现代工业的发展，乡镇企业的突起，以及农村工业化的加速．使得种植业和畜禽养殖业成为中国国民的重要收入来源之一。在带来一定经济效益的同时，也使得农业废弃物迅速增加，农业废弃物的随意堆放不仅浪费资源，而且污染环境。在农村，农作物秸秆和生活垃圾的焚烧不但占用了大量的农村土地还造成了大气污染，畜禽粪便中含有丰富的氮，磷，钾和有机质，但是直接作为有机肥施入农田，会造成地表水体的富营养化，造成鱼类等的大量死亡；畜禽养殖场产生的恶臭，粉尘和微生物排入大气后，可通过气流的扩散，稀释氧化和光化学分解，产生对人体有害的作用；农用塑料薄膜更是对农民赖以生存的土地产生了严重的破坏．导致大量土地贫瘠甚至完全丧失了耕种能力。由于我国农村所占比例大，使这种污染比城市和工业固体废物的控制更为艰难。对其的控制也常常处于一种无奈的状态。因此如何有效的处置农业废弃物便成为限制农业科循环发展的关键因素之一[1,2]。面对这些日益严重的农村固体废物污染问题，我国极有必要在这一方面加强立法。
杨凌示范区目前有规模化养殖企业19家，日产畜禽粪便100多吨，大量的畜禽粪便没有合理处理与处置，致使杨凌示范区大气和水环境受到一定程度的污染，开展有关规模化养殖场畜禽粪便的无害化处理与资源化利用既是示范区良好生态环境建设的需要，也是养殖企业改善养殖环境、提高经济效益的需要。传统的畜禽粪便堆肥处理过程中臭味较大、病原菌难以杀灭、重金属活性较高及抗生素残留较多等是畜禽粪便处理中普遍存在的问题。本项目通过在畜禽粪便好氧堆肥过程中添加生物炭和除臭菌剂等，不仅可使堆肥过程中臭味气体消失、还可使重金属活性降低、抗生素降解率提高、病原菌彻底杀灭。由于本项目拟开展的添加生物炭和除臭菌剂对畜禽粪便发酵过程中污染控制的研究，对于合理处理畜禽粪便、控制环境污染、改善空气质量有重要的现实意义，而且，利用畜禽粪便好氧发酵，还可生产有利于改善土壤理化性质的有机肥料，减少化肥的施用，符合农业部提出的“一控两减三基本”政策，研究成果不仅为杨凌示范区内大型养殖场或有机肥加工企业开展畜禽粪便的好氧堆肥处理及有机肥加工产业发展提供技术支撑，也对改善示范区大气和水环境质量有明显的促进作用，对于杨凌示范区建设“科技杨凌、人才杨凌、园林杨凌、富裕杨凌”及新农村建设都有重要的现实意义。
2.1 杨凌简介
杨凌位于关中平原中部，1997年7月国务院批准正式成立杨凌农业高新技术产业示范区，纳入国家高新区管理，是我国三大农业示范区之一(杨凌农业高新技术产业示范区、北京现代农业科技城、黄河三角洲国家现代农业科技示范区)，规划面积22.12平方公里。国家交给杨凌的任务是:通过体制改革和科技创新，把科技优势迅速转化为产业优势，依靠科技示范和产业化带动，推动我国干旱、半干旱地区农业实现可持续发展，带动这一地区农业产业结构的战略性调整和农民增收，并最终为我国农业的产业化、现代化做出贡献，并要在"农业改革发展思路"，"培养、吸引、发挥人才作用"，"农科教结合"，"产学研结合"，"科教体制改革"，"干旱农业研究和开发"，"对外交流与合作"，"省部共建"，"农业产业链延伸"以及"行政管理体制改革"等十个方面发挥示范作用。
在党中央、国务院的亲切关怀下，在国家19个部委和陕西省委、省政府的正确领导下，经过九年多的艰苦创业，示范区建设取得了比较显著的进展。但是经济发展的同时，也带来了一定的环境问题，如畜禽粪便的随意堆放产生的渗沥液，恶臭等现象，秸秆焚烧不仅浪费了能源，产生的烟气，硫氧化物，氮氧化物严重影响了空气质量。所以，农业废弃物的资源化处理势在必行。
2.2 杨凌周围畜禽养殖场的相关情况
表1.杨凌周围畜禽养殖场的相关情况
Table1.several livestock and poultry farms around yangling
序号 | 名称 | 地区 | 养殖种类及规模 | 清粪方式 | 粪便利用方式 | 尿液/污水处理方式 | 污染物产排及削减率 | 收纳水体 |
1 | 陕西正泰畜牧有限公司 | 杨凌区五泉镇 | 出栏猪；11000头 | 垫料垫草：20% | 无处理 | —— | 氨氮：62% COD：88.4% 全氮：59.8% 全磷：56.8% | 漆水河 |
干清粪：15% | 无处理 | 无处理 |
水清粪：65% | 无处理 | 无处理 |
2 | 陕西秦宝牛业有限公司 | 杨凌区大寨乡 | 出栏肉牛：8000 | 垫料垫草：40% | 无处理 | —— | 氨氮：43% COD：87% 全氮：40% 全磷：40% | 漆水河 |
干清粪：60% | 无处理 | 无处理 |
3 | 陕西秦川牛业有限公司 | 杨凌区五泉 | 出栏肉牛：8800 | 干清粪：100% | 直接农业利用：70% | —— | 氨氮：25.5% | 漆水河 |
4 | | 咸阳兴平 | 出栏猪：24000 | 干清粪：50% | 无处理 | 无处理 | 氨氮：0% COD：0% 全氮：0% 全磷：0% | 渭河 |
水清粪：50% | 无处理 | 无处理 |
我国农业废弃物主要由4个部分构成；养殖业废弃物，种植业废弃物，农村生活垃圾和农业加工废弃物。
种植业废弃物包括农田，食用菌种植以及果园残留物如作物的秸秆，蔬菜的残体或果树的枝条，落叶，果实外壳等。农作物秸秆等。农作物秸秆7亿吨，其中稻草2.3亿吨，玉米秸秆2.2亿吨，豆类和杂粮作物秸秆1亿吨，花生，薯类藤蔓和甜菜叶等蔬菜残体1.8亿吨。调查结果显示，我国的秸秆为利用资源非常丰富，具有巨大的资源利用潜力。
2.3.3 农村生活垃圾
农村生活垃圾包括农村居民生活废弃物如人粪尿和生活垃圾等。乡镇生活垃圾和人类粪便约为2.5亿。虽然这些废弃物相比其他量不是很大，但是不能得到及时处理，也会对环境造成污染同时浪费资源。
农业加工业废弃物包括农副产品加工后的剩余物例如稻壳，麦麸，玉米芯，锯末，秸秆，树皮，果壳，蔗渣，中药渣等，主要来源于动植物。其中肉类加工和农作物加工废弃物1.5亿吨，林业废弃物0.5亿吨。随着粮食产量的增加，废弃物也会增加。
（1）污染大气。我国种植业每年有近1.0× 109 t的农业废弃物(秸秆)未能资源化利用[3]，焚烧是其主要形式。秸秆燃烧过程中会产生CO、CO2和SO2等有害气体[4]，对环境造成污染。如CO破坏动物血红蛋白载氧功能，导致生物窒息死亡;CO2是温室气体，大量排放会加剧地球温室效应;甲烷是另一重要温室气体，在温室效应中的贡献率约为15%左右。其中来自于农田土壤微生物活动、农作物秸秆燃烧以及畜禽养殖业三个方面的贡献率即达70%[5]。秸秆燃烧时产生大量烟尘和SO2，后者既是酸沉降的发生源，也是许多疾病的诱因。如SO2腐蚀动物呼吸道黏膜，引起炎症。居民长期接触浓度超过100μg/m3的烟尘和SO2，能促使呼吸系统疾病加重，患者病情恶化。上海市1974～1982年统计资料显示，大气中SO2和飘尘浓度与人群死亡率呈显著正相关[6]。畜禽粪便经微生物分解产生氨、硫化氢、吲哚、硫醇、硫醚、甲醛、乙醛、丙烯醛、甲胺、乙胺、苯酚、硫酚和挥发性脂肪酸等具有恶臭气味的物质[7]，这些物质会刺激动物神经系统，对呼吸中枢产生毒害，危害畜禽生长。
（2）污染水体
据调查浙江省全省每年有4.0×107 t秸秆被废弃或焚烧，造成部分河道堵塞和水体污染[8]。据统计2000年我国畜禽粪便产出量超过2.5×109吨，远远超过我国固体废弃物的总量。这些畜禽粪便仅有一小部分作为肥料施入农田，绝大多数未经处理直接排入环境，这是造成江河湖泊、水库富营养化的主要原因之一[9]。粪便中含磷有机物进入河流湖泊中后，与硝酸盐产生协同作用，恶化水质，威胁鱼类、贝类、藻类和微生物生存。如在晋源区，养鱼塘内一周死亡了上万公斤鱼，造成直接经济损失4～5万元。有关部门调查发现，造成鱼大量死亡的主要原因是：附近的养猪场将未经处理的粪便直接排放入池塘，使水体中的溶解氧含量降低，导致鱼“缺氧”而死[10]。
（3）污染土壤
农业废弃物污染土壤、继而毒害作物的方式有直接和间接之别，直接方式系指高浓度的畜禽粪便未经处理直接用做肥料可使作物徒长、倒伏、晚熟或不熟，根系腐烂，毒害作物，造成作物减产；但更多情况下，畜禽粪便是以间接方式影响作物:(1)畜禽养殖场堆置的大量畜禽粪便，在土壤微生物作用下经氨化、硝化等化学反应生成亚硝酸盐，随地表径(或渗)流进入土壤或进入地下水，污染地下水和土壤。(2)粪便中大量的钠、钾盐与硝酸盐长期滞留土壤中，通过反聚作用造成土壤孔隙变少，通透性降低，土壤结构破坏，生产力降低。(3)畜禽养殖饲料中添加铜、锌、铁、砷大部分随粪便排出。铜和锌浓度过高会影响土壤还原力，而砷是一种剧毒物质。据预测，一个万头猪场按美国FDA允许使用的砷制剂剂量推算，若连续使用含砷药物饲料，5～8年之后将可能向猪场周边排放近1吨砷(As)，16年后土壤中砷含量则可翻一番，同时地下水中的砷含量也将相应升高。刘更另(1994)报道，土壤中砷含量每升高1 mg/kg，则甘薯块根中砷含量即上升0.28mg/kg。按此计算，不出10年该地所产甘薯中砷含量就会全部超过国家食品卫生标准。倘若作物继续在这些金属元素污染的土壤中生长，即便可以存活，也会被作物大量吸收，并通过食物链迁移至人类，带来严重的食品安全问题。(4)焚烧作物秸秆，既造成大量养分流失，农田生态系统的物质循环遭阻断，土壤肥力下降，又会破坏土壤表层团粒结构，从而影响作物生长。此外，畜禽粪便能促进某些有害微生物及寄生虫种群增长，后者诱发动物和作物患病，无法正常生长，这无疑是雪上加霜。
（4） 传播疾病
家畜粪便中含有大量生物病原体，包括肠道病菌、病毒和寄生虫卵。每克新鲜粪便中含有大肠杆菌约5×106～5×108个，肠道病毒105～108空斑单位[11]。畜禽的粪便是微生物的良好载体，携带病菌的畜禽粪便能使病菌维持长时间的传染能力。如寄生于家畜粪便中的多条性巴氏杆菌，在室温条件下其传染性可维持34 d，马立克氏病毒可维持100 d，禽流感病毒在4℃条件下可维持35d[12]。这些粪便不及时处理，就会导致疾病的传播。而且，许多疾病可以在畜禽和人之间传播，影响人类健康。调查显示，粪便未进行无害化处理的生物性污染，造成农村人群肠道传染病，寄生虫病发病率和感染率依然较高，儿童蛔虫感染率高达70%以上。更为不幸的是这些畜禽粪便还可造成周围环境大量蚊蝇滋生，后者可造成畜患疾病的进一步传播和蔓延。此时，畜禽生长出现问题，甚至大量死亡。蚊蝇大量滋生也可引起疟疾和流脑等疾病，威胁附近居民的生活状态与健康。
（5）影响环境卫生。固体废弃物长期弃往郊外，不作无害化处理，可以使土壤碱度提高，使土质受到破坏；还可以使重金属在土壤中富集，被植物吸收进入食物链，还能传播大量的病源体，引起疾病。
农业废弃物的处理方式包括物理法（粉碎，压缩，干燥，蒸发），化学法（焚烧，氧化分解，热解），生物法（发酵，堆肥），由于农业废弃物具有低热值，丰富的营养元素，种类复杂等特点，一般使用生物方法进行。生物处理就是依靠自然界广泛分布的微生物的作用，通过生物转化，将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖质肥料、沼气或其它转化品，从而达到固体废物无害化、资源化的一种处理方法。目前固体废物生物转化方式及工艺主要包括好氧堆肥技术和厌氧发酵技术。
堆肥化是在控制条件下，使来源于生物的有机废物发生生物稳定作用的过程。所谓稳定是相对的，是指堆肥产品对环境无害，并不是废物达到完全稳定。具体讲，堆肥化就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过程分成好氧堆肥和厌氧堆肥两种。由于厌氧堆肥法系统中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需3～12个月，异味浓烈，分解不够充分；而好氧堆肥化具有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等特点，故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机废物制造堆肥的工厂，绝大多数都采用好氧堆肥化。且现代堆肥化也专指好氧堆肥化，所以，这里主要介绍好氧堆肥化的原理。
好氧堆肥是在通气条件好，氧气充足的条件下借助好氧微生物的生命活动降解有机物，通常好氧堆肥堆温高，一般在55～60℃时比较好，有时可高达80～90℃，堆制周期短，所以好氧堆肥也称为高温堆肥；厌氧堆肥则是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。在好氧堆肥过程中，有机废物中的可溶性小分子有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而为微生物直接吸收利用；不溶性大分子有机物（主要是固体的和胶体的有机物）则先附着在微生物的体外，依靠微生物所分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质，再渗入细胞内为微生物利用。微生物通过自身的生命活动——分解代谢（氧化还原）和合成代谢（生物合成）过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出微生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。图1可以简单地说明这个过程。
图1. 有机物的好氧堆肥分解原理
Fig1.decompostion theory of organic matter
在堆肥化过程中，有机物生化降解会产生热量，如果这部分热量大于堆肥向环境的散热，堆肥物料的温度则会上升。根据堆肥的升温过程，好氧堆肥过程可大致分成3个阶段。
（1）中温阶段（亦称产热阶段或起始阶段）
指堆肥化过程的初期，堆层基本呈15～45℃的中温，嗜温性微生物较为活跃并利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。由于堆料有良好的保温作用，温度不断上升。此阶段微生物以中温、需氧型为主，通常是一些无芽孢细菌，另外还有真菌和放线菌。真菌菌丝体能够延伸到堆肥原料的所有部分，并会出现中温真菌的实体。同时螨、千足虫等将摄取有机废物。腐烂植物的纤维素将维持线虫和线蚁的生长，而更高一级的消费者中弹尾目昆虫以真菌为食，缨甲科昆虫以真菌孢子为食，线虫摄食细菌，原生动物以细菌为食。在目前的堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以内。
（2）高温阶段
当堆温升至45℃以上时，即进入高温阶段，在这一阶段，嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动，堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解，堆肥中复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。在高温阶段中，各种嗜热性微生物的最适宜温度也是不相同的，随着温度上升，嗜热微生物的类群和种群互相接替。通常在50℃左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；当温度上升到60℃时，真菌则几乎完全停止活动，仅为嗜热性放线菌和细菌在活动；温度升到70℃以上时，对大多数嗜热性微生物已不再适应，从而大批进入死亡和休眠状态。现代化堆肥生产的最佳温度一般为55℃，因为大多数微生物在45～65℃范围内最活跃，最易分解有机物，其中的病原菌和寄生虫大多数可被杀死。
（3）降温阶段（腐熟阶段）
在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性下降，发热量减少，温度下降。在此阶段嗜温性微生物又占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。
因此，可以认为堆肥过程就是微生物生长、死亡的过程；也是堆肥物料温度上升和下降的动态过程。
不同堆肥技术的主要区别在于维持堆体物料均匀及通气条件所使用的技术手段的不同。堆肥化系统有多种分类方法。按堆制方式可分为间歇堆积法和连续堆积法；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；按原料发酵所处状态可分为静态发酵法和动态发酵法。在众多分类方法中，Haug的分类比较具有系统性。他根据反应器类型、固体流向、反应器床层和空气供给方式进行分类，其分类如表2 示：
表2. 堆肥化系统分类
Table2. The classification of the compost
系统 | 固体流向 | 供气方式或反应器类型 | 反应器床层、形状或固体流态 |
开 放 式系 统 | 搅拌固体床（条垛式） | 自然通风式； | |
强制通风式 | |
静态固体床 | 强制通风静态垛式 | |
自然通风式 | |
反应器系统 | 垂直固体流 | 搅拌固体床 | 多床式 |
多层式 |
筒仓式反应器 | 气固逆流式 |
气固错流式 |
水平和倾斜固体流 | 滚动固体床（转筒或转鼓） | 分散流式 |
蜂窝式 |
完全混合式 |
搅拌固体床（搅拌箱或开放槽） | 圆形 |
长方形 |
静态固体床（管状） | 推进式 |
输送带式 |
静止式（堆肥箱） | | |
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、脱臭及贮藏等工序组成。
1、前处理
以城市生活垃圾为堆肥原料时，前处理往往包括破碎、分选、筛分等工序。主要是去除粗大垃圾和不能堆肥的物质；使堆肥原料和含水率达到一定程度的均匀化；使原料的表面积增大，便于微生物繁殖，从而提高发酵速度。一般适宜的粒径范围是12～60mm。在以家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，由于其含水率太高等原因，前处理的主要任务是调整水分和碳氮比[13]，或者添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常或快速进行。降低水分、增加透气性、调整碳氮比的主要方法是添加有机调理剂和膨胀剂。
（1）调理剂[14] 调理剂可分为两种类型：①结构调理剂：无机物或有机物，可以减小堆肥底料容重，增加底料空隙，从而有利于通风。②能源调理剂：有机物，可增加可生化降解的有机物的含量，从而增加混合物的能量。理想的调理剂是干燥的，较轻而易分解的物料。常用的有木屑、稻壳、禾秆、树叶等。
（2）膨胀剂 膨胀剂是指有机或无机的三维固体颗粒，当它加入湿堆肥化物料中时，能有足够的尺寸保证物料与空气的充分接触，并能依靠粒子间接触起到支撑作用。普遍使用的膨胀剂是干木屑、花生壳、成粒状的轮胎、小块岩石等物质。
2、主发酵(一次发酵)
通常，将堆肥化物料温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵阶段（或主发酵期）。在此阶段主要是脂肪、蛋白质、碳水化合物等生物易降解的物质发生转化，变成比较稳定的物质。包括升温和高温期，一般升温期很短，只需4h~12h即可，在高温期，各种病原菌均可被杀死，从而达到无害化。此阶段的特征是：耗氧速率高，温度高，挥发性有机物降解速率高和很浓的臭味。主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装置内供给氧气。以生活垃圾为主体的城市垃圾和家畜粪便好氧堆肥，主发酵期约4～12d。
3、后发酵(二次发酵)
二次发酵主要是将主发酵工序尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。此阶段也称为熟化阶段，其特征是：温度低，耗氧速率低和很淡的臭味。通常，把物料堆积到1～2m高以进行后发酵，并要有防雨水流入的装置，有时还要进行翻堆或通风。后发酵时间通常在20～30d以上。
4、后处理
二次发酵后的堆肥很稳定，基本上没有臭气。但大多数形状不一，出售时必须进行粒度调整或成分调整，同时为了保存和运输方便应装袋。城市生活垃圾堆肥时，在预分选工序没有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工序以去除杂物，并根据需要进行再破碎，如生产精制堆肥。
5、脱臭
部分堆肥工艺中堆肥物在堆制过程会产生臭味，必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭，碱水和水溶液过滤，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤。在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止臭气逸散。较为多用的除臭装置是生物滤堆，当臭气通过该装置，恶臭成分被堆料吸附，进而被其中好氧微生物分解而脱臭，也可用特种土壤代替堆肥使用，这种过滤器叫土壤脱臭过滤器。另外用锯木屑脱臭也是行之有效的。
6、贮存
堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥只能贮存，所以要建立可贮存6个月生产量的库房。贮存方式可直接堆存在二次发酵仓中或袋装，这时要求干燥而透气，如果密闭和受潮则会影响产品的质量。
堆肥过程进行得是否顺利，主要根据堆肥物料中有机物和堆肥工艺控制参数的变化来监测和控制。对于各种堆肥系统而言，其控制和监测堆肥过程的运行参数是一致的，主要有有机物含量、含水率、温度、通气量、pH值等，分述如下。
（1）堆肥过程中有机物的控制
由于堆肥原料来源广泛，有机物的成分复杂、多样和可变，因此，有机物质含量的多少、成分的变化均对堆肥过程产生一定影响。
a.有机物含量的控制：在高温好氧堆肥中，有机物含量的最适范围为20％～80％。当有机物含量低于20％时，因有机物量不足，不能产生足够的热量来提高和维持堆层温度，从而无法使堆肥达到无害化；同时，微生物活性很低，产生的堆肥肥效较低。当堆肥物料中的有机质含量过高（高于80％）时，常因供氧不足，达不到完全好氧而产生恶臭，也不能使好氧堆肥工艺顺利进行。实践证明，在堆肥中适量的无机组分（煤灰等）对于增大堆肥的空隙率，提高通风供氧的效率大为有利。
调整和增加堆肥原料的有机组分的具体做法如下：① 对堆肥原料进行预处理。通过破碎、筛分等工艺去掉部分无机成分，使城市垃圾有机物含量提高到50％以上；用含污泥的混合物堆肥时，堆料的挥发性固体含量应大于50%。② 发酵前在堆肥原料中掺入一定比例的粪稀、城市污水污泥、畜粪等调理剂。其中，城市垃圾以掺粪稀者为最多，农业秸秆以添加畜禽粪便较合适，城市污泥以添加草炭或锯末较为理想。③城市生活垃圾和污泥混合堆肥。通常把污泥作为调理剂，根据城市垃圾和污泥的固体物和挥发性物质的含量计算出所需回流堆肥和调理剂的用量以及混合物的挥发性物质含量。
城市垃圾堆肥过程中常用作调理剂的粪稀含挥发性物质2%~3%，水分97%~98%，城市污水污泥和畜禽粪便的含水率及营养成分见表3和表4。
表3.城市下水污泥含水量和营养成分/%（干重）
Table3.the moisture and nutritional ingredient of sludge/%(dried weight)
污泥类型 | 含水率% | N | P2O5 | K2O |
一级处理污泥 | 原污泥 消化污泥 | 95～98 87～95 | 3.0～4.0 1.3～3.0 | 1.0～3.0 1.5～4.5 | — 0.3～0.5 |
一级处理及滤池污泥 | 原污泥 消化污泥 | 95～98 90～95 | 3.5～5.0 1.5～3.5 | — 2.8～4.5 | — — |
活性污泥 | 原污泥 消化污泥 | 98～99.5 93～97 | 4.3～6.4 2.0～4.8 | 4.6～7.0 2.5～4.8 | 0.3～0.7 0.3～0.6 |
表4.各种家畜粪便的肥分含量/%
Table4. Content of the nutritional ingredient of poultry/%
畜粪 | 水分 | 有机质 | 氮（N） | 磷（P2O5） | 钾（K2O） |
猪粪 马粪 牛粪 羊粪 鸡粪 鸭粪 鹅粪 鸽粪 | 81.5 75.8 83.3 65.5 73.5 56.6 77.1 51.0 | 15.0 21.0 14.5 31.4 25.5 26.2 23.4 30.8 | 0.60 0.58 0.32 0.65 1.63 1.10 0.55 1.76 | 0.40 0.30 0.25 0.47 1.54 1.40 1.50 1.78 | 0.44 0.24 0.16 0.23 0.85 0.62 0.95 1.00 |
b.碳氮比的调整：堆肥物料碳氮比的变化在堆肥中有特殊的意义。根据微生物（主要是细菌和真菌）体质细胞的碳氮比和它们进行新陈代谢所需的碳量可知，堆肥过程最佳碳氮比为（25～35）：1，若碳氮比过低(低于20：1)，微生物的繁殖就会因能量不足而受到抑制，导致分解缓慢且不彻底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则氮将变成氨态氮而挥发，导致氮素大量损失而降低肥效；当碳氮比过高(超过40：1)，则在堆肥施入土壤后，将会发生夺取土壤中氮素的现象，产生“氮饥饿”状态，对作物生长产生不良影响。
为保证成品堆肥中一定的碳氮比(一般为10～20：1)和在堆肥过程中使分解速度有序地进行，必须调整好堆肥原料的碳氮比。初始原料的碳氮比一般都高于最佳值，调整的方法是加入人粪尿、畜粪以及城市污泥等调节剂，使碳氮比调到最佳范围。当有机原料的碳氮比为已知时，可按下式计算所需添加的氮源物质的数量
K=（C1+C2）/（N1+N2）
式中，K为混合原料的碳氮比，通常最佳范围值为（25~35）：1。Cl、C2、N1、N2分别为有机原料和添加物料的碳、氮含量。表5 所示的有机废物可用来调整堆肥原料的碳氮比。
表5. 各种废物的氮含量和碳氮比（C/N）
Table5.content of the nitrogen and C/N of kinds of waste
物质 | N/% | C/N | 物质 | N/% | C/N |
大便 小便 家禽肥料 混合的屠宰场废物 活性污泥 马齿苋 嫩草 杂草 马厩肥 | 5.5～6.5 15～18 6.3 7～10 5.0～6.0 4.5 4.0 2.4 2.3 | （6～10）：1 0.8：1 — 2：1 6：1 8：1 12：1 19：1 25：1 | 厨房垃圾 羊厩肥 猪厩肥 混合垃圾 农家庭院垃圾牛厩肥 干麦秸 干稻草 玉米秸 | 2.15 8.75 3.75 1.05 2.15 1.7 0.53 0.63 0.75 | 25：1 — — 34：1 14：1 18：1 87：1 67：1 53：1 |
此外，磷也是非常重要的因素，磷的含量对发酵起很大影响。有时，在垃圾发酵时，添加污泥的原因之一就是污泥含有丰富的磷。堆肥物料适宜的C/P比为75～150：1。
(2)堆肥过程的水分(含水率)控制
堆肥中水分的主要作用是：溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；水分蒸发时带走热量，起到调节堆肥温度的作用。水分是否适量直接影响堆肥发酵速度和腐熟度，所以含水率是好氧堆肥化的关键因素之一。微生物的生长和对氧的要求均在含水率为50％～60％时达到峰值。因此，一般堆肥化含水率的适宜范围，按质量计是45％～60％，以55%为最佳。水分过多时，易造成厌氧状态，而且会产生渗滤液的处理问题。水分低于40％时，微生物活性降低，堆肥温度随之下降。因此，对于条垛式系统和反应器系统，堆料的水分不应大于65%；对于强制通风静态垛系统，水分不应大于60%。如生活垃圾中水分过高时，则需采取有效的补救措施，包括：①若土地空间和时间允许，可将物料摊开进行搅拌，即通过翻堆促进水分蒸发；②在物料中添加松散或吸水物(常用的有：稻草、谷壳、干叶、木屑和堆肥产品等)，以辅助吸收水分，增加其空隙率。
(3)堆肥过程的温度控制
温升是微生物活动剧烈程度的最好参数。温度的作用主要是影响微生物的生长，一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中温菌，现代的快速、高温好氧堆肥正是利用这一特点，在堆肥的初期，堆体温度一般与环境温度相近，经过中温菌1～2d的作用，堆肥温度便能达到高温菌的理想温度 45～65℃，按此温度，一般堆肥只要5～6d，即可完成无害化过程。因此，在堆肥过程中，堆体温度应控制在45～65℃之间，但在55～60℃时比较好，不宜超过60℃。温度超过60℃，微生物的生长活动即开始受到抑制，且温度过高会过度消耗有机质，降低堆肥产品质量。为达到杀灭病原菌的效果，对于反应器系统和强制通风静态垛系统，堆体内部温度大于55℃的时间必须达3d。对于条垛式系统，堆体内部温度大于55℃的时间至少为7d，且在操作过程中至少翻堆3次。
根据绘制的常规堆肥温度变化曲线，可判断发酵过程的进展情况。如测出温度偏离常规温度曲线，就表明微生物的活动受到了某种因素的干扰或阻碍，而常规的影响因素主要是供氧情况和物料含水量。在生产实际中，往往通过温度—供气反馈系统来完成温度的自动控制。通过在堆体中安装温度监测装置，当堆体内部温度超过60℃时，风机自动开始向堆体内送风，从而排出堆料中的热量和水汽，使堆体温度下降。而对于无通风系统的条垛式堆肥，则采用定期翻堆来实现通风控温。若运行正常，而堆温却持续下降，即可判定堆肥已进入结束前的温降阶段。
(4)通风的过程控制
通风的主要作用在于：为微生物的活动提供足够的氧气，同时将堆积层中因微生物呼吸作用释放的二氧化碳吹出；调节堆肥过程的温度，在堆肥后期，可降低温度和稀释臭味；去除过多的水分。从理论上讲，堆肥过程中的需氧量取决于被氧化的碳量，但由于有机物在堆肥化过程中分解的不确定性，难以根据垃圾的含碳量变化精确确定需氧量。目前，研究人员往往通过测定堆层中的氧浓度和耗氧速度来了解堆层的生物活动过程和需氧量多少，从而达到控制供气量的目的。
首先必须注意供氧的浓度，堆肥过程中合适的氧浓度应大于18％，最低氧浓度不能小于8％，氧浓度一旦低于8％，氧就成为好氧堆肥中微生物生命活动的限制因素，并易使堆肥产生恶臭。
根据不同堆肥对供氧要求的差异和堆肥反应器结构及工艺过程的不同，好氧堆肥的通风供氧方式有以下几种：
a.自然扩散 利用堆料表面与其内部氧气的浓度差产生扩散，使氧气与物料接触。在一次发酵阶段通过表面扩散供氧只能保证堆体内离表层约22cm厚的物料内有氧气，显然堆层内因供氧不足内部常呈厌氧状态。在二次发酵阶段，氧气可自堆层表面扩散至堆体内1.5m处，因此，在实际生产中，二次发酵采用堆高在1.5m以下时，可采用自然扩散的供氧方式以节省能源。但自然通风系统的升温和降温过程都较缓慢，需要较长的堆肥周期。
b.翻堆 利用固体物料的翻动或搅拌，把空气包裹到固体颗粒的间隙中以达到供氧的目的。翻堆还能使堆料混合均匀，促进水分蒸发，有利于堆肥的干燥。在堆肥的起始阶段，耗氧速率很大，理论上如果仅靠翻堆供氧，则固体颗粒间的氧约30分钟就被耗尽，即每30分钟左右就应翻堆一次。在实际生产中很难实施。若以温度作为翻堆指标则更为合理，当堆心温度达到55℃或60℃时就需要翻堆。堆肥初期需要较频繁的翻堆，运行费用较高。
c.被动通风 利用孔眼朝上的穿孔管铺于堆体底部，或用空心竹竿竖直插入堆体中，堆体中的热空气上升时形成的抽吸作用使外部空气进入堆体中，达到自然的通风效果。条垛式堆肥系统常用此通风方式，称为被动通风条垛系统。它不需要翻堆和强制通风，因此与条垛式和强制通风静态垛系统相比，大大地降低了投资和运行费用。但它不能有效地控制通风量的变化来满足不同堆肥阶段的需要。
d.强制通风 通过机械通风系统对堆体强制通风供氧。强制通风系统由风机和通风管道组成。通风管道可采用穿孔管铺设在堆肥池地面下或设活动管道插在堆肥物料中等方式。铺设时应遵循的原则是：必须使各路气体通过堆层的路径大致相等，且通风管路的通风孔口要分布均匀。通风方式有正压鼓风、负压抽气和由正压鼓风、负压抽气组成的混合通风。鼓风有利于保持管道畅通，排除水蒸气，防止堆体边缘温度下降，有利于堆垛温度均衡。一般在堆肥化前期和中期采用鼓风，后期采用抽风，有利于臭气的排除及尽快降低堆垛的温度。过量通风会过度降低堆垛的温度，延长堆肥化过程；通风量过低则会造成局部厌氧环境。与其他方式相比，强制通风易于操作和控制，是为堆料供氧的最有效的通风方式。强制通风静态垛系统和发酵仓(反应器)系统常用这种通风方式。
e.翻堆和强制通风结合的方式 强制通风条垛系统常用这种通风方式。
强制通风的风量可根据不同目的计算出来。用于通风散热以控制适宜温度所需的通风量是有机物分解所需的空气量的9倍，也就是说，为了维持堆体的适宜温度，必须以所需空气量的9倍供气。堆肥装置的强制通风流量常取0.1～0.2m3/(min·m3) 堆料左右。
强制通风的控制方式有以下四种：①时间控制法：可分为连续通风和间歇通风两种，其中，间歇通风更适宜于堆肥过程，它实际上是控制温度，使其处于堆肥的最佳温度范围并予以保持。而通风速率又可采用恒定和变化的两种：速率恒定就是在整个堆肥过程中，自始至终都采用相同的通风速率。此法必然会造成某些阶段通风过量或某些阶段风量不足。因此在堆肥过程中，最好采用变化的通风速率。时间控制法不能很好地保证堆肥过程对风量的要求，若通风时间过短，会造成局部厌氧，若通风时间过长，则会造成气量的浪费及引起堆体温度下降。②温度反馈控制法：通过温度-供气反馈系统来完成温度的自动控制。高温堆肥温度最好控制在55~60℃左右，当温度达到60℃时，通过温度-供气反馈装置启动鼓风机进行通风，以降低堆温；当温度低于60℃时，停止鼓风，让堆温上升；如此反复，使堆温始终保持在60℃左右。可较好地控制堆体温度。③耗氧速率控制法：耗氧速率可作为好氧微生物分解和转化有机物速率的标志，通过测定堆体内部耗氧速率的快慢来控制通风量的大小和时间是最为直接和有效的方法。可用测氧枪连续测定堆体空隙中氧浓度的变化，得到堆层中微生物的耗氧速率，并反馈控制鼓风机的通断。④综合控制法：将温度传感器及氧气传感器测得的数据连续输入计算机，经过程序加工处理后，来反馈控制鼓风机的通断。它可保持最佳的堆温和氧含量，并实现堆肥通风系统的自动化控制。只是，这要求在密闭式堆肥系统进行。强制通风静态垛系统宜采用通风速率变化的时间——温度反馈正压通风控制方式(控制堆体中心最高温度为60℃)；密闭式反应器堆肥系统宜采用O2含量反馈的通风控制方式(保持堆料间O2体积分数为15％～20％)。
(5)堆肥过程的pH值控制
pH值是一项能对细菌环境作出评价的参数。适宜的pH值可使微生物有效地发挥其应有的作用，而过高或过低的pH值都会对堆肥的效率产生影响。一般认为pH值在7.5～8.5时，可获得最大堆肥速率。
在堆肥过程中，尽管pH值在不断变化，但能够通过自身得到调节。堆肥中如果没有特殊情况，一般不必调整pH值，因为微生物可在较大pH值范围内繁殖。若pH值降低，可通过逐步增强通风来补救。
堆肥化的目的是要达到无害化、稳定化和资源化的要求，生产出符合标准的堆肥产品。这就需要合理调控和正确评价。腐熟度在堆肥的质量控制中具有重要意义，是评价堆肥土地安全利用的重要指标。在总结国内外有关的研究工作基础上，从物理指标、化学指标、生物学指标和卫生学指标四个方面对堆肥腐熟、稳定性及安全性的研究作以下概述。表6是一些评估堆肥腐熟度的指标及其参数或项目。
表6 评估堆肥腐熟度的指标汇总表
Table6.the summary table of the indicators about evaluation of degree of compost
指标名称 | 参数或项目 |
物理指标 | ①温度；②颜色；③气味；④质地 |
化学指标 | ①碳氮比（C/N）； ②氮化合物（总氮、NH4-N、NO3-N、NO2-N）； ③阳离子交换量（CEC） ④有机化合物（水溶性或可浸提有机碳、还原糖、脂类等化合物、纤维素、半纤维素、淀粉等） ⑤腐殖质（腐殖质指数、腐殖质总量和功能基团） |
生物学指标 | ①耗氧速率；②植物生长实验；③微生物种群和数量；④酶学分析 |
卫生学指标 | 致病微生物指标等 |
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸杆、污水等各种有机物在密封的沼气池内，在厌氧条件下（没有氧气），被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程，在这个过种中微生物是最活跃的因素，它们把各种固体或是溶解状态的复杂有机物，按照各自营养需要，进行分解转化，最终生成沼气。沼气发酵所要的条件如下所述：
a.嫌气：产甲烷细菌属绝对厌氧细菌，在空气中几分钟就会死亡，实践中通过水层和严密的沼气池来隔绝空气，为其创造生存条件。
b.营养：厌氧性发酵细菌能从发酵材料中取得营养，但产甲烷细菌只能从简单的脂肪酸和醇中取得碳源和能源，从铵态氮中取得氮源。氮的最低需要量约为有机碳2.5%，磷酸盐的需要量约为氮的20％。
c. 温度：沼气发酵有高温型(47~55℃)、中温型(30~38℃)和常温型(10~30℃，也称自然温度发酵)3种；发酵液日产气量相应为5～6m3、2～3m3及0.1～0.5 m3。当池温低于15℃产气就差，3℃以下基本不产气。故需从建池、配料、管理等方面人手，尽量提高池温，以利于产气。
d.水分：足够的水分是创造严格嫌气条件的重要手段，但过多过少均不相宜。
e接种产甲烷细菌：在新发酵池使用初期尤其注意接种产甲烷细菌，除加入老的发酵液或残渣外，可加5％～10％的屠宰场或酒精厂的阴沟泥，老池在换料时应保留1/3的底脚污泥。
由上述条件即可看出，厌氧发酵所需的条件即为苛刻，不好控制，因此在城市现代化，主要采用好氧堆肥进行农业废弃物的资源化利用。
好氧堆肥因其成本低、除臭效果好、产物可肥料化等优点，已成为国内外畜禽粪便处理的主要方式[15]。然而，传统的堆肥处理过程中由于缺乏相关的污染控制措施，致使畜禽粪便好氧堆肥过程中臭味气体排放严重，堆肥中重金属活性较高、抗生素残留较多、堆肥的腐熟度较差等，这不但降低了堆肥的农用价值，同时对环境产生了二次污染。李荣华等[16]（2014）研究表明，添加木炭能促进猪粪堆肥有机物料的降解，加快堆肥腐熟脱毒，增加堆肥产品总氮的质量分数，提高产品质量。而且添加钝化剂对猪粪堆肥过程中重金属 Cu、Zn 有良好的钝化作用，猪粪堆肥对雪里蕻种子的根系生长也有一定的影响[17]．肖礼等[18]（2015）通过在猪粪堆肥过程中添加白腐真菌处理来研究四环素类抗生素降解特性，结果表明，白腐真菌起到加速猪粪堆肥中四环素降解的作用。田哲等[19]（2016）综述了前人的研究结果，发现堆肥化处理可有效消减畜禽粪便中的四环素类抗生素，并且对抗性基因的扩散和传播具有一定的控制效果。林辉等[20]（2016）研究发现，鸡粪中残留的磺胺抑制了堆肥基础呼吸，延长了堆体达到高温的时间，减缓了养分转化速度，显著影响堆肥中期微生物群落结构特征。潘飞等[21]（2011）研究发现，在啤酒厂污泥与鸡粪混合堆肥过长中接种乳酸菌、酵母及绿色木霉等可显著降低堆肥过程中的臭味气体排放。在不断提高畜禽粪便好氧堆肥工艺水平的同时，减少堆肥过程中臭味气体排放、钝化重金属活性、提高抗生素降解率等正受到越来越多的关注。生物炭作为一种碳负性材料，由于其特殊的物理化学性质，已被广泛应用于土壤重金属钝化及堆肥品质的改善，近年来有研究表明，添加生物炭不仅能够提高堆肥品质[22]，而且还能减少畜禽粪便堆肥过程中氨气的挥发[23]。然而，添加生物炭和除臭菌剂对畜禽粪便好氧堆肥过程中重金属钝化、臭味气体去除及抗生素的降解的机制尚不清楚。因此，探究生物炭和除臭菌剂对不同畜禽粪便好氧堆肥过程中对重金属的钝化、臭味气体去除及抗生素的降解规律及其机理，对控制畜禽粪便好氧堆肥过程的环境污染，改善区域空气质量，提供农业生产所需的有机肥料等有着重要意义。
目前，秸秆的主要出路是直接还田、过腹还田及作薪柴等。秸秆直接还田，可以增加土壤中有机质的含量，增加土壤肥力，但还存在很多问题，如C/N比过高，不利于微生物分解。在还田时，应注意对土壤中微生物的多样性及组成的影响。经实验表明，当在土壤中加入玉米秸秆后，微生物的数量增加，细菌与真菌的数量比发生变化，对真菌的促进大于对细菌，土壤细菌、真菌数量的相对比率值愈低，真菌数量愈大，则表明土壤环境相对愈好，微生物类群及数量愈趋均衡[23，24]。土壤微生物是土壤的重要组成部分和最活跃的部分。土壤微生物的生命活动可以促进土壤中营养物质的循环，且土壤微生物自身含有一定量的C、N、P、S、K等营养元素，当微生物死亡分解后，这些元素可被植物吸收利用，可以认为土壤微生物是土壤中的一个活跃的营养元素库[25]。通过对土壤微生物多样性及组成的利用，可以改变土壤团粒结构、土壤肥力和土壤养分，从而达到改变土壤生态环境，提高农业生产，把农业废弃物变废为宝的目的。在多种回田方式中，施用发酵肥+秸秆对土壤微生物的促进作用，相比单施发酵肥或单施秸秆要更好[26]。同时，在回田时要注意严格控制病菌随秸杆回田造成疾病传播。
畜禽粪便含有大量有机质和农作物所需的养分，是重要的有机肥料。将畜禽粪便和切碎的各种秸秆混合，高温堆肥，经过一定时间的高温发酵，使粪便及秸秆中的病菌、害虫、虫卵、病原体和杂草种子等有害农业生产的生物大量的死亡。堆肥过程中由于微生物的作用，使秸秆与畜禽粪便的养分更易被农田土壤吸收和作物利用。如此处理可有效改善农业废弃物污染，并且得到大量的用于种植业的养料。
生物与环境的关系是生态学研究的核心。生物既是环境占有者，也是环境的组分[27]。进化生态学研究表明，生物并非消极被动地对待环境，它可通过自身形态、生理及行为等方面的调整，主动适应环境。不同生物长期适应相同环境，或相同生物长期适应不同环境的结果是产生趋同，或趋异进化。这启发我们可以在有农业废物的环境中，寻找已经产生趋同或趋异进化的物种，用以处理农业废物。如从自然界进行特异功能微生物菌种筛选时，可以根据菌种生活环境来筛选目标微生物。一般在加工蜜饯、糖果和蜂蜜的土壤环境中容易分离得到利用糖质原料的耐高压渗透酵母、柠檬酸产生菌等，从油田或炼油厂的浸油土壤中容易分离到降解和利用石蜡、芳香烃与烷烃的微生物[28]。另有实验已从食动物的粪便中筛选分离到能降解纤维素的放线菌，并能以秸秆作为碳源生长[29]。
自然生态系统是自稳态系统，食物链是维持生态系统稳定的功能结构。由生产者、消费者与分解者组成的形态各异的食物链(网)，构成了生态系统物质循环再生路径。循环农业可仿此原理进行农业废弃物处理，变废为宝，实现资源化利用。如对食物链进行加环设计，以“秸秆-培养基-平菇-菌糠-猪-粪便-沼气-沼渣、沼液-肥田(喂鱼、养蚯蚓)”模式为例，其各种产品的能量利用率达50%以上，有机质和营养元素的利用率可达到95%。若秸秆只经过腹还田途径，则能量利用率仅为20%，氮、磷和钾等元素的利用率约60%。如直接还田或燃烧利用率就更低[30]。同样也可对食物链进行减环处理，如去除消费者环节，直接将农业废弃物与分解者耦合，以可生产单细胞蛋白(SCP)的微生物作为分解者。微生物通过分泌胞外酶，将底物分解为简单分子并吸收，免去了消费者因为摄食、排泄而浪费的能量，使生态效率大为提高。由此产生的单细胞蛋白，蛋白质含量比黄豆高75%，可利用氮含量高20%[31]。其二，若将分解者换成蚯蚓时，一方面可实现废弃物循环利用，畜禽粪便还田，增加土壤有机质，提高土壤肥力，改善土壤结构。另一方面蚯蚓是高蛋白生物，体内含有大量的药效成分，如蚓激酶、抗菌蛋白和凝集素等，既可作为饲料添加剂，也可用于医药工业[32]。第三，将废物转化为沼气。原理是利用厌氧菌的分解作用，将废弃物厌氧消化，转化为沼气和CO2。沼气是一种洁净能源，可作生活燃料，或供照明和生产用能[33]。发酵后的沼渣还可作为肥料，改良土壤质量，改善农作物生长环境。沼渣液作为饲料，可用于养殖畜禽，节省饲料资源。取得殊途同归功效。
种间竞争是指两物种或两个以上资源利用方式近同的物种，争夺有限资源相互作用。其结果是一方取得优势，另一方被抑制，甚至消灭。种间竞争原理可用于抑制农业废物中的有害微生物。如目前在堆肥过程中广泛应用的EM菌(有效微生物种群)，就是该原理的应用。EM菌包括5大类有益菌(包括光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性放线菌群及发酵系的丝状菌群)10个属80多种微生物[34]，在堆肥过程中通过竞争作用有效抑制了初始粪便的腐败细菌和病原菌的增长，使得腐败作用和过程大幅度减少甚至消失，保留了更多的有机质和矿物质。又如，生存于土壤中的假单孢菌能产生荧光铁细胞，强烈地结合Fe3+，使得需铁的病原微生物因得不到Fe而生长受阻。可见，上述原理应用于农业废物处理，对防止二次污染和土壤肥力的保持具有重要意义。
第一，我国目前还没有对农村固体废物污染治理的法律，在立法上存在空白。
随着我国可持续发展战略的提出，极力谋求人与自然的和谐发展，循环经济的理念开始日益凸现，现行的法律渐渐不能满足人民对循环经济的进一步认识。我国目前的固体废物污染治理大多是关于城市和工业的，而对于农村固体废物污染的规定相对散落，导致其很难应用于实践之中。在我国2004年新修订的《固体废物污染环境防治法》中体现的只有强制回收制度和生产责任者方面的规定，对循环经济却没有明确的规定。再加上广大农民对循环经济的认识较为浅薄，在生产和生活中无法辨认自己的活动，往往只顾眼前利益导致环境严重破坏的。农民赖以生存的土地是可循环利用的资源，可是由于固体废物污染使这些土地变得贫瘠和荒芜。大量的农作物无法按有关指标投入市场，严重威胁着农村和城市人民的食用安全。因此制订《循环经济法》已成为必需．应把农村的循环经济归入其中，进行较为详细的规定。
第二，我国农村的现实应用上存在管理不到位，目的不明确的现象。
我国的农村经济是一种集体经济．实行家庭联产承包责任制。它采用包产到户的形式，是一种短期的经营模式，大多数农户便只考虑承包期限内的经营状况和生产收益，往往忽视了环境效益。再加上农民传统的作业方式。不习惯用有机肥而使用对土地危害较为严重的农药、化肥，更进一步加剧了土地污染程度。而我国有关的主管部门对这一切视而不见，地方上的主管部门更是如此．他们只关心城市和乡镇企业的固体废物，却很少关注农村的固体废物污染。因此，有必要理顺管理体制，明确主管部门的责任。
第三，农民对环保认识不到位，技术方面缺乏指导。
循环经济在农村固体废物污染治理中的应用，需要大量的现代技术做指导。如清洁生产技术、信息技术、能源综合利用技术、回收和再循环技术、资源重现技术和替代技术、环境监测技术等。这些技术较为复杂，在我国广大农村地区的应用也极为罕见，主要是由于技术指导力度弱，农民对环保认识较为肤浅，广大农民对环保技术接受程度也存在差异。有些农村地区，农民拒绝环保技术，甚至破坏环保设施。鉴于此。我们更应加大对环保的宣传力度，保护环保设施，以使农民能对人与自然的和谐有更深的认识，从而促进农业的生态发展。
第四，我国广大农村地区农民生活贫困，无力独自承担农村固体废物的处理费用。
我国环境问题严重的地区往往是一些贫困地区，这些地区环保水平低，环境治理费用高，对于农民来说．考虑环境效益就意味着成本成倍提高．甚至超过可锝利益。因而农业生产根本无力负担这笔环境治理费用。但是我们也应当指出这些地区的固体废物污染问题相比城市固体废物污染还是相对较轻的，因而以较小的投入便可取得可喜的成绩。所以。对于这些地区更应加大投入，在财政上给予补贴，国家在制定相关的法律政策时，应注意在财政上适度倾斜。
第五，安全性 应该进一步深入研究农业废弃物中的有毒有害物质和重金属的处理方法，保证资源化利用安全，可靠
第六，季节和气候 农业废弃物与农作物一样具有季节性，稳定性较差，若不采取一定的措施，储存的废弃物质易变质，另外受气候和自然环境的影响较大。而目前，在开发利用废弃物时，未全面考虑季节与气候因素的影响
第七，技术保障 要优化农业废弃物的处理技术，减少成本，使之能广发应用，在全国范围内建立一批科研队伍，研究废弃物优化处理技术
3.3.1以循环经济的完善理念指导现今的农村固体废物污染治理立法
循环经济在中国的实施不能像国外一样仅适用于工业和城市范围，也应面向广大的农民群众。农村的固体废物污染治理必须有相关的法律作支撑，使循环经济在农村的实施有法可依。这样它才能与经济、行政手段相结合，运用有关技术综合治理。由此笔者认为，在即将出台的《循环经济法》中应当把这一理念做更为具体的阐述，而且在农村固体废物污染治理中也应该将这一理念固定下来，作为一种原则贯彻我国农村固体废物污染治理的全过程。
3.3.2加快农村产业结构调整．推进固体废物处理等环保事业的发展
我国应该在广大农村地区继续推进生态农业的发展，积极开发生态种植业、生态畜牧业，合理使用农药、化肥，使农业废物无害化、资源化，减少农业的固体废物污染，还原土地的原始状态。形成生态大农业的良性发展。此外，国家还应该在农业经济结构中，大力倡导有机农业，鼓励农民使用有机化肥，建立有机食品和绿色食品基地，大幅度减低农药和化肥的使用量。改变过去传统的农业生产方式，将生物与农作物通过各自之间的新陈代谢连接起来，形成—个循环运行的生态链条．最终达到农业效益、生态效益、社会效益的高度统一。
3.3.3在我国农村地区树立绿色的生产观和价值观．建立新的循环
要在我国农村地区树立绿色消费观和价值观。不仅要依靠法律的支撑．还应该重视道德的规范作用。在农民的日常生活中，通过加强“道德”、“意识”方面的宣传和社会舆论来自觉规范人民的行为，使人民充分意识到环境与资源对可持续发展的制约，以及循环经济对中国可持续发展的重要性。目前，尤其是在我国加人WTO后，广大农村地区已经对绿色生产、绿色消费有了一定的认识，逐渐树立了绿色消费价值观。在农产品的生产中，也开始尝试使用一些污染较为轻的肥料。换—个角度来讲这也是农民快速致富的有效途径，有利于增加农民的收入，提高农民生活水平，改善农村居住环境。
3.3.4国家应制定相应的财政税收政策
宏观上支持农村固体废物污染治理“资源节约型、环境友好型”已成为我国农村地区发展的循环经济的主要标志，同时也可以为我国农村地区的投资创造良好的环境。为鼓励个人和承包农户提高固体废物污染治理的综合能力，应再加大立法步伐，合理的制定相应的税收政策，从宏观上支持农村固体废物的污染治理。在加大对个人污染的处理费用同时，也加大对农村环境的治理力度。在这一方面既要照顾农民，也要不纵容其对环境的危害，使循环经济能在农村地区得到有力的贯彻和执行。例如，在种植土地时给予农民一定的补贴，甚至对那些种植作物好又利于环境保护的农户减免税收．或者给予奖励。这样既可以提高农民种植的积极性，还可以更好的保护农村生态环境。
杨凌示范区五泉镇桶张村的杨凌燎原沼气服务有限公司承担现着现代农业示范园区农业废弃物和大型养殖场好氧堆肥的任务，这一技术是与西北农林科技大学资源环境学院张增强教授的实验团队合作实施，不仅改善了环境问题，如粉尘，恶臭等；还带来一定的经济效益，为实现农业可循环利用奠定了基础。这一举措，对于农业资源可持续利用和环境改善都是有益的，值得推广。
图2.杨凌燎原沼气服务有限公司的位置
Fig2.the location of that company
如图2所示， 杨凌燎原沼气服务有限公司位于五泉镇桶张村，公司成立于2010年10月，主要从事农村户用和企事业单位沼气池的建设和维修。鉴于杨凌农业示范园区大规模兴起，沼液、沼渣不能得到有效利用，为了变废为宝，给园区提供大量的有机肥料，相继成立了沼肥配送中心，投资150多万元，建成了500立方米的沼液沼渣贮存罐2个，抽排控制室、车库及办公室等，配备运输车辆5辆。2015年8月，在场区建成了有机废弃物快速发酵及有机肥生产线各1条，日处理农业废弃物30吨，年处理有机废弃物1万吨，生产有机肥3000吨。厂房及设施占地面积30亩，覆盖周边地区10000多个大、中棚，10000亩种植面积和周边万头猪、万牛养殖场的粪便以及大型食用菌工厂化生产的废弃菌棒，日均生产优质有机肥10吨。
4.3.1 杨凌农业示范园区农业废弃物的产量
杨凌现代农业示范园区现有各种蔬菜、瓜果、花卉等温室大棚6000余座，每座温室大棚面积约400m2，每年收种2次，每年每座温室大棚产生种植废物约2吨，全年所有温室大棚共产生农业废物约12000吨。大量的种植废物由于没有合理的出路，导致乱丢乱仍，严重影响了农业示范园区的形象。同时，现代农业示范园区已经运行的数个万头养猪场、养牛场等每年产生5万余吨的养殖粪便，这些养殖粪便如果处理不当，将会对园区环境造成严重的影响。由于种植废物富含纤维素、半纤维素等，自然堆肥由于C/N比太高而无法进行，同时，养殖场粪便含水率较高和含氮量较高，直接堆肥也存在水分和C/N比不协调的问题，如果将二者结合起来，不仅能起到调节C/N比的问题，也可对水分进行调节，可谓一举多得。因此，将杨凌现代农业示范园区的种植业废物与养殖业废物结合起来，运用现代高温好氧堆肥技术进行无害化和资源化处理，不仅可以解决园区内这两类废物对环境的危害，还可以变废为宝，将其转化为有机肥料，为园区内的种植业提供高品质的有机肥料。
4.1.2杨凌农业示范园区农业废弃物的收集方式
对于园区内的农业废弃物，采用农用三轮车进行收集，送到处理中心储存备用。对于本香养猪场的粪污，采用粪便专用罐车进行收集和运输。将罐车运来的泥浆粪污先倒入处理中心的储液池进行沉淀，将上清液抽入专用池用于灌溉温室大棚蔬菜，将沼渣用泥浆泵抽出后与已经破碎的农业废弃物进行混合，然后进行好氧发酵。
4.1.3杨凌农业示范园区农业废弃物的好氧堆肥化处理工艺
高温堆肥处理是利用混合机将畜禽粪便和农作物秸秆按一定比例进行混合，控制微生物活动所需的水分、酸碱度、碳氮比、空气、温度等各种环境条件，在有氧条件下，借助嗜氧微生物的作用，分解畜禽粪便及秸秆中各种有机物，使堆料升温、除臭、降水，在短时间内达到矿质化和腐殖化的目的。高温堆肥处理主要受碳氮比、含水率、温度、供氧量、pH 值等几方面因素的影响。高温堆肥集有机和无机物质、微生物及微量元素于一体，发酵时间短、营养全面、肥效持久，并且处理设备占地面积小，管理方便，生产成本低，预期效益好。
由于杨凌集约化畜禽养殖场位于郊区农村，所产生的畜禽粪便相对集中，同时，农业示范园区在收获农作物后会产生大量的秸秆，二者在化学组成上可相互补充，满足微生物好氧发酵处理的条件。将这二者进行适当的前处理后进行高温混合堆肥，无论从节约资源、保护环境、实现农业可持续发展等方面都有十分积极的意义，必将成为未来农业废弃物处理的方向。
目前有机废物好氧堆肥工艺可简单分为条垛式系统和槽式发酵系统，前者投资少，操作简单，在一些土地资源丰富的地区仍然在使用，然而此工艺占地面积较大，臭味难于控制，不适合在现代农业示范园区应用；后者固定资产投资较大，但占地面积较少，自动化程度较高，臭味便于控制，堆肥产品质量好，适合现代农业示范园区的定位。因而，本项目拟选用槽式工艺进行好氧堆肥。
杨凌农业示范园区农业废弃物与养殖粪污混合发酵工艺流程图：
图3. 杨凌农业示范园区农业废弃物好氧堆肥化处理工艺流程
杨凌燎原沼气服务有限公司农业废弃物堆肥厂平面图见图4。
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