆肥pH值不在此范围，其原因可能是PAA被辣根过氧化物酶催化生成乙酸，导致pH值降低。堆肥后TN含量越高，反映堆肥过程中保氮的效果越好。有效抑制NH3的挥发，有利于氮的保留，3种分别加过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂的堆肥TN均高于未加过氧化物和辣根粉的堆肥，说明氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂具有较好的保氮效果。C/N值是检验肥料腐熟度的一个重要指标。堆肥C/N值达到20以下就认为腐熟，可以直接施用。3种分别加过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂的堆肥C/N值均低于20，达到施用标准，但何种过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂对堆肥腐熟效果最佳，将在以后采用堆肥腐熟指标（如种子发芽率指数[（GI）、NH4+-N/NO3--N 比值等]进一步评价。

终上所述，3种过氧化物混合辣根发酵除臭腐熟剂均可有效抑制堆肥过程中臭味的发生，且过氧化钙优于过氧化氢和过氧乙酸。采用该种除臭腐熟剂堆制的猪粪好氧堆肥达到可以施用的标准，具有继续研究和开发的价值。

4 参考文献

[1] DOMINGO J L，NADAL M.Domestic waste composting facilities：A revi-ew of human health risks[J].Environment International，2009，35（2）：382-389.

[2] YE F X，ZHU R F，LI Y.Deodorization of swine manure slurry using horseradish peroxidase and peroxides[J].Journal of Hazardous Materials，2009，167（1-3）：148-153.

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[4] 常刚，王斌举，张俊，等.缔合水分子对H2O2+NH3H2O+ONH3.反应机理的影响[J].高等学校化学学报，2009，31（9）：1820-1826.

[5] 王立群，顾文杰，王广旭，等.鸡粪好氧堆肥发酵高效除臭菌的筛选[J].东北农业大学学报，2009，40（2）：57-59.

[6] 陈书安，袁晓凡，赵兵，等.应用微生物与秸秆降低鸡粪氨气释放量[J].微生物学通报（英文），2011，38（4）：503-50.

第2篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词：好氧；堆肥茶；好氧微生物；溶解氧

中图分类号：S14 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-12-0079-1

1 背景技术

在植物根部与土壤接触的区域，具有丰富的有益微生物，基本上由细菌、古生菌、真菌、原生动物和酵母菌组成，它们生活在彼此共生的食物关系中。即使不阐述任何个体的作用，仅就共生食物关系或微生物养分循环而言就已经对土壤和植物具有很大益处。某些细菌和古生菌从植物根部释放出来的物质中吸取养分，这些细菌和古生菌被原生动物吃掉，原生动物又释放物质。原生动物的排泄物又给植物根部提供养分，这样就形成了一个养分的循环。还有证据表明堆肥茶的应用可以抑制植物病菌的滋生。长春市农业机械研究院已经就土壤和堆肥微生物做了大量的研究，其堆肥茶生产设备和方法实现了功能性微生物养分循环组织的建立，以应用于土壤和植物，得以激活或增多植物根部与土壤接触区域的有益微生物。

本技术通过调整管道和扩散器的尺寸及气泵容量来实现，应用于几乎任何体积的水容器。目前市场上众多堆肥茶制作设备在操作时均采用向水体内吹入气泡或使用水泵循环水体。

2 主要结构（如图所示）

3 工作原理

利用空气通过管道活性循环水体，同时通过管道中的扩散器和浸在水中的扩散器将氧气注入水中。本技术是将堆肥悬浮于水体中，循环水回流时破坏水体表面张力。

为了维持好氧微生物寿命，溶解氧的最低容量6PPM，设备平均工作时间仅限于24小时到36小时。其在200升左右的设备配置情况下、使用4%堆肥、0.75%糖浆、0.063%鱼肉蛋白水解物和0.25%海带粉放置在约19℃的水中，初始固体总溶解量为21PPM、运行超过48小时，仍可维持8.8PPM-9.8PPM溶解氧的能力。这是本设备制取和维持溶解氧水平的超高效率。

4 工作过程

设置为堆肥自由悬浮于水体中，水容器装满水至适当水平面时，供电至气泵开始运转设备。调整气体管道上的气流控制阀，至看到水从回流管中流出且扩散器B中产生气泡为止。为保证足够流量，应在回流管下方放置一个约1升的容器，能在3秒内接满，可调整气流控制阀3以微调水流达到这个水平。扩散器A受气泵驱动使水从两个进水口吸入，在立管中上行、从回流管中流出，即形成水流，在此过程中，有两个部位实现注氧入水。一个部位是扩散器A自身，水受推力经过扩散器时注入氧气。第二个是水流从回流管以足够的力冲破水平面的张力障碍时，实现二氧化碳释放和氧气吸收。这通常称为气体交换过程。这一过程将含氧水压入水体中，进一步形成水的溶解氧成分。由于进水口安装在水容器底部、两端口方向相反，因此会产生持久的电流，所以不可能产生任何静止水域。空气通过扩散器B进一步注入水体中并实现氧气吸收。小气泡在上升至水面的过程中吸收氧气，水面张力障碍被气泡诱导的紊流打破，促使二氧化碳释放和氧气吸收。通过这些方法，本设备可以有效地制作并保持水体的溶解氧成分。试验表明，在水温18℃～21℃、水溶解固体总量21PPM的情况下，正常可制作水中溶解氧浓度平均3PPM。

对于有效萃取和繁殖有益的好氧微生物——包括古生菌、细菌、真菌菌丝、鞭毛虫、变形虫、某些纤毛虫、酵母细胞和酵母真菌菌丝，维持水体中合理的高溶解氧比率是至关重要的。

第3篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词：电气自动化，变频器，PLC，工业以太网

中图分类号：F407文献标识码： A

0引言

随着我国城镇化速度的不断加快，人居环境的改善，城市绿化覆盖率、绿地率、人均公共绿地面积等都在提高，随之产生的绿化垃圾数量也大幅度增加。如果将这些园林绿化垃圾进行资源化处理，不仅可以变废为宝，循环再利用，还可以极大减少污染源和垃圾填埋场的负担。在我国，传统的园林垃圾处理方式基本上是以人力为主，半机械化方式生产，以自然通风发酵的工艺将粉碎后的碎草树枝等进行有氧发酵，产生肥料，这样做生产周期长，运营成本较大。

对此，北京某园林垃圾处理厂采用电气自动化的控制方式，对该厂园林垃圾堆肥的生产过程进行全自动化生产管理。

1工艺系统描述

北京某园林垃圾处理厂额定发酵进料量60m3/d（进入初级发酵车间的量），发酵物料主要为落叶、碎草，粉碎后的树枝做为堆肥支撑物。其中粉碎后的树枝直径约为30～50mm，加入比例不大于5％。落叶和碎草随季节变化产生量不同，其中冬季质量比为6:1～10:1，春秋季为1:1～2:1，夏季为1:2～1:1。发酵系统设于初级发酵车间内，采用槽式间歇动态好氧发酵工艺，初级发酵车间内布置两条发酵槽，每个发酵槽长×宽＝37m×11m，发酵槽采用半地下结构，槽底正负标高为车间地坪下-1.5m，发酵周期为20d，翻堆高度大于1.8米。发酵槽底部配有管道送风系统，堆肥物料均匀地堆放于槽中，使堆体内始终处于好氧状态，翻抛过程也是从进口端向出口端传送物料的过程。堆肥含水率控制在40～60%之间。发酵过程中无渗沥液排放。

堆肥辅助原料包括氮素和菌剂，可根据堆肥原料营养成分比例情况（C/N比）酌情添加，资料表明绿植废弃物堆肥的C/N比工艺条件合理范围在20：1到40：1之间，最佳范围在25：1到30：1之间。由于季节不同，本项目用于堆肥的园林绿植废弃物原料成分有所不同，可通过工艺计算，获得不同季节的最佳氮素添加量。

堆肥主要原料和辅助原料通过重量计量和体积计量调节混合比例，然后通过输送设备进入混合系统充分混合，混合原料经布料系统按照次序从布料端向出料端依次均匀布到两个初级发酵槽内。

2 电气系统

2.1 供配电系统

结合园林垃圾处理的工艺特点，涉及到的主要设备有：皮带秤、双螺旋给料机、斗式提升机、移动布料皮带机、翻堆机、出料机、有氧供风风机、除臭风机等。工艺设备的电压等级为380V，设备总负荷210KW，负荷等级设计为三级负荷。

主厂变压器提供一路380V的交流电源至车间MCC段，再由MCC段分配各路电源至现场各用电设备，供电系统的类型为TN- S。屏蔽信号接地、设备保护接地公用统一接地极，接地电阻不大于4Ω。自控系统的供电由MCC段提供一路220V的交流电源至UPS电源柜，再由UPS向PLC控制站和现场仪表分配电源，UPS容量为6KVA。所有低压电气控制柜安装在低压配电室内，低压配电室至车间的电缆通过电缆沟按照高低压分层敷设。

2.2 低压电气控制柜

低压电气控制柜是电气控制的核心设备，分为抽屉式开关柜和固定式开关柜两种，其中供氧风机低压柜为固定式开关柜，其余设备为抽屉式开关柜。

2.3 一次主回路的设计

布料机及皮带等设备采用常规配置，包括断路器、主接触器、热继电器。负载部分的短路电流可由断路器进行切断，过载保护由热继电器完成。电动机主回路原理图如图1所示。

图1 电动机主回路原理图

供氧风机采用变频器控制，主回路通过快速熔断器对变频器部分进行保护。变频器主回路原理图如图2所示。

图2 变频器主回路原理图

2.4 二次控制回路的设计

二次控制回路的工作电源为220V交流电源，每个控制回路利用2A熔断器进行单独保护。现场设备旁设有就地操作箱，操作箱上装有“远程本地”转换开关和“就地起停”按钮，所有设备分为远程与本地两种操作。另外，每台设备在明显位置处设有紧急停止按钮，按钮按下时，切断控制回路电源，停止设备运行。

3 自控系统

3.1自控系统组成

为了确保园林垃圾堆肥处理工艺和设备长期安全可靠的运行，系统采用西门子S7-300可编程逻辑控制器（PLC）和智能检测仪表对现场设备进行监控。在中控室设置有一台集历史数据功能的操作员站和一台工程师站，二者共同组成上位机系统。上位机采用西门子WINCC 7.0软件，实现整个系统画面监测、参数设定以及指令控制等功能。

3.2网络拓补结构

整个园林垃圾堆肥系统采用分层分布式结构网络控制方式。最底层是远程I/O链路，中间层为PROFIBUS-DP总线通讯，而上位机和现场PLC控制器之间通过工业以太网进行通讯连接，另外，对于第三方设备的通讯采用RS485通讯。网络拓补图如图3所示：

图3 网络拓补图

3.3智能检测仪表

自控系统涉及到的智能仪表设备包括：绝对值编码器、称重传感器、红外测温仪、电磁流量计、电动调节阀、雷达料位计、智能云台。

3.4上位机软件

工程师站装有STEP-7和WINCC开发版软件，用于工程师对系统进行调试。在操作员站画面上设有设备运行管理区域、参数修改区域、报警信息区域、生产记录区域。在设备运行管理区域画面上可以显示和操作园林垃圾的堆肥工艺的全部流程。现场设备的报警状态信息由PLC控制器采集后上传至操作员站，以报警文本信息的型式存储在报警信息区域中，同时在画面上形成光字牌报警指示，第一时间提示操作人员处理报警信息。生产记录区域则按照设定好的周期采集生产工艺数据形成报表，操作人员按照班次将每一班的生产报表打印出来进行存档。对于工艺流程的相关参数设置可在参数修改区进行，但是需要输入管理员密码后才能进入。

4 电气自控系统的特点

4.1系统的运行

整个园林垃圾处理系统按照工艺可划分为以下几个子系统：称重系统、给料系统、布料系统、翻堆系统、出料系统、二次筛分系统、供氧系统、除臭系统。

操作人员根据实际的工况预先设定好相应的工艺参数，这些参数包括：布料状态起始和终止位置、翻堆状态的起始和终止位置、出料状态的起始和终点位置、布料周期、翻堆周期等。当PLC系统接收到“开始”指令后，控制系统的CPU对设定好的参数进行计算和处理，并自动发出移动指令，这些指令以电信号的形式控制电气二次回路的相关元器件，从而控制电机的正传、反转和停止，完成相关的工艺流程，真正达到全自动化运行。

4.2移动设备位置检测

园林垃圾堆肥处理过程中的给料、布料、翻堆为移动工作方式，设备的移动范围不仅关系到生产的安全，同时也关系到堆肥工艺流程是否能够正确执行。采用绝对值编码器对可移动设备实际位置的精确定位，是整个系统的一个重要环节。绝对编码器由机械位置决定的每个位置是唯一的，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。

根据工艺设备的特点，在每一个设备上安装2个绝对值编码器，互为校验，防止绝对值编码器由于机械原因发送错误的信息。PLC控制器根据编码器反馈数值，在程序中进行计算最终建立一个工艺设备平面位置坐标系，从而解决了读取现场工艺设备实际位置的问题。

4.3料堆温度和氧气的控制

有氧发酵的主要指标是物料的温度和氧含量，这两个指标直接影响物料的发酵周期。园林垃圾在主发酵过程中温度应该控制在55℃左右，氧气含量不低于10%。温度和氧气可通过调整供氧风机的风量来改变。在传统的发酵过程中，主要通过人为观察来控制供氧风机的风量，这就导致风机处于断续工作状态，生成的温度周期曲线和氧气周期曲线为类似不规则的正玄波曲线，这导致发酵不完全，发酵周期必然过长。为了解决这一问题，采用红外测温和供氧风机变频调速的方式控制料堆的温度和氧含量。

红外测温仪通过检测料堆红外辐射能量的大小及其波长，得到料堆的实时温度，并将该温度值上传到PLC控制器。PLC控制器经过比较计算向变频器发送4～20mA的模拟量速度信号，由变频器调整风机的频率，改变风机的转速，从而控制风量的大小，保证发酵温度和氧气达到最佳状态。

4.4 物料的自动配比

园林垃圾在堆肥发酵过程中需要按照比例添加菌剂和尿素。为了实现这一功能，在皮带称重系统中园林垃圾、菌剂和尿素的皮带称重给料秤，均采用变频控制。PLC控制器通过皮带秤上称重传感器反馈回来的数值，向变频器发送相应的速度质量来控制这三种物料的下料速度，从而控制三种物料的添加比例。而实现这一配比计算的全部计算过程都是通过PLC程序来完成。

4.5 通风系统

由于尿素的添加，园林垃圾在处理过程中会产生氨气，与电火花和高温极易发生爆炸。通过除臭风机可以解决这一问题。除臭风机24小时不间断运行，将车间内的氨气引入到除臭塔中，经过加酸的方式进行处理，最后排放至室外。除臭风机由西门子S7-200PLC控制器做为从站独立进行控制，利用EM277模块与S7-300PLC控制站连接，主PLC控制器通过PROFIBUS-DP总线的型式向除臭风机提供指令，控制风机及加酸泵的启停。

5 总结

园林垃圾堆肥处理系统采用电气自动化系统进行控制后，自动化程度大大提高，与传统手工作业相比有以下几点优势：

(1) 工艺流程智能化，车间内无需人员值守，全部过程通过程序进行控制，利用智能仪器仪表检测生产过程中的数据，实现全自动的处理流程。

(2) 利用变频技术控制风量，有效的保证了物料中温度和氧气的含量，是温度和氧气的周期曲线接稳直线，是发酵过程得以连续。同传统的园林垃圾处理相比，物料的发酵周期由传统的45天缩短为20天，提高了生产效率。

(3) 通过24小时不间断的除臭风机的运行，使车间内原本的防爆区降为非防爆区，保证了设备安全运行。

(4) 在实际运行过程中发现，由于减少了人工和材料的消耗，致使运行费用减少，从而使生产成本有所降低。

综上所述，将电气自动化的控制理念引入到园林垃圾处理行业，能够降低成本，提高生产效率，成为园林垃圾处理行业发展的新方向。

参考文献

[1]长官. 现代控制理论[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1997.

[2]王永华. 现代电气控制及PLC应用技术[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2013.

第4篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词：厨余垃圾；资源化；潜力分析

中图分类号：X705 文献标识码： A 文章编号：1001-828X（2015）010-000-02

引言

随着城市化发展以及城市人口的急剧增长，城市生活垃圾排放问题日益严重。目前，我国城市人均日产垃圾达0.73公斤[1]，这些垃圾如果处理不当，不仅给城市市容带来影响，且其所含有害成分将通过多种途径进入环境和人体，对生态环境和人体健康造成多方面的危害。

厨余垃圾是指居民在食品加工和消费过程中所产生的一种固体废弃物，包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物。厨余垃圾具有含水量高、有机物质含量丰富、容易出现腐烂变质的问题、易引发二次污染等特点[2]，是生活垃圾排放量的一个重要源头，占到30%～40%的比重[3]。传统的垃圾混收方式使得厨余垃圾是作为生活垃圾进入垃圾填埋场进行处理，这种处理方式一方面导致资源浪费，另一方面也由于厨余垃圾易腐蚀和发臭等特点，使得这类填埋污水量大、污水处理困难、堆体稳定性差等问题。随着环境污染和资源短缺问题的加剧，城市生活垃圾分类处理处置，从无害化处理逐步向资源化利用成为趋势。本文基于此，论述厨余垃圾的资源化的必要性和意义，重点分析了厨余垃圾主要资源化技术，并对资源化技术的前和潜力进行了分析。

一、厨余垃圾资源化的必要性

（一）减量化、无害化、资源化要求

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中固体废物防治的“三化”原则，垃圾在处理处置过程当中要减量化、资源化、无害化。以广州市为例，按照统计数据显示，2008年～2011年[1]广州市市区（十区中心城区）生活垃圾平均排放338.32万吨，生活垃圾年均增长率为3.35%，按厨余垃圾30%来算，平均年排放量为101.5万吨。如果全部的垃圾都用填埋法处理，将占用大量的空地，而且由于厨余垃圾易腐蚀和发臭等特点，使得这类填埋污水量大、污水处理困难、堆体稳定性差等问题。

（二）低碳城市发展要求

低碳城市、绿色发展是近几年来提得很热的一种发展模式及方向，也是是实现城市可持续发展的必由之路。餐厨垃圾具有高含水率、高有机质含量、易腐烂、营养丰富等特点，因此具有很大的回收利用价值，对其进行资源化回收利用有着深远的意义。但目前往往由于餐厨垃圾产生量分散、难以收集和处理，所以经常简单的作为生猪饲料或者与其他垃圾一起混合处理，不仅危害了环境，也造成了不小的食品安全问题，最重要的是浪费了大量资源，这与建设低碳型经济社会背道而驰。

（三）垃圾分类的要求

对垃圾综合处理来说，垃圾分类回收是首个环节，这是根治垃圾污染必须要走的环节，也能为开发再生资源打下基础。目前，我国很多城市都在推行生活垃圾分类收集工作，分类是做好垃圾综合处理工作的基础，只要分类好了，才能针对性的进行处理，简化垃圾处理工艺，同时还能大大简化垃圾运输成本，提高垃圾处理效果。广州市从2011年4月1日起，率先全国施行《广州市城市生活垃圾分类管理暂行规定》，将垃圾分为可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾，并在猎德街、广卫街、沙园街等试点地区开展厨余垃圾专袋投放的试点。然而，随之垃圾分类进行，对垃圾后续处置技术和工艺也提出了更高要求，如果若后续垃圾分类处置技术跟不上，民众看不到垃圾分类的切实意义，则会丧失分类的积极性，也失去了垃圾分类的意义。

二、资源化处理技术

传统的厨余垃圾处理以填埋处理为主，也是现阶段我国垃圾处理的主要方式。但这种方式不仅需要占用大量的土地资源，而且极易造成大气污染、水污染等二次污染严重。随着餐厨垃圾资源化处理技术的研究发展，目前，欧盟许多国家已明文禁止将餐厨垃圾填埋，好氧堆肥、厌氧发酵制气和饲料化等资源化技术成为主要研究处理技术。

（一）家居堆肥

堆肥是人类最早开始进行资源循环利用的方式之一，一直到现在还保留这样的传统，家居堆肥是一种微生物转化过程，是借助自然界广泛的细菌、真菌等微生物，人为地将促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物过程。20世纪30年代起，现代化的堆肥技术开展发展起来，到现在已经形成了比较完备的工艺系统和成套设备。厨余垃圾因含有较高的有机物，存在很大的利用潜力。早在1986年，美国西雅图固体废物公用事业局的第一次实施堆肥大师计划，标志着家庭堆肥的开始。堆肥大师计划主要是用堆肥技术处理家庭废弃物和食品废物。1995年，41%西雅图居民家庭实行了家庭堆肥，分流了约8300吨庭院废弃物，其中的82%堆肥用于庭院绿化。家庭堆肥具有显著的优点：费用低和固体废物源头减量化。

（二）厌氧发酵

餐厨垃圾厌氧发酵近年来国内兴起的一种处理方式，厌氧发酵是在无氧条件下，借厌氧微生物的作用来进行的。餐厨垃圾中的蛋白质、脂肪、糖类等有机物质通过生化反应最终被分解成CH4和CO2。国外对餐厨垃圾厌氧发酵技术进行了较多研究[4]。德国是较早应用厌氧技术处理厨余垃圾，到20世纪90年代，厌氧技术的工程使用日益成熟，厌氧沼气工程开始在德国及整个欧洲大规模投入使用。如英国废弃物处理公司在2011年斥巨资建立了全球最大的厌氧发酵处理餐厨垃圾的发电厂，每年可以处理4 380万t餐厨垃圾，发电量约为5.5亿kW・h，满足了数万户家庭用电的需求。厌氧发酵的资源化产品主要为动物饲料、肥料和土壤添加剂，此外通过厌氧消化设施生产沼气还可以作为一种重要的清洁能源使用。

（三）饲料化

厨余垃圾因为含有丰富的蛋白质、脂肪、纤维素、淀粉等有机物，经过高温干化灭菌、高温压榨、烘干除盐等预处理后制成动物词料或动物蛋白。厨余垃圾饲料化处置在一段时期内被认为是资源化处置的良好方式，目前，国外这方面的技术相对比较成熟，在韩国、新加坡以及我国台湾地区多有应用。但厨余垃圾作饲料对同源污染风险，且对进料纯度要求高，对餐厨垃圾存放时间要求严格，生化制蛋白处理工艺也需要进一步提高。

（四）其他技术

除了上述几种处理技术之外，在厨余垃圾的资源化利用中较为常用的还有制取生物柴油技术与热解技术。制取生物柴油则主要是利用餐厨垃圾中的大量油脂，动植物油脂进行酯交换反应，对反映产物进行分层和反复清洗后，蒸发掉甲醇再干燥除水后，得到生物柴油产品，控制的关键在于原料处理、提纯以及中间产物的处理方面。热解技术主要是通过借助于高温高热的条件，将厨余垃圾热解为可燃气体、焦油染料以及焦炭等物质，进而实现餐厨回收垃圾的高效回收利用。由于餐厨垃圾的热解区间主要集中在165-500℃，高温高热的条件可以充分的回收餐厨垃圾中生物质中的能量，同时产生的焦油焦炭的热值也较高，因此运用价值非常高。此外，还可以通过发酵可以产生乳酸，进而合成聚乳酸生产可降解性塑料制降解性塑料，不过这中技术尚处于起步阶段。

三、厨余垃圾资源化潜力分析与建议

从国内外厨余垃圾资源化技术的综合研究来看，厨余垃圾的厌氧发酵处置不仅能够获得一定物料产物，而且能回收能源，利用沼气发电，且这项技术较成熟，在我国具有相当的发展潜力。另外，厨余垃圾的厌氧发酵规模可大可小，便于就地处置或分区处置，具有经济可行性和环境友好性。但在工艺技术上，还必须根据厨余垃圾的特点，进行工艺系统的研究和处理技术的完善，以利于进行大规模的推广应用。

总体而言，餐厨垃圾的资源化利用对于城市生活垃圾的减量化、无害化和资源化发展具有极大的推动作用，我国厨余垃圾的资源化技术虽然还处于起步阶段，推进垃圾分类的效果也不是特别好，至今国内仍没有真正运行很好的范例，但是其发展潜力巨大。随着垃圾分类的推广，传统的以填埋为主的处理方式将逐步减少，而以堆肥、厌氧发酵、饲料化等资源化技术，既能解决垃圾围城的问题，又可以缓解资源能源与城市发展的矛盾，具有巨大的能源效益和环境效益。对于我国循环经济的建设和社会、经济的可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1]广州市环境保护局《广州市固体废物污染环境防治情况》.

[2]李琳.餐厨垃圾的资源化利用研究[J].环境与生活.2014（69）： 168-169.

[3]马磊，刘肃.城市餐厨垃圾的厌氧消化处理研究[J].环境卫生工程，2012（4）：12-14.

第5篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词：稳定化处理 资源化技术

1　概述

污泥稳定化处理与资源化技术生产性研究，目的是开发高效低耗的城市污水处理厂污泥的减容化、稳定化、无害化、资源化技术，实现生物能的综合利用及有效回收。主要内容有以下四个方面：

（1）污泥厌氧消化是解决污泥稳定和污泥减容的最佳途径，通过提高消化池进泥浓度降低了消化池体积，减省了加热、搅拌消耗的能量，通过最佳运行参数的探索，提高了有机物去除率和产气率，实现了高效低耗的目标；

（2）两相厌氧技术采用酸化和产甲烷段分开，高温酸化，中温产甲烷的技术路线，停留时间较常规厌氧消化减少40%，其处理效果与常规厌氧相近，可以明显节省工程投资；

（3）厌氧产生的沼气通过沼气利用系统可以最大限度回收利用生物能，实现污水厂部分能量自给，解决了沼气脱硫的技术关键，建成了沼气驱动鼓风机、余热回收、沼气锅炉污泥加热的整体系统，实现了沼气生物能的最大回收；

（4）污泥无害化处理，解决了好氧高温发酵制肥料的静态装置和工艺技术，另外采用燃气红外线烘干污泥，可以有效杀灭虫卵，实现无害化。

以上几项技术基本实现了污泥高效减容、无害、沼气最大限度回收用于补充污水处理厂能量消耗的目标。消化污泥经高温堆肥或烘干可以满足卫生指示，在重金属不超标情况下，可安全用于农业，其公效明显，经济效益可观。实现了污水处理的良好生态循环。

2　污泥高效厌氧消化技术

生产性试验是通过对天津市东郊日处理40万吨的污水处理厂1.0立方米中温污泥消化池进行的，结论意见为：

（1）对该厂剩余活性污泥、一沉混合污泥、浓缩污泥、一级消化污泥、二级消化污泥、脱水污泥共计42个项目的化验分析，及对近几年东郊污水处理厂污泥化验数据的整理分析，其结果认为，天津市东郊污水处理厂污泥具有我国大城市污水污泥的典型性和代表性，它为低有机份、低脂肪、高碳水化合物污泥。具体指标为：浓缩污泥有机份年平均值为53.57%，与欧美国家70～80%的有机份相比少得多。有机份中碳水化合物仅占50%，脂肪占10%，与欧美国家正好相反，这种低脂肪、高碳水化合物污泥属产气量少、沼气中甲烷含量低的污泥。

（2）为了研究污泥厌氧消化过程中有机物的降解规律，平行进行了两组规模为10升/池的污泥中温 (35±2℃) 厌氧消化模拟小试。小试仍以天津市东郊污水处理厂浓缩池出泥为试验泥样，一次投泥，连续搅拌运行。运行19天时，有机分解率为32.72%已趋于稳定。通过对小试试验结果的分析，得出：

① 浓缩后污泥有机分解率在32.72%时，理论产沼气量为7.14～8.42m3气m3泥。

② 在干泥中有机成分的比例为：

碳水化合物:脂肪:蛋白质＝4.8:1:3.7～3.9

理论上分解1克有机物产沼气量为825 mL／gvss左右；

③ 经试验分析，各有机物的产气量为：

碳水化合物产44～48%

脂肪产21～23%

蛋白质产30～33%；

（3）以天津市东郊污水处理厂2# 消化池及其相应的设备、装置、仪表为试验设施，以浓缩池出泥为试验用泥样，在保持泥含水率、pH值、酸碱度、碳氮比、重金属等原有特性的情况下，按照污泥消化温度、污泥投配率、沼气搅拌间隔、投泥间隔的不同，做了4组生产性试验。通过试验结果的分析及近几年来实际运行状况的总结，得出东郊污水处理厂污泥中温消化稳定运行的最佳工艺参数为：

pH值：6.5～7.5；

含水率：94.8～96.5%；

消化温度：35±2℃；

消化时间：不低于16.7天；

搅拌：连续沼气搅拌，搅拌强度l m3／m2／h；

有机投配负荷：0.7～1.7 kg／（m·d）。

（4）搅拌方式是影响产气率的重要因素，为此，以正在运行中的消化池为实验模型，进行了大型的示踪剂动态和静态的生产试试验。在研究中参考化学工程理论，应用LevenspieL化学工程反应器混合模型，推导了污泥消化池污泥混合效果的数学表达式：

1n（C／CO）＝t／ta＋Ln[(v1V／V2)／ta]

经数据分析得出：

当投泥量为600 m3／d时，该消化池的平均水力停留时间约为12天，池内死容积约占总容积的28%，池内短流率占活区总流率的39%。

这样的试验结果与国外运行比较好的消化池大体相当，进而说明，东郊污水处理厂消化池采用的管束式沼气搅拌方式搅拌效果比较理想，能够在池内大部分区域达到均匀搅拌。

（5）降低消化池进泥的含水率是降低运行成本，提高产气率的关键。为此本课题组对东郊污水处理厂的剩余活性污泥、混合污泥、初沉生污泥进行了重力浓缩试验，并对剩余活性污泥进行了气浮浓缩试验。通过污泥的浓缩试验和生产实际的考察，剩余活性污泥重力浓缩和气浮浓缩均取得了较好的小试效果。但是剩余污泥与初沉污泥分别进行单独浓缩，不但要增加处理设施，而且初沉污泥流动性差，易堵塞，也不宜单独处理。而将剩余活性污泥回流到初沉池，不但可提高初沉池的处理效率，使初沉池底流含水率提高到98%，具有较好的流动性，不易堵塞，浓缩池的底流含水率也达到95%，达到了污泥消化所需要的含水率。

（6）污泥厌氧消化的进泥浓度由30 g／L提高到50 g／L，可以减少消化池约40%的体积。采用剩余污泥回流至一沉池，由一沉池排泥至浓缩池的运行方式，合理设置浓缩时间，浓缩池排泥浓度可达50 g／L，可省去一般机械浓缩方法简便，经济实用；获得了消化池运行的最佳工况，在最佳工艺条件下，消化池运行的效率参数为：

产气率：5.87～8.36 m3气／m3泥；

分解单位重量有机物产气量：0.734～0.762m3／kg·vss，与理论产沼气量0.825m3／kg·vss相比，达到了理论产沼气量的88.97～92.36％；

有机分解率：37.37～41.09%；

沼气组成：甲烷含量达70.34～72.73%。

其结果达到了合同规定的“在不增加基建投资和运行费用”情况下，达到理论产沼量的80%”的要求。

（7）对重金属影响的评价

① 浓缩污泥中各种重金属的含量基本上还没有达到对厌氧消化产生抑制作用的浓度。

② 消化后的污泥与农用污泥污染物控制标准比较，重金属中，除铅（Pb）以外，都严重超标，镍的含量与标准值非常接近，脱水后不适于采用堆肥处理。

3　污泥两相厌氧消化技术的生产性研究

将“八五”国家科技攻关中试成果应用于上海石化水质净化厂的消化池的改建工作中，在生产性装置上重点研究污泥两相（高温酸化＋中温甲烷化）厌氧消化工艺和消化池污泥射流搅拌技术，获得优化工艺及运行参数。

① 将原有的二级消化改造成加热（高温酸化）和一级消化（中温甲烷化、污泥射流搅拌或泵循环搅拌），而二级消化以沉淀分离为主。

② 采用污泥两相厌氧消化工艺（高温55℃酸化＋中温35℃甲烷化），在平行的运行条件下，分析比较了污泥射流沼气搅拌和普通的泵循环搅拌对污泥消化系统处理效果的影响。

搅拌方式的影响：污泥射流沼气搅拌较泵循环搅拌：VS去除率提高l0～19.4%，产气率提高15.6～17.3%，COD去除率也有不同程度的提高。

搅拌强度（时间）对消化效果及产气率的影响：试验确定了最佳搅拌强度，在此工况下VS去除率可达36.6%，产气率0.553m3／kgVS去除，采用泵循环VS去除率31.4%，产气率0.538m3／kgVS去除。

运行稳定性比较：污泥射流沼气搅拌时，加强了沼气泡的聚并，上升和向空中释放，使酸性气体CO2少留存于消化液中，使系统运行稳定性更强。

4　污泥生物能综合利用技术

借鉴国内外同类工程的经验，对青岛海泊河污水处理厂的沼气脱硫系统、沼气储罐、消化池进行了技术改造，为测定生物能综合利用系统的运行参数，在生物能综合利用系统安装了部分仪表，购置了专用测试仪器。对生物能综合利用系统进行了检修，更换了沼气鼓风机的关键部件，为试验测试奠定了坚实可靠的基础。进行了二年多的测试工作。为生物能综合利用系统的综合分析提供了大量宝贵的测试数据。其结论为：

（1）沼气组分对利用系统的影响

研究证明进水中有机物种类的比例是决定沼气含量的主要因素，同时与有机物去除率有关。沼气是一种混合气体，同时还含有水份、悬浮物，在应用之前需对沼气进行净化，去除水份、悬浮物、H2S、并在系统中设置储气柜、火炬、燃烧速率是评价沼气质量的重要指标，此值决定于利用系统的效率。

（2）沼气脱硫系统

采用干式脱硫系统，研究了温度、湿度、沼气结露、压力损失、硫容、空速对脱硫的影响，其结果为：

沼气进脱硫塔前，必须脱除其中的液态水，防止液态水在塔内积累。

温度对脱硫的影响显著，沼气氧化铁干法脱硫的运行温度在28～40℃之间最佳。

使脱硫塔内沼气含水率为饱和含水率的80%，可提高脱硫效果。

沼气脱硫塔压降与沼气流量呈线性关系，且随运行时间的持续而增加。

当脱硫塔进口沼气[H2S]=10～20mdL，空速为20h-l，可将[H2S]去除到0.2mg／L；空速为30h-l，可将[H2S]去除到0.2～0.61mg／L，空速为60h-1，可将[H2S]去除到1～5mg／L。

本次试验结束时，脱硫剂硫容可达30%。

（3）沼气锅炉热能平衡

通过对锅炉进出水温度、流量和消耗的沼气量进行测试，其热效率为：

以沼气为燃料，沼气锅炉的热效率为50～90%；

额定燃气量为400m3／h的沼气锅炉:当燃沼气量小于300m3／h时，沼气锅炉的热效率为50～80%；当燃沼气量大于300m3／h时，沼气锅炉的热效率为80～90%；

沼气锅炉出水温度在40～55℃。

（4）沼气驱动鼓风机系统热能平衡

沼气驱动鼓风机是生物能利用系统的核心，为使沼气最大限度被利用，沼气驱动鼓风机设有冷却水回收和烟气回收装置，回收余热用于消化池污泥加热，使沼气热能利用率大于70%。

通过青岛海泊河水处理厂沼气发动机驱动鼓风机组运转的测试结果表明，在污水处理厂处理污水的同时，对所获得的副产品――沼气进行广泛的研究利用是大势所趋，就可做为污水处理电耗的补充，降低的运行、管理费用。

海泊河污水厂沼气发动机每台沼气用量为134 m3／h，综合热效率85.1%，其中发动机热能利用率28.9%，冷却水吸收能量占36.1%，废气热回收率20.1%。按每套机组正常连续运行，可回收电量2146×103 kWh／a，回收费用约107万元／a。利用余热提高污泥温度可节省耗煤量4236 t／a，并可向曝气池内供应氧气2203 m3／h。

沼气发动机系统的余热要充分利用，首先要使整个系统形成闭路运行。就是从废气热交换器的出水热量与消化污泥的需热量达到平衡，在夏季可不采取再加热就可去消化段加热污泥:在出现故障或冬季时，可采用煤锅炉或沼气锅炉提高水温，这才能有效地利用热源，使之体现了经济性和合理性。

（5）污泥生物能综合利用探索出了影响脱硫效果的几个因素，合理控制这些因素可以提高脱硫效果，获得了沼气利用系统的热平衡参数，为正确指导工程设计和污水厂运行提供了科学依据。热回收价值分析见表1、表2。

沼气热值

21509 KJ／Nm3

发动机用气量

134 m3／h

沼气含热量

3054278 KJ／h 机械转换率

28.9%

热能消耗

617211.4 KJ／h

折合电量

245 kWh／h×24h＝5880 kWh／d

年累计节电

5880 kWh／d×365d＝2146×103 kWh／a

电费

0.5 元kWh

合计价值

0.5元kWh×2146×103 kWh＝107.31万元／年

循环水量

29.3 m3／h

水温变化范围

42～56℃（14℃）

水获热量

29.3 m3／h×1000 kg×4.1868 KJ／kg·℃×14℃＝1717425 KJ／h

燃煤种类

烟煤

燃煤热值

5000 KJ／kg

燃烧效率

70%，热值5000 KJ／kg×70%＝3500 KJ／kg

折合煤耗

1717425 KJ／h／3500 KJ／kg＝490 kg／h

月计节煤量

0.49 T／h×24×30＝353 T／月

年计节煤量

353 T／月×12＝4236 T／年

燃煤价格

200 元／T

月回收价值

7.766 万元

年回收价值

93.192 万元

5　污泥颗粒肥高温干燥技术

脱水后污泥经过污泥颗粒成型机成形，用燃气窑炉烘干，使污泥含水率10%左右，烘干时间约30分钟，可以杀灭绝大部分蛔虫卵、大肠杆菌、无害化处置周期比好氧堆肥技术缩短几十倍，完全满足考核指标缩短10%～20%的要求。

污泥经燃气红外干化炉窑干处理后，得到的污泥产品具有如下特点：

（1）氮、磷、钾的含量没有减少，有机物含量与干化前相比也没有什么变化，污泥产品在干化后完全达到保持原来肥效的目的；

（2）污泥中大肠杆菌、蛔虫卵已完全杀死，霉菌等微生物总量也得到了控制，说明污泥产品已达到了卫生上无害化、稳定化的目的；

（3）污泥在干化前后，重金属含量没有发生变化，对重金属含量较低的城市污水厂污泥而言，污泥产品可用于农田作物及园林绿化；

（4）污泥产品便于运输、贮存、便于生产上使用。

6　利用城市污泥生产有机复合

6.1　污泥的高效综合农业利用

以海泊河污水处理厂的消化后污泥，晒干后经配方称料混匀后，采用圆鼓滚动和圆盘造粒法制作复混肥，该方法的粘结机理是依赖强压下的化学键和范得华引力，使物料升值，在陈化冷却过程中散发一些水分，然后进行包装，应用此有机复合肥分别进行了有机污染和病原物传播、重金属污泥土壤的研究，对多种农作物的能效试验，重金属以作物果实的污染指数等试验研究，获得了大量的技术数据，为全面评价污泥的肥份及副作用提供了科学数据。为污泥的农业利用提供了依据。

(1) 污泥中重金属对农用的影响

污泥中含有的重金属（锌、铜、镍、铬、镉、汞、铅、砷）锌含量约3000mg／kg干污泥，超过国家农用污泥控制标准（GB4284－84），其余各重金属元素的含量均在国标要求范围内。

污泥中的重金属主要以可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态和残渣态五中形态存在。其中，前三种为不稳定态，后两种为稳定态。污泥中锌和镍主要以不稳定态的形式（锌的不稳定态含量约74%、镍约71%）存在，铜主要以硫化物及有机结合态存在（约70%），汞、镉、砷、铬、铅等毒性大的金属元素主要以残渣存在。重金属的这种分布特征对污泥农用比较有利。

S2-离子对重金属的稳定有一定作用。向污泥中投加SO42-，能促进不稳定态的重金属的消化过程中向稳定的硫化物的转化，从而提高其稳定性，稳定率分别提高到锌：39%（可交换离子态降低了75%）、铜：100%、镍：33%、铬：70%、汞：100%、铅：100%、砷：100%。

60天的淋溶试验表明：该厂污泥中重金属的返溶率很低，淋溶出水中重金属浓度远低于国家固体废物污染控制标准（GB5085－85）。因此，土地施用时不会造成重金属污染。

一般作物为施污泥混肥100 kg，随施肥进入土壤的污泥只有50 kg左右，仅占耕层土重的0.03%，在本污泥重金属元素含量就不超标的情况下，施工用量又很小，土壤不会因此而受污染。对小麦和甘兰施用污泥复混肥土壤的测定结果表明，二种作物、土壤8种重金属元素含量不仅没有超标，而且单项污染指数和综合污染指数都远小于污染起始值1，与施用鸡粪复混肥和对照区的土壤污染指数几乎无差异。

(2) 污泥肥效

污泥中有机质含量为48～60%，氮、磷、钾三要素含量为33%、15%、0.46%。是一种很好的农肥资源，通过对6种作物的栽培试验，不同作物施用污泥复混肥都有明显的增产作用，其效果大，小顺序为：大白菜（31.9%）＞玉米（25.5%）＞花生（23.4%）＞小麦（16.7%）＞甘兰（13.1%）＞辣椒（9.4%）；从3种不同复混肥的增产效果来看，污泥复混肥优于无机复混肥，玉米、花生、小麦和大白菜4种作物平均增产5.3%，增幅1.5%～7.8%，与鸡粪复混肥的增产效果互有高低，二者基本持平。

采用燃气红外窑烘干污泥具有投资省，卫生指标好，经过改进后便于在污水厂推广使用，污泥干化前后植物养分与病原体及微生物总量对照，见表3、表4。

类别

N

P（P2O5）

K（K2O）

有机物

风干泥

1.33

5.60

0.058

63.7

干化泥

1.44

6.36

0.057

63.1

污 泥 种 类

大肠杆菌

蛔虫卵

细菌(cfu/g干泥)

放线菌(cfu／g干泥)

霉菌（cfu／g干泥）

脱水进泥（湿泥）

1.22×106

281

2.44×109

2.0×104

2.06×105

干化炉窑出泥(干化炉温200～250℃)

190

20

230

6.2利用城市污泥生产有机复合肥

将深圳市某污水处理厂的脱水污泥与干污泥及树叶粉等按一定比例充分混匀，保持混合物料水分含量在50%～65%，C／N为15～30：1，装入直径1.6m，高度1.5m的发酵桶，将发酵桶放入长36m，宽1.7m发酵槽中，发酵槽侧墙高2m，发酵槽中铺设供发酵桶滚动铁轨，发酵槽四周密封，顶部有防雨工棚，沿发酵槽侧壁有臭气收集管道，将发酵过程中产生的臭气收集排放，利用发酵桶的自重，使其在坡度3～5°的铁轨上缓慢滚动，每天滚动一周，从而达到物料的翻动通气，该发酵周期5～6天，温度可上升至50℃以上2～3天，然后将物料转入二次发酵池。采用强制通气发酵，该过程约2～3周。可得腐熟堆肥。该堆肥水分含量小于50%，臭味减少。病原和寄生虫（卵）大部分被杀灭。或将上述比例的污泥混合物装入长10m，宽2.0m，高1.5m强制通气发酵池中，发酵池底部有两条30cm宽，15cm深，相距50cm的强制通气道，采用鼓风机间歇式强制通气，通风量控制在6～12m3（空气／m3（混合物）·h，堆体温度在55℃以上可保持5～7天，一次发酵过程约2周。其中间翻垛一次，然后将物料转入二次发酵池进行后熟发酵，通气量增加到10～20 m3（空气／m3（混合物）·h，持续约2～3周，即可得腐熟堆肥。该腐熟堆肥无臭味，病原和寄生虫（卵）被杀灭，不招惹蚊蝇等，水分含量减少（小于45%）适于土地利用，综合分析表明，强制通气静态垛发酵工艺比滚桶发酵工艺经济、可靠，且维持费用较低。

根据土壤养分状况和植物对养分的需求，将污泥堆肥烘干、粉碎然后给其中添加适量的化学肥料（尿素、氯化钾、硫酸钾等）制成颗粒状有机复合肥，或给其中加入一定量的有益微生物（固氮菌、解磷、解钾菌等）制成生物型的有机复合肥料，该肥料产品符合广东省有机复合肥料地方标准（DB44／84－1966）和企业标准（Q／WL001－2000），产品试销表明，对水稻、蔬菜、果树等增产明显。市场前景良好。

第6篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词：餐厨垃圾；资源化；厌氧发酵

中图分类号：F062.1 文献标识码：A 文章编号：

1餐厨垃圾的特点及现状

餐厨垃圾，俗称泔脚。是指居民在食品加工和消费过程中形成的废料和剩余废弃物，是一种城市有机废物。餐厨垃圾主要成分包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等；其化学成分有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐；此外还包括少量的调料剂、废餐具、餐巾纸及牙签等。尽管餐厨垃圾的组成、性质和产量会随区域和季节变化的不同而有所差异，但所有餐厨垃圾都具备如下特点：1）含水率高，含固率一般小于20%；2）易腐烂发臭，易滋生病菌，会造成疾病的传播；3）营养丰富，开发利用价值较大。

餐厨垃圾是城市生活垃圾的重要组成部分，在我国某些城市，餐厨垃圾所占生活垃圾比例已达50%以上[1]。随着社会经济的迅速发展，餐饮业迅猛发展，餐厨垃圾产量与日俱增。据统计，目前我国城市餐厨废弃物年产量已超过9000万吨。如此大量的餐厨垃圾不能得到妥善的处理，给城市环境造成了巨大的压力，严重威胁人们的正常生活和身体健康。众所周知，我国绝大部分地区餐厨垃圾的主要去向是喂猪。而餐厨垃圾在储存、运输过程中极易发生酸化、发霉、腐败变质等现象，腐败变质的餐厨垃圾中含有各种毒素和病原微生物，以食物链的形态进入人体后，容易造成人体感染病毒。另外一些不法商贩则从餐厨垃圾中提炼地沟油以牟取暴利，地沟油中含有杂质、黄曲霉素、苯等致癌物质，长期食用会造成肿瘤等慢性疾病的发生。因此餐厨垃圾的处理正成为我国城市管理面临的新难题。虽然部分城市已经采取措施加以治理，但从技术、管理等层面分析，餐厨垃圾处理在我国仅是起步，亟待高度重视。因为餐厨垃圾具有典型的废物和资源双重特性，所以合理处理餐厨垃圾极为重要。

2餐厨垃圾处理技术分析

餐厨垃圾现有的处理技术有：粉碎直排法；填埋法；蚯蚓堆肥法；固态发酵法；好氧堆肥法；厌氧发酵法等技术[2]。目前，餐厨垃圾处理方式主要以资源化为导向，以饲料化、好氧堆肥和厌氧发酵等生物处理工艺为代表。其中，厌氧发酵技术不仅具有很高的废物处理效率，而且可以生产高效的有机肥和沼气能源，是餐厨垃圾处理的发展方向。

2.1 餐厨垃圾饲料化

餐厨垃圾经分选、脱水、脱脂、烘干、破碎后可制成高营养的动物饲料，蛋白质含量在20%~30%，可供猪、鸡或宠物食用。制造饲料的设备、设施、工艺已基本成熟[3]。中国饲料蛋白质短缺，部分以进口鱼粉弥补，餐厨垃圾资源化正好可以部分补充饲料蛋白质短缺问题。

但由于高温无法保证杀灭所有病毒，使用同源性动物蛋白质饲料喂同种动物，将会有传播疾病的风险。另外一方面，国内餐厨垃圾性质变化较大，饲料化后的产品难以保证品质，很难满足饲料化的营养需求。因此，饲料化处理技术还存在难以推广应用的问题。

2.2 餐厨垃圾堆肥

堆肥是一种较为常见的有机垃圾资源化处理方式。其原理是在可控条件下，利用微生物的降解作用，实现对邮寄垃圾的分解、转化，生成水、土壤腐殖质，以及CO2等气体。堆肥处理可以使废弃物减量40%以上，同时可以为土壤提供大量生物有机质及氮、磷、钾等微量元素，部分实现了资源循环利用。

餐厨垃圾堆肥处理具有方法简单、实用性强，利于补充土壤中有机质和微量元素，实现餐厨垃圾的资源化利用等优点；缺点是占地面积大、处理周期长，堆肥过程中产生的污水和臭气会对周边环境造成二次污染，同时较高的盐分和油脂会减低堆肥的品质，尤其是高盐分抑制了植物的生长，长期使用还将导致土壤的盐碱化[4]。

2.3 餐厨垃圾厌氧发酵

厌氧发酵技术是指在缺氧条件下，利用厌氧微生物代谢活动，将复杂有机物快速降解成富含N、P等元素的无机化合物和沼气的技术[5]。餐厨垃圾经厌氧发酵后不仅能得到较高肥效有机肥产物，还能产生沼气进行能源利用，这在能源紧缺的当今社会显得尤为重要。而且厌氧发酵产沼气技术具有成本低廉，产品资源化效率高，易于实现工程应用的特点。所以从环保、资源和能源利用的角度看，厌氧发酵是目前处理餐厨垃圾并进行工程应用的最佳技术。

厌氧发酵分干式发酵和湿式发酵。干式发酵采用水洗脱盐后脱水将大幅度增加前处理的难度，难以解决高盐分问题；同时，干式发酵工艺难以分选餐厨垃圾中常见的骨头、贝类等不适合厌氧处理的物体。干式发酵工艺一般较多用于处理综合垃圾分选后的有机物。而湿式发酵则具有物料输送控制简单、气味轻，停留时间短、占地面积小，技术成熟稳定等优点。餐厨垃圾含水量在80%左右，基本呈液态，脱水性能差。因此更适合采用湿式厌氧消化(液态发酵)工艺处理。在国外，对物质成分单一的餐厨垃圾一般采取湿式发酵。基于以上原因，国内餐厨垃圾资源化处理主要采用单向、湿时、中温、连续进料厌氧发酵工艺。工艺流程见图1。

单向、湿式、中温、连续进料厌氧发酵工艺成熟、处理效率高、操作管理方便、自动化程度高。餐厨垃圾收运进厂后，首先集中进行油脂分离，油脂被加工成生物柴油。固体物质进行湿式分选和破碎后，分离出来的杂质送往垃圾填埋场填埋处理。经分选后的有机物原料进入厌氧发酵单元进行发酵处理，产生的沼气经过脱硫净化处理后直接用于热电联产机组进行发电，机组产生的余热可给厌氧发酵单元进行增温。原料经发酵后所产生的残渣进行堆肥处理生产有机肥。

3 餐厨垃圾处理面临的问题和对策

虽然目前国内部分城市已经开始试点餐厨垃圾的资源化利用，但其还未被处理企业充分利用。主要原因是在统一收集餐厨垃圾时遇到餐饮企业较大的阻力。餐厨垃圾被不明去向地变卖早已成为餐饮行业的潜规则。政府管理部门及正规企业的介入，使餐馆、收运户及加工点的利益受损，所以他们以各种方式逃脱监管。这给餐厨垃圾的统一收集带来更大的困难。餐厨垃圾的收运管理已成为其资源化处理的瓶颈。

政府引导、统一管理、集中收运、定点处置、社会参与、市场化运作是加强餐厨垃圾管理的基本思路。通过政府扶持，使餐厨来及地下收运体系合法化、规范化。同时政府还可以给予相应的政策、资金及技术支持。加强餐厨垃圾资源化利用价值的宣传，提高社会的参与力度。

4 结语

综上所述，餐厨垃圾只是一种放错了地方的资源，亟需对其进行资源化处理。比较多种处理方法，对餐厨垃圾进行厌氧发酵处理，一方面可减少有毒有害物质的排放，起到治理环境的作用，另一方面，其中的有用物质和能源得到最大限度的回收和利用，具有明显的环境、社会和经济效益。

参考文献：

[1] 许杰龙，张国霞等.餐厨废弃物资源化利用的微生物技术研究进展[J]，微生物学通报，2001，38(6)：928-933.

[2] 马磊，王德汉，谢锡龙等.餐厨垃圾的高温厌氧消化处理研究.环境工程学报，2009,3（8）：1509.

[3] 王莉，刘应宗.公共餐厨垃圾饲料化项目生产可行性分析[J].工业工程，2009,12（5）：50-53.

第7篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词：固体废物处理与处置；课程工艺设计；教学体系

1. 引言

《固体废物处理与处置》是环境工程专业的9门核心课之一，由此确立该课程在环境工程专业本科人才培养中的重要地位[1， 2]。该课程具有典型的实践操作性和实用性特点，对环境工程本科理论与实践的结合能力培养至关重要，已有众多高校学者对该课程的教学内容和方式进行了研究。刘珊等[3]探索了将双语教学引入理论课堂的方式，提出了若干固体废物专业课双语教学实践的具体教学方法。肖相政等[4]也对如何优化教学内容提出了探索与创新思路。黄红丽等[5]尝试将12课时的实验教学内容和方式进行改革，在有限课时中丰富教学内容和强化教学效果。

而课程设计作为理论课程最重要的实践能力训练方式之一，相关研究较少。本论文结合武汉理工大学环境工程专业本科教学中“固体废物处理工艺设计”课程设计教学进行实践和改革研究，对课程设计的教学内容和考核要点进行优化，以提高学生将理论知识运用于实践的能力。

2. “固体废物的处理与处置”工艺设计主题的比选

根据目前国内大部分高校固体废物处理与处置课程的教学核心内容，主要有收集运输、预处理、物化处理、生物处理、热处理、资源化利用、填埋处置等章节，其中热处理（焚烧、热解）因为涉及专业较多，如热能工程、电气工程、自动控制、机械工程等，不适宜作为环境工程专业课程设计的主题。较为适宜作为课程设计主题的有收集运输、好氧堆肥和卫生填埋三项。

（1）收集运输

理论课程中收集运输的主要对象为城市生活垃圾，设计到工艺设计的内容有容器设置数量、集装时间、行程时间、每周工作时间和收集次数等，收集运输的相关计算基于服务区的基础数据（如人口、人均日产量、区域特征等），进而根据区域道路和收集点分布特点确定清运路径[6， 7]。收集运输工艺设计主要基于理论课程知识，知识背景要求相对单一，对CAD制图等技能要求较低。

（2）好氧堆肥

好氧堆肥主要适用于可降解生物质含量较高的固体废物，如农林废弃物、餐厨废弃物等。生活垃圾因成分复杂、产品合格率无法保证等原因，越来越少采用堆肥工艺作为处理方式。但随着我国日益紧缺的土地资源带来的环保设施选址难问题，好氧堆肥成为生活垃圾预处理的有效方式之一[8， 9]。好氧堆肥作为小规模试验或实验室研究主题较多，而实际大型工程应用仍较少，不具有普遍性。

（3）卫生填埋

卫生填埋仍为我国大部分地区生活垃圾处置的主要方式，其具有经济性、操作简便等特点。卫生填埋涉及生物处理、污水处理、CAD制图、流体力学等知识技能[10]，所需知识背景均为环境工程专业必修课程，具备作为课程设计主题的优势。此外，卫生填埋在我国工业固体废物、危险废物等方面也应用广泛，熟练掌握卫生填埋的工艺设计对环境工程专业学生今后的实践能力和就业优势的提高均有帮助。

综上所述，卫生填埋最适宜作为《固体废物处理与处置》的课程工艺设计主题，我校已将卫生填埋作为课程设计主题实施了三年，教学实践效果良好。

3. “固体废物的处理与处置”工艺设计教学体系

课程工艺设计以卫生填埋场的工艺设计为主线，要求学生在16课时（1周）内，完成卫生填埋场的总体设计和规模计算、防渗系统的布置、封场系统与堆体整形、渗沥液收集与导排系统、渗沥液处理规模与工艺设计等。

3.1 基础资料

课程设计的基础资料主要包括城市概况、气象资料、地形地质资料等，详见表1。

3.2 设计要求

要求学生基于已有资料按照完成一套卫生填埋场的主要工艺设计文件，填埋场的主要功能设施的设计计算要在设计说明书或图纸中得到体现，具体要求见表2。

3.3 考核要求

（1）考核方式：

平日考勤、设计报告，加上抽查提问，对成绩进行综合评定。重点了解学生对所学知识的掌握、理解和综合运用能力。

（2）评分办法：

课程设计结束后，学生应提交教学大纲和设计任务书所规定完成的相关材料，由指导教师按评分标准进行批阅，并综合课程设计过程中学生各方面的表现，评定学生的成绩。

四、结语

《固体废物处理与处置》课堂工艺设计教学方法的探索与改进在学生专业课学习发挥了重要作用。据近两年毕业生反馈情况，改革后课程设计内容和要求对学生理论知识的巩固和运用作用明显，充当了学生在CAD软件熟练运用与环境工程实际工程项目中的重要媒介，让学生的固体废物处理工艺学习中针对性的学习了实际工程设计技巧。为新形势下我校环境工程专业工程复合型人才的培养奠定了重要基础。相信随着今后教学改革的不断深入，《固体废物处理与处置》课程工艺设计教学会更加充实和完善。

参考文献

[1]赵先，江娟，张芳，张璐，基于应用型人才培养的“城市固体废物处理”课程教学改革与创新，科教导刊，9（2015）103-104.

[2]苏小丽，陈云霞，段金华，《固体废物处理与处置》n程教学改革初探，广州化工，40 （2012） 201-202.

[3]刘珊，张小玲，陈爱侠，大学短学时“固体废物的处理与处置”专业课双语教学研究与实践，教育与教学研究，25（2011）87-90.

[4]肖相政，简放陵，刘雯，固体废物处理与处置课程教学改革探索与实践，中国科教创新导刊，11（2014） 39-41.

[5]黄红丽，罗琳，周惜时，秦普丰，魏建宏，王寒，魏祥东，固体废物处理与处置的实验教学改革研究，实验科学与技术，12（2014）94-96.

[6]姜薇薇，农村生活固体垃圾收运系统选址与路线优化研究，in，曲阜师范大学，2014.

[7]孙凤海，李汉楠，徐玉梅，城市生活垃圾收运管理模式的优化设计，沈阳建筑大学学报（自然科学版），27（2011）942-946.

[8]杨列，刘婷，陈思，张俊，熊辉，胡骏嵩，陈朱蕾，生活垃圾机械-生物预处理工艺优化，环境工程，29 （2011） 89-93.

[9]杨列，陈朱蕾，唐素琴，龙思杰，胡骏嵩，生物预处理过程中有机质与水分对垃圾热值影响研究，环境卫生工程，22 （2014） 19-21.

第8篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

【关键词】城市生活垃圾；垃圾分类；垃圾处理；垃圾收费；收缴方式

近年来，随着我国城镇化建设的不断发展、城市人口急剧增加导致城市生活垃圾排放量增加，严重威胁着城市发展和居民的健康。因此，怎样更好的管理垃圾成为我国目前各大城市所亟待解决的问题。本文根据垃圾处理所依循的制度原则及其从垃圾的分类收集、运用的处理技术到经济政策的运用进行简单的分类及总结，以便对城市生活垃圾的处理有着更好的指导意义。

一、城市生活垃圾管理政策法规体系

（一）法律

我国关于城市生活垃圾管理的法律制度有1989年颁布的《环境保护法》，其规定了要防治包括城市垃圾在内的环境污染和其他公害；2005年4月1日修订的《固体废物污染环境防治法》中提出对垃圾要进行分类管理。

（二）国务院文件

1984年国务院颁布了《城市建设技术》绿皮书；1992年，国务院颁布了《城市市容和环境卫生管理条例》，批转了建设部等部门《关于解决中国城市生活垃圾问题的几点意见》，主要从城市建设和改善环境的角度，对垃圾管理提出要求；2010年的《关于加强地沟油整治和餐厨废弃物管理的意见》，旨在规范餐厨废弃物处置、加强餐厨废弃物收运管理、建立餐厨废弃物管理台账制度；2011年国务院颁布实施的《废弃电器电子产品回收处理管理条例》使废弃电子产品回收处理得到规范。

（三）部门规章和文件

1986年颁布的《关于处理城市垃圾改善环境卫生面貌的报告》中涉及垃圾污染及防治对策；1992年颁布的《关于解决我国城市生活垃圾问题几点意见的通知》中涉及到城市生活垃圾分类收集的具体内容；2007年颁布的《城市生活垃圾管理办法》中对城市生活垃圾分类收集有了较详细的规定；2011年环境保护部颁布实施的《废弃电器电子产品处理资格许可管理办法》，对废弃电器电子产品处理资格许可做出规定。

（四）地方法规和文件

各地区根据自身的具体情况，陆续颁布了一些与垃圾分类收集与垃圾收费相关的地方性法律文件。例如，2002年6月《北京市生活垃圾分类收集和处理的通知》、2011年l0月南京市公布《生活垃圾分类工作试点方案》等。

二、城市生活垃圾的分类

随着我国城市生活垃圾成分越来越复杂，给垃圾回收利用提出了较高要求，垃圾的分类显得特别重要。城市生活垃圾分类收集即通过“分类投放、分类收集、分类运输、分类预处理”的生活垃圾收运处理体系。

2000年4月，建设部选定北京、上海、广州、南京、深圳、杭州、厦门、桂林8个城市作为垃圾分类收集的试点城市。虽然目前我国垃圾分类回收已经全面展开，但是收效甚微。而且，各地的分类标准也不一致。如2008年2月，上海市将城市生活垃圾分为：有害垃圾、玻璃、可回收物和其他垃圾4类收集；2010年，广州市将生活垃圾该分为厨余垃圾、其它垃圾和有害垃圾3类收集等。因垃圾分类的标准在各城市并不一致，盛装垃圾的容器上的标识也只有可回收或不可回收字样，很难引导人们去准确分清垃圾可回收的种类，加上居民缺乏垃圾分类的知识，大部分城市在垃圾分类方面还是举步维艰。

我国学者分析了垃圾分类的紧迫性和必要性。如王子彦（2008）分析目前采用的垃圾处理方式主要是露天堆放和卫生填埋，必然带来垃圾污染、垃圾处理场地紧张等问题，而解决上述问题的最好出路是垃圾分类回收；田立娇等（2010）分析了我国城市生活垃圾分类的可行性和必要性。

三、城市生活垃圾的处理技术

城市生活垃圾的处理利用，在很大程度上取决于垃圾的物理成分，再就是经济水平和技术条件以及地理、水文、城市规划等方面的因素。目前我国普遍采用的是卫生填埋、焚烧、堆肥处理。

（一）卫生填埋处理

卫生填埋是采取防渗、铺平、压实、覆盖和导气对城市生活垃圾进行填埋，以及对填埋气体、渗滤液等进行治理并达标排放的处理方法。卫生填埋是一种最常用的处理方法，其处理费用低，方法较为简单，但却容易造成地下水和大气的二次污染。目前主要是施工和建设不能严格执行有关设计和建设标准。如果能做到分区建设与填埋、雨污分流、场底防渗、填埋气体的收集并利用（发电或提纯）以及渗沥液浓缩（用填埋气燃烧提供热能）或回灌到填埋场，是非常合理及实用的垃圾处理技术。我国城市垃圾大多采用这种处理方法，但是由于占地面积大，随着城市建设的不断发展和可利用土地的减少，填埋场地选址越来越困难，此种处理方法在我国东部沿海和经济发达城市已受到限制。

（二）焚烧处理

垃圾焚烧处理是使可燃垃圾与氧进行燃烧反应，将可燃垃圾转换成残渣的过程，燃烧后的残渣量只有原垃圾量的5％～10％。这是垃圾减量化最好的手段，并且垃圾中的病原体和寄生虫卵被彻底杀灭，释放的热量可以转化成其他形式的能量而进行有效的利用。

但是垃圾焚烧主要适用于可燃垃圾，对于无机物含量较高、水分较高、发热量较低、需要添加辅助燃料才能燃烧的生活垃圾具有一定的局限性。

（三）堆肥处理

堆肥是依靠自然界中广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地、可控制地促进有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥包括好氧堆肥和厌氧堆肥两种方式。堆肥是生化处理，是废物的一种无害化的稳定形式。从我国的城市生活垃圾成分构成变化趋势中可以看出，经济较发达的城市，垃圾中灰渣含量显著降低，厨余类垃圾成为垃圾中最主要的成分，而从资源循环利用和环境保护的角度出发，厨余类有机物垃圾处理的最佳方式就是使其转化为稳定的有机肥料。但是目前我国的城市垃圾大都采用混合收集的方式，很难实现堆肥处理。虽理论上可以通过预分选将厨余垃圾类有机物分选出来，但不仅增加了运行成本，而且也难以保证堆肥产品的质量，加上单纯的厨余类有机物水分高，需要添加骨料才适宜进行堆肥，是目前我国城市垃圾堆肥处理面临的主要困境之一。

对于城市到底应选择哪一种处理方法，各学者观点不尽相同：姚为等（2010）结合我国城市生活垃圾的性质、处理技术和经济发展水平，认为卫生填埋应作为其重点发展方向；而王丰春（2003）认为应因地制宜。如，我国北方地区雨水较少、选址又不太困难，应考虑卫生填埋技术；而我国东部沿海地区，经济发达、土地资源较宝贵，应考虑采用垃圾焚烧处理技术。陈晓艳等（2009）提出应发展垃圾综合集成处理系统，包括：可用物资的回收再利用、易腐有机物的堆肥处理、高热值不易腐烂有机物的能量利用和灰渣固化处理。虽然目前因为技术问题，利用率较低，但更适合中国的国情，也拥有广阔的市场前景。笔者认为综合利用的处理方式，发展垃圾综合集成处理系统能更好的实现垃圾的减量化、资源化和无害化。

四、城市生活垃圾管理的经济政策

城市生活垃圾管理经济政策是指根据价值规律利用价格、税收、信贷、投资、微观刺激和宏观调节等经济杠杆调整和影响城市生活垃圾的生成、处置，使其最大限度地被综合利用以及处置后对环境形成最小限度影响的政策。

随着环境质量和对资源的可持续利用成为全人类的关注点，监督者和决策者都在寻找能真正实现可持续发展目标的管理手段。陶表红（2006）总结出当前国际上城市生活垃圾管理中常用的经济激励机制有价格配给（包括排污收费、产品税、补贴）、责任制（包括罚款、押金退换制度）和数量配给即可交易污染许可证。我国所采用的经济政策常用的是对垃圾收运处理收费制度。我国1991年开始提出要对垃圾处置实行服务收费，1993年规定生活垃圾管理费用要逐步扩展至居民，2002年明确指出要实行城市生活垃圾收费。

目前，许多城市已实行了生活垃圾收费制度，按照计费方式不同包括：定额收费、从量收费、水消费系数法。对于上述方式，各学者分别进行了论述和研究。陈科、梁进社（2002）以北京市为例，得出从垃圾收集到堆肥、填埋、焚烧处理的价格，作为计量收费的基础；陈海滨等（2005）提出了收取生活垃圾处理费的水消费系数法，与收取水费挂钩，并以中山市为例说明了该方法的优缺点。但目前我国城市大都采用定额按户征收方式；部分城市采用水消费量折算系数收取。例如：中山市、昆明、厦门等。这种方式征收垃圾费可以体现“排污者付费”的原则，实施简单具有可控性。但该方式并不是直接计量收费，折算系数的确定也会存在一定的误差。但陈海滨（2005）认为水消费系数法的有利于解决垃圾处理收缴率低和收费成本高的矛盾。目前，我国的垃圾收费制度仍处于起步阶段，还存在种种不完善之处。当前最大的问题就是垃圾费与处理成本之间存在巨大的缺口。

五、结语

目前，生活垃圾已经成为我国最严重的环境问题之一，生活垃圾排放总量以大约每年8％-10％的速度激增，因此尽快解决垃圾带来的环境问题，更好的管理垃圾将刻不容缓。综合目前国内研究及实践，我国城市居民生活垃圾管理还存在以下不足：首先，我国还没有较为完善的环境保护法律法规体系，包括对城市垃圾分类收集、处理的法律制度；其次，我国目前垃圾处理技术还停留在较为初级的阶段，国内学者研究垃圾处理技术的有很多，取得了一定的成果，但实践性不强，且与发达国家相比存在较大差距；再次，对于垃圾收费的标准，各个地方都相应地出台了法规来规定垃圾处置的费用，但是收取的费用和处置垃圾的费用还存在很大的空缺，收取多少费用或采用其他何种经济政策可更好的弥补这个空缺，深入研究的很少。而且，各城市的收费标准不尽相同，随着经济的发展和人们对于生活质量的要求，利用税收的强制性来对垃圾征收垃圾税是否可能，鲜有学者来专门研究垃圾费改革或垃圾税的问题。

参考文献

[1]王子彦．中国城市生活垃圾分类回收问题研究[J]．东北大学学报．2008（11）

[2]田立娇，张健，宋静，张传义，袁丽梅．中国城市垃圾分类收集的可行性与必要性[J]．环境科技．2010（12）

[3]王丰春，田新珊，蔡广宇．城市垃圾处理方法综述[J]．电力环境保护．2003（3）

[4]李礼．如何处理城市中暴露垃圾之我见[J]．企业导报．2009（1）：109

[5]陈科，梁进社．北京市生活垃圾定价及计量收费研究[J]．资源科学．2002（9）

第9篇：试述好氧堆肥的基本原理范文

关键词 香蕉；菠萝；茎叶；肥料化；模式；技术

中图分类号 X712 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2013）15-0253-03

随着香蕉、菠萝种植业的不断发展，田间废弃茎叶的总量呈现上升趋势。据统计，我国年产香蕉茎杆约2 亿t，菠萝叶1 000万t[1]。大量香蕉、菠萝茎叶的处理问题日益突出，若不能得到有效利用，不仅浪费资源，而且污染环境，不利于经济与环境的协调发展。国内外实践表明，农业废弃物的资源化利用和无害化处理，是控制农业环境污染、改善农村环境、发展循环经济、实现农业可持续发展的有效途径。目前国内外对香蕉菠萝茎叶资源的各种综合利用技术进行了探索研究，但各种技术都还不是很成熟，其综合利用程度相当低，离规模化、商业化应用还有很大的距离[2-3]。从总体上来看，关于农业废弃物的利用目前主要集中在肥料化、饲料化、能源化、材料化、生态化等方面[4]。根据香蕉、菠萝茎叶资源的特性，对香蕉、菠萝茎叶资源肥料化利用模式及配套技术进行研究，并与肥料生产企业合作，进行了生物有机肥中试生产工艺的研究，以期为香蕉、菠萝茎叶资源的循环利用提供技术支撑，本文简要总结研究的主要结果。

1 香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用特征

香蕉、菠萝的茎叶含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元素，肥料化利用的价值很高。平均残存于每株香蕉茎叶中的氮素为57 g、磷素6.6 g、钾素232 g，如果茎叶还田的利用率按30%计，那么香蕉茎叶还田的氮、磷、钾素含量分别相当于1.29、0.80、2.51 t/hm2复合肥（15-15-15）[5]。菠萝茎叶中含有机质67.86%，全氮 1.075%，全磷0.083%、全钾1.14%，钙、镁和磷也分别达到40.68、15.18、3.96 mg/100 g，锰、锌、硒等必需微量元素也较丰富[6-7]。因此，香蕉、菠萝茎叶资源肥料化利用有着巨大的应用潜力。

香蕉、菠萝茎叶作为一类特殊的农作物废弃资源，与其他农作物秸秆相比，营养资源丰富，特别适合制作生物有机肥。香蕉秸杆富含水分，水溶性碳水化合物含量高，C/N比适宜，假茎干物质中还含有粗纤维20.52%、无氮浸出物60.52%、钙1.16%，以及锰、锌、铜和多种维生素，且不含有难降解的有机成分，如木质素等[8]；菠萝茎杆大于物质中蛋白质、粗脂肪、总糖、灰分的含量分别为4.55%、1.56%、80.33%、4.22%[6]，可以在堆肥时作为营养成分，降解废弃物中的农药残留。

一般香蕉收获后的茎杆处理一般是逐株砍伐后，或就地堆放在蕉园，或就近丢入水沟，让其自然腐烂。由于未进行有效处理，不仅污染了周边环境，还有利于香蕉病原菌传播，同时也造成资源浪费。一般对菠萝叶的利用方式有2种，即直接粉碎还田和提取纤维后叶渣制肥还田。目前，菠萝叶利用的主要形式为菠萝叶直接粉碎回田。

2 香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用的模式

香蕉、菠萝茎叶肥料化利用模式主要有直接还田、堆腐后还田和制作成生物有机肥施用3种模式。直接还田主要是将香蕉、菠萝茎叶进行粉碎后直接还田。由于香蕉、菠萝茎叶占用空间大，搬运劳动强度高，目前常用的方式是进行切碎还田，可提高茎叶的回收利用率，降低劳动强度，但机械操作常常会受条件的限制，在切碎过程中功耗大，功率浪费严重。并且切碎了的茎叶容易被雷雨天气雨水冲走，造成茎叶未被利用，且对环境造成一定的污染。堆腐后还田，主要是将香蕉、菠萝茎叶切短或粉碎后与鸡粪等混合，并加入复合生物发酵菌剂堆沤成有机肥进行还田。该种模式操作简便，易于被农民接受和利用，但在原料配比、温度水分控制、腐熟度等技术环节方面需要规范操作，使堆沤生产的有机肥充分腐熟，才能达到理想的效果。制作成生物有机肥施用，主要是将香蕉、菠萝茎叶经过生物发酵腐熟后，通过一定的生产工艺进行粉碎、造粒、筛分、包装，形成商品有机肥进行施用。工厂化生产可根据不同作物的营养需求，将发酵腐熟的有机肥与功能微生物菌结合，通过深加工，可生产出作物专用生物有机肥。

3 香蕉与菠萝茎叶资源肥料化利用技术

3.1 技术原理

采用微生物技术、条垛式好氧发酵、仓式好氧发酵技术相结合，以香蕉、菠萝茎叶为原料，鸡粪为辅料，添加复合生物发酵菌种，进行深度生物氧化处理，使堆体迅速发酵升温，20～25 d即可转化为无害化高活性的生物有机肥。采用连续发酵技术，可实现工厂化规模生产。

3.2 技术组成

复合发酵菌剂是技术的核心，应用优化微生物生态学技术筛选培养组合而成。包括有机质快速分解菌和特效抗病功能菌。所选真菌为木霉菌、黑曲霉、酵母菌，木霉菌、黑曲霉能分泌多种代谢产物，对含有纤维素的物料具有快速分解作用，酵母菌能够分解营养物质，促进物质转化；所选放线菌为热紫链霉菌，在纤维素上生长并分解纤维素；所选中温细菌为枯草芽孢杆菌和分解木质素的地衣芽孢杆菌。首先将上述各菌分别进行单独培养，生成的菌体经烘干后混匀，然后按一定的比例将菌体接种于吸附载体中，即得复合发酵菌剂。菌剂的配制：菌株培养筛选菌株菌株培养菌株优化组合最佳组合配比确定。同时根据菌株特异性选择培养基的组成。

3.3 生物发酵技术

3.3.1 工艺流程。原辅料预处理加入菌剂堆制发酵翻堆摊平晾干粉碎分筛生物有机肥直接使用或工厂化深加工。

3.3.2 原辅料的预处理和配比。将收集的香蕉、菠萝茎叶用粉碎机或青贮铡草机切断，一般长度以2～3 cm为宜，以便更快、更充分地进行好氧发酵。然后将粉碎好的香蕉、菠萝茎叶和鸡粪等物料进行混合堆制。一般香蕉、菠萝茎叶与鸡粪的配制比例为10∶1左右，C/N比为（20～30）∶1，含水率为70%左右（混合物捏之手湿并见水挤出为适度）较为合适。在生产上，对原辅料的配比和用量可根据物料的实际情况进行适当调整。

3.3.3 堆制方法。一是采用平地条垛式堆制。二是采用仓式发酵装置堆制。平地条垛式堆制可选择地势平坦、靠近水源的背风向阳处，一年四季均可露天制作。仓式发酵装置堆制主要在工业化生产中应用。发酵仓自行设计制作，体积为2.0 m×1.5 m×1.2 m，底板为多孔隔板构件，并稍向外倾斜，便于通气和渗滤液的排放，仓体侧板由若干条可抽取的横隔板组成，便于堆料和取料。

3.3.4 发酵工艺。添加复合发酵菌剂：在堆制初期加入0.2%的复合发酵菌剂，使堆肥的起始微生物数量达106 cfu/g以上，可有效激发微生物数量、增加堆体中微生物的总数、加速堆体升温、促使堆肥提前达到高温期，并延长高温持续时间，从而加速堆肥过程，堆肥腐熟时间可缩短7 d左右[9]；在添加菌剂时，将菌剂与花生麸或谷糠粉按1∶5的比例混合均匀，再分层添加至堆体中。

物料C/N比控制：香蕉、菠萝茎叶与鸡粪混合堆肥的初始C/N比控制在（20～30）∶1为宜，以25.5∶1.0为最佳，随着堆肥的进行，堆料的C/N比呈下降的趋势，当其降到18∶1左右时可认为堆肥已达腐熟[10]。

物料水分控制：香蕉茎杆与鸡粪混合后堆料的含水量应控制在70%左右。在发酵全过程中，堆体水分含量减少20%～30%，堆体高度下降1/3以上。如果发酵过程中，堆体温度下降或不升高，说明堆料太干或太湿，应添加水或辅料，并重新混合堆沤。

发酵温度控制：发酵过程大致经历升温、高温和降温3个阶段。升温阶段是混合物料开始堆垛到温度上升至45～50 ℃前的一段时间（3～5 d）。高温阶段主要是堆体温度上升后至降温前的这段时间（6～15 d），该阶段要及时进行翻堆，以调节堆体的温度和通风量。但是绝对不可让堆体温度提高到70 ℃，因为此温度下大多数微生物的生理活性会受到抑制甚至死亡。降温阶段（15～30 d），温度降低到40 ℃以下，该阶段微生物活性不是很高，堆体发热量减少，需氧量下降，有机物趋于稳定。发酵过程中进行翻堆是调节温度、供氧的最佳办法。翻堆时务必均匀彻底，将中间的物料往外翻，低层物料尽量翻至堆体中上部，以利物料发酵全面、充分腐熟。翻堆时，若堆料太干要适量添水。翻堆后，堆体不必压紧。

堆体pH值的调节：香蕉、菠萝茎叶与鸡粪混合后，堆体的初始pH值在7.5～7.7，堆肥结束时堆体的pH值稳定在8.2～8.5，在整个堆制过程中堆体的pH值变化不大，因此在堆制初期和堆制过程中不需要调节堆料的pH值[11]。

3.4 产品功能化技术

为进一步提高肥效，拓宽应用范围，根据不同作物的营养需求，将发酵腐熟的有机肥与功能微生物菌结合，通过工厂化加工，生产出具有抗土传病害的作物专用生物有机肥。3.5 工厂化生产技术

3.5.1 生产工艺流程。生物有机肥的生产工艺是，以腐熟的有机物料为载体，加入功能性微生物菌剂，经造粒、烘干、过筛和包装，制成生物有机肥成品（图1）。

3.5.2 发酵工艺。采用仓式好氧发酵工艺，具有发酵周期短、操作简便、对环境和生产条件无特殊要求等特点。在发酵、腐熟过程中物料的水分、C/N比、温度等的调节及复合发酵菌剂的使用是生产工艺的关键。发酵仓由多个小仓组成，每个小仓都是一个独立的个体，集发酵和堆制功能于一体，称为多功能一体仓，在每个小仓里进行以下反应：堆制升温发酵腐熟，整个过程共需要25 d左右。

3.5.3 造粒工艺。根据对产品的要求不同，分为圆盘造粒和挤压造粒2种造粒工艺，需要添加功能微生物菌采用圆盘造粒，将功能菌与腐熟物料混合直接在圆盘中进行造粒。圆盘造粒优点是生产量大，粒型好，用户易接受，所需动力小；一般生物有机肥也可以采用挤压造粒，在混合机中将功能菌与腐熟物料混合再进行造粒，挤压造粒为长柱型，颗型不好看，用户不易接受，生产能力偏低，成本高。

4 技术特点

4.1 缩短腐熟时间，提高茎叶利用效益和效率

突出生物发酵技术的应用，筛选的复合发酵菌剂，各菌株性能独特，既能单独培养，又可相互补充组合，配比应用方便，作为适合香蕉、菠萝茎叶生物处理的菌剂，配方独特。应用于香蕉、菠萝废弃茎叶堆肥中，可有效缩短腐熟时间，提高了茎叶的利用效益和效率，适宜工业化生产。

4.2 为植物土传病害的防治提供了一种新的途径

以香蕉、菠萝茎叶生物发酵腐熟物料为载体，添加自主筛选的枯草芽胞杆菌和木霉菌等生防菌剂，使之成为药、肥两用的复合生物有机肥。施肥防病、药肥结合是近几年发展起来的前沿技术，它改变了传统的生物防治方法，将单纯的生防菌以有机肥为载体，更充分发挥生防菌的功效，为植物土传病害的防治提供了一种新的途径。

4.3 易降解，易粉碎

香蕉、菠萝茎叶作为一种特殊的农业资源，所含营养丰富，水分多、纤维含量高，不易分解，处理起来困难。该复合发酵菌剂具有较强的纤维分解能力，应用于香蕉、菠萝废弃茎叶堆肥中，不仅能有效缩短腐熟进程，而且能非常有效地降解堆肥中的粗纤维含量，粗纤维降解率可达到33.7%，降低了工业化生产中的粉碎和造粒工艺的难度。

4.4 粘合性强，产品成粒率高

腐熟物料一般质地较粗，粘结性差，成粒困难，长期以来成为生物有机肥生产的瓶颈。该造粒工艺采用微生物发酵产生的多糖浓缩液为主要粘合剂，经浓缩喷雾进行造粒。该多糖浓缩液富含有机营养，既有利于微生物菌的存活和繁殖，而且粘合性强，对物料无特殊要求，工序简单，操作方便，产品成粒率高，可混性好，物理性状好，商品档次高，有利于产品投放市场。

5 生物有机肥应用效果

5.1 提高作物产量，改善作物品质

2010年开始在广东省中山市坦洲镇的恒衍果场和神湾镇的锦洪果场建立香蕉菠萝茎叶资源肥料化利用核心示范区，通过应用本产品，香蕉产量增加了8.7%～10.5%，菠萝产量增加了5.3%～16.8%。香蕉、菠萝果实的可溶性固形物含量、维生素C和可溶性糖含量均有所提高，有效改善了果实品质。说明施用生物有机肥具有提高作物产量、改善作物品质的效果。

5.2 改善土壤理化性质，提高土壤肥力

施用生物有机肥能改善土壤理化性质，有效提高土壤有机质含量。在香蕉示范基地应用后蕉园土壤容重降低0.83%～10.0%，土壤孔隙度增加2.42%～10.06%，土壤田间持水量增加10.03%～23.79%。特别是土壤有机质含量增幅较大，达4.28%～15.04%，蕉园土壤全氮含量增加了5.26%～22.22%，速效钾含量增加2.96%～13.97%。在菠萝示范基地应用后菠萝茎叶堆沤还田后，土壤容重显著降低，土壤有效磷、有效钾显著提高，土壤有机质提高了16.2%，有效氮提高了9.1%。

5.3 增加土壤有益细菌总量，提高土壤肥力水平

该产品中含有多种有益微生物，在香蕉、菠萝果园施用后表明，根区土壤细菌、真菌和放线菌数量显著增加，其中细菌占绝对优势。微生物生物量碳、氮都有显著增加，其中生物量碳增加了760～780 mg/kg，生物量氮增加了13.2～15.8 mg/kg。新鲜有机物质进入土壤后，促进了土壤中的微生物的生长，此外，生物有机肥自身也包含多种活性微生物，从另一方面增加了土壤中有益细菌的量，对提高土壤肥力具有非常重要的作用。

5.4 改善土壤生态，减少植物病害的发生

生物有机肥具有改善土壤生态环境及土壤微生物区系的作用，还因为含有经过筛选的生防菌剂，施用土壤后不但能抑制病原微生物的活动，起到防治病害的作用，而且能刺激作物生长，使其根系发达，促进叶绿素、蛋白质和核酸的合成[12-13]，提高作物的抗逆性。生物有机肥对香蕉枯萎病的发生有一定的抑制作用，病情指数降低了50.0%，防病效果可达到了49.6%。

6 结语

通过对香蕉、菠萝茎叶肥料化利用模式和技术的研究，采用微生物技术，以香蕉、菠萝废弃茎叶为原料、鸡粪为辅料，添加复合生物发酵菌种，进行深度生物氧化处理，可转化为无害化高活性的生物有机肥。采用连续发酵技术，优化工艺设计，可实现工厂化规模生产。通过示范应用，生物有机肥对改良土壤性状、提高肥料的利用率、调节作物生长、提高产量和品质均有显著效果。

7 参考文献

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[2] 邓怡国，孙伟生，王金丽，等.热带农业废弃物资源利用现状与分析—香蕉茎叶综合利用[J].广东农业科学，2011（1）：19-22.

[3] 王刚，李明，王金丽，等.热带农业废弃物资源利用现状与分析—菠萝废弃物综合利用[J].广东农业科学，2011（1）：23-26.

[4] 彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009， 18（2）：58-79.

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[8] 杨华，许继宏.香蕉副产品的净化处理与综合利用[J].云南农业科技，2006（4）：62-64.

[9] 匡石滋，李春雨，田世尧，等.复合菌剂对香蕉茎秆堆肥中微生物和养分含量的影响[J].中国农学通报，2011，27（6）：182-187.

[10] 匡石滋，李春雨，田世尧，等.香蕉茎秆与鸡粪混合堆肥效果的探讨[J].农业环境科学学报，2011，30（3）：591-598.

[11] 匡石滋，田世尧，刘传和，等.香蕉废弃茎秆与鸡粪堆肥化利用技术规程[J].广东农业科学，2011（13）：54-56.