【正文】 為難降解物質(zhì) ， 腐殖質(zhì)大量形成 。 ? 生物分解過程中產(chǎn)生的氨在這一階段通過硝化細菌的作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽 ，其反應(yīng)式為： ? 由于硝化細菌生長緩慢 ， 只有在低于 40℃ 的溫度下才有活性 ， 所以硝化反應(yīng)通常是在有機物分解完成后才開始進行 。 因此熟化階段對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)堆肥是一個很重要的過程 。 ? 原料發(fā)酵 (ferment)：目前推廣二次發(fā)酵方式 。 ? 二次發(fā)酵：物料經(jīng)一次發(fā)酵后 ， 尚存在有一部分易分解和大量難分解的有機物 ， 需將其送入后發(fā)酵室進行二次發(fā)酵 ， 使之腐熟 。 （ 2）發(fā)酵工藝及裝置 ? 間歇式發(fā)酵 (batch fermentation)工藝及設(shè)備 ? 連續(xù)式發(fā)酵 (continuous fermentation)工藝及設(shè)備 間歇式發(fā)酵 (batch fermentation)工藝及設(shè)備 ? 原料一批一批地發(fā)酵 ， 一批原料堆積完后不再添加新料 ， 待完成發(fā)酵后成為腐殖土運出 。 （ 工藝見 P234圖 92） ? 間歇式發(fā)酵工藝一般采用二次發(fā)酵方式 ? 第一次發(fā)酵采用機械強制通風 ， 發(fā)酵 10天 ， 60℃ 高溫保持 5天以上 ，使肥料達到無害化 ， 然后進行機械分選 ， 去除非堆腐殖質(zhì) 。 ? 發(fā)酵倉有長方形池式 、 傾斜床式 、 立式圓筒式 ， 并配有通風管 、 攪拌裝置 立式圓筒靜態(tài)發(fā)酵倉 連續(xù)式發(fā)酵 (continuous fermentation)工藝及設(shè)備 ? 連續(xù)進料 、 連續(xù)出料 。 ? 該工藝發(fā)酵時間短 ， 能殺滅病原體 ， 防止異味 ,成品肥質(zhì)量好 。 立式多層移動床式發(fā)酵塔 臥式回轉(zhuǎn)筒發(fā)酵器（丹諾發(fā)酵器） ? 形狀類似回轉(zhuǎn)窯 （圖 62） ，廢物從一端給入，靠內(nèi)壁的摩擦提升，再靠重力下落，起到攪拌作用，空氣由沿圓筒長度方向分布的風嘴供給，溫度可維持 60～70℃ 。 ? 基本參數(shù)見 P236表 93。 ? 粒度 (granularity) ? 有機物含量 (anic content) ? 含水率 (water content ) ? 碳氮比（ C/N） (carbonnitrogen ratio) ? 通風和耗氧速率 (aeration and oxygen consumption rate) ? 溫度 (termperature) ? pH值 ? 碳磷比（ C/P） (c:p ratio) （ 1）粒度 (granularity) ? 在堆肥化過程中 ， 物料的粒度影響其體密度 、 內(nèi)部摩擦力和流動性 。 ? 對靜態(tài)堆肥 ， 粒度可適當增大 ， 以起到支撐結(jié)構(gòu)的作用 ， 增加空隙率 ， 有利于通風 。 ? 有機物含量太高則堆肥過程中要求大量供氧 ， 實際生產(chǎn)過程中常因供氧不足而發(fā)生部分厭氧過程 ， 影響堆肥的腐熟度 ，即堆肥質(zhì)量 。 (3)含水率 (water content) 由于水是溶解廢物中有機物和營養(yǎng)物質(zhì)以及合成微生物細胞質(zhì)必不可少的物質(zhì) ， 因此 ， 要求堆肥物料中含有足夠的水分； ? 若含水率過高 ， 水會阻礙空氣流通 ， 造成缺氧； ? 若水分過少 ， 會使分解速率降低 。 ? 最佳含水率范圍為 50～ 70％ ， 用生活垃圾制堆肥時含水率以 55％ 為宜 。 ? 微生物每利用 30份碳 ， 就需要 1份氮 ， 因此初始物料的C／ N比為 30： 1時適合堆肥的需要 ， 其最佳值在 26／ 1～ 35／ 1之間 。 ? C／ N過低 ， 余氮就會以氨的形式逸散 ， 并可能污染環(huán)境； ? C／ N過高 ， 則氮不足 ， 就使得微生物的繁殖受到氮源少的限制 ， 導(dǎo)致有機物分解速率降低 ， 堆肥過程延長 。 (5)通風和耗氧速率 (aeration and oxygen consumption rate) ? 堆層中氧的濃度和耗氧速率反應(yīng)了堆肥過程中微生物活動的強弱和有機物的分解程度 。 ? 由于氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)楫斄康?CO2， 因此 ， 也可用 CO2的生成速率來表征堆肥的耗氧速率 。 (6)溫度 (temperature) ? 實踐表明 ， 堆肥過程的最佳溫度為 35～ 55℃ 。 高于 55℃ 時 ， 微生物的活性開始下降 ， 堆肥效率也下降 。 ? 我國防預(yù)醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究指出 ， 用糞便堆肥 ， 最高溫度必須達到 50～ 55℃ ， 并在該溫度下維持 5～ 7天 ， 可以殺滅大腸桿菌和蛔蟲卵 。 (7)pH值 ? 在堆肥化過程中 ， pH值隨著溫度及時間的變化而變化 ,其變化情況和溫度的變化是一樣的 ， 也反映了有機物分解的進程 。 隨著有機酸的逐步分解 ， pH值逐漸上升 ， 發(fā)酵完成前可達到 ～ 。 (8) C／ P(碳磷比 )(c:p ratio) ? 堆肥過程中 C／ P的變化是微生物分解有機物的重要標志 ， 堆肥原料的 C／ P應(yīng)控制在 75～ 150。 堆肥質(zhì)量 ? 堆肥質(zhì)量的含義 ? 我國堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量標準 ? 堆肥的腐熟度 (rotten degree) (1)堆肥質(zhì)量的含意 。 。 ? 我國部分城市的垃圾堆肥成分分析結(jié)果列于表 9—4(P241)。 C／ N應(yīng) 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 。 。 、 貯存和施用 。 (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(yīng)完成的標志 ， 又是堆肥質(zhì)量的標準 。 這里只介紹 淀粉消失法 和 耗氧速率法 。 ? 在成熱的堆肥中淀粉應(yīng)全部轉(zhuǎn)化分解完而消失 。 ? 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。 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 。 ? 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(nèi)的變化值就可以評定堆肥的發(fā)酵程度和腐熱情況 。 堆肥農(nóng)業(yè)效用 ? 改良土壤 ? 促進植物根系增長 ? 堆肥的增產(chǎn)作用 ? 堆肥農(nóng)用的不利因素 (1)改良土壤 增加有機質(zhì)和養(yǎng)分 ? 改善土壤結(jié)構(gòu) ? 使粘質(zhì)土壤松散 ， 使砂質(zhì)土壤結(jié)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(zhì)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 。 ? 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(jié)構(gòu)和功能 ， 成為防止病原微生物的 “ 屏障 ” ， 使農(nóng)作物不易遭受蟲害 。 (4)堆肥農(nóng)用的不利因素 ? 肥效不高： N． P． K混合含量一般＜ 3％ 。 ? 大量施用堆肥 ， 可能會使土壤富集有害元素 。 厭氧發(fā)酵制沼氣（ methane） ? 概述 ? 厭氧發(fā)酵的生物化學(xué)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(zhuǎn)化為 CH CO2和穩(wěn)定物質(zhì)的生物化學(xué)過程 。 ? 厭氧發(fā)酵技術(shù)最初的工業(yè)化應(yīng)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 。 ? 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(shù)顯示出其優(yōu)勢 ， 普遍受到人們的關(guān)注 。 (2) 厭氧發(fā)酵技術(shù)的主要特點 ? 可將潛在于有機廢物中的低品位生物能轉(zhuǎn)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(shè)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(jīng)厭氧處理后的廢物基本上是穩(wěn)定的 ， 可以用作農(nóng)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(shè)備體積大； ? 厭氧處理過程中易產(chǎn)生 H2S等惡臭氣體 。 ? 產(chǎn)甲烷菌是絕對厭氧菌 ， 其功能是將有機酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?。 ? 有機物厭氧消化的生物化學(xué)反應(yīng)是非常復(fù)雜的過程 ， 中間反應(yīng)和中間產(chǎn)物有數(shù)百種 ， 并且每種反應(yīng)都是在酶或其它物質(zhì)的催化作用下進行的 。 ? 液化階段 (Liquefaction stage) ? 產(chǎn)酸階段 (Acidproducing stage) ? 產(chǎn)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(fù)雜的有機高分子物質(zhì) ， 如蛋白質(zhì) 、 脂肪 、 碳水化合物等在水解細菌產(chǎn)生的胞外酶的作用下進行體外酶分解 ， 使固體物質(zhì)變成可溶于水的簡單有機物 。 ? 主要有機物的水解反應(yīng)： 蛋白質(zhì) +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(chǎn)酸階段 (Acidproducing stage) ? 液化階段產(chǎn)生的簡單的可溶性有機物 ， 在產(chǎn)氫菌 、 產(chǎn)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 。 ? 產(chǎn) CH4階段的生化反應(yīng)相當復(fù)雜 ， 目前已得到驗證的主要反應(yīng)有： 242324233224322424222433244396)(423423424COCHOHCONHCOCHOHNCHOHCOCHOHCHOHCHCHH C O O HOHCHCOHCOCHC O O HCH??????????????????d. 三個階段的主次地位 ? 在產(chǎn)甲烷反應(yīng)中 ， 乙酸 (醋酸 )是產(chǎn)生 CH4的主要物質(zhì) ， 大約 70％ 的CH4來自乙酸的降解 。 少量 CH4是由其它一些物轉(zhuǎn)化而來 。 ? 產(chǎn)甲烷階段在厭氧消化過程中是十分重要的環(huán)節(jié) 。 同時 ，通過將 H2轉(zhuǎn)化成 CH4， 減少氫的分壓 ,也有利于產(chǎn)酸菌的活動 。 ? 對于以可溶性有機物為主的有機廢水來說 ， 由于產(chǎn)甲烷菌生長速度慢 ,對環(huán)境和基質(zhì)要求苛刻 ,產(chǎn)甲烷階段是整個厭氧消化過程的控制步驟 。 ?發(fā)酵原料 (raw material) ?溫度 (tem