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固体废物是指社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥态赋存的物质，或者是提取目的组分后弃之不用的剩余物质[1]。目前，我国总有机废物排放量为41.3～43.4×108t，其中蕴含粗有机质为12.27×108t，氮、磷、钾总贮量约为87.34×106t。
其中动物粪便和作物残留物占有机废物总量的21.8％和53.7％。每年排放的畜禽粪便中氮、磷、钾总贮量约为6330万t，相当于4930万t尿素、11940万t过磷酸钙和3380万t的氯化钾；农业秸秆含有丰富的有机质养分，占有机固体废物的首要地位[2]。如何处理和利用这些固体废弃物是我国保护环境和能源利用方面的重大课题。作为一个传统的农业大国，对肥料和能源有着巨大的需求，因此，通过堆肥化处理农牧业废弃物能有效实现有机固体废弃物资源化。
1堆肥过程中的影响因素
堆肥化（Composting）就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的发酵作用，将有机物转变为肥料的过程[3]。在这种堆肥化过程中，有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖质物质，对环境尤其土壤环境不构成危害，堆肥化的产物称为堆肥。
（1）C/N比。有机固体废弃物C/N比一般较大，大多数都在30以上。为了使参与有机物分解的微生物营养处于平衡状态，堆肥C/N比应满足微生物所需的最佳值25～35。因此，在堆肥化过程中C/N比较高的物料，应通过补加Ｎ素材料（如畜禽粪便、肉食品加工废弃物、污泥等一些含氮较多的物质）的方法来调整C/N比。
（2）温度和水分。温度和水分主要影响堆体中微生物的活性和生长。一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中、低温菌。初堆肥时，堆体温度一般与环境温度一致，经过中温菌的作用，1～2d堆肥温度便能达到高温菌的理想温度50℃～65℃，在这样的高温下，一般堆肥只要5～6d即可达到无害化[4]。温度过低将大大延长堆肥达到腐熟的时间，而过高的堆温（＞70℃）将对堆肥微生物产生有害的影响。就水分而言，有大量的研究表明，堆肥中水分含量保持在60％～80％为宜。这样有利于CO2的生成、细菌生长和氧的摄入。
（3）pH值。pH值影响堆体中的微生物活性，一般微生物需要一个微酸性或中性的环境条件。但大部分植物残渣却具有较强的酸性（4.5～6.0），可以用消石灰或碳酸钙来调节原料的pH，以达到pH为6.5左右。
（4）氧气的摄入量。氧气的供给是堆肥成功的关键因素之一。氧气量的多少与堆体中的微生物的活动量有重要的关系，有机碳越多，需氧量越大。一般氧气的浓度应保持在18％左右，最低不能低于8％。氧浓度一旦低于8％，就成为好氧堆肥中微生物生命活动的限制因素，容易使堆肥厌氧而产生恶臭。
（5）生物菌剂。向堆肥中加入生物菌剂或加入10％～20％的粪肥，有利于堆肥物料的发酵，可以使堆体的温度提早达到50℃以上，高温（＞50℃）的持续时间延长，加快发酵效率，缩短腐熟时间。
2堆肥腐熟度的评价指标
2.1物理指标
温度。温度是堆肥过程中的一个重要的监测项目。Pereia-Neto等[11]将温度变化分为3个明显阶段，即：初期加热阶段，堆体温度很快上升到55℃以上，维持一段时间高温阶段和堆肥逐渐达到腐熟冷却阶段。堆肥腐熟后，堆体的温度与环境温度趋于一致，一般不再有明显变化。
颜色及气味。堆肥过程中，堆料逐渐发黑，腐熟以后堆肥产品呈黑褐色或黑色。堆肥的原料通常具有令人不快的气味，在堆肥过程中，这种气味减弱并在堆肥结束后消失[12～13]。堆肥产品最后具有潮湿的泥土气息。
2.2化学指标
2.2.1有机物的变化
堆肥过程中，堆料中的不稳定有机质分解转化为二氧化碳、水、矿物质和稳定化有机质，堆料的有机质含量变化显著。反映有机质变化的参数有COD、BOD5、VS。张所明[14]等对垃圾堆肥的实验结果显示，COD的变化主要发生在热降解阶段，在随后的阶段趋于平稳。Lossin[15]对动物的排泄物进行堆肥研究，提出当堆料的COD＜700mg/g时堆肥达到腐熟。BOD5虽然不代表堆肥中的全部有机物，但代表了堆肥中的可生化降解的部分。Mathur等[16]认为BOD5＜5mg/g，堆肥产品被腐熟了。VS基本上反应了堆肥原料中有机质的含量，在不同的堆肥过程中变化的幅度比较大[17～18]。
淀粉和糖类在堆肥过程中发生的变化具有一定的规律性。淀粉和糖类是易降解有机质，很容易被微生物利用，当堆肥物质达到了稳定状态，就不再含有淀粉和糖类。可以用碘法来测定堆肥中的淀粉[19]。因为淀粉仅占堆料可降解物的一小部分，检不出淀粉应只是堆肥腐熟的一个必要条件，不能以淀粉的有无来判定堆肥是否腐熟。李艳霞[20]对污水污泥堆肥中纤维素的变化进行了试验研究，认为中、高温有利于纤维素类物质的降解。陈世和[21]等对垃圾堆肥的研究结果指出，高温阶段纤维素的降解占总降解率的63.5％～88.5％。Keller[22]在污泥与垃圾的堆肥试验中，发现纤维素从最初占有机质的34％下降至9％～11％，认为纤维素也是堆肥腐熟度评价的适宜指标。2.2.2水溶性的氮化合物
堆肥过程中，水溶性NH+4-N一方面转化为NH3而挥发减少，另一方面，通过硝化作用一部分NH+4-N转化为NO-3-N。因此，NH+4-N的减少及NO-3-N的增加，被认为是堆肥腐熟度评价的常用指标。但是，不同物料的总Ｎ及NH+4-N的含量存在很大差异，很难用其绝对数值来描述堆肥的腐熟程度。Ｓｅｎｅｓｉ等[23]认为，当污泥堆肥中的总Ｎ含量超过干重的0.6％时，堆肥达到腐熟。Ｚｕｃｃｏｎｉ等[24]认为，当污泥堆肥中水溶性的NH4+-N含量＜0.04％时，表示堆肥达到腐熟。Ｔｉｑｕｉａ等[25]则认为，当猪粪堆肥中NH+4-N的含量＜0.05％时，表示堆肥达到腐熟。Ｂｅｒｎａｌ等[26]提出以NH+4-N/NO-3-N的比值作为堆肥腐熟度的评价指标，对污泥、猪粪以及城市垃圾等多种物料的堆肥进行研究后认为，当堆肥中NH+4-N/NO-3-N的比值＜0.16时，表明堆肥达到腐熟。但根据加拿大政府有关堆肥标准的规定，则当NO-3-N/NH+4-N的值＞2或NH+4-N/NO-3-N的值＜0.5时，可认为堆肥已达腐熟。总的来说，由于Ｎ浓度变化受温度、pH、微生物代谢、通气条件和Ｎ源条件的影响，这一类参数通常只作为堆肥腐熟度的参考，不能作为堆肥腐熟度评价的绝对指标。
2.2.3C/N比
固相C/N比是最常用的堆肥腐熟度评价方法之一。有利于微生物的正常生长繁殖和有机物的快速降解的堆肥起始的C/N比值为25～30。普遍认为，随着堆肥化的进行，C/N比减少到20以下时，堆肥达到腐熟[27～28]。但由于不同物料的初始和终点C/N比值的差异很大，而且许多堆肥原料的C/N比值较低，从而影响了这一参数的广泛应用。
Ｍｏｒｅｌ等[29]建议采用T＝（终点C/N）/（初始C/N）来评价城市垃圾堆肥的腐熟度，并提出当T值＜0.6时堆肥达到腐熟，并且认为T值适用于不同物料堆肥的腐熟度评价。
Ｃｈａｎｙａｓａｋ等[30]提出，以液相有机C/N比作为腐熟度的评价指标，并且认为腐熟堆肥的液相有机C/N比在5～6，且该数值与原始物料的C/N比无关。但Ｈｕｅ等[31]则提出，以（水溶性有机碳）/（总有机氮）作为评价的指标，并认为比值＜0.70表示堆肥已达腐熟。
2.3生物学指标
2.3.1呼吸作用
堆肥应是富含腐殖质的稳定产品，腐熟堆肥中含有的微生物处于休眠状态，此时，腐殖化物质的生化降解速率及二氧化碳产生和氧气消耗都较慢。如果堆肥中仍存在大量的易降解性物质，其二氧化碳和氧气的产生、消耗就会较高。因此，对于好氧堆肥来说，微生物耗氧速率变化反映了堆肥过程中微生物活性的变化。Ｉａｎｎｏｔｔｉ等[32～33]建议采用溶解氧（ＤＯ）测定仪测定堆肥过程中氧气的浓度变化，发现不同堆肥时期的氧浓度变化差别显著，是快速、简单和便宜的在线监测方法，便于工艺控制。Ｒｉｃｈａｒｄ等[34]认为呼吸速率与初始条件无关，仅与废物分解的状况有关，可用作堆肥工厂管理的定性参数。
2.3.2种子发芽率
未腐熟的堆肥含有植物毒性物质，如：乙酸等低分子量有机酸和大量NH3、多酚等物质对植物的生长产生抑制作用，因此可用堆肥和土壤混合物中植物的生长状况来评价堆肥腐熟度。种子发芽实验是测定堆肥植物毒性直接快速的方法。Ｇａｒｃｉａ比较了新鲜污泥和污泥堆肥对大麦发芽率的影响，发现新鲜污泥几乎完全抑制大麦种子的发芽，而堆肥后的污泥却未发现。Ｚｕｃｃｏｎｉ[35]进行了十字花科植物种子的发芽实验，通过发芽率和报长计算发芽指数（GI），作为衡量堆肥腐熟的指标。通常当GI＞80％时，堆肥已消除植物毒性。
3有机肥的特点
（1）有机质含量高。有机肥一般含有机质20％左右，这是区别有机肥和化肥的重要标志，也是土壤有机质的主要来源。
（2）养分全面。生物有机肥中不仅含有植物必需的大量元素、微量元素，还含有生物活性小分子化合物，如维生素、植物生长调节剂等，当然也包括一些有益的生物菌。总之，凡是植物必需的功能元素，包括已知的和未知的，植物能够从土壤中吸收到的，生物有机肥料中都存在。
（3）具改善土壤理化性状的良好作用。有机肥能调节和缓冲土壤的酸碱度，所以不管是酸性土还是碱性土施用效果都比较好。有机肥能增加土壤的阳离子代换量，提高土壤的保肥性，增加土壤有机质的含量，有利于土壤良好结构的形成，特别是水稳团粒结构的增加，从而可改善土壤的松紧度、通气性、保水性和热状况，有利于土壤的物理化学性状向好的方向转化。许多试验和实践都表明长期施用有机肥，一般土壤含水量能增加2％～4％，早春和晚春能提高地温2～3℃[36]。
（4）肥力柔和，肥效持久而稳定。有机肥的施用量多一些、少一些，一般不会危害作物的生长，允许变动的幅度较大。施用有机肥不仅当季作物增产，一般若干年后仍可见成效。
（5）可维持和促进养分平衡。植物从土壤中摄取各种养分制造出大量的有机物，带走土壤中大量的养分元素，这些养分很大一部分可以通过施用有机肥的途径回归土壤。这是一条维持和促进土壤养分平衡的重要途径。4小结
堆肥是有机固体废弃物无害化和资源化的有效途径，堆肥过程中应该根据物料的基本性质，调节适合堆肥发酵的条件，使堆肥发酵过程快速高效进行。对堆肥的腐熟和稳定性方面的评判应该利用物理、化学、生物活性和植物毒性等手段，综合分析，形成有利于堆肥产品品质稳定的评价体系。另外，从现在有机食品和绿色食品的迅速发展，人们对食品安全性要求的进一步提高以及有机肥在农业中的不可替代的作用和优势来看，有机肥的应用和发展必将掀起一个新的高潮，采用堆肥的方式处理有机固体废弃物，无论作为一种环保手段还是作为一种资源化利用的途径，都将具有广阔的前景。
参考文献：略
