固体废弃物处置技术课件.ppt

1、 固体废弃物处置技术固体废弃物处置技术 第九章第九章 可生化降解固体废物的处理与利用可生化降解固体废物的处理与利用第一节第一节 好氧生物降解制堆肥好氧生物降解制堆肥第二节第二节 厌氧生物制沼气厌氧生物制沼气n原理:微生物降解技术微生物降解技术:依靠依靠自然界自然界广泛分布的广泛分布的微生物的作用微生物的作用,通过生物转化通过生物转化(氧化、分解氧化、分解有机有机固废固废)将将有机固废中易于生物降解的有机组分有机固废中易于生物降解的有机组分转化为转化为腐殖肥料腐殖肥料、沼气或沼气或其它其它化学转化品化学转化品。（塑料蛋白、乙醇或糖类）从而达到固废无害（塑料蛋白、乙醇或糖类）从而达到固废无害化的一

2、种处理方法。化的一种处理方法。目前主要包括：目前主要包括：好氧堆肥技术好氧堆肥技术、厌氧发酵技术厌氧发酵技术第一节第一节 好氧生物降解制堆肥好氧生物降解制堆肥原料原料 传统：传统：秸秆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵秸秆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵制作肥料。制作肥料。本世纪本世纪20年代后：生活垃圾、污水污泥、人和禽畜年代后：生活垃圾、污水污泥、人和禽畜粪便以及农林废物等粪便以及农林废物等工艺工艺 传统传统:手工操作和自然堆积方式，并依靠自发的生物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，处理量小转化作用，发酵周期长，处理量小 本世纪本世纪20年代后；出现了机械堆制技术年代

3、后；出现了机械堆制技术 一、堆肥化概述一、堆肥化概述u 堆肥化概念和分类堆肥化概念和分类 堆肥化（堆肥化（composting)composting)是在控制条件下，使来是在控制条件下，使来源于生物的有机废物，发生生物稳定作用源于生物的有机废物，发生生物稳定作用(BiostablizationBiostablization)的过程。的过程。注意：注意：l 堆肥原料来自生物界堆肥原料来自生物界；l 堆制过程需在人工控制下进行堆制过程需在人工控制下进行;l 堆制过程的实质是生物化学过程。堆制过程的实质是生物化学过程。l 体积一般只有原体积积体积一般只有原体积积5050一一7070。p 两个相关概念

4、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堆肥：废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(compost)(compost)。腐殖土：堆肥是一类腐殖质含量很高的疏松物质，腐殖土：堆肥是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为故也称为“腐殖土腐殖土”。p分类分类 按堆制方式：按堆制方式：间歇堆积法、连续堆积法间歇堆积法、连续堆积法按原料发酵所处状态：按原料发酵所处状态：静态发酵法、动态发酵法静态发酵法、动态发酵法按堆制过程的需氧程度：按堆制过程的需氧程度：好氧法好氧法、厌氧法厌氧法p关于好氧法、厌氧法关于好氧法、厌氧法好氧堆肥系统温度一般为好氧堆肥系统温度一般为50一一65，最高可达，

5、最高可达80一一90，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。厌氧堆肥厌氧堆肥，空气与发酵原料隔绝，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，堆制温度低，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但，但堆制周期过长，、需堆制周期过长，、需312个月，异味浓烈，分解个月，异味浓烈，分解不够充分。不够充分。(二二)好氧法堆肥原理好氧法堆肥原理好氧法制堆肥是以好氧菌为主对废好氧法制堆肥是以好氧菌为主对废物进行物进行吸收、氧化、分解吸收、氧化、分解。微生物通过。微生物通过自身的生命活动，自身的生命活动，把一部分被吸收的有把一部分被吸收的有机物氧化

6、成简单的无机物机物氧化成简单的无机物，并放出生物，并放出生物生长活动所需要的能量，把生长活动所需要的能量，把另一部分有另一部分有机物转化合成为新的细胞物质机物转化合成为新的细胞物质，使微生，使微生物生长繁殖，产生更多生物体。物生长繁殖，产生更多生物体。好氧堆肥原理图好氧堆肥原理图(三三)堆肥原料与堆肥微生物堆肥原料与堆肥微生物1 1堆肥原料堆肥原料含碳水化合物、脂类、蛋白质较多的固废含碳水化合物、脂类、蛋白质较多的固废 人和禽畜粪便人和禽畜粪便，已经经过胃肠系统的充分消化，一般颗粒，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较小，合有大量低分子化合物人和动物未吸收消化的中人

7、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。间产物，含水量较高，可直接用作原料。有机污泥有机污泥富含微生物生活繁殖所需的营养成分富含微生物生活繁殖所需的营养成分(表表9 91)1)，是，是堆肥的良好原料。堆肥的良好原料。农林废物农林废物均富含碳素，但有的因含纤维素、半纤维素类物质；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，故均需作预处理作预处理 生活垃圾生活垃圾中，不可堆腐的物质较多，需通过预处理，适当排中，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。除，才能用作

8、堆肥原料。2 2堆肥微生物堆肥微生物 嗜温菌和嗜热菌。繁殖的温度范围列于表嗜温菌和嗜热菌。繁殖的温度范围列于表9 92 2。分析分析:4040嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况252580801:1:常温时常温时,有机物分解有机物分解,产生的热量产生的热量,少部分排入环少部分排入环境境,一部分留在有机固废中一部分留在有机固废中,使得有机固废第一使得有机固废第一次升温次升温2:2:升温过程中，嗜温菌大批死亡升温过程中，嗜温菌大批死亡,嗜热菌开始大嗜热菌开始大量分解有机物量分解有机物,自身繁殖，同时释放能量自身繁殖，同时释放能量,再再次升温。因此次升温。因此,好氧分解

9、中好氧分解中,发挥作用的是菌发挥作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热菌体硕大、性能活泼的嗜热菌3 3：养分减少，嗜热菌大批死亡，温度降低，：养分减少，嗜热菌大批死亡，温度降低，嗜温菌开始活动嗜温菌开始活动根据以上分析：将其分成三个过程：根据以上分析：将其分成三个过程：(1)(1)起始阶段：起始阶段：堆制初期，堆层呈中温堆制初期，堆层呈中温(15(1545)45)。此。此时，时，嗜温性微生物活跃，嗜温性微生物活跃，利用可溶性物质糖类、淀粉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，超过

10、细胞合成所需的能量，加上物料的保温作用，温温度不断上升。度不断上升。（2 2）高温阶段）高温阶段 嗜热性微生物嗜热性微生物迅速繁殖，在供养条件迅速繁殖，在供养条件下，大部分较难降解的有机物（蛋白质、纤维等）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，温度继续氧化分解，同时释放能量，温度60-7060-70度；度；有机物分解完毕，养料减少，有机物分解完毕，养料减少，嗜热性微生物嗜热性微生物停止活动，停止活动，当温度稳定在当温度稳定在4040度左右，堆肥基本达到稳定，形成度左右，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。腐殖质。堆肥过程堆肥过程2 2、堆肥过程参数、堆肥过程参数、供

11、氧量、供氧量空气量少，大量微生物死亡，分解速度慢；多，温度降空气量少，大量微生物死亡，分解速度慢；多，温度降低，不利于耐热菌。低，不利于耐热菌。最佳量：实际空气量为理论空气量的最佳量：实际空气量为理论空气量的2-102-10倍倍方式：强制通风、翻堆搅拌，方式：强制通风、翻堆搅拌，需适当的物料空隙率需适当的物料空隙率、含水率、含水率影响：影响：一般，含水率水分低于一般，含水率水分低于20%20%，微生物死亡；过高，原料紧缩，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。蒸发过多，

12、温度达不到要求，影响堆肥效果。最佳含量：最佳含量：、碳氮比、碳氮比 微生物每利用微生物每利用3030份碳就需要份碳就需要l l份氮，故初始物料的碳氮比份氮，故初始物料的碳氮比为为3030：1 1合乎堆肥需要，其最佳在合乎堆肥需要，其最佳在2626：1 13535：1 1之间。成之间。成品堆肥的适宜碳氮比为品堆肥的适宜碳氮比为10:1-20:110:1-20:1之间：出于初始原料的碳之间：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、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，使之调到污泥等调节剂，使之调到3030以下。以下。影响影响:过高；氮缺乏，细

13、菌和其它微生物发展受限制，堆肥过高；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各物料的碳氮比见表 好氧堆肥初期，好氧堆肥初期，pHpH一般可下降为一般可下降为5 56 6，尔后又开始上升，尔后又开始上升，发酵完成前可达发酵完成前可达8.5-9.08.5-9.0，最终达到，最终达到7 7o o一一8 8o o有机物含量有机物含量堆肥物料适宜的有机物含量为堆肥物料适宜的有机物含量为2020一一80

14、80，有机物含量过低，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。有机物含量大于程。有机物含量大于8080时，堆制过程要求大量供氧，实践中时，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。常因供氧不足而发生部分厌氧过程。、堆肥程序、堆肥程序、原料预处理、原料预处理包括分选、破碎以及含水率和碳氮比调整。包括分选、破碎以及含水率和碳氮比调整。、原料发酵、原料发酵 我国高温堆肥大多采用一次发酵方式，周期长达我国高温堆肥大多采用一次发酵方式，周期长达3030天以上，天以上，目前实验推广的是二次发酵方式，周

15、期一般需要目前实验推广的是二次发酵方式，周期一般需要2020天。天。一次发酵：前两个阶段，天一次发酵：前两个阶段，天二次发酵：第三段后发酵室，堆成二次发酵：第三段后发酵室，堆成1 12 2米高的堆垛进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行二次发酵，使之腐熟。此时温度持续下陈当温度稳定在定在4040左右时即达腐熟，一般需左右时即达腐熟，一般需2020一一3030天。天。、后处理、后处理后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理。后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理。、堆肥方法、堆肥方法间歇堆肥法（野积式堆肥）间歇堆肥法（野积式堆肥）传统方法；一次发酵，周，每周翻动传统方法；一

16、次发酵，周，每周翻动-次次二次发酵，二次发酵，-周周全过程全过程-天，场地坚实不渗水面积足够天，场地坚实不渗水面积足够说明；说明；垃圾处理实验厂工艺流程图垃圾处理实验厂工艺流程图优点优点；、时间短、时间短、建池数量少、建池数量少、一次发酵后除、一次发酵后除杂，减少体积杂，减少体积、一次发酵进入、一次发酵进入二次发酵过程二次发酵过程中，机械翻转，中，机械翻转，加快腐熟进程，加快腐熟进程，缩短周期缩短周期 连续发酵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，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原料在一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程

17、。这种系统除具有发酵时间短，能杀灭病酵过程。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，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。已在美国、日本、欧洲广为采用。、腐熟度概念、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，它是堆肥质量的指衡量堆肥反应完成的信号；在农业上，它是堆肥质量的指标。标。(I)(I)直观经验法：成品氓肥显棕色或陪灰色，并具有霉臭直观经验法：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。酌土壤气味，

18、无明显的纤维。(2)(2)淀粉测试法：淀粉测试法的理论依据是在正常的发酵淀粉测试法：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4 45 5周时，淀粉绝大部分分解，最终成品堆肥中，淀粉应全周时，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。经稳定；如果呈现蓝色

19、，表明堆肥未腐熟。测试方法测试方法 (3)(3)耗氧速率法耗氧速率法通过仪器自动显示堆层通过仪器自动显示堆层O O或或COCO浓度在单位时间内的变化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。值，以评定堆肥发酵程度和腐熟情况。、堆肥的农业效用、堆肥的农业效用堆肥的改土作用堆肥的改土作用增加土壤有机质增加土壤有机质 2 2改善土壤结构改善土壤结构 3 3提高土壤功能提高土壤功能 4 4促进植物根系增长促进植物根系增长 堆肥的增产作用堆肥的增产作用堆肥农用的不利因素堆肥农用的不利因素、含量低、含量低易富集有害元素易富集有害元素投资大，成本偏高投资大，成本偏高 第二节第二节 厌氧发酵制沼

20、气厌氧发酵制沼气1 1、厌氧发酵的原理、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；不整个发酵过程分为液化、产酸和产甲烷三个阶段；不同菌群同菌群见图见图影响因素影响因素、原料配比：合适的碳氮比、原料配比：合适的碳氮比大量报道及实验表明，碳氮比大量报道及实验表明，碳氮比20-3020-30最佳，为最佳，为3535时产气量时产气量明显下降明显下降（3 3）厌氧发酵工艺）厌氧发酵工艺按发酵温度划分：按发酵温度划分：高温厌氧发酵工艺高温厌氧发酵工艺自然温度厌氧发酵工艺自然温度厌氧发酵工艺1 1、高温厌氧发酵工艺、高温厌氧发酵工艺温度：温度：47-5547-55度度 效果：效果：有机物分解旺盛、发酵快，物料在发酵池内停留时有机物分解旺盛、发酵快，物料在发酵池内停留时间短间短适用对象适用对象：城市垃圾、粪便和污泥：城市垃圾、粪便和污泥发酵程序发酵程序2 2、自然温度厌氧发酵工艺、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是指在自然温度影响下发酵温度发生变化的厌氧厌氧发酵工艺发酵工艺发酵池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推发酵池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广广城市粪便厌氧发酵处理实例（城市粪便厌氧发酵处理实例（P263P263）