城市垃圾好氧堆肥化处理技术

现有的垃圾堆肥厂大都没严格实施C/N比、氧浓度、温度、pH值的监控任务，造成某些参数偏离其适宜值，使微生物活性受抑制，造成一次发酵时间延长及腐熟度偏低。
2.2二次发酵
一次发酵后仍有不少难降解的纤维素和木质素，需要进行二次发酵，其目的是为了使堆肥达到充分腐熟。较难降解的木质素和纤维素被好氧微生物分解，其反应可用下式表示：
(C6H10O5)n－n(C6H12O6)
n(C6H10O6)+6nO2－6nCO2+5nH2O+Q
随着熟化过程的推行，温度逐渐降低，变成疏松、稳定的有机肥。
即使二次发酵顺利进行，难分解的纤维素和抗分解的木质素还是难以彻底腐解，这是因为自然界只有少量少数种类微生物能分解木质素，如何加速纤维素和木质素彻底腐解，充分提高堆肥腐熟度，成为二次发酵的关键问题。需要培养出高温纤维素分解菌，将筛选出分解纤维能力强、生长快、易繁殖的菌株制成堆肥添加菌剂，均匀撒于一次发酵后经传送带送往二次发酵仓的初级堆肥上，接种菌剂的浓度按堆肥重量比配制。中科院南京土壤所顾希贤研究员培育出生长快、粗纤维分解强的高效菌制剂，以0.05%～0.1%的接种量加入二次发酵肥堆中，取得较好的效果。
3堆肥过程中的微生物学
分析研究资料表明[4]，堆肥初期是微生物旺盛繁殖并释放热能不断提高堆肥温度的发热阶段。在这一阶段，堆肥物质的变化情况是在好氧条件下，那些容易被微生物分解的有机物质，如蛋白质、淀粉类物质，简单的糖等迅速分解，产生大量的热量。在这一阶段中的微生物以中温好氧菌为主，常见的有细菌和丝状真菌。当堆肥温度超过50℃以后，进入高温阶段，在这一阶段中，除少部分残留下来的和形成的水溶性有机物继续分解转化外，复杂的有机物，如半纤维素、纤维素等开始分解，同时开始了腐殖质的形成过程，出现了能够溶解于弱碱的黑色物质，这一阶段以高温微生物最为活跃，常见的有好热真菌、好热放线菌等。其中以放线菌占优势。当温度升高到60℃以上时，好热丝状真菌基本上全部停止活动，好热放线菌和芽孢杆菌的活动占据优势，到了70℃以上，只有好热芽孢杆菌在活动。很多好热微生物分解纤维素和果胶类物质能力较强，因此在高温阶段纤维素、果胶类物质旺盛的分解，同时产生腐殖质。温度上升到70℃以上后，大多数好热微生物的生长繁殖也不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态，这是在初死亡的微生物含有的各种酶的作用下，有机质的分解仍能够进行一段时间。
4堆肥腐熟度评价
堆肥腐熟度评价是保证城市固体废物达到无害化处理的必要环节，目的是评价堆肥产品是否熟化，以确定其能否安全应用于农业生产。用于腐熟度评价的指标和方法有物理方法、化学方法、微生物活性、酶学分析以及植物毒性分析等。其中较常用和简便的有温度、固相C/N值、液相C/N值、NH4+-N含量等。堆肥后熟阶段温度明显下降，当堆体温度趋于环境温度时堆肥已经腐熟化，且熟化堆肥应是无恶臭气味，呈均匀褐色的疏松团粒结构。固相C/N值是最常用的堆肥腐熟度评价方法之一，当堆肥的C/N值从开始25：1～30：1减至20：1以下时堆肥达到熟腐。由于微生物的分解作用，有机氮随温度上升不断分解释放出大量NH3，pH快速上升并在堆肥开始3～5d内达到最大值，之后随NH3量逐渐减少而pH值下降。
5堆肥过程中的自动控制技术
5.1温度自动控制系统
由于微生物活动而引起的温度升高不能通过微生物自身来控制。温度太高将抑制微生物活性甚至烧死而使堆肥失常，需要控制堆肥温度。通常情况下需要通过通风来散发热量和改变含水率。Rotgens Static Pile堆肥法是一项高效、节能的堆肥技术，在美国80年代中期广泛采用，该工艺采用温度反馈控制系统，温度自动控制系统由温度传感器、时间控制器、温度控制器、鼓风机及附属设施组成。当肥堆中温度低于温控点时，脉冲时间控制器引发鼓风机按照设定的较小频率向肥堆送风，使温度上升。当肥堆中温度超过温控点时，温度控制仪引发鼓风机向肥堆持续送风驱热，如此往复进行，直到肥堆中有机物耗尽，微生物进入内源呼吸阶段，堆温下降到一定数值稳定下来。
5.2氧浓度自动控制系统
由于好氧微生物分解有机物需要氧气。所以供气是好氧堆肥控制的重要手段。实际堆肥时，一般通过测定堆层中氧浓度的变化即耗氧速率来了解微生物过程及需氧量，从而控制通风量、风速率。当肥堆中氧气低于控制点时，时间控制器引发鼓风机按照设定的频率向肥堆送风，使含氧量上升。当肥堆中氧气高于于控制点时，时间控制器引发鼓风机停止向肥堆送风。
6堆肥产品中微量金属的去除技术
堆肥产品标准取决于其用途，主要考虑两点：(1)微量金属、病原菌污染水平；(2)使肥力和土壤物理性状改善的价值。从国外堆肥产品中微量重金属含量分析表明：混合肥料中的微量金属的含量大大高于土壤中的金属含量，尤其是肥料中的Cu，Zn和Pb，混合肥料应用于土壤中将导致土壤中微量金属含量的积累，应用过量将损害作物生长，并通过食物链进入人群。肥料中的金属存在形态有水溶性、可交换的、沉淀相、氧化态金属共沉淀、吸附或有机物络合，不同形态微量金属有着不同的迁移率和生物利用性，有着不同的潜在环境污染，因此知道各种微量金属分布的不同形态并开发合适的处理技术至关重要。