【正文】 municipal solid waste and sewage sludge: potential for fuel gas p roduction in a developing c ountry. Resources, Conservation and Recycling,16: 265279. Stentiford ., . Pereira Neto and , c ost c omposting: res earch monographs in tropical public health engineering. Department of Civil Engineering, University of Leeds. March 1996 Manser . and . Keeling, 1996. Practical Handbook of Processing and Recycling Municipal Waste. Lewis Publishers. 蔡建成等編譯 , 1990. 堆肥工程與堆肥工廠。農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù) , 12 (1): 11 13。 盛金良， 1998。肉雞舍墊料堆肥化處理研究。城市環(huán)境與城市生態(tài) , 5(2): 1720, 26。 Recycling(accepted) 陳世和， 諶建宇， 1991。中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心碩士學(xué)位論 文。 李國(guó)建，錢(qián)新東， 1990。消化污泥間歇式堆肥操作氣量控制方式。上海環(huán)境科學(xué)， 18(4)： 170172。 馮明謙，劉德明， 1999。 Utilization, Spring, 5 7. Epstein E., , , and , 1976. A forced aeration system for pos ting wastewater sludge. Journal WPCF , 48(4): 688694. 魏源送，王敏健，王菊思， 1999。 周立祥， 胡靄堂， 戈乃玢， 胡忠明， 1999。我國(guó)城市污水廠污泥處置途徑的選擇。中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社。影響堆肥應(yīng)用的關(guān)鍵因素是堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，基于不同標(biāo)準(zhǔn)的堆肥產(chǎn)品，其污染物控制濃度差異較大。我國(guó)大多數(shù)垃圾堆肥廠采用二次性發(fā)酵工藝。 土壤質(zhì)量無(wú)凈值降解起源于土壤標(biāo)準(zhǔn)，它反映重金屬在土壤中的含量，指導(dǎo)原則是為了保證土壤長(zhǎng)期的肥力，尤其是重金屬的含量不應(yīng)高于土壤背景值 [121]，因此建立了堆肥中污染物的允許濃度和堆肥的允許施用量（防止土壤中污染物濃度超過(guò)土壤背景值）， 并把這些作為堆肥應(yīng)用的指導(dǎo)原則和政策法規(guī)。 堆肥腐熟度和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 堆肥腐熟度 對(duì)堆肥產(chǎn)品和應(yīng)用來(lái)說(shuō)， 堆肥腐熟度是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。一個(gè)典型的箱式堆肥系統(tǒng)處理規(guī)模為 1～ 40 噸 /日， 由若干個(gè)箱子組成 (每個(gè)箱子的 容積為 m3)，其中 2 個(gè)箱子用作生物過(guò)濾器。 堆肥馬桶 (或稱(chēng)無(wú)水馬桶）適于無(wú)水或少水的地方，如大型堆肥馬桶適于公園、高速公路車(chē)站等，小型馬桶適于輪船等。 堆肥設(shè)備發(fā)展趨勢(shì) A、家庭堆肥器 西雅圖固體廢棄物公用事業(yè)局于 1986 年在美國(guó)第一次實(shí)施堆肥大師計(jì)劃，這標(biāo)志著家庭堆肥的開(kāi)始，該計(jì)劃主要分為兩部分：采用堆肥技術(shù)處理庭院廢棄物和食品廢物 [8586]。一個(gè)典型的間歇隧道堆肥系統(tǒng)常采用一個(gè)水泥箱或鋼箱 (長(zhǎng) 30 40 m，寬 2 5 m，高 3 5 m)；隧道的墻壁、頂部、門(mén)都是絕緣隔熱的，底板采用穿孔水泥板或穿孔鋼板 ( 孔徑 f1cm)，底板下面是風(fēng)室或與孔相連的穿孔管；堆料停留 1～ 4 周，通常為 2 周；因?yàn)槎蚜线M(jìn)入隧道后不被攪動(dòng)，所以堆料的混合就顯得 非常重要；采用計(jì)算機(jī)控制通風(fēng)系統(tǒng)，出氣可按一定比例與新鮮空氣混合進(jìn)入堆體，因此，堆體前、后兩端和上、下層的溫差分別 2～ 3℃和 3～ 5℃。美國(guó)常用的是垮式翻堆機(jī)，而側(cè)式翻堆 機(jī)在歐洲比較普遍。例如，在污泥堆肥系統(tǒng)中，當(dāng)物料的含水率大于 45％時(shí)，篩分設(shè)備就易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象 [75]。 輸送機(jī)選型的影響因素包括被輸送物料特性（重量、體積、密度和含水率）、輸送路線及距離、輸送機(jī)功能及參數(shù)、輸送機(jī)投資及運(yùn)行費(fèi)用、配件及維護(hù)費(fèi)用。 堆肥設(shè)備 物料處理設(shè)備 物料處理設(shè)備包括粉碎、混合、輸送和分離設(shè)備。對(duì)于翻堆的堆肥系統(tǒng)， 含水率控制比較簡(jiǎn)單，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的操作工人可以在翻堆階段判斷堆料是否過(guò)濕或過(guò)干，從而決定相應(yīng)的調(diào)整措施；對(duì)于密閉的反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)，在線自動(dòng)含水率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以替代 /加強(qiáng)操作工的作用；對(duì)于堆料干燥過(guò)快的堆肥系統(tǒng)，通常采用的一個(gè)措施是加水。因此，常采用調(diào)整通風(fēng)量的辦 法控制溫度。此外，為了便于篩分，經(jīng)過(guò)堆肥處理后的混合物必須含有 55 60％的總固體 [60]。氧主要由條垛系統(tǒng)中熱氣體上升引起的自然通風(fēng)供給，少部分由機(jī)械翻堆引起的氣體交換供給 [16]。前處理和后處理需要適應(yīng)堆料的特性和堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量要求。 堆肥 (Compost) 的定義：雖然堆肥化的定義有不同 ， 但堆肥的定義基本一致。趙子定等 [47]采用自然通風(fēng)堆肥技術(shù)對(duì)化纖污泥進(jìn)行 了無(wú)害化處理。盧杰等 [39]用發(fā)酵罐進(jìn)行中溫消化污泥和生活垃圾混合堆肥的研究，結(jié)果顯示：最佳污泥投配率為 35％左右，一次發(fā)酵周期為 710 天，二次發(fā)酵周期為一個(gè)月左右，堆肥溫度控制在5065℃， C/N 比 為 3040/1。 B、堆肥工藝研究及應(yīng)用 在我國(guó)，堆肥工藝分為一次性發(fā)酵工藝和二次性發(fā)酵工藝，或者分為靜態(tài)發(fā)酵和動(dòng)態(tài)發(fā)酵 [21]，這不同于傳統(tǒng)的堆肥方法分類(lèi) (條垛、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛和反應(yīng)器 )。堆肥實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：馴化的降解菌對(duì)堆肥中的多環(huán)芳烴有明顯的降解作用 [26]。該階段的工藝較為簡(jiǎn)單，發(fā)展緩慢。 70 年代以來(lái)，堆肥技術(shù)在城市固體廢棄物管理中的地位得到了很大的提高，主要原因是：（ 1）露天堆放處理方式的消亡；（ 2）土地填埋系統(tǒng)處理固體廢棄物產(chǎn)生了很多的問(wèn)題，如對(duì)地下水的污染；（ 3）人們認(rèn)識(shí)到堆肥技術(shù)在污泥處理、處置中的益處。在這個(gè)階段，關(guān)于堆肥過(guò)程基本原理的理解和應(yīng)用取得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，從而也提高了堆肥技術(shù)在固體廢棄物處理中的比例。 （ 2） 采用堆肥技術(shù)作為廢物處理的一種重要手段 [15]。 利用所建造的污泥堆肥中試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行污泥堆肥生料配方的優(yōu)選和污泥堆肥操作工藝的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，探索適宜的污泥生料配方和污泥堆肥操作工藝參數(shù)。堆肥產(chǎn)品可在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等方面得到廣泛應(yīng)用。 即使使用了污泥厭氧消化技術(shù)的污水廠也存在著消化污泥的最終處置問(wèn)題。 1996 年我國(guó)城市污水處理率為 %，但城市污水集中處理率僅為 %[3]。目前，我國(guó)污泥的主要處置方法是土地利用和土地填埋 ， 只有少部分的污泥用于制造建材 [7]。污泥堆肥技術(shù)的攻關(guān)目標(biāo)和內(nèi)容 [9]： （ 1） 污泥堆肥生料配方的優(yōu)選 ； （ 2） 污泥堆肥操作條件的優(yōu)化 ； （ 3） 提高污泥堆肥效率和污泥產(chǎn)品質(zhì)量的途徑和技術(shù)研究 。 2 堆肥技術(shù)的研究及應(yīng)用進(jìn)展 國(guó)外堆肥技術(shù) 的研究及應(yīng)用進(jìn)展 固體廢棄物處理的方法很多，如土地填埋、焚燒、海洋傾倒和土地利用等，但由于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和政策法規(guī)的影響，土地填埋場(chǎng)地的缺少或土地填埋場(chǎng)的關(guān)閉 [13]，這導(dǎo)致土地填埋的費(fèi)用上漲 (1975 年，德國(guó)有 5000 個(gè)土地填埋場(chǎng)， 1993 年只剩不足 300 個(gè)，且土地填埋處理污泥的費(fèi)用上漲至 300 500 馬克 /噸 [2])；美國(guó)和歐盟分別規(guī)定從 1991 年 12 月 31 日和 1998年起禁止向海洋傾倒污泥 [45]；所以，堆肥技術(shù)在固體廢棄物管理中的作用越來(lái)越大，它應(yīng)用的領(lǐng)域主要是污泥、城市固體廢棄物、庭院廢棄物和 食品廢棄物 [6]。因?yàn)楫?dāng)時(shí)城市固體廢棄物的常用處置方法為露天堆放，所以，同堆肥技術(shù)相比，這種原始處置方式的費(fèi)用非常低。總之，該階段堆肥研究的真正進(jìn)展是確立了堆肥過(guò)程的關(guān)鍵影響因素：含水率、 pH 值、溫度、 C/N 比和營(yíng)養(yǎng)物的可得性 。在當(dāng)前及不久的將來(lái)，堆肥技 術(shù)將主要用于處理食品廢棄物和庭院廢棄物。 1990 年有11 項(xiàng)堆肥技術(shù)分別被評(píng)為推廣技術(shù)和試點(diǎn)推廣技術(shù)。他依此標(biāo)準(zhǔn)建立了一種新型的堆肥操作氣量控制方式：依照無(wú)害化溫度 時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整氣量，使物料在堆肥過(guò)程中恰好滿足此標(biāo)準(zhǔn)的最大氣量為該控制方式的工藝氣量，即以工藝氣量作為堆肥過(guò)程的氣量控制 方式。二次 性發(fā)酵工藝最早由北京環(huán)衛(wèi)科研所進(jìn)行小試 [21]，無(wú)錫建立了當(dāng)時(shí)我國(guó)規(guī)模最大的二次性發(fā)酵工藝?yán)幚韽S，處理量是 100 噸 /日，一次發(fā)酵堆層溫度控制在 6070℃之間，發(fā)酵周期是 10 天， C/N 比為 25/1 左右，含水率為 30 40%, 氧濃度超過(guò) 10％；二次發(fā)酵周期為 10 天 [35]。肉雞舍墊料堆肥處理的最佳工藝條件為：含水率 70％，最高發(fā)酵溫度 70℃，通風(fēng)量 50 ml/L結(jié)果表明：以石油烴為污染基質(zhì)的固體廢棄物，其適宜的堆肥條件為：溫度 50－ 60℃，水分 60％左右， C/N 比 35 左右，通風(fēng)量 － 調(diào)理劑可分為兩種類(lèi)型： (1)結(jié)構(gòu)調(diào)理劑：它是一種加入堆肥底料的物料 ( 無(wú)機(jī)物或有機(jī)物 )，可減少底料容重，增加底料空隙，從而有利于通風(fēng)。 Stentiford 等 [56]根據(jù)操作過(guò)程的特點(diǎn)，將堆肥化技術(shù)分作干預(yù)過(guò)程和非干預(yù)過(guò)程 [16]。 堆肥過(guò)程的影響因素及其控制 堆肥過(guò)程中，重要的影響因素有含水率、 C/N 比、氧含量、溫度、 pH 值。用含污泥的混合物堆肥時(shí)， 堆料的揮發(fā)性固體含量應(yīng)大于 50％ [59]。 pH 值：根據(jù)美國(guó)環(huán)保局的規(guī)定 [59]，污泥和調(diào)理劑混合物的 pH值應(yīng)在 6 9之間。在堆肥過(guò)程，不同的溫度有不同的效果： 55℃ 無(wú)害化效果最好， 45～ 55℃ 生物降解速率最大， 35～ 40℃ 微生物種類(lèi)最多。粉碎 設(shè)備運(yùn)行時(shí)最需要注意的是安全問(wèn)題 [71]。輸送設(shè)備運(yùn)行時(shí)遇到的主要問(wèn)題是物料壓實(shí) /堵塞、溢漏和設(shè)備磨損 [72]。 翻堆設(shè)備 翻堆不僅為堆料通風(fēng)供氧，而且可使堆料混合均勻和堆體溫度分布均勻。 美國(guó)目前常用的反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)是攪拌床反應(yīng)器、水平推流反應(yīng)器和垂直推流反應(yīng)器。常用的化學(xué)除臭器有噴霧塔和填料塔，這兩種設(shè)備由 2 4 部分組成，通常包含了去除氨氣的硫酸部分及氧化有機(jī)硫化物和其他臭味物質(zhì)的次氯酸鈉或氫氧化鈉部分。同集中、大規(guī)模的堆肥系統(tǒng)相比，家庭堆肥具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低（消除了固體廢棄物收集和處理的費(fèi)用）和固體廢棄物源頭減量 [8789]。間歇運(yùn)行的堆肥馬桶含有 1 個(gè)以上的室，當(dāng)一個(gè)室盛滿以后，便轉(zhuǎn)到另一個(gè)室，它的好處是腐熟堆肥不會(huì)被新鮮的糞便污染；連續(xù)運(yùn)行的堆肥馬桶只有一個(gè)室，那么新鮮糞便和腐熟堆肥就會(huì)混合在一起 [9192]。堆肥工廠最主要的臭味物質(zhì)包括還原性硫化物、氨、胺化合物、脂肪酸、萜、丙酮、苯酚和甲苯，臭味中最常見(jiàn)的硫化物為硫化氫 (H2S)、二甲基硫 ((CH3)2S)、二甲基二硫 ((CH3)2S2) 、二甲基三硫 ((CH3)2S3)、二硫化碳 (CS2)和甲基硫醇 (CH3SH)[84]。 堆肥的物理特性如顏色、 氣味、 溫度只能定性描述， 而不能定量描述堆肥的腐熟程度；光譜方法如紫外分析 (UV, ultaviolet), 可見(jiàn)光分析 (VIS, visible), 固相核磁共振 (13C NMR, nuclear magic resonance), 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外分析 (FTIR, fourier transform infrared), 漫反射傅里葉轉(zhuǎn)換紅外分析 (DRIFT, diffuse reflectance fourier transform infrared)和近紅外分析(NIR, near infrared) 已應(yīng)用于堆肥腐熟度的研究，但目前不普遍，需要進(jìn)一步的研究。基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和土壤質(zhì)量無(wú)凈觀察到負(fù)效應(yīng) （ NOAEV, No observed adverse effect level）”情況的最低允許濃度。 堆肥設(shè)備包括物料處理設(shè)備、翻堆設(shè)備、反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)和除臭設(shè)備。 參考文獻(xiàn) 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局， 1999。中國(guó)環(huán)境年鑒社。城市污水污泥對(duì)環(huán)境的污染及其防治。 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，中國(guó)科學(xué)院地理研究所， 2020。 Nunamaker D., and , 1983. Invessel posting bees Portland’ s sludge solution. BioCycle, 24(4):2224. 陳世和， 1994。 喻曉，馮其林，項(xiàng)昌金， 1998。農(nóng)業(yè) 環(huán)境保護(hù)， 19(1)： 5355。 氣量對(duì)消化污泥堆肥平均反應(yīng)速率影響的研究。 李艷霞， 1998。環(huán)境導(dǎo)報(bào)， 2： 79。 陳世和，諶建宇， 1992。上海環(huán)境科 學(xué) , 13(6): 2123。高溫堆肥的水氣矛盾。 馮明謙， 1999。環(huán)境工程， (4): 3639。 Research, 11: 117125. Stentiford . , 1996 . Composting c ontrol: principles and practice. In: The Science of Composting. Ed. By Bertoldi, Paolo Sequi, Bert Lemmes and Tiziano PaPi. Blackie Academic am