堆肥

希腊人和罗马人知道堆肥对提高作物产量的价值，甚至在冬天利用分解堆肥的热量来生产夏季蔬菜。罗马帝国灭亡后，基督教修道院在欧洲保留了堆肥艺术，大约 1200 年，许多农民再次使用堆肥。莎士比亚在 1600 年代早期的几部戏剧中都提到了这一点。

在美国，乔治华盛顿总统和托马斯杰斐逊总统在 1700 年代末和 1800 年代初是著名的地主。当他们不参与国家事务时，他们都花了很多时间尝试创新的农业实践，包括试验各种堆肥方法和材料。随着多年连续种植的作物耗尽了东海岸土壤中的养分，堆肥的做法变得普遍。这种趋势一直持续到 1900 年代初，当时据估计美国 90% 的肥料来自堆肥。

这一切在 1913 年发生了变化，当时一家德国公司开始生产合成氮化合物，包括肥料。这些新型化肥的生产成本可以低于杂乱的动物粪便堆肥，农家堆肥很快成为过去式。到 1950 年，据估计，美国使用的肥料中只有 1% 来自堆肥。

这一趋势的一个显着例外是 J.I. 于 1942 年开始的工作。 Rodale 是有机耕作方法发展的著名先驱。 Rodale 是最早看到依赖合成肥料的危害以及使用源自天然来源的堆肥的好处的人之一。堆肥在 1960 年代的环保意识时代得到了短暂的推动，但直到 1980 年代才成为一项大生意。这种激增并不是因为人们重新意识到堆肥的积极方面，而是越来越关注垃圾的消极方面。简而言之，在我们努力摆脱垃圾的过程中，我们正在污染我们的空气，毒化我们的河流，甚至将我们自己和垃圾填埋场一起埋在其中。

为了将部分市政垃圾从垃圾填埋场转移出去，一些城市在 1970 年代初期建立了回收中心，人们可以在那里携带罐头、瓶子和报纸，而不是将它们扔进垃圾桶。其次是路边回收，人们可以将这些可回收​​材料放在单独的容器中，以便在他们家门前取货。最后，许多城市增加了额外的路边容器，用于堆肥堆肥。到 1992 年，将近 1,500 个城市拥有庭院垃圾堆肥设施。

与此同时，严格的新环境法规定，工业界不能再简单地将废品倾倒在周围的土地上或将其排放到附近的河流中。为了满足这些法律，许多行业开始了自己的回收和堆肥计划。环境问题也影响到农民，他们因化肥和杀虫剂对人类和野生动物的健康造成负面影响而受到指责。因此，许多农民决定减少或消除化学物质，转而使用堆肥。

今天，大多数堆肥都是在大型设施中处理的，这些设施旨在处理特定类型的原材料。农业堆肥通常在生产原材料的同一农场生产和使用。工业堆肥可以装袋出售给个人买家，也可以将原材料批量出售给其他堆肥设施。市政庭院垃圾堆肥通常在城市或垃圾收集公司运营的设施中生产，并出售给当地的园林绿化公司和花园中心。

原材料

从技术上讲，堆肥可以由任何有机材料制成。也就是说，它可以由含有碳的生物体、植物或动物的任何部分制成。堆肥还需要氮、氧和水的来源，以及少量通常在有机材料中发现的各种元素，包括磷、铜、钾、钙等。

为了使有机材料与其他材料结合并分解成堆肥，需要几种活的有机体和微生物。这些包括帮助消化材料和运输细菌的蛔虫；蚯蚓，用它们的隧道给材料充气；多种真菌，有助于消化抗腐烂的纤维素；称为放线菌的霉菌样细菌，攻击未加工的植物组织；和许多其他人。

用于制造堆肥的最常见原材料是庭院垃圾，例如草屑、树叶、杂草以及灌木和树木的小修剪物。大多数家庭花园堆肥堆和市政堆肥设施仅使用庭院废物，因为可用材料量大。

工业堆肥设施倾向于使用特定工厂或区域内产生的废料。例如，在糖厂经营的地区，将甜菜浆与其他材料混合制成堆肥。啤酒厂用过的啤酒花和谷物也可以制成极好的堆肥材料。其他材料包括木材厂的锯末和木片、罐头厂的鱼废料以及屠宰场的干血和粉碎的动物骨头。

农业堆肥设施使用附近农场现成的材料。这些包括动物粪便、用过的稳定稻草、变质的水果和蔬菜、田间垃圾、葡萄园和果园修剪、腐烂的干草和其他农业废物产品。

用于制作堆肥的一些更不寻常的原材料包括海藻、鸡毛、花生壳和剪下的头发。

制造
过程

堆肥的生产既是一个机械过程，又是一个生物过程。在生物分解过程开始之前，必须首先通过机械方式分离、收集和粉碎原材料。在某些情况下，材料的机械搅拌或通气有助于分解过程本身。分解后，制成的堆肥经过机械筛选并装袋分发。

有多种方法可以大规模生产堆肥。沼气池方法将原材料放在一个大的密封容器中以排除氧气。由此产生的缺氧分解不仅会产生堆肥，还会产生可用于烹饪或加热的甲烷气体。加气桩法将原材料放置在包含循环空气的穿孔管的桩或沟中。由此产生的富氧分解会产生大量热量，从而杀死大多数有害细菌。长条堆法将原材料放在长堆中，称为长条堆，让它们在数周或数月的时间内自然分解。这是最便宜的方法。下面是一个典型的操作序列，用于使用堆垛方法将城市庭院废物转化为堆肥。

分离

• 1 院子里的垃圾由房主存放在单独的容器中，并在常规垃圾收集日放置在路边收集。房主被告知只能收集某些庭院垃圾。这些包括草屑、树叶、杂草和灌木和树木的小修剪。直径不超过 6 英寸（15 厘米）的短树枝也是可以接受的。房主还被告知某些其他庭院垃圾是不可接受的。这些包括岩石、草皮、动物排泄物和过量的污垢。棕榈叶是被禁止的，因为叶尖不会分解并携带毒药。食物残渣、水果和蔬菜也被禁止，因为它们会吸引啮齿动物、携带不需要的种子并产生气味。
• 2 院子里的垃圾由单独的垃圾车收集，然后运送到处理中心，在那里成堆倾倒。对桩进行目视检查，并手动移除任何尺寸过大或不可接受的材料。

研磨

• 3 一种称为前装载机的大型轮式机器从堆中拾取材料并将其倾倒到桶式研磨机中。桶磨机有一个静止的立式圆柱形外壳和一个旋转的圆柱形内壳。当材料在两个壳之间通过时，它被研磨成更小的碎片并彻底混合。磨碎的材料从底部掉出并通过筛网，在那里筛出较大的碎片。剩余的材料通过传送带运输到一个保持堆。
• 4 较大的部分出售给园林绿化公司，用作覆盖物或地面覆盖物，无需进一步加工。其余部分装入大型自卸卡车并运往堆肥区，在那里成排地倾倒，称为堆垛。每排大约 6-10 英尺（2-3 米）高，数百英尺（米）长，横截面呈三角形。每排之间留出约 10 英尺 (3 m) 宽的平坦空间，以允许车辆沿长度方向移动。

堆肥

• 5 堆肥区可能占地数英亩（公顷）。将料堆放置到位后，材料会被沿着料堆移动并喷洒水的油罐车弄湿。水有助于堆肥过程，并有助于最大限度地减少风吹的灰尘。
• 6 每隔几周，一个特殊的机器就会跨过每个草垛，并沿着它的长度移动以转动和搅拌材料。这将材料分解成更小的碎片并将其暴露在氧气中，这有助于分解过程。草垛翻好后，再次喷水。这个过程持续两三个月。在炎热干燥的天气里，草垛可能需要更频繁地浇水。在分解过程中，堆的内部温度可能达到 130° F (54° C)，这有助于杀死可能存在的许多杂草种子。

固化

• 7 使用前端装载机将未加工的堆肥铲起并移至一个大的锥形堆中，在那里可以在数周内完成分解过程。这个过程称为固化，它允许堆肥中的碳和氮调整到它们的最终水平。

筛选

• 8 堆肥固化后，用前端装载机将其铲起并倒入旋转筛的料斗中。该设备由一个绕着水平面略倾斜的轴旋转的大型圆柱形屏幕组成。中的开口 描述将庭院垃圾商业加工成堆肥的图表。屏幕直径约为 0.5 英寸（1 厘米）。堆肥由传送带从料斗送入旋转筛网的升高端。当堆肥沿着旋转筛网的长度向下滚动时，较小的材料通过筛网落下并由传送带移至存储堆。无法通过筛网的较大材料从圆筒的下端掉出，然后返回堆肥堆进一步分解或作为木片出售。

分发

• 9 大部分制成的堆肥被装入大型自卸卡车并批量出售给园林绿化公司、市政当局、苗圃和其他商业客户。其中一些密封在 40 磅（18 公斤）塑料袋中，供零售给房主。使用堆垛方法，典型的郊区庭院垃圾处理设施每年可生产多达 100,000 吨（91,000 公吨）的堆肥。

质量控制

堆肥公司定期对其成品堆肥进行测试，以确保其不含有害物质并含有适量的植物营养素。这些测试测量颗粒的大小、水分含量、矿物质含量、碳氮比、酸度、营养成分、杂草种子发芽率和许多其他因素。例如，废物颗粒的直径应在 0.5-2 英寸（1.2-5 厘米）之间，以促进堆肥内的氧气流动。同样，水分含量应高于 40%，以促进堆肥过程。低于 40% 的水分含量会减慢该过程并存在自燃风险。此外，理想的碳氮比应平均为 30 份碳对 1 份氮的重量。理想的平衡可以维持健康的微生物种群，从而加速分解并减少气味。

有害物质

由庭院废物（如树叶和草屑）制成的堆肥很少含有任何有害物质。然而，当堆肥是由部分分类的城市垃圾、某些工业废物或污水污泥制成时，就会出现问题。在这些情况下，可能存在不可接受的有毒金属、化学品或有害细菌水平。

为了保护公众，联邦环境保护署 (EPA) 为可能存在于堆肥中的数千种材料设定了可接受的水平。每个州也可能有自己的标准。对于城市垃圾，源头分离——即让房主将他们的庭院垃圾分类到不同的容器中，而不是将它们与其他垃圾一起扔掉——被认为是生产清洁、安全堆肥的最有效方法之一。

未来

通过分离家庭庭院垃圾并将其转化为堆肥，估计市政当局可以将进入垃圾填埋场的垃圾数量减少约 20%。虽然这是一个显着的减少，但预计未来将不得不从垃圾填埋场转移更多垃圾。脏的食品包装、一次性尿布垫、食物残渣、天然纤维抹布、木块和其他有机材料等材料都可以堆肥。为此，市政当局可能必须建立城市固体废物 (MSW) 处理设施，将可堆肥材料与有害材料（如废弃电池、机油、石棉和许多家用化学品）分开。

最终堆肥还可以提供一种处理和中和甚至有害材料的方法。例如，在一些较旧的军用弹药工厂和储存设施中，周围的土壤被爆炸性物质三硝基甲苯（也称为 TNT）污染。研究人员正在使用一种特殊配方的植物废物和水牛粪混合堆肥，通过简单的生物堆肥过程中和土壤，该过程将 TNT 的爆炸性有机成分转化为危害较小的化合物。