【文章內容簡介】 ， 無害化 ， 要求堆肥中的重金屬含量和致病微生物的數量必須低于一定的數量范圍 。 。 (2)我國堆肥產品的質量標準 ? 堆肥的成分和養(yǎng)分隨其所用原料 、 工藝及堆制周期不同而有差異 。 ? 我國部分城市的垃圾堆肥成分分析結果列于表 9—4(P241)。 ? 此外 ， 堆肥化產品還應滿足下列基本要求 。 C／ N應 20％ 土壤中的微生物在分解有機物的同時 ， 還要從氨或硝酸鹽中吸收氮作為自身的營養(yǎng)刑 ， 以維持繁殖增生 ， 若 C／ N比過高 ， 則可利用的N量少而使得微生物處于 “ 氮饑餓 ” 狀態(tài) ， 最終影響肥效 。 因此 ， 要求堆肥產品中的 C／ N比應低于 20(C／ N20)。 。 大量施用未完成腐熟的堆肥 ， 由于有機質在土壤中的繼續(xù)分解 ，會造成植物根部缺氧而枯死 ， 農業(yè)減產 。 、 貯存和施用 。 故要求水分在 40％ 以下 ,袋裝堆肥的含水率應低于 20％ ， 最好加工成顆粒肥 。 (3) 堆肥的腐熟度 ? 腐熟度的概念 ? 堆肥腐熟度是指堆肥的穩(wěn)定化程度 ， 它既是反映堆肥化反應完成的標志 ， 又是堆肥質量的標準 。 ? 堆肥腐熟度的測定方法有多種 植物幼苗試驗法 ， 耗氧速率法 、 CO2生成速率法 、 易分解有機物含量法 、 淀粉消失法 、 硝酸氮生成法 、 C／ N恒定法 、 氧化還原電位升高法 、 堿性基團交換容量法等多種方法 。 這里只介紹 淀粉消失法 和 耗氧速率法 。 淀粉消失法 ? 基本原理 ? 在正常堆肥發(fā)酵過程中 ， 隨著時間的推移 ， 堆肥中的淀粉由于微生物的分解吸收 ， 其含量將逐漸減少 。 ? 在成熱的堆肥中淀粉應全部轉化分解完而消失 。 ? 具體測定方法 ? 將堆肥樣品放入高氯酸鉀溶液中 ， 經攪拌 ， 過濾 、 用含碘液檢驗濾液， 如果濾液變黃并略有沉淀物 ， 即表示堆肥已腐熟穩(wěn)定 。 ? 若濾液呈現(xiàn)藍色 ， 則表明堆肥中淀粉含量仍較高 ， 末達到腐熟穩(wěn)定化。 ? 此法簡單方便 ,適用于現(xiàn)場檢測 ， 但當堆肥原料中淀粉含量較低時 ，所測結果就不能充分地反映堆肥的腐熟程度 。 耗氧速率法 ? 堆層中氧的濃度和耗氧速率或 CO2生成速率反映了微生物的活性和有機物的分解程度 。 ? 耗氧速率表示單位時間內 O2濃度的變化 ， 以 Δ O2／ min表示， 當耗氧速率變化平衡或無明顯變化時說明堆肥已趨于成熟 。 ? 用氣體采集槍和微型吸氣泵抽取堆層中的氣體 ， 然后用 O2／ CO2測定儀測定堆層中 O2或 CO2濃度在單位時間內的變化值就可以評定堆肥的發(fā)酵程度和腐熱情況 。 當單位時間內O2或 CO2的濃度沒有明顯變化則表明堆肥成熟 。 堆肥農業(yè)效用 ? 改良土壤 ? 促進植物根系增長 ? 堆肥的增產作用 ? 堆肥農用的不利因素 (1)改良土壤 增加有機質和養(yǎng)分 ? 改善土壤結構 ? 使粘質土壤松散 ， 使砂質土壤結成團粒 ， 降低土壤容重 ， 增加孔隙率； ? 使土壤固相下降 ， 液 、 氣相增加； ? 促進通風 ， 提高保水能力； ? 腐殖質粒子表面帶負電 ， 能吸附 NH+ K＋ 、 Ca＋ 2等養(yǎng)分 ， 使肥分不致流失 。 (2)促進植物根系增長 ? 堆肥本身是腐殖質 ， 能促進植物根系的伸長和增長 。 ? 堆肥中含有豐富的微生物 、 原生動物 ， 施入土壤可以改善土壤生物環(huán)境的結構和功能 ， 成為防止病原微生物的 “ 屏障 ” ， 使農作物不易遭受蟲害 。 (3)堆肥的增產作用 ? 施用適宜數量的優(yōu)質堆肥 ,一般均有較好的增產作用 ，并能提高農產品的品質； ? 與化肥復合施用 ， 效果更佳； ? 但對于不同的農作物 ， 增產效果并不一樣 。 (4)堆肥農用的不利因素 ? 肥效不高： N． P． K混合含量一般＜ 3％ 。 因此 ， 不能把推肥等同于傳統(tǒng)的農家肥 ， 只能作為土壤的改良劑或調節(jié)劑 。 ? 大量施用堆肥 ， 可能會使土壤富集有害元素 。 ? 堆肥設備投資大 ， 產品的成本高 。 厭氧發(fā)酵制沼氣（ methane） ? 概述 ? 厭氧發(fā)酵的生物化學過程 ? 厭氧發(fā)酵的影響因素 ? 發(fā)酵工藝 ? 發(fā)酵裝置 ? 城市污水污泥與糞便的厭氧發(fā)酵處理 概述 ? 定義 ? 主要特點 (1)厭氧發(fā)酵（ anaerobic fermentationm） ? 厭氧發(fā)酵 （ 或厭氧消化 ） 是指厭氧微生物的作用下 ， 有控制地使廢物中可生物降解的有機物轉化為 CH CO2和穩(wěn)定物質的生物化學過程 。 ? 由于厭氧發(fā)酵的產物是以 CH4為主要成分的沼氣 ， 故又稱為 甲烷發(fā)酵(firedamp fermentation)。 ? 厭氧發(fā)酵技術最初的工業(yè)化應用是作為糞便和污泥的減量化和穩(wěn)定化的手段得以實施的 。 厭氧消化處理可以去除廢物中 10～ 50％ 的有機物， 并使之穩(wěn)定化 。 ? 70年代初 ， 由于能源危機和石油價格上漲 ， 許多國家開始尋找新的能源 ， 這時厭氧 發(fā)酵技術顯示出其優(yōu)勢 ， 普遍受到人們的關注 。 ? 近 20年來 ， 我國許多城市相繼建成了大型厭氧發(fā)酵設施 ， 用來處理城市污泥和糞便 。 (2) 厭氧發(fā)酵技術的主要特點 ? 可將潛在于有機廢物中的低品位生物能轉化為可直接利用的高品位； ? 與好氧處理相比 ， 厭氧消化不需要通風動力 ， 設施簡單 ， 運行成本低 ， 屬于節(jié)能型處理方法； ? 適用于處理高濃度有機廢水和廢物； ? 經厭氧處理后的廢物基本上是穩(wěn)定的 ， 可以用作農肥 、 飼料和堆肥化原料； ? 厭氧微生物生長速度慢 ， 處理效率低 ， 設備體積大； ? 厭氧處理過程中易產生 H2S等惡臭氣體 。 厭氧發(fā)酵的生物化學過程 ? 概述 ? 生物化學反應 (biochemical reaction) ? 厭氧分解 (anaerobic deposition)過程 （ 1）概述 ? 參與厭氧分解的微生物有 產酸菌 和 產甲烷菌 兩大類 ? 產酸菌能將復雜的有機物水解 ， 井進一步分解為以有機酸為主的簡單產物 ， 產酸菌屬于兼性厭氧菌 。 ? 產甲烷菌是絕對厭氧菌 ， 其功能是將有機酸轉變?yōu)榧淄?。 甲烷菌的繁殖速度相當緩慢 ， 且對于溫度 、 抑制物的存在等外界條件的變化相當敏感。 ? 有機物厭氧消化的生物化學反應是非常復雜的過程 ， 中間反應和中間產物有數百種 ， 并且每種反應都是在酶或其它物質的催化作用下進行的 。 能量抗性有機物細胞物質營養(yǎng)物有機物 厭氧菌?????????? ???? 223242 SHHNHCOCHOH（ 2）生物化學反應 (biochemical reaction) ? 總反應式 ? 有機物分子中含 S，且以 CaHbOeNaSe表示，則上述反應可表示為 ? 有機物分子不含 S，且以 CaHbOcNd表示時，反應式為 SeHdN HCOedcbaCHedcbaOHedcbaSNOHC edcba23242)82324()82324()42324(?????????????????3242 )8324()8324()4324( d N HCOdcbaCHdcbaOHdcbaNOHCdcba ?????????????（ 3）厭氧分解 (anaerobic deposition)過程 ? 根據慶氧分解過程中產物和微生物的特點 ， 厭氧分解過程可分為三個階段 ， 見圖 93。 ? 液化階段 (Liquefaction stage) ? 產酸階段 (Acidproducing stage) ? 產甲烷階段 (Methaneproducing stage) ? 三個階段的主次地位 圖 63 有機物的沼氣發(fā)酵過程 a. 液化階段 (Liquefaction stage) ? 在這一階段中復雜的有機高分子物質 ， 如蛋白質 、 脂肪 、 碳水化合物等在水解細菌產生的胞外酶的作用下進行體外酶分解 ， 使固體物質變成可溶于水的簡單有機物 。 ? 高分子有機物的水解速度很慢 ， 主要受物料的性質 、 微生物的濃度 、 溫度和 pH等條件的制約 。 ? 主要有機物的水解反應： 蛋白質 +nH2O→ 氨基酸＋脂肪酸＋ NH3＋ CO2＋ H2S （單糖）（雙糖）（碳水化合物）（脂肪酸）（甘油）脂肪） 2)(2 ( 3)(3)(6126112212251063532353OHnCOHnCOnHnOHCR C O O HOHHCOHR C O OHC??????b. 產酸階段 (Acidproducing stage) ? 液化階段產生的簡單的可溶性有機物 ， 在產氫菌 、 產醋酸菌的作用下 ， 進一步分解成揮發(fā)性脂肪酸 ， 主要是丙酸 、 丁酸 、 乳酸 ，醇 、 酮 、 醛 、 CO2和 H2等 。 ? 反應式 22 HCO ＋甲醇＋甲酸＋乙酸＋簡單可溶性有機物 產氫菌、產醋酸菌 ?????? ??c. 產甲烷階段 (Methaneproducing stage) ? 產甲烷菌將產酸階段的產物進一步降解為 CH4和 CO2， 同時把產酸階段所產生的 H2和 CO2轉化成 CH4。 ? 產 CH4階段的生化反應相當復雜 ， 目前已得到驗證的主要反應有： 242324233224322424222433244396)(423423424COCHOHCONHCOCHOHNCHOHCOCHOHCHOHCHCHH C O O HOHCHCOHCOCHC O O HCH??????????????????d. 三個階段的主次地位 ? 在產甲烷反應中 ， 乙酸 (醋酸 )是產生 CH4的主要物質 ， 大約 70％ 的CH4來自乙酸的降解 。 ? CO2和 H2的反應也能產生一部分 CH4。 少量 CH4是由其它一些物轉化而來 。 例如有機胺必須轉化成 NH3后才能被產甲烷菌所吸收 。 ? 產甲烷階段在厭氧消化過程中是十分重要的環(huán)節(jié) 。 ? 甲烷菌除了產生 CH4外 ， 還有分解脂肪酸調節(jié) pH值的作用 。 同時 ，通過將 H2轉化成 CH4， 減少氫的分壓 ,也有利于產酸菌的活動 。 ? 三個階段的主次地位 ? 對于以不溶性高分子有機物為主的污泥 、 垃圾等廢物 ， 水解階段是整個厭氧消化過程的控制步驟 。 ? 對于以可溶性有機物為主的有機廢水來說 ， 由于產甲烷菌生長速度慢 ,對環(huán)境和基質要求苛刻 ,產甲烷階段是整個厭氧消化過程的控制步驟 。 厭氧發(fā)酵的影響因素 為了保證厭氧消化的最佳運行狀態(tài) ， 除了應保持反應系