单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,第五章 固体废物生物处理,Biological Treatment of Solid Waste,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,【概念】,堆肥化厌氧消化,微生物浸出,【方法原理】,堆肥原理；,厌氧消化原理；,微生物浸出机理。,本章重点,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,处理方法,好氧堆,肥处理,厌氧消,化处理,微生物,浸出,其它生物,处理方法,堆肥化（composting）,:在人工控制的环境下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程,厌氧消化,:也称厌氧发酵，指在厌氧状态下利用微生物使固体废物中有机物转变为CH,4,和CO,2,的过程,微生物浸出,:利用微生物新陈代谢过程或代谢产物将废物中目的元素转变为易溶状态并得以分离的过程,蚯蚓床技术,废物生产单细胞蛋白等,1,4,2,3,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,基本原理,堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取,堆肥过程,堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化,影响因素,六个主要因素,堆肥工艺,四种工艺，六个阶段及内容,堆肥设备,四类,1,2,3,4,5,1,好氧堆肥处理,评价指标,6,四类，,15,个,好氧堆肥演示,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,异化作用,同化作用,细胞物质,(微生物繁殖),CO,2,H,2,O,NH,3,PO,4,3-,O,4,2-,能量,堆肥有机物(含C，H，O，N，P，S，Cl)、氧和微生物,转入环境,释放、转化为热,+,好氧堆肥基本原理,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,好氧堆肥过程,适应新环境,嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度45,嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维素、蛋白质，温度4570,嗜温性微生物、多为难分解物质，木质素，温度,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,好氧堆肥过程,140以下,24050,3高于60,4常温,堆体内部温度分布,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,影响因素,堆肥化效果,供氧量,含水率,温度和有机物含量,孔隙度,C/N,和,C/P,pH,例：用下列两种废物（落叶和活性污泥）混合进行堆肥，计算它们的用量，使混合原料的C/N达到堆肥的适宜比例，同时计算混合原料的水分是否达到要求，若不能，计算需加入的水量。,落叶：C/N50.0，N0.7%，含水率50%,活性污泥：C/N6.3，N5.6%，含水率75%,（C/N为25.0）,（5060%）,2.Determine the amount of sludge to be added to 1 lb of leaves to,achieve a C/N rate of 25,(d),Find the moisture content:,Moisture=,0.75 lb water,0.75 lb water+0.58 lb dry matter,=56%,1,lb leaves+0.33 lb sludge,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,堆肥工艺,主发酵,分选、破碎、筛分、混合、养分及水分,调节,发酵仓或露天堆积，强制或翻堆搅拌供氧主发酵期,412d,前处理,1,2,后发酵,进一步分解难分解有机物，条堆或静态堆肥，,2030d,3,贮存,夏冬需贮存，容纳,6,个月的贮存设备；干燥透气,6,脱臭,产生氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等。化学除臭剂；碱、水溶液过滤；,熟堆肥,、沸石等吸,附剂吸附,5,后处理,分选设备去除塑料、玻璃金属、小石块；加入,N,、,P,、,K,制复肥,4,工艺类型：条垛式、强制通风静态垛、反应器、塔式,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,堆肥化设备,堆肥化设备,破碎设备,混合设备,输送设备,分离设备,斗式装载机或推土机、垮式翻堆机、侧式翻堆机,反应器（垂直、倾斜,及水平固体流）,鼓风机、流量计,自动控制系统,生物过滤器：熟化的堆,肥、树皮、木片、粒状的,泥炭等，负荷为80120 m,3,m,-3,h,-1,)，出气温度维持在2040；,物料处理设备,翻堆设备,反应器堆肥系统,除臭设备,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,腐熟杜评价指标,化学指标,pH/COD/BOD,/VS/,碳氮比,/,氮,化物,/,腐殖酸,工艺指标,温度,耗氧速率,400,mg/(,kgh,),堆肥腐熟度评价指标,物理学指标,气味,/,粒度,/,色度,生物学指标,呼吸作用,/,生物活,性,/,发芽指数,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,1,好氧堆肥处理,参,考,资,料,1 柴晓利,张华,赵由才.固体废物堆肥原理与技术M.化学工业出版社.2005年9月,2 王岩.殖业固体废弃物快速堆肥化处理M.化学工业出版社.2005年8月,3,http:/post.org.uk,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化原理,厌氧消化影响因素,厌氧消化工艺,厌氧消化设备,1,2,3,4,厌氧消化处理,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,厌氧消化原理,有机物微生物,有机酸，醇类，O,2,，NH,3,，H,2,S等，能量，微生物,细胞物质,CO,2,，CH,4,等，能量,抗性物质,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,厌氧消化原理,细胞物质(微生物繁殖),有机酸、醇类、CO,2,、H,2,S、NH,3,、能量,堆肥有机物(C、N、O、H、P、S等),细胞物质,CO,2,、CH,4,等，能量,酸性发酵阶段,碱性发酵阶段,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,厌氧消化的影响因素,添加物和抑制物,厌氧条件/Eh,接种物,温度,原料配比,搅拌,pH,其它因素,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,厌氧消化工艺,根据消化温度划分工艺类型,高温消化工艺,自然温度消化工艺,最佳温度范围是,4755,，此时有机物分解旺盛，,消化快,，物料在厌氧池内,停留时间短,。,适用于城市垃圾、粪便和有机污泥的处理。,培养高温消化菌、维持高温投料和排料、搅拌,目前我国农村都采用这 种消化类型。,这种工艺的消化池,结构简单,、,成本低廉,、施工容易、便于推广，但受季节影响明显,消化周期须视季节和地区的不同加以控制,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,厌氧消化工艺,根据投料运转方式划分工艺类型,间歇式消化工艺,半连续消化工艺,两步消化工艺,一次投料发酵，运转期中不添加新料，当发酵周期结束后，取出旧料再重新投入新料发酵。,启动时一次性投入较多的消化原料，当产气量趋于下降时，开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。,农村较适用,两个反应器；根据两段理论设计,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,厌氧消化工艺,池底污泥或消化料液,消化产气,加水封池,入池堆沤,大换料,拌料接种,备料,肥料,定期或不定期出料,定期或不定期加料,活性污泥或,其他接种物,间歇式消化工艺,半连续消化工艺,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,消化器,红泥塑料沼气池：,批量进料,半塑式沼气池,/,二块模式全塑沼气池,/,袋式全塑沼气池,/,干湿交替消化沼,气池,水压式消化池,水压式沼气池具有结构简单、造价低、施工方便；但由于温度不稳定，产气量不稳定，因此原料利用率低。,长方形甲烷消化池,气体储藏室与消化室相同，位于消化室的上方，设一,贮水库,调节气体储藏室压力。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,水压式沼气池,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,长方形甲烷消化池,通水穴,贮水库,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,2,厌氧消化处理,参,考,资,料,1 周孟津,张榕林,蔺金.沼气实用技术.化学工业出版社.2004年1月,2,http:/www.biogas- and Disposal of Solid Waste,3,微生物浸出,微,生,物,浸,出,内,容,提,要,微生物浸出史,浸矿细菌,细菌浸出机理,细菌浸出工艺,细菌浸出处理放射性废渣,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,微生物浸出,微,生,物,浸,出,史,1887,年,发现,1922,年,浸出,ZnS,1947,年,发现,Thiolacillus Ferrooniclans,1954,年,高效,1958,年,专利申请,1,2,3,4,5,2040年工业应用历史,贫矿、尾矿、废渣,U、Zn、Mn、As、Ni、Co、Mo等,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,微生物浸出,浸矿微生物,菌种,主要生理特性,最佳pH,氧化,铁硫,杆菌,Fe,2+,Fe,3+,、,S,2,O,3,2-,SO,4,2-,2.55.3,氧化,铁,杆菌,Fe,2+,Fe,3+,3.5,氧化,硫铁,杆菌,S SO,4,2-,、,Fe,2+,Fe,3+,2.8,氧化,硫,杆菌,S SO,4,2-,、,S,2,O,3,2-,SO,4,2-,2.03.5,聚生,硫,杆菌,S SO,4,2-,、,H,2,S SO,4,2-,2.04.0,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,微生物浸出,浸矿机理,化学,反应说,直接,作用说,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,微生物浸出,细菌浸出工艺,浸出,布液：喷洒法,灌溉法,垂直管法,均匀分布,pH2,金属回收,循环浸出,置换,电积,其它金属,菌液,再生,调pH,矿堆氧化,再生池,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,微生物浸出,浸出处理放射性废渣,固体废物