固體廢物的處理與處置 (2)ppt課件

1、 固體廢物的處置與處置 Trentment and Disposal of solid waste 化學與環(huán)境科學學院化學與環(huán)境科學學院College of chemistery and environmental science 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 第二節(jié)第二節(jié) 固體廢物堆肥化技術固體廢物堆肥化技術第三節(jié)第三節(jié) 固體廢物厭氧消化固體廢物厭氧消化好氧生物處置法：好氧生物處置法：在供氧條件下，利用好氧微生物新陳代謝，使固體有機在供氧條件下，利用好氧微生物新陳代謝，使固體有機物降解、轉化成相對低能位、低分子量物質而穩(wěn)定下來，物降解、轉化成相對低能位、低分子量物質而穩(wěn)定下來，同時放出熱量，減量化

2、和無害化效果明顯。同時放出熱量，減量化和無害化效果明顯。厭氧生物處置法：厭氧生物處置法： 是在沒有游離氧情況下，利用厭氧微生物新陳代謝是在沒有游離氧情況下，利用厭氧微生物新陳代謝作用使固體有機質降解、轉化成簡單、穩(wěn)定的化合物，作用使固體有機質降解、轉化成簡單、穩(wěn)定的化合物，同時放出能量其中大部分能量以同時放出能量其中大部分能量以CH4CH4的方式出現(xiàn)，僅的方式出現(xiàn)，僅少部分有機物轉化成新的細胞質組分，減量化和資源化少部分有機物轉化成新的細胞質組分，減量化和資源化效果明顯。效果明顯。意義：對固體廢物進展消納處置，實現(xiàn)可降解有機固意義：對固體廢物進展消納處置，實現(xiàn)可降解有機固廢的三化；促進人類社會

3、與自然界物質循環(huán)，廢的三化；促進人類社會與自然界物質循環(huán)，改良土壤，維護農(nóng)田；回收沼氣、消費堆肥，改良土壤，維護農(nóng)田；回收沼氣、消費堆肥，合成微生物蛋白質和葡萄糖等。合成微生物蛋白質和葡萄糖等。前景：城市生活渣滓、淤泥、人畜糞便和農(nóng)業(yè)秸桿等前景：城市生活渣滓、淤泥、人畜糞便和農(nóng)業(yè)秸桿等固體廢物中含有豐富的生物固體有機物，來源固體廢物中含有豐富的生物固體有機物，來源廣泛，數(shù)量龐大，在當前世界性自然資源和能廣泛，數(shù)量龐大，在當前世界性自然資源和能源嚴重短缺情況下，開發(fā)固體廢物生物處置技源嚴重短缺情況下，開發(fā)固體廢物生物處置技術，回收和利用固體廢物中所蘊含的大量有用術，回收和利用固體廢物中所蘊含的大

4、量有用物質及能源意義深遠，前景寬廣。物質及能源意義深遠，前景寬廣。一、堆肥化一、堆肥化compostingcomposting定義定義 畢振明、婁性義：畢振明、婁性義： 是在人工控制的是在人工控制的條件下，使來源于生物的有機固條件下，使來源于生物的有機固體廢物進展生物穩(wěn)定作用體廢物進展生物穩(wěn)定作用BiostablizationBiostablization的過程。的過程。聶永豐：依托自然界中廣泛分布的細菌、放線聶永豐：依托自然界中廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，人為地促進可生物菌、真菌等微生物，人為地促進可生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質生化轉化降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質生化轉化的微生物學

5、過程。的微生物學過程。歐、美：在有控制的條件下，微生物對固體、歐、美：在有控制的條件下，微生物對固體、半固體有機物的好氧中溫或高溫分解，半固體有機物的好氧中溫或高溫分解，并產(chǎn)生穩(wěn)定的腐殖質的過程區(qū)別于簡并產(chǎn)生穩(wěn)定的腐殖質的過程區(qū)別于簡易好氧或厭氧堆肥。易好氧或厭氧堆肥。堆肥化包含四層含義：堆肥化包含四層含義： 堆肥化的原料是來自生物的固體有機物堆肥化的原料是來自生物的固體有機物Bio-mass； 堆肥化過程是在人工控制條件下進展；堆肥化過程是在人工控制條件下進展； 作用的主體是微生物，作用的過程是生物化作用的主體是微生物，作用的過程是生物化學過程；學過程； 產(chǎn)物是穩(wěn)定的腐殖。產(chǎn)物是穩(wěn)定的腐殖。

6、堆肥的效能與作用堆肥的效能與作用堆肥：是有機固體廢物經(jīng)過堆肥化處置得到的廢堆肥：是有機固體廢物經(jīng)過堆肥化處置得到的廢品或產(chǎn)品，主要由疏松多孔的腐殖質組成。品或產(chǎn)品，主要由疏松多孔的腐殖質組成。 堆肥中的腐殖質可改善土壤的物理、化學和堆肥中的腐殖質可改善土壤的物理、化學和生物特性，增進化肥肥效，堅持土壤環(huán)境適于農(nóng)生物特性，增進化肥肥效，堅持土壤環(huán)境適于農(nóng)作物的良好形狀。作物的良好形狀。使土質松軟、多孔，添加保水性、透氣性及滲水性，改善土壤的物性；由于腐殖質帶陽電荷，有助于吸附和粘住化肥中氮、鉀、銨等陽離子，堅持土壤營養(yǎng)，提高肥力；腐殖質與酸性土壤中的活性鋁等結合或螯合后能抑制活性鋁與磷酸結合，并

7、促進有機質分解和氮肥等營養(yǎng)供應。減輕施肥過程，以及氣候等條件惡化對農(nóng)作物的影響，起緩沖作用；堆肥中的氮肥幾乎都是以蛋白質的方式存在，要經(jīng)過氮微生物分解或硝酸鹽氮后方能被植物吸收，故可堅持土壤長期肥力而不對農(nóng)作物產(chǎn)生損害。有助于促進植物根系發(fā)育及生長，并可提供CO2。運用堆肥應本卷須知運用堆肥應本卷須知成熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量雖然比成熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量雖然比未成熟堆肥要少，仍易成為厭氧形狀，所以在未成熟堆肥要少，仍易成為厭氧形狀，所以在運用時需求充分留意。用于農(nóng)田施肥時，不要運用時需求充分留意。用于農(nóng)田施肥時，不要將堆肥埋起來，最好讓其在土壤外表暴露于空將堆肥埋起來，最好

8、讓其在土壤外表暴露于空氣中。氣中。新穎堆肥宜用作底肥。粗堆肥最好用于粘質、新穎堆肥宜用作底肥。粗堆肥最好用于粘質、淤泥和結板的土壤；細堆肥用于枯燥、疏散及淤泥和結板的土壤；細堆肥用于枯燥、疏散及多沙的土壤。多沙的土壤。城市渣滓堆肥城市渣滓堆肥C/N比大，即含氮量低，最好和比大，即含氮量低，最好和氮肥配合運用，以免出現(xiàn)土壤的氮肥配合運用，以免出現(xiàn)土壤的“氮饑餓景氮饑餓景象。象。堆肥不應裝在密封的袋里搬運或保管，必要時，堆肥不應裝在密封的袋里搬運或保管，必要時，在袋上開空氣流通口。在袋上開空氣流通口。二二 、原料來源及質量控制、原料來源及質量控制來源：可用作堆肥化處置的廢物種類很多，來源來源：可用

9、作堆肥化處置的廢物種類很多，來源廣泛，廣泛， 如城市生活渣滓、農(nóng)業(yè)秸桿、鋸末、如城市生活渣滓、農(nóng)業(yè)秸桿、鋸末、樹皮、污泥及厭氧發(fā)酵殘渣等。樹皮、污泥及厭氧發(fā)酵殘渣等。 目前，我國堆肥化原料主要是兩類：目前，我國堆肥化原料主要是兩類： 生活渣滓生活渣滓+糞便或生活渣滓糞便或生活渣滓+生活污泥生活污泥 農(nóng)業(yè)秸桿農(nóng)業(yè)秸桿+糞便糞便質量控制質量控制A、密度容重：適于堆肥的渣滓密度、密度容重：適于堆肥的渣滓密度為為350-650kg/m3；B、組分濕質、組分濕質%：有機物：有機物20%，并按，并按照易腐物動物性照易腐物動物性+植物性、灰渣植物性、灰渣15mm稱渣礫，稱渣礫，15mm為灰土和為灰土和廢品紙

10、類、布類、塑料、金屬、玻璃廢品紙類、布類、塑料、金屬、玻璃分別統(tǒng)計用于堆肥化處置的城市生活渣分別統(tǒng)計用于堆肥化處置的城市生活渣滓組成成分。滓組成成分。C、含水率：適宜堆肥的渣滓含水率為、含水率：適宜堆肥的渣滓含水率為40-60%；D、碳、碳/氮比氮比C/N：適宜堆肥的：適宜堆肥的C/N比為比為20：130：1；E、粒度：適宜堆肥的物料粒度為、粒度：適宜堆肥的物料粒度為12-60mm，蔬菜類易腐廢物尺寸可略大一，蔬菜類易腐廢物尺寸可略大一些。些。三、好氧堆肥化機理三、好氧堆肥化機理 好氧堆肥是在通風條件下和有游離氧存好氧堆肥是在通風條件下和有游離氧存在情況下，依托好氧微生物即好氧細菌的分在情況下

11、，依托好氧微生物即好氧細菌的分解發(fā)酵作用下進展的。解發(fā)酵作用下進展的。 假設將廢物中的有機物用假設將廢物中的有機物用CaHbOcNdCaHbOcNd表示，表示，堆肥產(chǎn)品難降解抗性有機物的有機質用堆肥產(chǎn)品難降解抗性有機物的有機質用CwHxOyNzCwHxOyNz表示，那么好氧分解代謝過程可表示為：表示，那么好氧分解代謝過程可表示為：CaHbOcNd+0.5ny+2s+r-cO2n CwHxOyNzd CaHbOcNd+0.5ny+2s+r-cO2n CwHxOyNzd H2OH2O氣氣 + f + f H2OH2O液液+s CO2+s CO2+d-nxd-nxNH3NH3堆肥化過程堆肥化過程 通

12、常都是根據(jù)堆層溫度變化為主要標志，將通常都是根據(jù)堆層溫度變化為主要標志，將堆肥化過程分為以下假設干段：堆肥化過程分為以下假設干段：A、埋伏階段，又稱馴化階段，是堆肥中的微生、埋伏階段，又稱馴化階段，是堆肥中的微生物順應新環(huán)境，在優(yōu)勝劣汰中馴化，構成優(yōu)物順應新環(huán)境，在優(yōu)勝劣汰中馴化，構成優(yōu)勢菌群的過程。勢菌群的過程。B、中溫階段，堆肥初期，堆層根本呈中溫，嗜、中溫階段，堆肥初期，堆層根本呈中溫，嗜溫性微生物較為活潑，并利用堆肥中可溶性溫性微生物較為活潑，并利用堆肥中可溶性有機物旺盛繁衍。有機物旺盛繁衍。C、高溫階段，當肥堆溫度上升到、高溫階段，當肥堆溫度上升到45以上時，以上時，即進入高溫階段。

13、即進入高溫階段。D、腐熟階段，在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分難、腐熟階段，在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分難分解的有機物和新構成的腐殖質，此時微生分解的有機物和新構成的腐殖質，此時微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。A、前處置：分選、破碎、調質、配料、菌種馴、前處置：分選、破碎、調質、配料、菌種馴化、投放及投加酶制劑、有機調理劑及膨脹化、投放及投加酶制劑、有機調理劑及膨脹劑等，以利于發(fā)酵過程正常進展。劑等，以利于發(fā)酵過程正常進展。B、主發(fā)酵：是由溫度升高到開場降低為止的發(fā)、主發(fā)酵：是由溫度升高到開場降低為止的發(fā)酵過程。酵過程。C、后發(fā)酵：是指將經(jīng)主發(fā)酵的半廢品中尚未分

14、、后發(fā)酵：是指將經(jīng)主發(fā)酵的半廢品中尚未分解的有機質分解變?yōu)楦迟|、氨基酸等比較解的有機質分解變?yōu)楦迟|、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機物和完全腐熟的堆肥產(chǎn)品過程。穩(wěn)定的有機物和完全腐熟的堆肥產(chǎn)品過程。D、后處置：包括分選除雜志、除臭和精制過程、后處置：包括分選除雜志、除臭和精制過程等。等。E、精制：根據(jù)用途和需求破碎，添加、精制：根據(jù)用途和需求破碎，添加N、P、K等添加劑消費復合肥，或固化造粒等。等添加劑消費復合肥，或固化造粒等。F、儲存：凈化后的散裝堆肥產(chǎn)品可以直接銷售、儲存：凈化后的散裝堆肥產(chǎn)品可以直接銷售給客戶，或者進展儲存。給客戶，或者進展儲存。前處置前處置主發(fā)酵主發(fā)酵后發(fā)酵后發(fā)酵原處置原處置

15、儲存儲存四、堆肥化工藝流程四、堆肥化工藝流程堆肥化技術分類堆肥化技術分類根據(jù)堆肥化工藝技術開展演化歷史及工藝特點分類根據(jù)堆肥化工藝技術開展演化歷史及工藝特點分類如下：如下：厭氧堆肥化厭氧堆肥化好氧堆肥化好氧堆肥化露天敞開式堆肥化露天敞開式堆肥化封鎖式堆肥化封鎖式堆肥化無發(fā)酵袋置堆肥化無發(fā)酵袋置堆肥化有發(fā)酵袋置堆肥化有發(fā)酵袋置堆肥化人工土法堆肥化人工土法堆肥化機械化堆肥化機械化堆肥化靜態(tài)發(fā)酵堆肥化靜態(tài)發(fā)酵堆肥化動態(tài)機械化發(fā)酵化動態(tài)機械化發(fā)酵化 根據(jù)堆肥化過程中通風方式可進一步分為：攪拌翻堆條垛式堆肥工藝特點：物料以條垛狀堆置并排成多條平行垛；通風方式經(jīng)過翻動垛來實現(xiàn)，消費效率高，本錢低，但占地面

16、積大。周期：一次發(fā)酵周期約3-4周；強迫通風式固定垛發(fā)酵工藝特點：物料堆肥化過程不進展翻堆，氧氣的供應是經(jīng)過機械抽風使空氣浸透到料堆內(nèi)部來實現(xiàn)。其主要優(yōu)點是占地面積小，消費效率高、周圍環(huán)境好，操作管理方便，但堆肥本錢相對較高。周期：一次發(fā)酵停存周期普通為三周。五、堆肥設備五、堆肥設備堆肥化設備按照堆肥化工藝流程包括：堆肥化設備按照堆肥化工藝流程包括：進料供料設備進料供料設備預處置設備預處置設備一次發(fā)酵設備一次發(fā)酵設備二二次發(fā)酵次發(fā)酵設備設備后處置設備后處置設備產(chǎn)品精加工設備等。產(chǎn)品精加工設備等。供料設備：地磅稱、貯料倉、進料斗、起重機等。供料設備：地磅稱、貯料倉、進料斗、起重機等。預處置設備：

17、破包機、撕碎機、分選機、混合攪預處置設備：破包機、撕碎機、分選機、混合攪拌機等。拌機等。發(fā)酵設備：一次發(fā)酵設備、二次發(fā)酵設備等。發(fā)酵設備：一次發(fā)酵設備、二次發(fā)酵設備等。后處置設備：挑選機、烘干造粒機、配肥、包裝后處置設備：挑選機、烘干造粒機、配肥、包裝機等。機等。其它設備：脫臭安裝、污水導排與處置安裝、配其它設備：脫臭安裝、污水導排與處置安裝、配電與控制安裝；電與控制安裝；六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制 1、通風作用及其控制、通風作用及其控制 2、含水率及其控制、含水率及其控制 3、倉內(nèi)溫度及其控制、倉內(nèi)溫度及其控制 4、有機質含量、有機質含量 5、顆粒度、顆粒度 6

18、、碳氮比、碳氮比C/N 7、碳磷比、碳磷比 8、pH值值通風作用及其控制通風作用及其控制作用：維持好氧微生物的生物活性；帶走水蒸氣，干化作用：維持好氧微生物的生物活性；帶走水蒸氣，干化 物料；調理發(fā)酵倉內(nèi)堆層的溫度等。物料；調理發(fā)酵倉內(nèi)堆層的溫度等。A、堆肥化過程需氧量計算見下一頁、堆肥化過程需氧量計算見下一頁B、通風方法及控制、通風方法及控制主要方式：自然通風、堆層內(nèi)置通風管、機械翻堆通風、強主要方式：自然通風、堆層內(nèi)置通風管、機械翻堆通風、強迫通風等迫通風等控制方法：利用需氧量與堆肥物料水分和堆層溫度親密相控制方法：利用需氧量與堆肥物料水分和堆層溫度親密相關性；通常用堆層溫度變化來控制通風

19、量；關性；通常用堆層溫度變化來控制通風量； 利用耗氧速率或氧的吸收率可作為衡量堆利用耗氧速率或氧的吸收率可作為衡量堆層內(nèi)生物氧化作用及有機質分解程度指示劑的層內(nèi)生物氧化作用及有機質分解程度指示劑的特點，在機械化延續(xù)堆肥中，利用排氣中氧的特點，在機械化延續(xù)堆肥中，利用排氣中氧的含量或含量或CO2含量變化與發(fā)酵倉內(nèi)氧的濃度和含量變化與發(fā)酵倉內(nèi)氧的濃度和吸收率有相關性控制通風量。排氣中適宜的吸收率有相關性控制通風量。排氣中適宜的體積濃度控制規(guī)范為體積濃度控制規(guī)范為14-17%。堆肥化過程需氧量計算堆肥化過程需氧量計算根據(jù)堆肥化過程有機物氧化分解以下反響式推算實際氧化分根據(jù)堆肥化過程有機物氧化分解以下

20、反響式推算實際氧化分解需氧量，進而折算出實際空氣量：解需氧量，進而折算出實際空氣量： CsHtNuOia H2O+b O2CwHxNyOz c H2O+d H2O(氣氣) +e H2O(液液)+f CO2+g NH3+Q 其中其中w=5-10；x=7-17；y=1；z=2-8根據(jù)以下化學計算式推算實際需氧量思索降解效率根據(jù)以下化學計算式推算實際需氧量思索降解效率n時：時： CaHbNcOd+0.5Nz+2s+r-d O2 nCwHxNyOz+s C O2 +r H2O +c-nyNH3 其中其中n為降解效率，其摩爾轉化率為降解效率，其摩爾轉化率1，即堆肥需氧量，即堆肥需氧量 V= 0.5Nz+

21、2s+r-d*32kmol r=0.5b-nx-3c-ny，s=a-nw n=堆肥化產(chǎn)品分量堆肥化產(chǎn)品分量/堆肥產(chǎn)品千摩爾質量堆肥產(chǎn)品千摩爾質量kg閱歷法閱歷法 ：通常為實際空氣量二倍以上，靜態(tài)堆肥中取：通常為實際空氣量二倍以上，靜態(tài)堆肥中取0.05-0.2M3/minm3，在動態(tài)堆肥化中那么需做消費性實驗確，在動態(tài)堆肥化中那么需做消費性實驗確定。定。含水率及其控制含水率及其控制 微生物只能攝取溶解性養(yǎng)料，微生物體內(nèi)的微生物只能攝取溶解性養(yǎng)料，微生物體內(nèi)的水水80%和流動形狀的水是微生物生化反響的和流動形狀的水是微生物生化反響的介質，并影響堆肥發(fā)酵速度和腐熟程度，有資料介質，并影響堆肥發(fā)酵速度

22、和腐熟程度，有資料顯示，當物料中含水率顯示，當物料中含水率12%時，微生物將停頓時，微生物將停頓繁衍。因此含水率也是好氧堆肥化關鍵工藝條件繁衍。因此含水率也是好氧堆肥化關鍵工藝條件之一，并對通風等其它工藝技術參數(shù)產(chǎn)生影響。之一，并對通風等其它工藝技術參數(shù)產(chǎn)生影響。極限含水量：又稱最大含水量，是指從透氣性極限含水量：又稱最大含水量，是指從透氣性角度出角度出 發(fā)，將固體粒子內(nèi)部細孔被發(fā)，將固體粒子內(nèi)部細孔被水填滿時的含水率稱之。城市渣滓最大含水率水填滿時的含水率稱之。城市渣滓最大含水率65%。其中煤渣。其中煤渣45.1%、菜皮、菜皮92.0%、厚紙板、厚紙板65.5%、報紙、報紙74.4%、破布、

23、破布74.3%、碎磚瓦、碎磚瓦15.9%、玻璃玻璃1.1%、塑料、塑料5.7%、金屬、金屬1.1%臨界水分：是指堆肥化過程中既思索微生物活臨界水分：是指堆肥化過程中既思索微生物活性需求，又思索到堅持物料孔隙率和透氣性需求性需求，又思索到堅持物料孔隙率和透氣性需求的綜合目的。當含水率的綜合目的。當含水率65%時，水分將充溢物時，水分將充溢物粒間隙，堆層內(nèi)空氣量降低，由好氧形狀向厭氧粒間隙，堆層內(nèi)空氣量降低，由好氧形狀向厭氧轉化，溫度劇降，并產(chǎn)生惡臭氣體。轉化，溫度劇降，并產(chǎn)生惡臭氣體。含水率調理與控制含水率調理與控制回流物料平衡法回流物料平衡法 濕料平衡濕料平衡Xc+Xr=Xm料倉內(nèi)混合物料總濕

24、重料倉內(nèi)混合物料總濕重 干料平衡干料平衡ScXc+SrXr=SmXmSm料倉內(nèi)混合物料倉內(nèi)混合物料含固量料含固量 濕重回流比濕重回流比Rw=Xr/Xc=Sm-Sc/Sr-Sm 干重回流比干重回流比Rd=SrXr/ScXc=Sm/Sc-1/1-Sm/Sr摻加調理劑干調理劑鋸末，濕調理劑污泥或糞摻加調理劑干調理劑鋸末，濕調理劑污泥或糞便等便等 適宜的含水率范圍是適宜的含水率范圍是45-60%，以，以55%為最正確，為最正確，由于臨界水分與物料有機質含量有關，當有機質由于臨界水分與物料有機質含量有關，當有機質含量含量50%時，臨界水分時，臨界水分45-50%；當有機物含；當有機物含量到達量到達60%

25、時，臨界水分為時，臨界水分為60%。含水率與干化關系含水率與干化關系 在混合進料時，單位質量可降解有機物中的在混合進料時，單位質量可降解有機物中的水分質量為水分質量為w，當，當w10時，堆肥化過程中所產(chǎn)時，堆肥化過程中所產(chǎn)生的能量熱足以提供堆肥化或全部干化所需，生的能量熱足以提供堆肥化或全部干化所需，當當w10時，那么堆肥溫度較低而減弱預期干化時，那么堆肥溫度較低而減弱預期干化條件。這時，必需限制干化程度以減輕蒸發(fā)負荷，條件。這時，必需限制干化程度以減輕蒸發(fā)負荷，使堆肥化過程得以正常進展。使堆肥化過程得以正常進展。倉內(nèi)溫度及其控制倉內(nèi)溫度及其控制 溫度決議著微生物活性大小和堆肥化進程快溫度決議

26、著微生物活性大小和堆肥化進程快慢，同樣是好氧堆肥化重要工藝技術參數(shù)之一。慢，同樣是好氧堆肥化重要工藝技術參數(shù)之一。溫度太低，不僅不利于有機質氧化分解和微生物溫度太低，不僅不利于有機質氧化分解和微生物新陳代謝，而且也達不到熱滅活即高溫殺滅蟲新陳代謝，而且也達不到熱滅活即高溫殺滅蟲卵、病原菌和寄生蟲等的無害化要求，故普通卵、病原菌和寄生蟲等的無害化要求，故普通采用好氧高溫堆肥。但是，當溫度超越采用好氧高溫堆肥。但是，當溫度超越70時，時，堆肥中的放線菌等有益細菌存活于植物根部周堆肥中的放線菌等有益細菌存活于植物根部周圍使植物茁壯生長將被殺滅，孢子量不活動形圍使植物茁壯生長將被殺滅，孢子量不活動形狀

27、，分解速度減慢。故堆肥化適宜溫度為狀，分解速度減慢。故堆肥化適宜溫度為55-60 。 發(fā)酵倉內(nèi)溫度變化與發(fā)酵安裝、保溫條件和發(fā)酵倉內(nèi)溫度變化與發(fā)酵安裝、保溫條件和通風供氧量有關。所以在實踐任務中通常由溫通風供氧量有關。所以在實踐任務中通常由溫度度通風反響系統(tǒng)來實現(xiàn)堆層溫度的自動控制。通風反響系統(tǒng)來實現(xiàn)堆層溫度的自動控制。大量實驗和閱歷數(shù)聽闡明，一次發(fā)酵平均通風量大量實驗和閱歷數(shù)聽闡明，一次發(fā)酵平均通風量選擇選擇0.2m3/minm3較為適宜。較為適宜。有機質含量：堆肥化原料中的有機質含量高低對堆層溫有機質含量：堆肥化原料中的有機質含量高低對堆層溫度和通風量均有影響，有機質含量太低，分解所度和通

28、風量均有影響，有機質含量太低，分解所產(chǎn)生的熱量缺乏以維持堆肥化所需熱滅活溫度，產(chǎn)生的熱量缺乏以維持堆肥化所需熱滅活溫度，且影響堆肥廢質量量；有機質含量太高那么給通且影響堆肥廢質量量；有機質含量太高那么給通風供養(yǎng)帶來困難，易出現(xiàn)厭氧形狀。適宜的有機風供養(yǎng)帶來困難，易出現(xiàn)厭氧形狀。適宜的有機質含量為質含量為20-80%。顆粒度顆粒度影響堆層空隙率和透氣性。物料顆粒的平顆粒度顆粒度影響堆層空隙率和透氣性。物料顆粒的平均適宜粒度為均適宜粒度為12-60mm，并隨渣滓物性變化而變，并隨渣滓物性變化而變化，紙類含紙板的破碎粒度為化，紙類含紙板的破碎粒度為3.8-5.0cm，材，材質較硬者的粒度要求小一些質

29、較硬者的粒度要求小一些0.5-1.0cm，廚房，廚房食品渣滓為主的廢物破碎尺寸可大一些，以免破食品渣滓為主的廢物破碎尺寸可大一些，以免破碎成漿狀影響透氣性。碎成漿狀影響透氣性。碳氮比碳氮比C/N比比 在堆肥過程中，大部分碳源被微生物代謝分解成在堆肥過程中，大部分碳源被微生物代謝分解成CO2排入大氣，少部分碳成細胞膜。而氮那么主要耗費排入大氣，少部分碳成細胞膜。而氮那么主要耗費在細胞原生質合成并留于系統(tǒng)中。因此，對于微生物營在細胞原生質合成并留于系統(tǒng)中。因此，對于微生物營養(yǎng)需求而言，養(yǎng)需求而言，C/N比是影響微生物生長活性的最主要營養(yǎng)比是影響微生物生長活性的最主要營養(yǎng)要素。微生物體本身的要素。微

30、生物體本身的C/N 4-30干重比，用作營養(yǎng)的干重比，用作營養(yǎng)的C/N比最好在此范圍內(nèi)比最好在此范圍內(nèi)C/N比比10左右，有機物被微生物左右，有機物被微生物分解速率最大。分解速率最大。C/N太低，多余的氮將以氨的方式逸散太低，多余的氮將以氨的方式逸散并污染環(huán)境；并污染環(huán)境；C/N比太高，微生物繁衍遭到氮源限制而使比太高，微生物繁衍遭到氮源限制而使有機質分解不完全，影響最終的分解效率或降解效率有機質分解不完全，影響最終的分解效率或降解效率n值。值。碳磷比碳磷比C/P比磷也是微生物繁衍和新陳代謝所必需的，比磷也是微生物繁衍和新陳代謝所必需的，對有機物發(fā)酵影響很大，堆肥化原料適宜的對有機物發(fā)酵影響很

31、大，堆肥化原料適宜的C/P比比為為5-15。pH值堆肥化過程中堆層值堆肥化過程中堆層pH值隨時間和溫度變化而變化，值隨時間和溫度變化而變化，pH值是提示堆肥化分解過程的一個極好標志。最初值是提示堆肥化分解過程的一個極好標志。最初階段由于有機酸產(chǎn)生，階段由于有機酸產(chǎn)生，pH值回降低到以下；隨后，值回降低到以下；隨后，隨著有機酸被逐漸分解，隨著有機酸被逐漸分解，pH值逐漸上升到值逐漸上升到8左右，左右，普通以為普通以為pH=7.5-8.5時堆肥化效率最高。時堆肥化效率最高。 七七 、堆肥腐熟度及其質量控制、堆肥腐熟度及其質量控制定義：指堆肥中有機質因氧化分解而穩(wěn)定化程定義：指堆肥中有機質因氧化分解

32、而穩(wěn)定化程度稱作堆肥腐熟度。度稱作堆肥腐熟度。根本含義：堆肥產(chǎn)品到達穩(wěn)定化，無害化程根本含義：堆肥產(chǎn)品到達穩(wěn)定化，無害化程度，即對環(huán)境度，即對環(huán)境 不產(chǎn)生不良影響；不產(chǎn)生不良影響； 堆肥產(chǎn)品運用不影響農(nóng)作物的生堆肥產(chǎn)品運用不影響農(nóng)作物的生長和土壤的耕長和土壤的耕 作才干。作才干。 規(guī)范：規(guī)范： 直觀規(guī)范：無猛烈分解、低溫、茶褐色或直觀規(guī)范：無猛烈分解、低溫、茶褐色或黑色，無惡臭，手感松軟易碎，無明顯纖維素黑色，無惡臭，手感松軟易碎，無明顯纖維素和木質構造等；和木質構造等； 化學規(guī)范：包括堆肥中的化學規(guī)范：包括堆肥中的CODCOD、VsVs、淀粉和、淀粉和纖維素、碳氧比、凝膠色譜、氧化復原電位、

33、纖維素、碳氧比、凝膠色譜、氧化復原電位、堿性根本交換量、硝酸氨等。堿性根本交換量、硝酸氨等。 工藝參數(shù)規(guī)范：包括堆層溫度，水分物料工藝參數(shù)規(guī)范：包括堆層溫度，水分物料平衡，耗氧速率等。平衡，耗氧速率等。堆肥腐熟度的檢測方法堆肥腐熟度的檢測方法氨氨 實實 驗驗 方方 法：完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨法：完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨氮，未腐熟的堆肥那么只含有氨氮而氮，未腐熟的堆肥那么只含有氨氮而不含硝酸氮。根據(jù)這一特性，可利用不含硝酸氮。根據(jù)這一特性，可利用特定的顯色反響來測試堆肥樣品中能特定的顯色反響來測試堆肥樣品中能否含有氨氮和硝酸氮可由硝酸氮復否含有氨氮和硝酸氮可由硝酸氮復原產(chǎn)生，從

34、而斷定堆肥能否腐熟及原產(chǎn)生，從而斷定堆肥能否腐熟及腐熟程度。腐熟程度。耗氧速率方法：其根本原理是在一次發(fā)酵末期，好氧耗氧速率方法：其根本原理是在一次發(fā)酵末期，好氧速率趨于平穩(wěn)，堆溫開場下降；二次速率趨于平穩(wěn)，堆溫開場下降；二次發(fā)酵期間，耗氧速率變化不大，總體發(fā)酵期間，耗氧速率變化不大，總體呈下降趨勢。當堆肥穩(wěn)定時相對耗氧呈下降趨勢。當堆肥穩(wěn)定時相對耗氧速率根本穩(wěn)定在速率根本穩(wěn)定在0.02O2%/min左右，左右，由此判別堆肥腐熟度。由此判別堆肥腐熟度。 在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學作用，對有機物進展生物降解的過程，稱為厭氧生物處置法或厭氧消化法。 厭氧生物處置

35、法的處置對象是：高濃度有機工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動植物殘體及糞便等。 一、固體廢物厭氧消化概述一、固體廢物厭氧消化概述厭氧生物處置的方法和根本功能有二：厭氧生物處置的方法和根本功能有二：1酸發(fā)酵的目的是為進一步進展生物處置提供易酸發(fā)酵的目的是為進一步進展生物處置提供易生物降解的基質；生物降解的基質；2甲烷發(fā)酵的目的是進一步降解有機物和消費氣甲烷發(fā)酵的目的是進一步降解有機物和消費氣體燃料。體燃料。 定義：在人工控制的厭氧條件下，利用厭氧微生定義：在人工控制的厭氧條件下，利用厭氧微生物將廢物中可降解有機質分解轉化成甲烷、物將廢物中可降解有機質分解轉化成甲烷、二氧化碳和其它穩(wěn)定物質的生物化學處置

36、二氧化碳和其它穩(wěn)定物質的生物化學處置過程。過程。歷史：自然界中厭氧消化產(chǎn)沼景象發(fā)現(xiàn)于歷史：自然界中厭氧消化產(chǎn)沼景象發(fā)現(xiàn)于16301630年，年，到二十世紀初厭氧消化產(chǎn)沼技術得以運用到二十世紀初厭氧消化產(chǎn)沼技術得以運用并開展；厭氧消化處置技術運用于固體廢并開展；厭氧消化處置技術運用于固體廢物處置始于英國。物處置始于英國。種類：根據(jù)厭氧消化處置的廢物性質或性狀種類：根據(jù)厭氧消化處置的廢物性質或性狀分為：低固厭氧消化和高固厭氧消化。分為：低固厭氧消化和高固厭氧消化。二、厭氧消化生物化學反響代謝方程二、厭氧消化生物化學反響代謝方程1、總生化反響式、總生化反響式當有機物用當有機物用CaHbOcNd表示時

37、，其完全厭氧分解表示時，其完全厭氧分解反響式為：反響式為：2、碳水化合物分解代謝方程式：、碳水化合物分解代謝方程式：熱量抗性有機物細胞物質營養(yǎng)物有機物厭氧微生物SHHNHCOCHOH2232423242832483244324dNHCOdcbaCHdcbaOHdcbaCaHbOcNd2461262510633nCOnCHOHnCOnHOHCn 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)酸菌水解丁酸乙酸葡萄糖纖維素3、脂類化合物在厭氧消化原料中含量低，其代謝過程為：4、蛋白質類化合物在厭氧發(fā)酵原料中所占比例變化大，養(yǎng)殖場廢物中有時高達20%，其代謝過程為：24COCH 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)酸菌水解乙酸丙酮酸甘油脂肪酸類脂化合物厭氧消化代

38、謝過程實際厭氧消化代謝過程實際兩階段實際：按生化作用能否產(chǎn)氣，將厭氧消兩階段實際：按生化作用能否產(chǎn)氣，將厭氧消化過程分為兩個階段化過程分為兩個階段水解酸化階段或產(chǎn)酸水解酸化階段或產(chǎn)酸階段液化階段和產(chǎn)氣階段，即：階段液化階段和產(chǎn)氣階段，即：三階段實際：厭氧消化過程分為三階段，分別三階段實際：厭氧消化過程分為三階段，分別由三個不同細菌菌群作用完成：由三個不同細菌菌群作用完成：等等醇類脂肪酸有機質產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)酸菌水解菌法僥性細菌243222)(NHNSHCOCOCH 等等中性化學物醇類揮發(fā)酚脂肪酸甘油氨基酸糖類有機質產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)氫產(chǎn)酸菌水解菌SHCOCONHCHCOH2222422 四階段論：以為厭氧消

39、化過程可分為四個階段并由四四階段論：以為厭氧消化過程可分為四個階段并由四個獨特性質的微生物菌群代謝完成。個獨特性質的微生物菌群代謝完成。 I 甲酸 類 甲醇 產(chǎn) 甲胺 通過不同 廢水或污泥 蛋白質 氨基酸 物 乙酸等 途徑轉化 中不溶態(tài)大 多 糖 C6H12O6 為 CH4、 分子有機物 脂 類 甘油 II 丙酸 CO2等 脂肪酸 類 丁酸 CO2 、 H 產(chǎn) 乳酸 和乙酸 物 乙醇等 水解階段 酸化階段 氣化階段 酸化 I 酸化 II 不完全厭氧消化(酸發(fā)酵) 發(fā) 酵 菌 發(fā) 酵 菌 甲 烷 菌 產(chǎn)氫 產(chǎn)乙 酸菌 表表9-1 有機物厭氧消化過程有機物厭氧消化過程生化階段生化階段 物態(tài)變化物態(tài)

40、變化液化（水解）液化（水解）酸化（酸化（1）酸化（酸化（2）氣氣 化化生化過程生化過程大分子不溶態(tài)大分子不溶態(tài)有機物轉化為有機物轉化為小分子溶解態(tài)小分子溶解態(tài)有機物有機物小分子溶解態(tài)小分子溶解態(tài)有機物轉化為有機物轉化為（H2+CO2）及）及A、B兩類產(chǎn)物兩類產(chǎn)物B類產(chǎn)物轉化為類產(chǎn)物轉化為（H2+CO2）及）及乙酸等乙酸等CH4、CO2等等菌菌 群群發(fā)酵細菌發(fā)酵細菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌甲烷細菌甲烷細菌發(fā)酵工發(fā)酵工藝藝甲烷發(fā)酵甲烷發(fā)酵酸酸 發(fā)發(fā) 酵酵厭氧消化微生物厭氧消化微生物不產(chǎn)甲烷菌：指厭氧消化過程中不直接參與甲烷不產(chǎn)甲烷菌：指厭氧消化過程中不直接參與甲烷生成反響的微生物統(tǒng)稱，包括水解

41、性細菌生成反響的微生物統(tǒng)稱，包括水解性細菌和產(chǎn)酸細菌等。和產(chǎn)酸細菌等。其作用是：其作用是： 為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)；為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)； 為產(chǎn)甲烷菌發(fā)明適宜的氧化復原條件；為產(chǎn)甲烷菌發(fā)明適宜的氧化復原條件； 為產(chǎn)甲烷菌消除部分有毒物質；為產(chǎn)甲烷菌消除部分有毒物質； 和產(chǎn)甲烷菌一同，共同維持發(fā)酵的和產(chǎn)甲烷菌一同，共同維持發(fā)酵的pH值。值。厭氧消化微生物厭氧消化微生物產(chǎn)甲烷菌：隸屬于原核生物。產(chǎn)甲烷菌：隸屬于原核生物。其主要生態(tài)特征有：其主要生態(tài)特征有： 嚴厲厭氧，對氧和氧化劑非常敏感；嚴厲厭氧，對氧和氧化劑非常敏感； 宜于中性偏堿性環(huán)境條件下繁衍；宜于中性偏堿性環(huán)境條件下繁衍； 菌體倍增時間長，菌體

42、倍增時間長，4-5天才系列增殖天才系列增殖1代；代； 只能利用少數(shù)簡單化合物作營養(yǎng)，但卻都只能利用少數(shù)簡單化合物作營養(yǎng)，但卻都能利用分子氫作代謝能量；能利用分子氫作代謝能量； 代謝最終產(chǎn)物是代謝最終產(chǎn)物是CH4和和CO2。厭氧消化工藝技術條件影響要素厭氧消化工藝技術條件影響要素 1、厭氧條件：確保厭氧消化系統(tǒng)厭氧條件對于固體、厭氧條件：確保厭氧消化系統(tǒng)厭氧條件對于固體飛舞厭氧消化處置來說，至關重要；飛舞厭氧消化處置來說，至關重要； 2、溫度：在、溫度：在35-38或或50-65范圍內(nèi)為佳；范圍內(nèi)為佳； 3、pH值：最正確值：最正確pH值范圍是值范圍是7-8； 4、營養(yǎng)素或營養(yǎng)：、營養(yǎng)素或營養(yǎng)：

43、C/N=15-30：1、P/C=5：1、N/NH3適宜；適宜； 5、攪拌：普通情況下需求安裝攪拌設備；、攪拌：普通情況下需求安裝攪拌設備； 6、添加劑與毒害物：添加劑有硫酸鋅、磷礦粉、鋼、添加劑與毒害物：添加劑有硫酸鋅、磷礦粉、鋼渣、碳酸鈣、爐灰等；但超越發(fā)酵菌耐受度即渣、碳酸鈣、爐灰等；但超越發(fā)酵菌耐受度即成為毒害物；成為毒害物； 7、進料方式：通常采用批量進料、半延續(xù)進料和延、進料方式：通常采用批量進料、半延續(xù)進料和延續(xù)進料；續(xù)進料； 8、發(fā)酵方式：通常有二相發(fā)酵、混合發(fā)酵兩種；、發(fā)酵方式：通常有二相發(fā)酵、混合發(fā)酵兩種； 9、原料性狀：可分為液體、固體和高濃度發(fā)酵三種；、原料性狀：可分為液

44、體、固體和高濃度發(fā)酵三種；10、發(fā)酵安裝、發(fā)酵安裝anaerobic degester：分常規(guī)發(fā)酵安：分常規(guī)發(fā)酵安裝和高效發(fā)酵安裝兩種裝和高效發(fā)酵安裝兩種二、發(fā)酵的控制條件二、發(fā)酵的控制條件以下重點討論甲烷發(fā)酵的控制條件。以下重點討論甲烷發(fā)酵的控制條件。一營養(yǎng)與環(huán)境條件一營養(yǎng)與環(huán)境條件 廢水、污泥及廢料中的有機物種類繁多，只需未廢水、污泥及廢料中的有機物種類繁多，只需未到達抑制濃度，都可延續(xù)進展厭氧生物處置。對到達抑制濃度，都可延續(xù)進展厭氧生物處置。對生物可降解性有機物的濃度并無嚴厲限制，但假生物可降解性有機物的濃度并無嚴厲限制，但假設濃度太低，比耗熱量高，經(jīng)濟上不合算；水力設濃度太低，比耗熱

45、量高，經(jīng)濟上不合算；水力停留時間短，生物污泥易流失，難以實現(xiàn)穩(wěn)定的停留時間短，生物污泥易流失，難以實現(xiàn)穩(wěn)定的運轉。普通要求運轉。普通要求COD大于大于1000mg/L。 COD N P=200 5 1 1氧化復原電位氧化復原電位ORP或或Eh 厭氧環(huán)境是厭氧消化過程賴以正常進展的最重要的厭氧環(huán)境是厭氧消化過程賴以正常進展的最重要的條件。厭氧環(huán)境，主要以體系中的氧化復原電位條件。厭氧環(huán)境，主要以體系中的氧化復原電位來反映。來反映。 普通情況下，氧的溶入無疑是引起發(fā)酵系統(tǒng)的氧化普通情況下，氧的溶入無疑是引起發(fā)酵系統(tǒng)的氧化復原電位升高的最主要和最直接的緣由。但是，復原電位升高的最主要和最直接的緣由。

46、但是，除氧以外，其它一些氧化劑或氧化態(tài)物質的存在除氧以外，其它一些氧化劑或氧化態(tài)物質的存在如某些工業(yè)廢水中含有的如某些工業(yè)廢水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性廢水中的以及酸性廢水中的H+等，同樣能等，同樣能使體系中的氧化復原電位升高。當其濃度到達一使體系中的氧化復原電位升高。當其濃度到達一定程度時，同樣會危害厭氧消化過程的進展。定程度時，同樣會危害厭氧消化過程的進展。 高溫厭氧消化系統(tǒng)適宜的氧化復原電位為高溫厭氧消化系統(tǒng)適宜的氧化復原電位為-500-600mV；中溫厭氧消化系統(tǒng)及浮動溫度厭氧消化系統(tǒng)要求的氧化中溫厭氧消化系統(tǒng)及浮動溫度厭氧消化系統(tǒng)要求的氧化復原電位

47、應低于復原電位應低于-300-380mV。產(chǎn)酸細菌對氧化復原電位的要求不甚嚴厲，甚至可在產(chǎn)酸細菌對氧化復原電位的要求不甚嚴厲，甚至可在+100-100mV的兼性條件下生長繁衍；的兼性條件下生長繁衍；甲烷細菌最適宜的氧化復原電位為甲烷細菌最適宜的氧化復原電位為-350mV或更低。或更低。 2溫度溫度 溫度是影響微生物生命活動過程的重要溫度是影響微生物生命活動過程的重要要素之一。溫度主要影響微生物的生化反響速度，要素之一。溫度主要影響微生物的生化反響速度，因此與有機物的分解速率有關。因此與有機物的分解速率有關。 工程上：工程上：中溫消化溫度為中溫消化溫度為3038以以3335為多；為多；高溫消化溫

48、度為高溫消化溫度為5055。厭氧消化對溫度的突變也非常敏感，要求日變化小厭氧消化對溫度的突變也非常敏感，要求日變化小于于2。溫度突變幅度太大，會招致系統(tǒng)的停頓。溫度突變幅度太大，會招致系統(tǒng)的停頓產(chǎn)氣。產(chǎn)氣。 3pH值及酸堿度值及酸堿度 由于發(fā)酵系統(tǒng)中的由于發(fā)酵系統(tǒng)中的CO2分壓很分壓很高高20.340.5kPa，發(fā)酵液的實踐，發(fā)酵液的實踐pH值比在大值比在大氣條件下的實測值為低。普通以為，實測值應在氣條件下的實測值為低。普通以為，實測值應在7.27.4之間為好。之間為好。4毒物毒物 凡對厭氧處置過程起抑制或毒害作用的凡對厭氧處置過程起抑制或毒害作用的物質，都可稱為毒物。物質，都可稱為毒物。 四

49、、厭氧消化處置的工藝流程四、厭氧消化處置的工藝流程11、水壓式沼氣池工藝流程；、水壓式沼氣池工藝流程；2 2、浮罩式消化池工藝流程；、浮罩式消化池工藝流程；3 3、兩相式厭氧發(fā)酵工藝流程；、兩相式厭氧發(fā)酵工藝流程；44、中、中高溫厭氧發(fā)酵工藝流程；高溫厭氧發(fā)酵工藝流程； 5 5、三級循環(huán)間歇式厭氧消化工藝流程；、三級循環(huán)間歇式厭氧消化工藝流程；6 6、結合的高固體厭氧消化與好氧堆肥化工藝流程。、結合的高固體厭氧消化與好氧堆肥化工藝流程。以下圖以下圖 經(jīng)預處置的 城市渣滓高固體厭氧消化器好氧堆肥化發(fā)酵器供熱 供熱沼氣空氣土壤調節(jié)劑肥粒五、厭氧消化反響器構造與設計一、化糞池和雙層沉淀池早期用于處置廢水一、化糞池和雙層沉淀池早期用于處置廢水 化糞池是一個矩形密閉的池子，用隔墻分為兩化糞池是一個矩形密閉的池子，用隔墻分為兩室或三室，各室之間用水下銜接納接通。廢水室或三室，各室之間用水下銜接納接通。廢水由一端進入，經(jīng)過各室后由另一端排出。懸浮由一端進入，經(jīng)過各室后由另一端排出。懸浮物沉于池底后進展緩慢的厭氧發(fā)酵。各室的頂物沉于池底后進展緩慢的厭氧發(fā)酵。各室的頂蓋上設有人孔，可定期數(shù)月將消化后的污蓋上設有人孔，可