第三章畜禽粪便的综合利用讲述介绍.ppt

,第三章 畜禽粪便的综合利用,第一节 畜禽粪便资源及污染现状,1、畜禽粪便污染现状 养殖业粪便废弃物的产量迅速增长，已经成为我国面源污染的主要原因之一。资料显示，全国畜禽粪便年产生量已达到约17.3亿吨，是工业废物的2.7倍。其中各种污染成分的年产生量，氮约为1597万吨，磷约为363万吨，COD约为6400万吨已经接近工业废水 (100mg/L)，BOD约为5400万吨。畜禽粪便进入水体流失率高达25%-30%，COD排放总量、粪便中的氮、磷流失量已经超过化肥。,2、畜禽养殖环境污染控制措施,（1）畜禽养殖场的选址与构建 为了减少畜禽养殖场对水体的污染，养殖场的选址至关重要。对于新建的养殖场和有待扩大规模的养殖场，选址时应考虑以下因素： 1）在河流、湖泊等地表水的一定辐射范围之内禁止建场； 2）远离下渗率高的地区； 3）远离下沉的洞穴或其他敏感地区； 4）尽量远离水土流失严重的地区。,一个完整的畜禽养殖场除了拥有必要的饲养建筑和设备之外，还要建设粪便等废弃物的传输系统、贮存系统、处理系统。在建立这些系统时，应注意以下几点： 1）传输沟渠输送量要保证养殖场规模的要求； 2）粪便贮存池的容量要足够大，能安全容纳畜禽粪便、养殖污水、25年一遇的24h暴雨量，尽量与粪便的利用量保持平衡； 3）沉淀池通常要设计可以抵御10年一遇的持续1h的暴雨； 4）在建设传输、贮存、处理设施时，选址至关重要，渗透性很好、地下水位很高、或下面有岩石裂隙的地方应避免选用，同时尽量采用防渗材料作为衬底，达到界面密封的效果，以防止污染物下渗。,（2）控制养殖场污染物对地表水的影响 为了减少养殖场的污水排放量，一方面要减少畜禽饲养场的径流量；另一方面，要控制养殖场径流中污染物的负荷量。畜禽饲养场的径流量受以下主要因素的影响： 1）水体的输入参数，包括降雨强度、降雨时间、离上次降雨的间隔期、降雨量、来自于饲养场外的径流量等； 2）来自于不透水表面的径流量，如来自于屋顶、水泥路面等的径流量。 通常情况下，难以控制降雨量，但是可以通过减少来自于不透水面的径流量，转移部分清洁水体，以免和畜禽污染物接触，从而使污水量最小化。,养殖场径流中污染物的负荷量受以下主要因素的影响： 1）养殖场所输出的污染物量； 2）污染物径流离开养殖场之前，经过处理或过滤通道的作用情况； 3）径流中污染物的迁移量和迁移路径。 为了减少养殖场径流中污染物的负荷量，可以采取一些人为的措施，如：及时清除地面上的粪便等废弃物；合理存贮饲料垫草；调整径流迁移路径；增加污染物的处理量；调整饲料成分，提高畜禽对营养物的吸收率，减少畜禽排泄物中营养物的含量。,3、控制养殖场污染物对地下水的影响 废水处理设施和径流控制系统应该设计成保护地下水不受污染。要确保养殖场内及周边的水井水质不受污染。 4、强化粪肥归田管理措施 粪肥归田的最佳管理措施目标： 1）要起到增加土壤肥力，促进作物的生长； 2）对环境的影响达到最低程度； 3）使成本最低化，最大程度地利用粪肥中的营养物。 任何粪肥归田之前均应该建立一个粪肥归田利用系统。要达到粪肥归田利用水污染最小化，关键在于如何减少和避免田地中粪肥营养物的流失。因此，对粪肥的处理、贮存、施用时间、方法、用量都应该做详细规划，从而减少对水体污染。,粪肥施用方式主要有土壤表面施肥、与土壤混合施肥、嵌入土壤中施肥。如果粪肥简单地施用于土壤表面，那么粪肥中大量不稳定的有机氨将会被矿化以氨气的形式挥发损失掉。随着时间的推移，随着温度和风的变大以及空气湿度的降低，挥发作用也随之增强。当把粪肥播撒在冻土或由雪覆盖的土壤表面时，那么径流损失所导致的水体污染是特别严重的。把粪肥混入土壤中，或通过耕作方式，或把粪肥嵌入土壤中，可以增加可供吸收的氨，并且能够减少水污染。,在作物吸收土壤中的营养物之前，粪便在土壤中存在的时间越长，那么那些营养物尤其是氮损失越多，损失方式有挥发、脱氮作用、沥滤和侵蚀。因此，适时施肥至关重要。春季是离作物利用营养物最近的时期，此时利用粪便效果更好，最有利于保肥。 粪便施用量往往以提供作物所需氮肥为标准，确定施用量。,第二节 畜禽粪便的综合利用,一、饲料化技术 1、畜禽粪便饲料化的可行性 （1）畜禽粪便的营养成分 畜禽粪便的营养成分和消化率是多变的，取决于动物的种类、年龄、动物的不同生长期，粪便收集系统、粪便的贮存形式和时间长短，以及饲养管理方式和日粮配方。畜禽粪便的营养最适于反刍动物。,（2）畜禽粪便饲料化的安全性 畜禽粪便是一种有害物的潜在来源，包括病原微生物（细菌、病毒、寄生虫）、化学物质（如真菌毒素）、杀虫药、有毒金属、药物和激素。畜禽粪便经适当处理，禁用治疗期的粪便，在动物宰杀前减少粪便的使用量或停用，畜禽粪便饲料化是安全的。,（3）畜禽粪便饲料化对畜产品的影响 鸡粪喂牛不影响鲜肉的等级和风味；鸡粪喂奶牛也不影响乳的成分和风味；猪粪喂猪和牛粪喂牛皆不影响肉质，但是硬脂酸(十八烷酸 )有所变化。 （4）畜禽粪便饲料化的经济效益 相对于肥料和生产沼气等其他处理方式，畜禽粪便饲料化的效益最高。,2、饲料化技术 (1)用新鲜粪便直接做饲料 这种方法主要适用于鸡粪，由于鸡的肠道短，从吃进到排出大约需4h，吸收不完全，所食饲料中70%左右的营养物质未被消化吸收而排出体外。在排泄的鸡粪中，按干物质计算，粗蛋白含量为20%-30%，其中氨基酸含量不低于玉米等谷物饲料，此外还含有丰富的微量元素和一些未知因子。因此，可利用鸡粪代替部分精料来养牛、喂猪。但是此种方法还存在一些问题，例如添加鸡粪的最佳比例尚未确定，另外，鸡粪成分比较复杂，含有吲哚、尿素、病原微生物、寄生虫等，易造成畜禽间交叉感染或传染病的爆发。,(2)青贮 畜禽粪便中碳水化合物的含量低，不宜单独青贮，常和一些禾本科青饲料一起青贮。青贮的饲料具有酸香味，可以提高其适口性，同时可杀死粪便中病原微生物、寄生虫等。此法在血吸虫病流行区尤其适用。,（3）干燥法 干燥法是常用的处理方法。此种方法主要是利用热效应和喷放机械。目前有自然干燥、塑料大棚自然干燥、高温快速干燥、烘干法等。干燥法处理粪便的效率最高，而且设备简单，投资小。粪便经干燥后转变成鸡朊粉制成高蛋白饲料。这种方法既除臭又能彻底杀灭虫卵，达到卫生防疫和生产商品饲料的要求。目前由于鸡粪的夏季保鲜困难，大批量处理时仍有臭气产生，需处理臭气和产物的成本较高，使该方法的推广使用受到限制。,1）日光自然干燥 在自然或棚膜条件下，利用日光能进行中、小规模畜禽粪便干燥处理，经粉碎、过筛，除去杂物后，放置在干燥地方，可供饲用和肥用。该方法具有投资小、易操作、成本低等优点，但处理规模较小，土地占用量大，受天气影响大，阴雨天难以晒干脱水，干燥时易产生臭味，氨挥发严重，干燥时间较长，肥效较低，可能产生病原微生物与杂草种子的危害等问题，不能作为集约化畜禽养殖场的主要处理技术。但如改用塑料大棚自然干燥法，处理经过发酵脱水的畜禽粪，则具有阴雨天亦能晒干脱水，且干燥时间较短等优点，较为适宜我国采用。,2）高温快速干燥 是目前我国处理畜禽粪较为广泛采用的方法之一。它采用煤、重油或电产生的能进行人工干燥。干燥需用干燥机，我国用的干燥机大多为回转式滚筒。原始鸡粪中含水量为70%75%，经过滚筒干燥，在短时间内（约数十秒钟）受到500550或更高温的作用，鸡粪中的水分可降低到18%以下。其优点是不受天气影响，能大批量生产，干燥快速，可同时达到去臭、灭菌、除杂草等效果，但其存在一次性投资较大，煤、电等能耗较大，处理干燥时产生的恶臭气体耗水量大，特别是处理产物再遇水时易产生更为强烈的恶臭，以及处理温度较高带来的肥效较差，易烧苗等缺点，加上处理产物成本较高，处理产物销路难等，导致该项技术的应用受到严重的挑战。,3）烘干膨化干燥自动烘干膨化机 利用热效应和喷放机械效应两个方面的作用，使畜禽粪既除臭又能彻底杀菌、灭虫卵，达到卫生防疫和商品肥料、饲料的要求。该方法的缺点仍是一次性投资较大，烘干膨化时耗能较多，特别是夏季保持鸡粪新鲜较困难，大批量处理时仍有臭气产生，需处理臭气和处理产物成本较高等，从而导致该项技术的应用受到限制。 4）机械脱水 采用压榨机械或离心机械进行畜禽粪的脱水，由于成本较高，仅能脱水而不能除臭，故效益偏低，目前仍在试验研究之中。,(4)分解法 分解法是利用优良品种的蝇、蚯蚓和蜗牛等低等动物分解畜禽粪便，达到既提供动物蛋白质又能处理畜禽粪便的目的。这种方法比较经济，生态效益显著。蝇蛆和蚯蚓均是很好的动物性蛋白质饲料，品质也较高，鲜蚯蚓含10%-14%的蛋白质，可做鸡鸭猪的饲料或水产养殖的活饵料，蚓粪可做肥料。但由于前期畜禽粪便灭菌、脱水处理和后期收蝇蛆、饲喂蚯蚓、蜗牛的技术难度较大，加上所需温度较苛刻，而难以全年生产，故尚未得到大范围的推广。如果采用笼养技术，用太阳能热水器调节温度，在饲养场地的周围喷洒除臭微生态制剂，采收时利用蝇蛆的特性，用强光照射使蝇蛆分离，然后剩余的让鸡采食，这一系列问题就解决了。,二、肥料化技术,随着我国经济的发展, 固体废弃物的环境污染问题越来越突出。目前, 我国总有机废弃物排放量为41. 3- 43. 4 亿吨, 在这些有机固体废弃物中, 从氮、磷、钾养分资源来看, 占主要地位的是畜禽粪便, 产生量占固体废弃物的一半左右, 其氮、磷、钾总贮量约为0. 63 亿吨, 相当于0. 49 亿吨尿素, 1. 19 亿吨过磷酸钙和0. 34 亿吨氯化钾. 从有机质养分资源来看, 占主要地位的是农业秸秆。传统的堆肥技术, 由于体积庞大, 堆制周期长, 养分含量低和无害化程度差等缺点,限制了其应用与推广。如何迅速、有效地处置这些有机废弃物以保护环境是我国科学家面临的重要课题 , 对无公害食品、绿色食品、有机食品的发展乃至中国农业走向世界具有重要意义。,畜禽粪便中含有大量的有机物及丰富的氮、磷、钾等营养物质，是农业可持续发展的宝贵资源。肥料化技术大致可以分为堆肥法和厌氧发酵法两种，当前研究得最多的肥料化技术是堆肥法。堆肥是处理各种有机废物的有效方法之一，是一种集处理和资源循环再生利用于一体的生物方法。,1、堆肥的定义及原理,堆肥化(composting)是一种古老而现代的有机固废生物处理技术，其实质是一种生物化学过程。在此过程中，可溶性的有机物首先透过微生物的细胞壁和膜，为微生物吸收：固体和胶体有机物则先附着在微生物体上，由微生物分泌胞外酶将其分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身代谢活动-氧化和合成，将一部分有机物用于自身增殖，其余有机物则被氧化成简单的无机物，并释放能量。与此同时，有机废物也发生各种物理、化学和生物化学变化，逐渐趋于稳定化和腐殖化。在微生物分解有机物的过程中, 不但生成大量可被植物利用的有效态氮、磷、钾化合物, 而且又合成新的高分子有机物腐殖质, 它是构成土壤肥力的重要活性物质。最终形成良好的有机复合肥。,2、堆肥化系统的分类,按需氧程度分，有好氧堆肥和厌氧堆肥；按温度分，有中温堆肥和高温堆肥；按技术分，有露天堆肥和机械密封堆肥。习惯上都按好氧堆肥与厌氧堆肥区分。现代化堆肥工艺，基本上都是好氧堆肥，这是因为好氧堆肥具有温度高、基质分解比较彻底、堆制周期短、异味小、可以大规模采用机械处理等优点。厌氧堆肥是利用厌氧微生物完成分解反应，空气与堆肥相隔绝，温度低。工艺比较简单，产品中氮保存量比较多，但堆制周期太长。异味浓烈、产品中含有分解不充分的杂质。,3、堆肥基本工序,目前堆肥生产一般采用高温好氧堆肥工艺。尽管堆肥系统多种多样，但其基本工序通常都由前处理、主发酵 (一次发酵)、后发酵 (二次发酵)、后处理及贮藏等工序组成。堆肥过程的流程见下图。,底料是堆肥系统处理的对象，一般是畜禽粪便，也可是污泥、城市有机垃圾、农林废物和庭院废物等。 调理剂可分为两种类型。1、结构调理剂:它是一种加入堆肥底料的物料 (无机物或有机物)，可减少底料容重，增加底料空隙，从而有利于通风。2、能源调理剂:它是加入堆肥底料的一种有机物，可增加可生化降解有机物的含量，从而增加了混合物的能量。,4、堆肥化的目的及功效,（1）堆肥化的目的 将有机肥料活用，以及把加工好的堆肥施于土壤，使之产生派生功效。,（2）堆肥化的效果 1）对土壤肥效成分的循环供应 植物本来吸收存在于土壤的N、P、K等肥效成分，堆肥化则担当再一次把植物体的肥效成分送回土壤资源循环系统的一部分任务。 2）不安定有机物的安定化 生物系废弃物是大量含有能被微生物分解有机质的不安定有机物。不进行堆肥化而直接施用时，会急速消费土壤中分解有机物所必要的氧气，从而引起土壤中的氧气不足，妨碍植物根的呼吸。由于堆肥化引起足够的氧化分解反应，把有机物安定化，起着防止施肥后土地的还原化的作用。,3）消除污物感 由于堆肥化反应减少家畜粪及生活垃圾污物感和臭气( 氨)，呈现土壤样的外观，再则由于堆肥化中氧化分解热，有干燥快，消除污物感，易于运输等优点，提高作业效能。 4）杀死细菌、害虫、牧草种子等及不活性化 如果堆肥化反应顺利地进行，靠自身发热使温度上升，则满足美国EPA （US Emvironmental Protection Agency） 的标准（曝于材料温度55以上保持三日是杀灭有害微生物的条件。），有助于杀灭细菌、害虫（卵）。再则，消除混入家畜粪中牧草等种子的活性，有效地防止外国产的牧草种子破坏国内植物生态系统。,5）食品系统废弃物的减量化 对于水分多，燃烧性能低的食物残渣等食品废弃物，不易采用易产生二恶英危险的焚烧处理，最行之有效的办法是用堆肥化把有机物分解，使废弃物减量化。 6）易降解性塑料的分解 普遍认为生分解性塑料在环境中具有难分解性，实用性较困难。可是现已证实由于进行堆肥化，显著地促进了生分解性塑料的分解，因此使目前由利用化石资源通用塑料的社会，向利用生分解性塑料的社会转变成为可能。,7）做为生物农药保持功能 在堆肥化中，存在抑制植物病害细菌的菌群，有做为生物农药而保持功能的例子。 如上所述，显然堆肥化具有很多长处，加之其制造方法简单，易于进行。堆肥化不需要特殊的微生物， 低成本 。只要考虑到使堆肥化材料（废弃物）与氧气（空气）很好地接触 ，这一简单性就是堆肥化易于进行的原因 。,5、典型的发酵方式,堆积式（堆肥舍） 依靠人力扣返，堆积时 间长的堆肥化方法。 需要适当的水分调节 需要大的安装面积 因添加水分调节材料，所产堆肥量也增加， 受季节影响，产量、质量变化大，难以解决脱臭问题 开放式（回转式料斗搅拌） 用设备往复搅拌移送的方式。体积大，有送风设备。 需要适当的水分调节 ；因添加水分调节材料，所产堆肥量也增加 ；受季节影响产量、质量变化大 ；难以解决脱臭问题 密闭型搅拌方式 在隔热的发酵槽内，靠好氧性发酵实现堆肥化的方法 设备费用、电费高 ；根据原料情况有时需要添加废粘土等辅助材料,有机肥发酵机的结构图,有机肥发酵机作业流程,6、脱臭槽,在有机物的好氧发酵处理过程中会产生热量、氨气、CO2、H2O等。其中恶臭成分氨气的浓度为3,000ppm左右。此时采用木屑的脱臭方式（生物脱臭）除去氨气。 原理 使含有恶臭成分的气体通过木屑粒子间，则恶臭成分被木屑吸收或被木屑间的水分及木屑固有水分溶解。如果长时间送风，则木屑自身开始发酵，微生物繁殖起来。由于这些微生物使木屑被氧化分解变成无臭成分，进而促进脱臭。,畜禽粪便恶臭的主要原因是大量氨气，可是氨对水的吸着性很高，在土壤中的微生物，特别是由于硝化菌的作用，在好氧条件下变成了硝酸、亚硝酸，从而减少恶臭。 利用微生物的除去法需要一定的环境。刚从有机肥发酵机（粪发酵处理装置）排放出的气体温度很高，达到6080，送入脱臭设施时必须降到50程度，这是运转脱臭装置的要点之一。,7、好氧堆肥发酵过程,（1）发热阶段：常温-50左右，6-7天，一些菌类等中温性微生物，分解蛋白质和纤维素、半纤维素，同时放出氨、CO2和热量。 （2）高温阶段：堆温升至50-60,主要分解半纤维素、纤维素等。复杂物质同时也开始腐殖质的合成。 （3）降温阶段：堆温由50进入下降阶段，主要分解残留的半纤维素、纤维素、木质素，并进行腐殖化过程。 （4）后熟保肥阶段：此阶段堆肥中C/N比减少，腐殖质数量逐渐增加，如做不好保肥工作，易造成氨的挥发。,8、堆肥过程的影响因素,（1）水分 堆肥过程中, 水分是一个重要的因素。堆肥的起始含水率一般为50% - 60% , 对于条垛系统和反应器系统, 堆料的水分不应大于65% , 无论什么堆肥系统, 水分均应不小于40%。水分过低, 不利于微生物生长, 水分过高, 则堵塞堆料中的空隙, 影响通风, 导致厌氧发酵, 减慢降解速度, 延长堆腐时间。,（2）C/N 堆肥化操作的一个关键因素是堆料中的C/N , 其值一般在20- 30 之间比较适宜。C/N 过高(超过35) 微生物必须经过多次生命循环, 氧化掉过量的碳, 直至达到一个合适的C/N 。过高的C/N 会使温度上升缓慢，降低最高温度且难以持续较长的高温期；如果C/N 过低, 特别是pH 值和温度高时, 堆体中的氮将以NH3挥发形式大量损失, 并且堆肥产品也会给农作物带来不利影响。,（3）通风 在好氧高温堆肥过程中， 氧气与微生物生命活动、温度、臭气释放、堆肥质量等物理、生物、化学过程关系密切。大部分研究者认为堆体中的氧含量保持在8%18%之间比较适宜。氧含量低于8%会导致厌氧发酵而产生恶臭；氧含量高于18%则会使堆体冷却，导致病原菌的大量存活。通风方式分为以下3 种：单一机械翻堆、单一强制通风和强制通风与机械翻堆相结合。研究发现，强制通风与机械翻堆相结合的方式是最佳的通风方式 。,（4）调理剂 堆肥的调理剂可以起到提供碳源、调节堆体的孔隙度、物料的温度、湿度和改善堆体结构等作用。常用的调理剂有稻草、木屑、粉煤灰、树叶、锯末、蘑菇渣、干猪粪以及天然沸石等。 （5）温度 堆肥化过程, 堆体温度应控制在45-65之间, 超过65就会对微生物的生长活动产生抑制作用, 堆肥化是一个放热过程, 若不加以控制, 温度可达75- 80, 温度过高会过度消耗有机质, 并降低堆肥产品的质量。,发酵温度曲线,（6）pH值 在堆肥过程中, pH值是一个重要的因素。一般来讲, pH 值在3- 12 之间都可以进行堆肥。但有研究发现, 在堆肥初期堆体的pH 值降低, 低pH 值有时会严重地抑制堆肥反应的进行。张所明等将石膏和石灰作为堆肥过程中的有机物分解材料及pH 值调节剂, 取得了良好效果。,（7）有机质含量 有机物是微生物赖以生存和繁殖的重要因素。大量的研究表明, 在高温好氧堆肥中,适合堆肥的有机物含量范围为20% - 80%。当有机物含量低于20% 时, 堆肥过程中产生的热量太低, 不利于堆体中高温分解微生物的繁殖, 无法提高堆体中微生物的活性, 最后导致堆肥工艺失败; 当堆体有机物含量高于80% 时, 由于高含量的有机物在堆肥过程中对氧气的需求很大, 往往达不到好氧状态而产生恶臭, 也不能使好氧堆肥顺利地进行。,（8）添加接种剂 好氧堆肥是利用微生物对有机物进行降解，微生物对堆肥的升温速度，物质转化、病原菌灭活都有着重要作用。接种剂堆料中加入接种剂可以加快堆腐材料的发酵速度。向堆体中加入分解较好的厩肥或加入占原始材料体积10% - 20%的腐熟堆肥, 都能加快其发酵速度。Tiwari 分别比较加纤维分解真菌和添加固氮菌及溶磷剂对堆肥总氮和C/N 的影响, 结果发现其效果均非常明显。,9、堆肥过程中物质的转化,（1）碳素转化 在堆肥过程中，畜禽粪中的有机质、TOC、易降解有机质总体呈下降趋势，腐殖质呈上升趋势。在总有机碳中，以腐殖质形式存在的有机碳含量增加。堆肥过程增加了腐殖质总量，其中HA(胡敏酸)增加，FA(富里酸)降低，H/F 呈上升趋势。有机质的腐殖化过程主要发生在HA 中而很少发生在FA 中，HA 在堆肥80 天时达到最大值，总碳和可溶性有机碳的降解过程是缓慢的。采用强制通风与机械翻堆相结合的通风方式有利于水溶性碳的分解和固相C/N 的降低，从而加快堆肥的腐熟。,（2）氮素变化 氮素是微生物合成细胞质的重要物质。当堆肥中氮含量低于土壤中氮含量时，微生物会从土壤中夺氮，影响土壤的理化性质。因此，堆肥过程中氮素损失与控制方法是当前研究的热点。堆肥过程中氮素的损失主要发生在堆肥前期，损失的途径主要是以气态氨的形式挥发掉。导致氨气挥发的主要原因是堆肥初始低C/N、高温、翻堆和高pH 。在氮的好氧转化过程中，氧化亚氮是硝化与反硝化过程的产物，若堆肥过程中干湿交替，则会增加氧化亚氮的排放量；堆肥过程中氨态氮和有机氮的变化最大，硝态氮变化较小，主要在堆肥后期略有形成。C/N 越低，有机氮损失越多，高C/N 比堆肥氨态氮不仅损失少，而且向有机氮转化。,（3）磷素变化 我国土壤缺磷现象非常严重。由于土壤中铁、铝含量高，普通磷肥施入土壤极易被固定，移动性小，有效性低，当季利用率仅为10%15%，是作物产量的重要限制因子。多数资料认为磷的转化主要发生在中温期。在堆肥过程中分别加入过磷酸钙，可以能够显著地提高有效磷含量；并且有相当部分的无机磷转变成有机态磷，提高了磷的有效性及利用率，减少无机磷被土壤固定。而通过接种外源菌种可加速有机物的降解，浓缩有机肥中全磷、有机磷、无机磷的含量。,（4）重金属变化 由于畜禽饲料中加入的Cu，Zn，Mn，Pb（铅），Ni和Cr 等元素，使新鲜的粪中含有浓度较高的重金属。在堆肥过程中Cu，Zn，Mn 的存在形态主要是结合于有机质、氧化物、碳化物中。重金属对环境的危害不仅与其总量有关，同时与其化学形态也密切相关。在堆肥的腐殖化过程中，由于温度升高和有机质的转变改变了重金属的形态。固体废物中重金属的活性被钝化，生物有效性降低。降低畜禽粪中重金属的有效性，有利于降低畜禽粪土地利用中重金属污染的风险。,10、高温堆肥过程中腐熟度的判定,多年来, 国内外许多学者为了建立一个合理、统一的腐熟度标准, 对堆肥化过程中生物降解和物质转化等机理作了大量细致的研究。根据分析手段的不同, 将堆肥腐熟度的研究分为表观分析法、化学分析法、生物活性法、波谱分析法4 大类。,（1）表观分析法 将堆肥的某些表观特征归纳为腐熟标准。其特征为: 堆肥后期温度自然下降; 不再吸引蚊蝇; 不会有令人讨厌的臭味; 由于真菌的生长, 堆肥呈现白色或灰白色, 堆肥产品呈现疏松的团粒结构。但这些表观指标只是经验的定性总结, 难以进行定量分析。,（2）化学分析法 化学分析法是通过分析堆肥产品的某些化学指标来判断堆肥的腐熟度。主要的化学指标有, C/N 、氮化合物、腐殖质等。 C/N 固相C/N是堆肥腐熟度最常用的评估方法之一。通常, 堆肥开始的C/N 为20- 30 时最佳, 有利于微生物对有机物快速降解和利用。微生物体的C/N 在16 左右, 在堆肥过程中, 多余的碳素将转变成CO2。因此, 一些研究者认为, 腐熟堆肥的C/N 理论上讲应趋向于微生物菌体的C/N , 即16 左右。有研究提出, 当堆体中的C/N 从最初的301 降到15- 201 时, 可以认为堆肥达到腐熟。, 氮化合物 铵态氮、硝态氮的浓度变化, 也是堆肥腐熟度评估常用参数。Riffaldi 等指出, 当堆肥过程结束时, 铵态氮仅为原始物料中原含量的15% 左右, 而硝态氮却增加2 倍。 腐殖质 腐殖酸含量的变化也是有机物发酵过程的特点, 在牛粪的堆制过程中胡敏酸(HA ) 和富里酸(FA ) 总量增加了1倍。高温堆肥下畜禽粪便腐殖化作用明显, 不仅腐殖酸增加, 而且有利于胡敏酸的形成,HA/FA 1, 随着胡敏酸比率的增加, 发酵后腐殖质品质亦有改善。,（3）生物活性法, 呼吸作用 堆肥过程中微生物吸收O2 和释放CO2 的强度, 通常用来判断微生物代谢活动的程度、堆肥的稳定性。Epstein 总结堆肥呼吸过程的数据, 提出当堆肥释放的CO2 在5 m g (C) g-1(堆肥碳) 以下时, 达到相对稳定; 在2 m g (C) g-1 (堆肥碳) 以下时, 达到腐熟。张所明等(1998) 提出当堆肥达到腐熟时, 耗氧速率为0. 02% - 0. 10%m in-1 。 微生物量 堆体中微生物量及种群的变化,也是反映堆肥代谢情况的依据。, 酶学分析 堆肥过程中, 多种氧化还原酶和水解酶与C、N、P 等基础物质代谢密切相关。分析相关的酶活力, 可间接反映微生物的代谢活性和酶特定底物的变化情况。研究表明, 水解酶的较高活性反映了堆肥的降解代谢过程, 酶活性较低时反映堆肥达到了腐熟。,（4） 波谱分析法,为了从物质结构的角度认识堆肥过程, 研究者们采用了波谱分析法, 迄今为止, 使用较多的方法有13C-核磁共振法和红外光谱法。红外光谱法可以辨别化合物的特征官能团。核磁共振可提供有机物骨架的信息。红外光谱法与核磁共振对堆肥有机成分的转化提供了有利的证据。,11、堆肥化中的注意事项,（1）恶臭 硫化合物(反应初期发生)和氨等(堆温上升有机物分解明显时发生)是出现恶臭的原因。其对策是用硝化菌的生物脱臭，有效地降低成本。 （2）水分调节材料 家畜粪及食品等废弃物的初期水分是85以上的高水分,堆肥化时需要水分调节。 高水分时材料间隙被水分填充着,对于存在于材料内部的堆肥化微生物的氧气供应变得困难,其增殖受到阻碍。 木片、木屑、稻皮等因水分小，能确保空气通道，所以现实当中多被作为水分调节的辅助材料。可是，添加辅助材料处理大量废弃物时，易带来堆肥量和运行成本的增加。,三、能源化技术,畜禽粪便转化成能源在草原上采用的是直接燃烧。目前对于集约化养殖场，大多是水冲式清除畜禽粪便的，例如，养猪业采用漏缝地板、水冲猪粪系统，粪便含水量高，对这种高浓度的有机废水，目前常采用沼气厌氧发酵法。 沼气厌氧发酵的原理是利用厌氧细菌的分解作用，将有机物 (碳水化合物、蛋白质和脂肪)经过厌氧