南開大學(xué)固體廢物處理與處置課件

1、固體廢棄物的處理與處置固體廢棄物的處理與處置第九章第九章可生化降解固體廢物的處理與利用可生化降解固體廢物的處理與利用第一節(jié)第一節(jié) 好氧生物降解制堆肥好氧生物降解制堆肥1.堆肥化概述堆肥化概述2.好氧堆肥程序、工藝、裝置和影響因素好氧堆肥程序、工藝、裝置和影響因素3.堆肥質(zhì)量堆肥質(zhì)量4.堆肥的農(nóng)業(yè)效用堆肥的農(nóng)業(yè)效用第二節(jié)第二節(jié) 厭氧發(fā)酵制沼氣厭氧發(fā)酵制沼氣1.有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過(guò)程有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過(guò)程2.發(fā)酵原料發(fā)酵原料3.發(fā)酵工藝和影響發(fā)酵的因素發(fā)酵工藝和影響發(fā)酵的因素第一節(jié)第一節(jié) 好氧生物降解制堆肥好氧生物降解制堆肥一、堆肥化概述一、堆肥化概述 (一一) 堆肥化概念和分類堆肥化概念和分類堆肥化

2、是在控制條件下，使來(lái)源于生物的有堆肥化是在控制條件下，使來(lái)源于生物的有機(jī)廢物，發(fā)生生物穩(wěn)定作用的過(guò)程。這機(jī)廢物，發(fā)生生物穩(wěn)定作用的過(guò)程。這一定義強(qiáng)調(diào)，一定義強(qiáng)調(diào)，堆肥原料來(lái)自生物界堆肥原料來(lái)自生物界；堆堆制過(guò)程需在人工控制下進(jìn)行制過(guò)程需在人工控制下進(jìn)行，不同于衛(wèi)生填，不同于衛(wèi)生填埋、廢物的自然腐爛與腐化；堆制過(guò)程埋、廢物的自然腐爛與腐化；堆制過(guò)程的實(shí)質(zhì)是生物化學(xué)過(guò)程。的實(shí)質(zhì)是生物化學(xué)過(guò)程。 廢物經(jīng)過(guò)堆肥化處理，制得的成品叫做廢物經(jīng)過(guò)堆肥化處理，制得的成品叫做堆肥堆肥。它是一類腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì)，它是一類腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì)，故也稱為故也稱為“腐殖土腐殖土”。廢物經(jīng)過(guò)堆制，。廢物經(jīng)過(guò)堆

3、制，體積一般只有原體積的體積一般只有原體積的50-70。 堆肥化系統(tǒng)分類方法有多種：按堆制方式可堆肥化系統(tǒng)分類方法有多種：按堆制方式可分為分為間歇堆積法間歇堆積法和和連續(xù)堆積法連續(xù)堆積法；按原料發(fā)酵；按原料發(fā)酵所處狀態(tài)可分為所處狀態(tài)可分為靜態(tài)發(fā)酵法靜態(tài)發(fā)酵法和和動(dòng)態(tài)發(fā)酵法動(dòng)態(tài)發(fā)酵法；按堆制過(guò)程的需氧程度可分為按堆制過(guò)程的需氧程度可分為好氧法好氧法和和厭氧厭氧法法。 現(xiàn)代化堆肥工藝，特別是城市垃圾堆肥工藝，現(xiàn)代化堆肥工藝，特別是城市垃圾堆肥工藝，大都是大都是好氧堆肥好氧堆肥。好氧堆肥系統(tǒng)溫度一般為。好氧堆肥系統(tǒng)溫度一般為5065，最高可達(dá)，最高可達(dá)7080，堆制周期，堆制周期短，故也稱為高溫快速

4、堆肥。短，故也稱為高溫快速堆肥。 厭氧法堆肥系統(tǒng)，空氣與發(fā)酵原料隔絕，堆厭氧法堆肥系統(tǒng)，空氣與發(fā)酵原料隔絕，堆制溫度低，工藝比較簡(jiǎn)單，成品堆肥中氮素制溫度低，工藝比較簡(jiǎn)單，成品堆肥中氮素保留比較多，但保留比較多，但堆制周期過(guò)長(zhǎng)堆制周期過(guò)長(zhǎng)，需，需312個(gè)個(gè)月，異味濃烈，分解不夠充分。月，異味濃烈，分解不夠充分。 (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為主對(duì)廢物進(jìn)行吸收、好氧法制堆肥是以好氧菌為主對(duì)廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)，把一部氧化、分解。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并放出生分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)

5、物，并放出生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需要的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化物生長(zhǎng)活動(dòng)所需要的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成為新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生更合成為新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生更多的生物體，可用反應(yīng)式分別表示為：多的生物體，可用反應(yīng)式分別表示為：(三三)堆肥原料與堆肥微生物堆肥原料與堆肥微生物1堆肥原料堆肥原料 生活垃圾、有機(jī)污泥、人和禽畜糞便以及農(nóng)林廢生活垃圾、有機(jī)污泥、人和禽畜糞便以及農(nóng)林廢物等都含有堆肥微生物所需要的各種基質(zhì)物等都含有堆肥微生物所需要的各種基質(zhì)碳碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)，因而是常用的堆肥原水化合物、脂類、蛋白質(zhì)，因而是常用的堆肥原料。料。2堆肥微生物堆肥微生物

6、好氧法制堆肥，參與有機(jī)物生化降解的微生物包括好氧法制堆肥，參與有機(jī)物生化降解的微生物包括兩類兩類:嗜溫菌和嗜熱菌。嗜溫菌和嗜熱菌。 固體廢物好氧微生物降解過(guò)程，依據(jù)溫度變化，大致固體廢物好氧微生物降解過(guò)程，依據(jù)溫度變化，大致分成三個(gè)階段，每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群。分成三個(gè)階段，每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群。 (1)中溫階段中溫階段：堆制初期，堆層呈中溫：堆制初期，堆層呈中溫(1545)。此時(shí)，嗜溫性微生物活躍，利用可溶性物質(zhì)糖類、淀粉此時(shí)，嗜溫性微生物活躍，利用可溶性物質(zhì)糖類、淀粉不斷增殖，在轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過(guò)程中產(chǎn)生的能量超不斷增殖，在轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過(guò)程中產(chǎn)生的能量超過(guò)細(xì)胞合成

7、所需的能量，加上物料的保溫作用，溫度不過(guò)細(xì)胞合成所需的能量，加上物料的保溫作用，溫度不斷上升，以細(xì)菌、真菌、放線菌為主的微生物迅速繁殖。斷上升，以細(xì)菌、真菌、放線菌為主的微生物迅速繁殖。 (2)高溫階段高溫階段：堆層溫度上升到：堆層溫度上升到45以上，便以上，便進(jìn)入高溫階段。從廢物堆積發(fā)酵開始，不到進(jìn)入高溫階段。從廢物堆積發(fā)酵開始，不到1周周的時(shí)間，堆溫一般可達(dá)到的時(shí)間，堆溫一般可達(dá)到6570，或者更高。，或者更高。此時(shí)，嗜溫性微生物受到抑制，甚至死亡，而嗜此時(shí)，嗜溫性微生物受到抑制，甚至死亡，而嗜熱性微生物逐漸替代嗜溫性微生物的活動(dòng)。除前熱性微生物逐漸替代嗜溫性微生物的活動(dòng)。除前一階段殘留的

8、和新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)分解一階段殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)分解轉(zhuǎn)化外，半纖維素、纖維素、蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)轉(zhuǎn)化外，半纖維素、纖維素、蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物也開始強(qiáng)烈分解。物也開始強(qiáng)烈分解。在在50左右活動(dòng)的主要是左右活動(dòng)的主要是嗜熱性真菌和放線菌；嗜熱性真菌和放線菌；60時(shí)，僅有嗜熱性放時(shí)，僅有嗜熱性放線菌與細(xì)菌活動(dòng)，線菌與細(xì)菌活動(dòng)，70以上，微生物大量死亡以上，微生物大量死亡或進(jìn)入休限狀態(tài)?；蜻M(jìn)入休限狀態(tài)。 在高溫階段，嗜熱性在高溫階段，嗜熱性微生物按其活性，又可微生物按其活性，又可分為三個(gè)時(shí)期：分為三個(gè)時(shí)期：對(duì)數(shù)增對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期、減速增長(zhǎng)期和內(nèi)長(zhǎng)期、減速增長(zhǎng)期和內(nèi)源呼吸期源呼吸期。微生物經(jīng)

9、歷。微生物經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期變化以后，堆三個(gè)時(shí)期變化以后，堆層便開始發(fā)生與有機(jī)物層便開始發(fā)生與有機(jī)物分解相對(duì)立的腐殖質(zhì)形分解相對(duì)立的腐殖質(zhì)形成過(guò)程，堆肥物科逐步成過(guò)程，堆肥物科逐步進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 (3)降溫階段降溫階段：在內(nèi)源呼吸期，微生物：在內(nèi)源呼吸期，微生物活性下降，發(fā)熱量減少活性下降，發(fā)熱量減少,溫度下降，嗜溫度下降，嗜溫性微生物再占優(yōu)勢(shì)，使殘留難降解溫性微生物再占優(yōu)勢(shì)，使殘留難降解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增的有機(jī)物進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且趨于多且趨于“穩(wěn)定穩(wěn)定”，堆肥便進(jìn)入，堆肥便進(jìn)入腐熟腐熟階段階段。二、好氧堆肥程序、工藝、裝置和影響因二、好氧堆肥程序、工藝、裝置和

10、影響因素素（一）典型的靜態(tài)好氧發(fā)酵制堆肥程序（一）典型的靜態(tài)好氧發(fā)酵制堆肥程序1 原料預(yù)處理原料預(yù)處理 包括分選、破碎以及含水率和碳氮比調(diào)整。包括分選、破碎以及含水率和碳氮比調(diào)整。2 原料發(fā)酵原料發(fā)酵 (1)一次發(fā)酵一次發(fā)酵：好氧堆肥的中溫與高溫兩個(gè)：好氧堆肥的中溫與高溫兩個(gè)階段的微生物代謝過(guò)程稱為一次發(fā)酵或主發(fā)階段的微生物代謝過(guò)程稱為一次發(fā)酵或主發(fā)酵。它是指從發(fā)酵初期開始，經(jīng)中溫、高溫酵。它是指從發(fā)酵初期開始，經(jīng)中溫、高溫然后到達(dá)溫度開始下降的整個(gè)過(guò)程，一般需然后到達(dá)溫度開始下降的整個(gè)過(guò)程，一般需10-12天，以高溫階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。天，以高溫階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。 (2) 二次發(fā)酵二次發(fā)酵：物

11、料經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵，還有：物料經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵，還有一部分易分解和大量難分解的有機(jī)物存一部分易分解和大量難分解的有機(jī)物存在，需將其送到后發(fā)酵室，堆成在，需將其送到后發(fā)酵室，堆成1-2米高米高的堆垛進(jìn)行二次發(fā)酵，使之腐熟。此時(shí)的堆垛進(jìn)行二次發(fā)酵，使之腐熟。此時(shí)溫度持續(xù)下降，當(dāng)溫度穩(wěn)定在溫度持續(xù)下降，當(dāng)溫度穩(wěn)定在40左右左右時(shí)即達(dá)腐熟，一般需時(shí)即達(dá)腐熟，一般需20-30天。天。3 后處理后處理：后處理包括去除雜質(zhì)和進(jìn)行必：后處理包括去除雜質(zhì)和進(jìn)行必要的破碎處理。要的破碎處理。粒度：農(nóng)用堆肥產(chǎn)品粒度不大于12mm，山林果園用堆肥產(chǎn)品粒度不大于50mm；含水率：35%；pH值：6.58.5；全氮（以N計(jì)）：0

12、.5%；全磷（以P2O5計(jì)）：0.3%；全鉀（以K2O計(jì)）：1.0%；有機(jī)質(zhì)（以C計(jì)）：10%；重金屬含量：總鎘（以Cd計(jì)）3mg/kg；總汞（以Hg計(jì)）5mg/kg；總鉛（以Pb計(jì)）100mg/kg；總鉻（以Cr計(jì)）300mg/kg；總砷（以As計(jì)）30mg/kg；堆肥溫度（靜態(tài)堆肥工藝）：55持續(xù)5d以上。蛔蟲卵死亡率：95%100%；糞大腸菌值：101102 ；討論n固體廢物好氧微生物降解過(guò)程，依據(jù)溫固體廢物好氧微生物降解過(guò)程，依據(jù)溫度變化，大致分成三個(gè)階段度變化，大致分成三個(gè)階段,各個(gè)階段的各個(gè)階段的變化特點(diǎn)變化特點(diǎn)?n一次發(fā)酵和二次發(fā)酵的不同點(diǎn)一次發(fā)酵和二次發(fā)酵的不同點(diǎn),一次發(fā)酵一次

13、發(fā)酵和二次發(fā)酵分別對(duì)應(yīng)各個(gè)溫度變化的階和二次發(fā)酵分別對(duì)應(yīng)各個(gè)溫度變化的階段是什么？段是什么？(二二)發(fā)酵工藝與裝置發(fā)酵工藝與裝置1、條剁式系統(tǒng)：、條剁式系統(tǒng)：條剁堆肥是將前處理后的堆料堆成高條剁堆肥是將前處理后的堆料堆成高12m，寬，寬23m的條剁，上面用塑料的條剁，上面用塑料布或簡(jiǎn)易棚擋雨，定期使用機(jī)械或人工布或簡(jiǎn)易棚擋雨，定期使用機(jī)械或人工翻堆方法進(jìn)行自然通風(fēng)供氧，使物料在翻堆方法進(jìn)行自然通風(fēng)供氧，使物料在好氧條件下分解。在條剁堆肥系統(tǒng)中，好氧條件下分解。在條剁堆肥系統(tǒng)中，翻堆是一個(gè)很重要的操作環(huán)節(jié)，翻堆必翻堆是一個(gè)很重要的操作環(huán)節(jié)，翻堆必須保證整體物料相對(duì)位置的轉(zhuǎn)變。須保證整體物料相對(duì)位

14、置的轉(zhuǎn)變。 強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)：強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)：強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)是通過(guò)風(fēng)機(jī)和埋在地下的通強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)是通過(guò)風(fēng)機(jī)和埋在地下的通風(fēng)管道進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)供氧的系統(tǒng)。對(duì)于強(qiáng)制通風(fēng)管道進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)供氧的系統(tǒng)。對(duì)于強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)決定其能否正常運(yùn)行，風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)決定其能否正常運(yùn)行，也是溫度控制的主要手段。在堆肥過(guò)程中，通也是溫度控制的主要手段。在堆肥過(guò)程中，通風(fēng)不僅為微生物分解有機(jī)物供氧，風(fēng)不僅為微生物分解有機(jī)物供氧， 同時(shí)也去同時(shí)也去除二氧化碳和氨氣等氣體，并蒸發(fā)水分使堆體除二氧化碳和氨氣等氣體，并蒸發(fā)水分使堆體散熱，散熱， 保持適宜的溫度。保持適宜的溫度。 通過(guò)空氣流通和

15、翻動(dòng)供氧（傳統(tǒng)）的最終產(chǎn)物沿料堆長(zhǎng)度方向的周期翻動(dòng)混合物料強(qiáng)行供氧通風(fēng)（a）攪拌式固體床完成發(fā)酵的最終產(chǎn)物由垛內(nèi)卸下強(qiáng)行供氧放在堆中的混合物料完成批量循環(huán)條垛（b）固定式固體床（強(qiáng)制通風(fēng)） 2 間歇式發(fā)酵工藝與裝置間歇式發(fā)酵工藝與裝置 （1）間歇式發(fā)酵工藝）間歇式發(fā)酵工藝 間歇式發(fā)酵工藝是將原料一批一批地發(fā)間歇式發(fā)酵工藝是將原料一批一批地發(fā)酵，一批原料堆積之后不再添加新料，待完酵，一批原料堆積之后不再添加新料，待完成發(fā)酵成為腐殖土運(yùn)出。第一次發(fā)酵采用機(jī)成發(fā)酵成為腐殖土運(yùn)出。第一次發(fā)酵采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，發(fā)酵期械強(qiáng)制通風(fēng)，發(fā)酵期10天，天，60高溫保持高溫保持5天以上，達(dá)到無(wú)害化。然后將第一次發(fā)酵

16、天以上，達(dá)到無(wú)害化。然后將第一次發(fā)酵堆肥通過(guò)機(jī)械分選，去除非堆腐物，送去二堆肥通過(guò)機(jī)械分選，去除非堆腐物，送去二次發(fā)酵倉(cāng)，進(jìn)行第二次發(fā)酵，一般次發(fā)酵倉(cāng)，進(jìn)行第二次發(fā)酵，一般10天左天左右即達(dá)到腐熟。右即達(dá)到腐熟。 （2）間歇式發(fā)酵裝置）間歇式發(fā)酵裝置 有長(zhǎng)方形池式發(fā)酵倉(cāng)、傾斜有長(zhǎng)方形池式發(fā)酵倉(cāng)、傾斜床式發(fā)酵倉(cāng)、立式圓筒形發(fā)酵倉(cāng)床式發(fā)酵倉(cāng)、立式圓筒形發(fā)酵倉(cāng)等，并各配設(shè)通風(fēng)管，有的還配等，并各配設(shè)通風(fēng)管，有的還配設(shè)攪拌裝置。設(shè)攪拌裝置。n一種圓筒形發(fā)酵倉(cāng)示意一種圓筒形發(fā)酵倉(cāng)示意圖，宜徑圖，宜徑5米，高米，高4米，米，底部呈錐狀。在圓筒的底部呈錐狀。在圓筒的底部用底部用8.3厘米的鋼管厘米的鋼管沿池

17、壁裝設(shè)一圈通風(fēng)管，沿池壁裝設(shè)一圈通風(fēng)管，通風(fēng)管上均勻開出通風(fēng)管上均勻開出8個(gè)個(gè)出氣口。通風(fēng)管與鼓風(fēng)出氣口。通風(fēng)管與鼓風(fēng)機(jī)相接，強(qiáng)制鼓入空氣，機(jī)相接，強(qiáng)制鼓入空氣，日處理垃圾日處理垃圾50噸。噸。 2連續(xù)發(fā)酵工藝與裝置連續(xù)發(fā)酵工藝與裝置 連續(xù)發(fā)酵工藝采取連續(xù)進(jìn)料和連連續(xù)發(fā)酵工藝采取連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料方式發(fā)酵，原料在一個(gè)專設(shè)續(xù)出料方式發(fā)酵，原料在一個(gè)專設(shè)的發(fā)酵裝置內(nèi)完成中溫和高溫發(fā)酵的發(fā)酵裝置內(nèi)完成中溫和高溫發(fā)酵過(guò)程。這種系統(tǒng)除具有發(fā)酵時(shí)間短，過(guò)程。這種系統(tǒng)除具有發(fā)酵時(shí)間短，能殺滅病源微生物外，還能防止異能殺滅病源微生物外，還能防止異味，成品質(zhì)最比較高，已在美國(guó)、味，成品質(zhì)最比較高，已在美國(guó)、日本

18、、歐洲廣為采用。日本、歐洲廣為采用。n (2) 漿葉式發(fā)酵塔：槳葉式發(fā)酵塔漿葉式發(fā)酵塔：槳葉式發(fā)酵塔(圖圖95)外觀類似多段焚燒爐。外壁外觀類似多段焚燒爐。外壁由隔熱材料做成，是一種可保溫的具由隔熱材料做成，是一種可保溫的具有多段發(fā)酵槽的圓筒，一般有有多段發(fā)酵槽的圓筒，一般有5個(gè)發(fā)酵個(gè)發(fā)酵槽，各由混凝土或鋼板做成。槽，各由混凝土或鋼板做成。n螺旋攪拌式發(fā)酵倉(cāng)的示意圖如下圖所示。這也是動(dòng)態(tài)式筒式發(fā)酵倉(cāng)的一種形式。經(jīng)預(yù)處理工序分選破碎的廢物被運(yùn)輸機(jī)送到倉(cāng)中心上方，靠設(shè)在發(fā)酵倉(cāng)上部與天橋一起旋轉(zhuǎn)的輸送帶向倉(cāng)壁內(nèi)側(cè)均勻地加料，用吊裝在天橋下部的多個(gè)螺絲鉆頭來(lái)旋轉(zhuǎn)攪拌，使原料邊混和邊摻入到正在發(fā)酵的物料

19、層內(nèi)。（三）影響因素（三）影響因素1 有機(jī)物的含量有機(jī)物的含量：堆肥物料適宜的有機(jī)物含量：堆肥物料適宜的有機(jī)物含量為為2080%。2 含水率含水率： 在用生活垃圾制堆肥時(shí)，一般以含在用生活垃圾制堆肥時(shí)，一般以含水率水率55%為最佳。為最佳。3 通風(fēng)和耗氧速率通風(fēng)和耗氧速率： 微生物的耗氧速率一般在發(fā)酵反應(yīng)的微生物的耗氧速率一般在發(fā)酵反應(yīng)的6080小時(shí)達(dá)到峰值；在小時(shí)達(dá)到峰值；在200小時(shí)左右時(shí)進(jìn)入初步小時(shí)左右時(shí)進(jìn)入初步穩(wěn)定階段，耗氧速率變化緩慢。穩(wěn)定階段，耗氧速率變化緩慢。 堆肥過(guò)程適宜的氧濃度為堆肥過(guò)程適宜的氧濃度為1417%，最低，最低不應(yīng)低于不應(yīng)低于10%。 好氧堆肥供氧方式有好氧堆肥供

20、氧方式有翻堆通風(fēng)、風(fēng)機(jī)供風(fēng)、翻堆通風(fēng)、風(fēng)機(jī)供風(fēng)、插入風(fēng)管通風(fēng)插入風(fēng)管通風(fēng)等。等。4 碳氮比碳氮比： 微生物每利用微生物每利用30份碳就需要份碳就需要1份氮，份氮，故初始物料的碳氮比為故初始物料的碳氮比為30 ：1合乎堆肥需要，合乎堆肥需要，其最佳值在其最佳值在26：1-35：1之間。成品堆肥的之間。成品堆肥的適宜碳氮比為適宜碳氮比為10：1-20：1之間。之間。各堆肥原料的C/N比如下：鋸末屑3001000，秸桿70100，垃圾5080，人糞610，牛糞826，豬糞715，雞糞510，下水生污泥515，活性污泥58。因此，當(dāng)用秸桿，垃圾進(jìn)行堆肥時(shí)，需添加低C/N比廢物或加入氮肥，以使C/N比調(diào)

21、整到30以下。5 溫度溫度：整個(gè)堆肥過(guò)程的較佳溫度是：整個(gè)堆肥過(guò)程的較佳溫度是35-55攝氏度。攝氏度。6 pH： 好氧堆肥初期，好氧堆肥初期，pH值一般可下降值一般可下降為為56，爾后又開始上升，發(fā)酵完成前，爾后又開始上升，發(fā)酵完成前可達(dá)可達(dá)8.59.0，最終成品達(dá)到，最終成品達(dá)到7.08.0。n 堆把過(guò)程對(duì)上述各影響因素，特別是堆把過(guò)程對(duì)上述各影響因素，特別是耗耗氧速率、水分和有機(jī)物氧速率、水分和有機(jī)物含量三項(xiàng)理論參含量三項(xiàng)理論參數(shù)的控制特別重要。數(shù)的控制特別重要。三、堆肥質(zhì)量三、堆肥質(zhì)量(一)堆肥的成分和養(yǎng)分堆肥的成分和養(yǎng)分n堆肥質(zhì)量包括堆肥質(zhì)量包括適于農(nóng)用的成分和養(yǎng)分，符合衛(wèi)適于農(nóng)用的

22、成分和養(yǎng)分，符合衛(wèi)生要求的無(wú)害化和腐熟度生要求的無(wú)害化和腐熟度。堆肥的成分和養(yǎng)分。堆肥的成分和養(yǎng)分依其所用原料、工藝和堆制周期不同而有差異。依其所用原料、工藝和堆制周期不同而有差異。(二二)堆肥的無(wú)害化堆肥的無(wú)害化 堆肥的無(wú)害化質(zhì)量應(yīng)從其中堆肥的無(wú)害化質(zhì)量應(yīng)從其中重金屬含量重金屬含量和和致致病微生物病微生物的數(shù)量上進(jìn)行考察。近年來(lái)，我國(guó)曾的數(shù)量上進(jìn)行考察。近年來(lái)，我國(guó)曾先后頒布了先后頒布了農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn) (GB4284)、城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)垃圾農(nóng)用控制標(biāo)準(zhǔn) (GB817287)以及包括以及包括高溫堆肥的衛(wèi)生標(biāo)高溫堆肥的衛(wèi)生標(biāo)淮淮在內(nèi)的在內(nèi)的糞便無(wú)害化衛(wèi)生

23、標(biāo)準(zhǔn)糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) (GB795987)。(三三)堆肥的腐熟度堆肥的腐熟度1 腐熟度概念腐熟度概念 堆肥的腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定堆肥的腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定程度。程度。2 腐熟度評(píng)定方法腐熟度評(píng)定方法 (1)直觀經(jīng)驗(yàn)法直觀經(jīng)驗(yàn)法：成品堆肥顯棕色或：成品堆肥顯棕色或暗灰色，并具有霉臭的土壤氣味，無(wú)暗灰色，并具有霉臭的土壤氣味，無(wú)明顯的纖維。明顯的纖維。 (2)淀粉測(cè)試法淀粉測(cè)試法：淀粉測(cè)試法的理論依據(jù)是在正：淀粉測(cè)試法的理論依據(jù)是在正常的發(fā)酵過(guò)程中，堆肥的淀粉量隨時(shí)間增加而常的發(fā)酵過(guò)程中，堆肥的淀粉量隨時(shí)間增加而減少，一般當(dāng)發(fā)酵到達(dá)第減少，一般當(dāng)發(fā)酵到達(dá)第4-5周時(shí)，淀粉絕大周時(shí)，淀粉絕

24、大部分分解，在最終成品堆肥中，淀粉應(yīng)全部消部分分解，在最終成品堆肥中，淀粉應(yīng)全部消失。測(cè)定方法是將堆肥樣品加入高氯酸溶液，失。測(cè)定方法是將堆肥樣品加入高氯酸溶液，攪拌、過(guò)濾，用碘液檢驗(yàn)濾液，如果變黃、略攪拌、過(guò)濾，用碘液檢驗(yàn)濾液，如果變黃、略有沉淀物，表明堆肥已經(jīng)穩(wěn)定；如果呈現(xiàn)藍(lán)色，有沉淀物，表明堆肥已經(jīng)穩(wěn)定；如果呈現(xiàn)藍(lán)色，表明堆肥未腐熟。此法簡(jiǎn)便，適于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)用。表明堆肥未腐熟。此法簡(jiǎn)便，適于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)用。 (3)耗氧速率法耗氧速率法：測(cè)定方法采用氣體采集槍：測(cè)定方法采用氣體采集槍和微型吸氣泵將堆層中的氣體抽吸到和微型吸氣泵將堆層中的氣體抽吸到O2CO2測(cè)定儀，通過(guò)儀器自動(dòng)顯示堆層測(cè)定儀，通過(guò)

25、儀器自動(dòng)顯示堆層O2或或CO2濃度在單位時(shí)間內(nèi)的變化值，以評(píng)定濃度在單位時(shí)間內(nèi)的變化值，以評(píng)定堆肥發(fā)酵程度和腐熟情況。用氧速率作為堆肥發(fā)酵程度和腐熟情況。用氧速率作為堆肥腐熟程度的評(píng)定依據(jù)，符合衛(wèi)生學(xué)原堆肥腐熟程度的評(píng)定依據(jù)，符合衛(wèi)生學(xué)原理，具有良好的穩(wěn)定性、專一性和可靠性，理，具有良好的穩(wěn)定性、專一性和可靠性，不受原料組分的影響，易于在工程上應(yīng)用。不受原料組分的影響，易于在工程上應(yīng)用。四、堆肥的農(nóng)業(yè)效用四、堆肥的農(nóng)業(yè)效用(一一)堆肥的改土作用堆肥的改土作用1增加土壤有機(jī)質(zhì)增加土壤有機(jī)質(zhì)2改善土壤結(jié)構(gòu)改善土壤結(jié)構(gòu)3提高土壤功能提高土壤功能4促進(jìn)植物根系增長(zhǎng)促進(jìn)植物根系增長(zhǎng)(二二)堆肥的增產(chǎn)作用

26、堆肥的增產(chǎn)作用n(三三)堆肥農(nóng)用的不利因素堆肥農(nóng)用的不利因素 堆肥中堆肥中N、P、K混合含量一般不高，混合含量一般不高，很少有達(dá)到很少有達(dá)到3的。因此，不應(yīng)將其等同的。因此，不應(yīng)將其等同于傳統(tǒng)的農(nóng)家肥，而只能將其作為于傳統(tǒng)的農(nóng)家肥，而只能將其作為“土土壤改良劑壤改良劑”或或“土壤調(diào)節(jié)劑土壤調(diào)節(jié)劑”對(duì)待。對(duì)待。 農(nóng)田大量施用堆肥，土壤中可能富集農(nóng)田大量施用堆肥，土壤中可能富集有害元素。有害元素。 堆肥設(shè)備投資大，成品的成本偏高，堆肥設(shè)備投資大，成品的成本偏高，其競(jìng)爭(zhēng)力敵不過(guò)商品化肥，因而影響到其競(jìng)爭(zhēng)力敵不過(guò)商品化肥，因而影響到堆肥方法的普及推廣。堆肥方法的普及推廣。討論n堆肥工藝的影響因素有那些

27、堆肥工藝的影響因素有那些,各個(gè)因各個(gè)因素的一般要求有哪些素的一般要求有哪些?作業(yè)：n1）某固體廢物含可燃物63%，水分20%，灰分17%。固體廢物的元素分析數(shù)據(jù)為C 30%，H 5%，O 23%， N 4%， S 1%，水分 20%，灰分17%，假設(shè)（1）固體廢物的粗熱值為12640kJ/kg；（2）爐內(nèi)殘?jiān)剂繛?%，殘?jiān)x開爐子的溫度為660，室外溫度25，殘?jiān)谋葻釣?.325KJ/（Kg）；（3）水的汽化潛熱為2420 kJ/kg；（4）輻射熱損失占了0.5%；（5）碳的熱值為32566 kJ/kg，試計(jì)算這種廢物熱值可利用效率。 n2）人糞80 kg，含總固體量18；豬糞100kg

28、，含總固體量25；稻草95 kg，含總固體量88%。將其配制成總固體含量為5%的發(fā)酵料漿，需加多少水？n3）假設(shè)在一溫度為225的管式焚燒爐中分解純二乙基過(guò)氧化物，進(jìn)入焚燒爐的流速為13.5 L/s，在225的速度常數(shù)為38.3 s1，欲使二乙基過(guò)氧化物的分解率達(dá)到99.99，爐的內(nèi)徑為7.0 cm，求爐長(zhǎng)為多少？ 第二節(jié)第二節(jié) 厭氧發(fā)酵制沼氣厭氧發(fā)酵制沼氣一、有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過(guò)程一、有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過(guò)程 厭氧發(fā)酵也稱沼氣發(fā)酵或甲烷發(fā)酵，厭氧發(fā)酵也稱沼氣發(fā)酵或甲烷發(fā)酵，是指有機(jī)物在厭氧細(xì)菌作用下轉(zhuǎn)是指有機(jī)物在厭氧細(xì)菌作用下轉(zhuǎn)化為甲烷（或稱沼氣）的過(guò)程?；癁榧淄椋ɑ蚍Q沼氣）的過(guò)程。 有機(jī)物厭氧發(fā)

29、酵依次分為有機(jī)物厭氧發(fā)酵依次分為液化液化、產(chǎn)酸產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷三個(gè)階段，每一階段各有三個(gè)階段，每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群起作用。其獨(dú)特的微生物類群起作用。二、發(fā)酵原料二、發(fā)酵原料 堆肥原料都可以作沼氣發(fā)酵原料。堆肥原料都可以作沼氣發(fā)酵原料。(一一)常見沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量常見沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量 計(jì)算沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量?？上确謩e測(cè)計(jì)算沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量?？上确謩e測(cè)定每種發(fā)酵原料中碳水化合物、蛋白質(zhì)、定每種發(fā)酵原料中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類化合物的含量，然后依據(jù)下式計(jì)算甲脂類化合物的含量，然后依據(jù)下式計(jì)算甲烷的產(chǎn)量烷的產(chǎn)量(E)：(二二)原料的產(chǎn)氣率和甲烷含量原料的產(chǎn)氣

30、率和甲烷含量 沼氣發(fā)酵原料產(chǎn)生率是指單位重量的原料在發(fā)酵沼氣發(fā)酵原料產(chǎn)生率是指單位重量的原料在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣量。我國(guó)通常用原料所含總固過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣量。我國(guó)通常用原料所含總固體（體（TS）的量作原料單位表示原料的產(chǎn)氣量。）的量作原料單位表示原料的產(chǎn)氣量。（三）原料的總固體百分含量和總固體量（三）原料的總固體百分含量和總固體量 原料總固體包括揮發(fā)性固體和灰分。在揮發(fā)性固體中，原料總固體包括揮發(fā)性固體和灰分。在揮發(fā)性固體中，含有原料可轉(zhuǎn)化成甲烷的有機(jī)物。因此，用原料的揮發(fā)含有原料可轉(zhuǎn)化成甲烷的有機(jī)物。因此，用原料的揮發(fā)性固體的重量作原料計(jì)量單位所表示的原料產(chǎn)氣率更為性固體的重量作原料計(jì)量單

31、位所表示的原料產(chǎn)氣率更為準(zhǔn)確。揮發(fā)性固體的含量可用準(zhǔn)確。揮發(fā)性固體的含量可用發(fā)酵原料總固體中揮發(fā)性發(fā)酵原料總固體中揮發(fā)性固體的百分含量固體的百分含量或者或者發(fā)酵原料中的揮發(fā)性固體含量發(fā)酵原料中的揮發(fā)性固體含量表示。表示。它們可按下列各式計(jì)算：它們可按下列各式計(jì)算：（四）原料的碳氮比（四）原料的碳氮比 厭氧發(fā)酵原料的適宜碳氮比為厭氧發(fā)酵原料的適宜碳氮比為20：130：1， 碳氮比達(dá)到碳氮比達(dá)到35：1時(shí)，產(chǎn)氣量明顯下降。時(shí)，產(chǎn)氣量明顯下降。三、發(fā)酵工藝和影響發(fā)酵的因素三、發(fā)酵工藝和影響發(fā)酵的因素（一）發(fā)酵工藝（一）發(fā)酵工藝1 自然溫度半批量投料發(fā)酵工藝自然溫度半批量投料發(fā)酵工藝 這種工藝的發(fā)酵溫

32、度隨自然溫度變化而變化。所這種工藝的發(fā)酵溫度隨自然溫度變化而變化。所用原料主要是秸稈和糞便，采用半批量方式投料。用原料主要是秸稈和糞便，采用半批量方式投料。2 自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝自然溫度連續(xù)投料發(fā)酵工藝 這種工藝是在自然溫度條件下，定時(shí)定這種工藝是在自然溫度條件下，定時(shí)定量投料和出料。大中型沼氣工程均采用這量投料和出料。大中型沼氣工程均采用這種發(fā)酵工藝。工藝控制的基本參數(shù)包括進(jìn)種發(fā)酵工藝。工藝控制的基本參數(shù)包括進(jìn)料濃度、水力滯留時(shí)間、發(fā)酵溫度。料濃度、水力滯留時(shí)間、發(fā)酵溫度。（二）影響發(fā)酵的因素（二）影響發(fā)酵的因素1 溫度溫度 低溫發(fā)酵低溫發(fā)酵：溫度隨氣候變化，大多處于：溫度隨氣候變化，

33、大多處于20以下，產(chǎn)氣量不高，不易達(dá)到殺滅病原微生以下，產(chǎn)氣量不高，不易達(dá)到殺滅病原微生物的目的。物的目的。 中溫發(fā)酵中溫發(fā)酵：發(fā)酵液溫度控制在：發(fā)酵液溫度控制在37左右，這左右，這是甲烷菌的第一個(gè)最佳活性溫區(qū)。是甲烷菌的第一個(gè)最佳活性溫區(qū)。 高溫發(fā)酵高溫發(fā)酵：發(fā)酵液溫度控制在：發(fā)酵液溫度控制在53左右，此左右，此時(shí)是甲烷菌的第二個(gè)最佳活性溫區(qū)。時(shí)是甲烷菌的第二個(gè)最佳活性溫區(qū)。2 pH值值 甲烷菌要求的甲烷菌要求的pH值范圍很窄，值范圍很窄，pH為為7.0左右，故左右，故一般都使發(fā)酵過(guò)程維持在一般都使發(fā)酵過(guò)程維持在6.87.5之間。之間。3 攪拌攪拌 高溫發(fā)酵要求對(duì)物料攪拌，以保證發(fā)酵裝置有較高溫發(fā)酵要求對(duì)物料攪拌，以保證發(fā)酵裝