,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,*,固体废弃物处置技术,固体废弃物处置技术,1,第九章 可生化降解固体废物的处理与利用,第一节 好氧生物降解制堆肥,第二节 厌氧生物制沼气,第九章 可生化降解固体废物的处理与利用,2,原理,:,微生物降解技术,:,依靠,自然界,广泛分布的微生物的作用,通过生物转化,(,氧化、分解,有机固废,),将,有机固废中易于生物降解的有机组分转化为,腐殖肥料,、,沼气或,其它,化学转化品,。（塑料蛋白、乙醇或糖类）从而达到固废无害化的一种处理方法。,目前主要包括：,好氧堆肥技术,、,厌氧发酵技术,原理:,3,第一节 好氧生物降解制堆肥,原料,传统：,秸秆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵制作肥料。,本世纪,20,年代后：生活垃圾、污水污泥、人和禽畜粪便以及农林废物等,工艺,传统,:,手工操作和自然堆积方式，并依靠自发的生物转化作用，发酵周期长，处理量小,本世纪,20,年代后；出现了机械堆制技术,第一节 好氧生物降解制堆肥原料,4,一、堆肥化概述,堆肥化概念和分类,堆肥化（,composting),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,(Biostablization),的过程。,注意：,堆肥原料来自生物界,；,堆制过程需在人工控制下进行,;,堆制过程的实质是生物化学过程。,体积一般只有原体积积,50,一,70,。,一、堆肥化概述堆肥原料来自生物界；,5,两个相关概念,堆肥：废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥,(compost),。,腐殖土：堆肥是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐殖土”。,分类,按堆制方式：,间歇堆积法、连续堆积法,按原料发酵所处状态：,静态发酵法、动态发酵法,按堆制过程的需氧程度：,好氧法,、,厌氧法,两个相关概念,6,关于好氧法、厌氧法,好氧堆肥系统温度一般为,50,一,65,，最高可达,80,一,90,，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。,厌氧堆肥,，,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,312,个月，异味浓烈，分解不够充分。,关于好氧法、厌氧法,7,(,二,),好氧法堆肥原理,好氧法制堆肥是以好氧菌为主对废物进行,吸收、氧化、分解,。微生物通过自身的生命活动，,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,，并放出生物生长活动所需要的能量，把,另一部分有机物转化合成为新的细胞物质,，使微生物生长繁殖，产生更多生物体。,(二)好氧法堆肥原理好氧法制堆肥是以好氧菌为主对废,8,好氧堆肥原理图,好氧堆肥原理图,9,(,三,),堆肥原料与堆肥微生物,1,堆肥原料,含碳水化合物、脂类、蛋白质较多的固废,人和禽畜粪便,，已经经过胃肠系统的充分消化，一般颗粒较小，合有大量低分子化合物,人和动物未吸收消化的中间产物，含水量较高，可直接用作原料。,有机污泥,富含微生物生活繁殖所需的营养成分,(,表,91),，是堆肥的良好原料。,农林废物,均富含碳素，但有的因含纤维素、半纤维素类物质；有的因表面布有众多毛孔而其有疏水性，处理困难，故均需作预处理,生活垃圾,中，不可堆腐的物质较多，需通过预处理，适当排除，才能用作堆肥原料。,(三)堆肥原料与堆肥微生物,10,2,堆肥微生物,嗜温菌和嗜热菌。繁殖的温度范围列于表,92,。,2堆肥微生物,11,分析,:,40,嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况,25,80,分析:40嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况2580,12,1:,常温时,有机物分解,产生的热量,少部分排入环境,一部分留在有机固废中,使得有机固废第一次升温,2:,升温过程中，嗜温菌大批死亡,嗜热菌开始大量分解有机物,自身繁殖，同时释放能量,再次升温。因此,好氧分解中,发挥作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热菌,3,：养分减少，嗜热菌大批死亡，温度降低，嗜温菌开始活动,根据以上分析：将其分成三个过程：,1:常温时,有机物分解,产生的热量,少部分排入环境,一部分留,13,(1),起始阶段：,堆制初期，堆层呈中温,(1545),。此时，,嗜温性微生物活跃，,利用可溶性物质糖类、淀粉不断增殖，在转换和利用化学能的过程中产生的能量超过细胞合成所需的能量，加上物料的保温作用，,温度不断上升。,（,2,）高温阶段,嗜热性微生物,迅速繁殖，在供养条件下，大部分较难降解的有机物（蛋白质、纤维等）继续氧化分解，同时释放能量，温度,60-70,度；,有机物分解完毕，养料减少，,嗜热性微生物,停止活动，当温度稳定在,40,度左右，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。,堆肥过程,(1)起始阶段：堆制初期，堆层呈中温(1545)。此时，,14,2,、堆肥过程参数,、供氧量,空气量少，大量微生物死亡，分解速度慢；多，温度降低，不利于耐热菌。,最佳量：实际空气量为理论空气量的,2-10,倍,方式：强制通风、翻堆搅拌，,需适当的物料空隙率,2、堆肥过程参数、供氧量,15,、含水率,影响：,一般，含水率水分低于,20%,，微生物死亡；过高，原料紧缩，空隙率小，导致空气量小，转化成厌氧反应；同时水分蒸发过多，温度达不到要求，影响堆肥效果。,最佳含量：,、含水率一般，含水率水分低于20%，微生物死亡；过高，原料,16,、碳氮比,微生物每利用,30,份碳就需要,l,份氮，故初始物料的碳氮比为,30,：,1,合乎堆肥需要，其最佳在,26,：,135,：,1,之间。成品堆肥的适宜碳氮比为,10:1-20:1,之间：出于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，放应加入氮肥水溶液、粪便、污泥等调节剂，使之调到,30,以下。,影响,:,过高；氮缺乏，细菌和其它微生物发展受限制，堆肥速度缓慢，时间长；另外还会造成成品堆肥的氮饥饿,过低：氮素过剩，容易转化成氨气释放，造成肥效降低,各物料的碳氮比见表,、碳氮比 微生物每利用30份碳就需要l份氮，故初始物料,17,好氧堆肥初期，,pH,一般可下降为,56,，尔后又开始上升，发酵完成前可达,8.5-9.0,，最终达到,7,o,一,8,o,18,有机物含量,堆肥物料适宜的有机物含量为,20,一,80,，有机物含量过低，不能提供足够的热能，影响嗜热菌增殖，难以维持高温发酵过程。有机物含量大于,80,时，堆制过程要求大量供氧，实践中常因供氧不足而发生部分厌氧过程。,、堆肥程序,、原料预处理,包括分选、破碎以及含水率和碳氮比调整。,、原料发酵,我国高温堆肥大多采用一次发酵方式，周期长达,30,天以上，目前实验推广的是二次发酵方式，周期一般需要,20,天。,有机物含量堆肥物料适宜的有机物含量为20一80，有,19,一次发酵：前两个阶段，天,二次发酵：第三段后发酵室，堆成,12,米高的堆垛进行二次发酵，使之腐熟。此时温度持续下陈当温度稳定在,40,左右时即达腐熟，一般需,20,一,30,天。,、后处理,后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理。,、堆肥方法,间歇堆肥法（野积式堆肥）,传统方法；一次发酵，周，每周翻动,-,次,二次发酵，,-,周,全过程,-,天，场地坚实不渗水面积足够,一次发酵：前两个阶段，天,20,说明；,垃圾处理实验厂工艺流程图,说明；垃圾处理实验厂工艺流程图,21,优点,；,、时间短,、建池数量少,、一次发酵后除杂，减少体积,、一次发酵进入二次发酵过程中，机械翻转，加快腐熟进程，缩短周期,优点；,22,连续发酵,连续发酵工艺采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。这种系统除具有发酵时间短，能杀灭病源微生物外，还能防止异味，成品质量比较高，已在美国、日本、欧洲广为采用。,连续发酵连续发酵工艺采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在,23,、腐熟度概念,堆肥的腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。在工程上，它是的衡量堆肥反应完成的信号；在农业上，它是堆肥质量的指标。,(I),直观经验法：成品氓肥显棕色或陪灰色，并具有霉臭,酌土壤气味，无明显的纤维。,(2),淀粉测试法：淀粉测试法的理论依据是在正常的发酵,过程中，堆肥的淀粉量随时间增加而减少，一般当发酵到达第,45,周时，淀粉绝大部分分解，最终成品堆肥中，淀粉应全部消失。测定方法是将堆肥样品加入高氨酸溶液，搅拌、过滤，用碘液检验滤液，如果变黄、略有沉淀物，表明堆肥已经稳定；如果呈现蓝色，表明堆肥未腐熟。,测试方法,、腐熟度概念堆肥的腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。在工程上，,24,(3),耗氧速率法,通过仪器自动显示堆层,O,或,CO,浓度在单位时间内的变化值，以评定堆肥发酵程度和腐熟情况。,、堆肥的农业效用,堆肥的改土作用,增加土壤有机质,2,改善土壤结构,3,提高土壤功能,4,促进植物根系增长,堆肥的增产作用,堆肥农用的不利因素,(3)耗氧速率法,25,、含量低,易富集有害元素,投资大，成本偏高,、含量低,26,第二节 厌氧发酵制沼气,1,、厌氧发酵的原理,整个发酵过程分为液化、产酸和产甲烷三个阶段；不同菌群,第二节 厌氧发酵制沼气1、厌氧发酵的原理整个发酵过程分为,27,见图,见图,28,影响因素,、原料配比：合适的碳氮比,大量报道及实验表明，碳氮比,20-30,最佳，为,35,时产气量明显下降,影响因素、原料配比：合适的碳氮比大量报道及实验表明，碳氮比,29,固体废弃物处置技术课件,30,（,3,）厌氧发酵工艺,按发酵温度划分：,高温厌氧发酵工艺,自然温度厌氧发酵工艺,1,、高温厌氧发酵工艺,温度：,47-55,度,效果：,有机物分解旺盛、发酵快，物料在发酵池内停留时间短,适用对象,：城市垃圾、粪便和污泥,（3）厌氧发酵工艺按发酵温度划分：高温厌氧发酵工艺自然温度厌,31,发酵程序,发酵程序,32,2,、自然温度厌氧发酵工艺,是指在自然温度影响下发酵温度发生变化的,厌氧发酵工艺,发酵池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广,2、自然温度厌氧发酵工艺是指在自然温度影响下发酵温度发生变化,33,城市粪便厌氧发酵处理实例（,P263,）,城市粪便厌氧发酵处理实例（P263）,34,