3.2.2　堆肥的条件控制

堆肥过程中单一因素的控制相对容易，但由于各种控制条件是相互影响、相互制约的，要想达到堆肥条件的整体优化，必须相互协调，使各种控制条件都比较适宜才能保证堆肥的顺利进行。通过多年的研究和应用，国内外在堆肥过程中条件的优化、营养物质的配比等方面已经积累了大量的经验^{［13～15］}。

3.2.2.1　堆肥原料

堆肥原料主要有污泥、城市固体废物、农业废物、畜禽粪便、食品废物。高温好氧堆肥要求原料适宜的有机质含量为20%～80%，当其低于20%时不能为微生物提供足够的能源物质，影响微生物活性，产热量下降，无法达到无害化的目的；高于80%时，堆肥过程中对供氧的要求高，往往达不到良好的好氧条件而产生恶臭^［16］。有研究表明，我国生活垃圾中有机成分含量较少，势必影响到其堆肥效果；同时，如果堆肥物料含水率过高，堆体内易形成厌氧环境，不利于堆肥的进行。所以众多学者对物料含水率调节进行了大量研究，调理剂主要集中于锯末、作物秸秆、粉碎的废橡胶轮胎末，如把木屑和秸秆等加进高湿度的原料中，不仅可以起到降低物料含水率的作用，还可以维持堆垛结构的完整性和多孔性^［17］。孙先锋等^［18］研究表明，新鲜猪粪中加入锯末、干粪及菇渣作为填料，初始物料含水率调至65%左右，并接入合适的微生物菌剂有利于猪粪发酵腐熟。王岩等^［19］在牛粪堆制过程中分别添加锯末、稻壳、稻草等，发现它们对氨挥发都有抑制作用，其中锯末抑制氨气挥发的效果最好。但是调理剂成分一般情况下都比较复杂，较生活垃圾与畜禽粪便更难以降解，从而影响堆肥的腐熟和物料稳定化程度的均一性。

3.2.2.2　堆体的通风

堆肥系统通风方式主要有自然通风、定期翻堆、被动通风及强制通风等。其中，采用强制通风的好氧堆肥体系对有机物的分解和转化速度快、堆肥周期短，通入的空气可将堆积层中由微生物呼吸作用释放的CO₂吹出、去除过多的水分，还可以调节堆体的温度^{［20，21］}。通风量影响堆体内微生物活性及有机物的分解速度，为微生物的活动提供足够的氧气，通气量过大或不足都将减缓堆体的升温速率，降低堆体温度，不利于有机物的去除^［22］。目前对好氧堆肥通风的大量研究表明，通风量低到通入0.04～0.08L/（min·kg）空气，高到0.87～1.87L/（min·kg）。Mathur认为堆肥的高温阶段适宜通风量为0.6～1.8m³/d空气［0.42～1.25L/（min·kg）］，Sadaka认为家庭生活垃圾通风为0.003m³/d［0.05L/（min·kg）］较适宜^［23］。Kulcu等^［21］等对农业废物堆肥进行研究的结果表明，在0.4L/（min·kg）通风条件下有机物降解程度最大，过程温度最高。张智等^［22］采用卧螺旋式污泥好氧堆肥装置，考察了通气量对厌氧消化污泥堆肥效果的影响，结果表明装置的最佳通气量为6.7～8.3m³/（h·t）。

3.2.2.3　物料的含水率

好氧堆肥系统中含水率是一个重要的物理因素，堆肥原料水分直接影响好氧堆肥反应速度和堆肥的质量，甚至关系到堆肥工艺的成败。微生物分解有机物的过程是在有机固体废物颗粒表面的一层薄薄的液态膜中进行的，所以堆肥期间微生物需要水环境作为媒介才能完成对有机物的分解，而堆肥中水分可以溶解有机固体废物中的有机物，同时堆肥过程中水分蒸发时能够带走热量，起到调节堆体温度的作用。如果堆肥系统含水率过低会影响到有机固体废物表面液态膜的形成，从而影响到微生物的生态转化行为。从原理上讲，堆肥原料含水率越高微生物活性越强，但含水率超过70%会导致堆肥物质颗粒之间充满水，使系统的孔隙率降低，而氧气在气态中的扩散速度是在液态中的10000倍，阻碍通风供氧，所以过高的含水率会导致氧气供给不足，使系统出现厌氧情况，不利于好氧微生物生长且产生H₂S等恶臭气体；含水量太高，堆体内自由空间将减少、通透性变差，形成微生物发酵的厌氧状态，产生臭味、减慢降解速度、延长堆腐时间^{［24，25］}，这与陈世和等^［16］研究认为含水率超过65%、堆体内将有厌氧环境存在结果一致。同时，即便在满足通风供氧的条件下大量水分气化产生的潜热也会导致堆体温度因水分吸热而下降，现代化堆肥中通常堆料不是单一物质，而是由不同物料经混合后而进行的堆肥，因此需要结合物料的种类和比例来确定混合堆肥最适宜的含水率。一般认为堆肥最适宜初始含水率为50%～60%，如果水分含量低于10%～15%，在缺水的状态下细菌的代谢作用会普遍停止，而Robert^［26］研究则认为堆肥含水率应是堆制材料最大持水量的60%～75%。

3.2.2.4　起始物料的C/N

可进行堆肥的有机固体废物种类较多，如畜禽粪便、人粪尿、动植物残体、污泥、城市有机生活垃圾等。各类有机废物的C/N比变化较大：人粪尿为6～10、牛粪为8～26、马粪为25左右、猪粪为7～15、鸡粪为5～10、下水生污泥为5～15、活性污泥为5～8、各种剪碎的草为10～20、秸秆为48～150、锯屑为200～511、纸类为173～438、各种非豆科蔬菜废物为11～12、各种禾本科植物混合物为19、肉和骨头为4、土豆和胡萝卜为30^{［27～29］}。大量研究表明，微生物生长每利用1份N大约需要25～30份的C，堆肥进料的C/N比过高或过低均不利于堆肥反应的进行。C/N比低导致氮以氨的形式挥发；C/N比超过50∶1时堆肥进程慢，当C/N比在80以上时堆肥无法进行，Bishop等^［30］通过研究得出C/N初始比率为30～35之间最有利于市政废物的快速堆肥化，卢杰等用发酵罐进行堆肥的研究结果表明最佳C/N比为30～40。同时，易利用碳或微生物可利用碳直接关系到底物的降解和氮的转化，所以在堆肥过程中易利用碳或微生物可利用碳是重要的参数。