堆肥技术：有氧发酵与厌氧发酵的原理、优缺点及应用

堆肥是利用土著微生物（自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物）或人工接种剂，人为地促进可生物降解的有机物发生生化转化，转化为稳定的腐殖质，是处理有机固体废弃物、实现其资源化利用的重要技术。

堆肥原理

根据微生物对氧气的需求，堆肥过程可分为需氧发酵和厌氧发酵。

有氧发酵：堆肥通过供给氧气，使物料保持一定的水分、温度、C/N比等，通过好氧微生物的作用，使群落结构

由多个微生物群落共同作用并快速演替而实现的动态过程。

厌氧发酵：厌氧堆肥是利用厌氧微生物进行发酵的堆肥方法。厌氧发酵消耗的能量较少，不需要外界供氧，但微生物生长繁殖较慢，有机物分解速度慢。处理周期长达80-100天，且需要较大的反应场地。如控制不好会产生大量臭气，影响周围环境。

更大。

堆体中的可溶性有机成分直接被微生物吸收利用，固体和胶体物质附着在微生物身上，被其分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞内。微生物的吸收能力，通过自身的生命活动--氧化还原和生物合成，一部分用于自身生长，另一部分用于合成新细胞的原料。通过放热反应，大分子分解成简单稳定的小分子（二氧化碳、水蒸气等），使堆体温度上升。

微生物开始分解糖、脂肪、蛋白质等易降解的有机物质，同时获得自身生长繁殖所需的能量。由于这些物质易降解，微生物开始剧烈活动。此时堆温为30-40℃，优势微生物为中温菌。随着热量的释放，温度逐渐升高到50-65℃，此时高温微生物开始取代中温微生物。嗜热微生物较多，主要有细菌、放线菌、丝状真菌等，是分解纤维素、果胶能力较强的微生物。

因此材料中难以降解的物质可以在高温阶段快速分解，同时高温可以杀死寄生虫卵及有害微生物，并产生腐殖质。

但当温度超过65℃时，几乎所有嗜热丝状真菌都停止活动，嗜热放线菌和芽孢杆菌成为优势菌；当温度超过70℃时，只有嗜热芽孢杆菌活跃。

当物料中的营养成分不能满足嗜热微生物的生长需要时，嗜热微生物就会死亡，中温微生物又开始活跃，使物料进一步熟化。

好氧高温堆肥一般仅需10-30天即可成熟，且堆肥中病原微生物可全部杀死，对周围环境的污染较小，因此好氧堆肥已成为堆肥的主要方法。

影响堆肥的主要因素

01. 堆温

堆肥的温度决定了堆肥的速度。

堆肥温度应控制在45～65℃，以55～60℃为最佳。

所有工艺参数控制都是为了让堆温尽快上升，维持合适的堆肥温度，并平稳下降。堆温高可以杀死堆内病原菌。在合适的温度范围内，有机物降解最快，水分需要在适当的情况下除去。

我国粪便无害化处理卫生标准规定，堆肥温度需维持50-55℃以上，持续时间5-7天，才能达到无害化要求。

无害化处理最理想的温度和时间为50℃和2天，在此温度和时间内可保证蛔虫卵的杀灭率达到100％。

但由于物料温度分布不均匀，选取平均温度60℃作为无害温度，使物料温度

基本都在50℃以上。

02. 堆肥含水量

水在堆肥中的作用：

①溶解有机物并充当介质。

②将温度和水分含量调节到30%以下，分解过程就会变慢，而水分含量低于12%时，微生物就会停止活动。

当含水量过高时，颗粒间的空隙被水填充，体系孔隙率降低，供氧不足，造成厌氧条件。

这会导致微生物代谢不完全并产生异味。

如果含水量超过65%，堆内就会出现厌氧环境。

一般认为，堆肥的初始相对含水量为40-70%，以保证堆肥的顺利进行，最适宜的含水量为

是50-60%。

由于物料通常不是单一的，而是不同物料的混合物，所以需要确定堆肥的类型和比例。

最佳含水量。

从经验上看，如果你用手把绒毛挤紧，水滴就会挤出来。如果你挤不出水，说明绒毛太干了。

如果没有挤就有水滴出来，说明太湿了。

03. 通气供氧

研究表明，当堆内氧含量为10%时，即可满足微生物代谢的需要。

当有充足的氧气供应和其他适宜条件时，微生物会迅速分解有机物并产生大量的热能，如果温度不能得到控制，就会抑制有机物的生物降解过程，从而增加运行成本。

堆肥通风供氧的主要方式有：自然通风、定期翻堆、被动通风和强制通风。

强制通风可以加速有机物的分解转化，缩短堆肥周期。

04. 有机物含量和调理剂

堆肥需要适量的有机物。

对于高温好氧堆肥来说，适宜的有机质含量范围是20%～80%。

低于20%时，不能给微生物提供足够的能量，影响其活动，达不到高温解毒的目的。

当高于80%时，堆肥过程中需氧量增加，不能达到良好的有氧条件，产生恶臭。

当有机质含量过高或过低时，应加以控制，添加的辅助材料称为调理剂。

调理剂包括：锯末，农作物秸秆，蘑菇渣，稻壳，稻草，破碎的橡胶轮胎等。

在高湿度原料中添加木屑和稻草，可以平衡水分含量，同时保持堆叠结构的完整性和孔隙率。

锯末对抑制氨挥发最有效。

05. pH值

pH值影响整个堆肥过程，pH值为7.5-8.5时堆肥率最高。

一般进行大规模堆肥时无需调节pH值，但如果堆肥用于养殖蚯蚓或培育蘑菇，则需要添加pH调节剂，防止波动。

常用的调节剂包括碳酸钙、石灰和石膏。

06. 原料碳氮比

堆肥的最佳碳氮比：25-30

人粪尿：6-10，牛粪8-26，猪粪7-15，鸡粪5-10，稻草48-150，锯末200-511，肉骨头4

当C/N比超过50:1时，堆肥进展缓慢，而当C/N比超过80时，堆肥就无法进行。

调节高碳氮比的最佳物质是尿素，以尿素为氮源时呼吸速率最大。

07. 适当的粒度

堆肥所需的氧气是通过堆肥原料颗粒之间的缝隙供给的。

纸张、植物、动物、纤维织物等物质在遇水、受压后密度会增加，颗粒之间的空隙大大减少，不利于通风和供氧。

对于以厨余垃圾为主的垃圾，需要进行更大规模的粉碎，以避免形成泥浆状物质。

处理物料时还必须考虑经济成本，因为破碎的块度越小，消耗的动力越大，成本越高。

为什么要“大力”推广有机肥？