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文檔簡介
固體廢棄物的生物處理固體廢棄物的生物處理固體廢棄物:指人類在生產(chǎn)、消費、生活和其他活動中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(國外的定義則更加廣泛,動物活動產(chǎn)生的廢棄物也屬于此類),通俗地說,就是“垃圾”。主要包括固體顆粒、垃圾、爐渣、污泥、廢棄的制品、破損器皿、殘次品、動物尸體、變質食品、人畜糞便等。有些國家把廢酸、廢堿、廢油、廢有機溶劑等高濃度的液體也歸為固體廢棄物。按其組成可分為有機廢物和無機廢物固體廢棄物:指人類在生產(chǎn)、消費、生活和其他活動中產(chǎn)生的固態(tài)、國內外現(xiàn)狀:國內外現(xiàn)狀:固體廢棄物的生物處理課件焚燒與熱解氣化技術歐盟、日本、新加波焚燒處理生活垃圾50%以上并不是所有垃圾都能燃燒,發(fā)達國家垃圾熱值9000KJ/kg;2000~4000kJ/kg優(yōu)點:800~1000度高溫使垃圾減少80%~95%;徹底消滅病原菌;產(chǎn)生的熱量可以發(fā)電、供熱
焚燒與熱解氣化技術歐盟、日本、新加波焚燒處理生活垃圾50%以固體廢棄物的生物處理課件固體廢棄物的生物處理課件第一節(jié)概述有機物是固體廢物污染的重要來源1、生活垃圾中50-60%是有機物,會腐爛變質,釋放臭氣,污染環(huán)境;會孳生蚊蠅,危害健康。2、糞便、污水處理廠污泥大部分是有機物,堆放過程中會釋放污染物,污染環(huán)境。3、農(nóng)業(yè)廢棄物基本上全是有機物,傾倒水體中會釋放污染物;焚燒會污染大氣。第一節(jié)概述有機物是固體廢物污染的重要來源一、生物處理定義
生物處理就是以固體廢物中的可降解有機物或其他組分為對象,利用生物對其作用,轉化為穩(wěn)定產(chǎn)物、能源和其他有用物質的一種處理技術。一、生物處理定義二、生物處理方法好氧生物處理法在提供游離氧的條件下,以好氧微生物為主使有機物降解、穩(wěn)定的無害化處理方法。固體廢物存在的各種有機物(相對分子質量大、能位高)作為微生物的營養(yǎng)源,經(jīng)過一種生化反應,逐級釋放能量,最終轉化成相對分子質量小、能位低物質而穩(wěn)定下來,達到無害化的要求,以便利用或進一步妥善處理,使其回到自然環(huán)境中去。二、生物處理方法好氧生物處理法厭氧生物處理化在沒有游離氧的情況下,以厭氧微生物為主對有機物進行降解、穩(wěn)定的一種無害化處理。在這種厭氧生物處理過程中,復雜的有機化合物被降解,轉化為簡單、穩(wěn)定的化合物,同時釋放能量。其中,大部分能量以甲烷形式出現(xiàn),這是一種可燃氣體,可回收利用。同時,僅少量有機物被轉化、合成為新的細胞組成部分。厭氧生物處理化三、主要生物處理技術堆肥化技術填埋技術廢物養(yǎng)殖蚯蚓微生物浸出回收金屬三、主要生物處理技術堆肥化技術第三節(jié)有機固體廢物堆肥化處理技術一、基本概念二、原料來源及質量控制三、堆肥化原理四、堆肥化工藝五、堆肥化設備六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制七、堆肥腐熟度及其質量標準八、堆肥肥效與利用第三節(jié)有機固體廢物堆肥化處理技術一、基本概念一、基本概念1、堆肥化定義在人工控制的條件下,利用自然界中廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物的新陳代謝作用,在中高溫好氧條件下,把固體廢物中可降解的有機物轉化為穩(wěn)定的腐殖質的過程。一、基本概念1、堆肥化定義深褐色、質地松散、有泥土味的物質。這種物質的養(yǎng)料價值不高,但卻是一種極好的土壤調節(jié)劑和改良劑,其主要成分是腐殖質。深褐色、質地松散、有泥土味的物質。這種物質的養(yǎng)料價值不高,但二、原料來源及質量控制1、原料來源生活垃圾礦業(yè)工業(yè)林業(yè)農(nóng)業(yè)來源二、原料來源及質量控制1、原料來源生活垃圾礦業(yè)工業(yè)林業(yè)農(nóng)業(yè)來2、質量控制密度(容重):適于堆肥的垃圾密度為350-650kg/m3;組分(濕質)%:有機物≥20%,并按照易腐物(動物性+植物性)、灰渣(≥15mm稱渣礫,<15mm為灰土)和廢品(紙類、布類、塑料、金屬、玻璃)分別統(tǒng)計用于堆肥化處理的城市生活垃圾組成成分。2、質量控制密度(容重):適于堆肥的垃圾密度為350-650含水率:適合堆肥的垃圾含水率為40-60%;碳/氮比(C/N):適合堆肥的C/N比為20:1~30:1;粒度:適合堆肥的物料粒度為12-60mm,蔬菜類易腐廢物尺寸可略大一些。含水率:適合堆肥的垃圾含水率為40-60%;三、堆肥化原理
1.合成與分解三、堆肥化原理
1.合成與分解2、理論方程式中
r=0.5[b-nx-3(c-ny)];
s=a-nw;n為降解效率(摩爾轉化率<1);CaHbNcOd和CwHxNyOz分別代表堆肥原料和堆肥產(chǎn)物的成分。2、理論方程式中r=0.5[b-nx-3(c-ny)]例題
用一種成分為C31H50NO26的堆肥物料進行實驗室規(guī)模的好氧堆肥化試驗。試驗結果,每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg,測定產(chǎn)品成分為C11H14NO4,試求每1000kg物料的化學計算理論需氧量。例題用一種成分為C31H50NO26的堆解(1)計算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質量為852kg,則參加過程的有機物摩爾數(shù)=(1000/852)kmol=1.173kmol;
(2)堆肥產(chǎn)品C11H14NO4的千摩爾質量為224kg,可算出每摩爾參加過程的殘余有機物摩爾數(shù)=200/224=0.89kmol
則降解效率為200/(1.173×224)=0.76;[0.89/1.173=0.76]
(3)由已知條件:a=31,b=50,c=1,d=26,w=11,x=14,y=1,z=4??梢运愠?/p>
r=0.5[50-0.76×14-3(1-0.76×1)]=19.32S=31-0.76×11=22.64(4)所需的氧量為:
W=[0.5(0.76×4+2×22.64+19.32-26)×1.173×32]kg=781.5kg解(1)計算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質量為83、生物化學轉化過程馴化階段中溫發(fā)酵階段高溫發(fā)酵階段腐熟化階段溫度的變化來表征有氧呼吸的強度3、生物化學轉化過程馴化階段溫度的變化來表征有氧呼吸的強度適應新環(huán)境嗜溫性細菌、酵母菌、放線菌分解最易分解的可溶性物質,淀粉、糖類增多,溫度↗45℃嗜熱性微生物、細菌;殘留可溶性物質,纖維素、半纖維素、蛋白質,溫度↗45~70℃嗜溫性微生物、多為難分解物質,溫度↘適應新環(huán)境嗜溫性細菌、酵母菌、放線菌分解最易分解的可溶性物質3.1馴化階段
堆層溫度沒有變化,溫度維持在20℃,生物化學作用主要表現(xiàn)為菌群替代,適者生存的微生物開始繁殖,并逐漸占主導地位;不適應堆肥環(huán)境的微生物衰退死亡。3.1馴化階段堆層溫度沒有變化,溫度維持3.2中溫發(fā)酵階段
堆層溫度從室溫急劇升高到45℃,表明生物化學作用劇烈進行,嗜溫菌(細菌、真菌和放線菌)開始大量吞噬易降解有機質,使其轉化生成大量有機酸(氨基酸、脂肪酸),并在熱力、壓力作用下脫水縮合,生成腐殖酸。3.2中溫發(fā)酵階段堆層溫度從室溫急劇升高3.3高溫發(fā)酵階段
當肥堆溫度升到45℃以上時,即進入高溫階段。在這階段,嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡,嗜熱性微生物逐漸代替了嗜溫性微生物的活動,堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質繼續(xù)分解轉化,復雜的有機化合物如半纖維素、纖維素和蛋白質等開始被強烈分解。3.3高溫發(fā)酵階段當肥堆溫度升到45
通常在50℃左右進行活動的主要是嗜熱性真菌和放線菌;溫度上升到60℃時,真菌幾乎完全停止活動,僅有嗜熱性放線菌與細菌在活動;溫度升到70℃以上時,對大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜,微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài)。通常在50℃左右進行活動的主要是嗜熱性
與細菌的生長繁殖規(guī)律一樣,可將微生物在高溫階段生長過程細分為三個時期,即對數(shù)生長期、減速生長期和內源呼吸期。在高溫階段微生物活性經(jīng)歷了三個時期變化后,堆積層內開始發(fā)生與有機物分解相對應的另一過程,即腐殖質的形成過程,堆肥物質逐步進入穩(wěn)定化狀態(tài)。與細菌的生長繁殖規(guī)律一樣,可將微生物在高3.4腐熟化階段
在內源呼吸后期,只剩下部分較難分解及難分解的有機物和新形成的腐殖質,此時微生物活性下降,發(fā)熱量減少,溫度下降。在此階段嗜溫微生物又占優(yōu)勢,對殘余較難分解的有機物作進一步分解,腐殖質不斷增多且穩(wěn)定化,此時堆肥即進入腐熟階段。降溫后,需氧量大大減少,含水量也降低,堆肥物孔隙增大,氧擴散能力增強,此時只須自然通風。3.4腐熟化階段在內源呼吸后四、堆肥化工藝野外人工堆肥四、堆肥化工藝野外人工堆肥固體廢物有機固體廢物預處理無機物攪拌機機械發(fā)酵池風機后處理后發(fā)酵貯藏出售工廠化機械堆肥工藝流程工廠機械化堆肥固體廢物有機固體廢物預處理無機物攪拌機機械發(fā)酵池風機后處理后垃圾卸料垃圾卸料預處理
包括破碎、分選等,主要是除去堆肥原料中大塊和非堆肥化物質。但不同的堆肥原料,預處理過程有所不同。如家畜糞便、污泥、城市生活垃圾。
一般,粒徑,有機物分解速度,但物料間的空隙率,通氣效果。適宜的粒徑范圍是12~60mm。如果堆肥物質結構堅固,不易擠壓,粒徑應小些,否則粒徑應大些。此外,決定垃圾粒徑大小時,還應考慮它的經(jīng)濟性,因為粒度,動力消耗,處理垃圾的費用。預處理包括破碎、分選等,主要是除去堆肥原料垃圾前處理-破碎,分選垃圾前處理-破碎,分選主發(fā)酵(一次發(fā)酵)
通常將堆肥開始到堆肥溫度升高到開始降低為止的階段,稱為主發(fā)酵階段。主發(fā)酵階段是堆肥生物化學反應的基本階段,在發(fā)酵池內進行。主發(fā)酵(一次發(fā)酵)通常將堆肥開始到堆肥溫度升固體廢棄物的生物處理課件臥式堆肥發(fā)酵滾筒臥式堆肥發(fā)酵滾筒箱式堆肥發(fā)酵池箱式堆肥發(fā)酵池后發(fā)酵
經(jīng)過主發(fā)酵的半成品被送去后發(fā)酵。在主發(fā)酵工序尚未分解的易分解及較難分解的有機物可能全部分解變成腐植酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機物,得到完全成熟的堆肥成品。一般,把物料堆積到1~2米高度進行后發(fā)酵,此時,需要防止雨水的裝設,有些場合還需進行翻堆和通風。有時即使不進行通風,也需要每周左右進行一次翻堆。后發(fā)酵經(jīng)過主發(fā)酵的半成品被送去后發(fā)酵。后處理
經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料中,幾乎所有的有機物都變細碎和變了形,數(shù)量也減少了。然而,在城市固體廢物發(fā)酵堆肥時,在前處理工序中還沒有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等雜物依然存在,因此,還要經(jīng)過一道分選工序以去除雜物,可以用回轉式振動篩、振動式回轉篩、磁選機、風選機、慣性分離機、硬度差分離機等預處理設備分離去除上述雜質,并根據(jù)需要(如生產(chǎn)精制堆肥)進行再破碎。后處理經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料中,幾乎所有的城市生活垃圾貯料池抓吊廢鐵滾筒篩人工分選粗大無機物去填埋混合滾筒污水池風機出料機二次發(fā)酵出料機風機一次發(fā)酵振動給料機散裝堆肥裝袋機填埋出售滾筒篩杭州市垃圾堆肥廠工藝流程圖城市生活垃圾貯料池抓吊廢鐵滾筒篩人工分選粗大無機物去填埋混合脫臭
在堆肥化工藝過程中,每個工序系統(tǒng)有臭氣產(chǎn)生,主要有氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等,必須進行脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學除臭劑除臭;水、酸、堿水溶液等吸收劑吸收法;臭氧氧化法;活性炭、沸石、熟堆肥等吸附劑吸附法等。其中,經(jīng)濟而實用的方法是堆肥氧化吸附除臭法。脫臭在堆肥化工藝過程中,每個工序系統(tǒng)有DerGegenstromw?scherhatmehrereFunktionen:EntstaubungderAbluftEntfernungvonAmmoniakWasserdampfs?ttigungderLuftzurBefeuchtungdesBiofiltermaterials生物除臭DerGegenstromw?scherhatmehr固體廢棄物的生物處理課件將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器,堆高約0.8~1.2m,將臭氣通入系統(tǒng),使之與生物分解和吸附及時作用,氨、硫化氫的去除效率均可達到98%以上。將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器,堆高約0.8~1.2m,貯存
堆肥的供應期多半是集中在秋天和春天(中間隔半年)。因此,一般的堆肥化工廠有必要設置至少能容納6個月產(chǎn)量的貯藏設備。堆肥成品可以在室外堆放,但此時必須有不透雨水的覆蓋物。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉內,或袋裝后存放。加工、造粒、包裝可在貯藏前也可在貯存后銷售前進行。要求包裝袋干燥而透氣,如果密閉和受潮會影響堆肥產(chǎn)品的質量。貯存堆肥的供應期多半是集中在秋天和春天五、堆肥化設備
計量設備→進料供料設備→預處理設備→一次發(fā)酵設備→二次發(fā)酵設備→后處理設備→產(chǎn)品精加工設備等計量設備:地磅稱供料設備:貯料倉、進料斗、起重機等。預處理設備:破包機、撕碎機、分選機、混合攪拌機等。發(fā)酵設備:一次發(fā)酵設備、二次發(fā)酵設備等。后處理設備:篩選機、烘干造粒機、配肥、包裝機等。其它設備:脫臭裝置、污水導排與處理裝置、配電與控制裝置;五、堆肥化設備計量設備→進料供料設備→固體廢棄物的生物處理課件六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制通風作用及其控制含水率及其控制倉內溫度及其控制有機質含量顆粒度碳氮比(C/N)碳磷比pH值六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制通風作用及其控制1、通風作用及其控制
通風供氧是好氧堆肥化生產(chǎn)的基本條件之一,在機械堆肥生產(chǎn)系統(tǒng)里,要求至少有50%的氧滲入到堆料各部分,以滿足微生物氧化分解有機物的需要。通風的作用:(1)提供氧氣,以促進微生物的發(fā)酵過程(2)通過供氣量的控制,調節(jié)最適合的溫度(3)在維持最適溫度的條件下,加大通風量可以去除水分1、通風作用及其控制通風供氧是好氧堆肥化生產(chǎn)固體廢棄物的生物處理課件通風量主要決定于堆肥原料有機物含量、揮發(fā)度(%),可降解系數(shù)(分解效率%)等。通風量主要決定于堆肥原料有機物含量、揮發(fā)度(%),可降解系數(shù)在堆肥實際運行過程中,可根據(jù)以下空氣量近似估計的方法來評價堆肥發(fā)酵情況①最佳排氣O2濃度為14%~17%②排氣中O2分壓大于14%,則表示空氣中氧的消耗不到1/3③如排氣中O2體積分數(shù)降至10%,則表示好氧發(fā)酵停止④如用排氣中CO2體積分數(shù)來代替O2體積分數(shù)作為監(jiān)測參數(shù),則最佳CO2的體積分數(shù)應為3%~6%在堆肥實際運行過程中,可根據(jù)以下空氣量近似估計的方法來評價堆2、含水率及其控制
微生物需要從周圍環(huán)境中不斷吸收水分以維持其生長代謝活動,微生物體內水及流動狀態(tài)水是進行生化反應的介質,微生物只能攝取溶解性養(yǎng)料,水分是否適量直接影響堆肥發(fā)酵速度和腐熟程度,所以含水率是好氧堆肥化的關鍵因素之一。下圖是垃圾含水率與細菌生長和氧攝人量的關系曲線,其中微生物的生長和對氧的要求均在含水率為50~60%時達到峰值。故在用生活垃圾制堆肥時,一般以含水率55%為最佳。2、含水率及其控制微生物需要從周圍環(huán)境固體廢棄物的生物處理課件
通常,生活垃圾的含水率均低于此值,可添加糞便或污水污泥等進行調節(jié)。添加的調節(jié)劑與垃圾的重量比,可根據(jù)下式求出:
式中:M-調節(jié)劑與垃圾的重量(濕重)比;
Wm、Wc、Wb-分別為混合原料含水率、垃圾含水率、調節(jié)劑含水率。通常,生活垃圾的含水率均低于此值,可添3、倉內溫度及其控制
在堆肥過程中,隨著物料中微生物活動的加劇,微生物分解有機物所釋放出來的熱量大于堆肥的熱耗時,堆肥溫度上升。因此,升溫直接反映了微生物活動的劇烈程度。3、倉內溫度及其控制
在堆肥過程中,隨著固體廢棄物的生物處理課件4、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,有機物含量過低,不能提供足夠的熱能,影響嗜熱菌生長,難以維持高溫發(fā)酵過程。有機物含量大于80%時,堆制過程要求大量供氧,實踐中常因供氧不足而發(fā)生部分厭氧過程。適宜的有機質含量為20-80%。4、有機質含量堆肥化原料中的有機質含量高5、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12-60mm,并隨垃圾物性變化而變化,紙類(含紙板)的破碎粒度為3.8-5.0cm,材質較硬者的粒度要求小一些(0.5-1.0cm),廚房食品垃圾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。5、顆粒度顆粒度影響堆層空隙率和透氣性。6、碳氮比(C/N)
微生物每利用30份碳就需要1份氮,故初始物料的碳氮比為30:1合乎堆肥需要,其最佳值在26:1~35:1之間。成品堆肥的適宜碳氮比為10:1~20:1之間。由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值,故應加入氮肥水溶液、糞便、污泥等調節(jié)劑,使之調到30以下。當有機原料的碳氮比為已知時(可通過分析測出),可按下式計算所需添加的氮源物質的數(shù)量:6、碳氮比(C/N)微生物每利用30份式中:K—混合原料的碳氮比,通常取最佳范圍值,配合后為35:1;C1、C2、N1、N2—分別為有機原料和添加物料的碳、氮含量式中:K—混合原料的碳氮比,通常取最佳范圍值,配合后為357、碳磷比
碳和氮對營養(yǎng)微生物的繁殖是必要的。此外,磷也是非常必要的元素,磷的含量對發(fā)酵起很大的影響。有時在垃圾發(fā)酵時,添加污泥的原因之一就是污泥含有豐富的磷。堆肥適宜的C/P為75~150。7、碳磷比碳和氮對營養(yǎng)微生物的繁殖是必要8、
PH值
pH值是一項能對細菌環(huán)境做出估價的參數(shù)。在堆肥的生物降解和發(fā)酵過程中,堆層pH值隨時間和溫度變化而變化,pH值是揭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,pH值回降低到4.5~5;隨后,隨著有機酸被逐漸分解,pH值逐漸上升到8左右,一般認為pH=7.5~
8.5時堆肥化效率最高。8、PH值pH值是一項能對細菌環(huán)境做出七、堆肥腐熟度及其質量標準定義:指堆肥中有機質因氧化分解而穩(wěn)定化程度稱作堆肥腐熟度?;竞x:★堆肥產(chǎn)品達到穩(wěn)定化,無害化程度,即對環(huán)境不產(chǎn)生不良影響;
★堆肥產(chǎn)品使用不影響農(nóng)作物的生長和土壤的耕作能力。七、堆肥腐熟度及其質量標準定義:指堆肥中有機質因氧化分解而穩(wěn)堆肥腐熟度的檢測方法
1、直觀經(jīng)驗法溫度下降至接近常溫外觀呈茶褐色或者暗灰色無惡臭而有土壤的霉味,不吸引蚊蠅呈疏松團粒結構堆肥腐熟度的檢測方法
1、直觀經(jīng)驗法堆肥腐熟度的檢測方法2、淀粉測試法最終堆肥成品中,淀粉應全部消失。測定原理是根據(jù)淀粉遇碘變藍,如果碘液檢測出現(xiàn)黃色,表明堆肥已穩(wěn)定,如果呈藍色,表明堆肥未腐熟。但當堆肥原料淀粉含量很低時,不能采用此方法判斷是否腐熟。堆肥腐熟度的檢測方法2、淀粉測試法堆肥腐熟度的檢測方法3、耗氧速率法耗氧速率標志著堆肥反應的進行程度。堆肥腐熟時,耗氧速率很低。認為當耗氧速率降為0.02~0.1△O2mol/min時,堆肥已腐熟。耗氧速率一般采用測氧儀測定。堆肥腐熟度的檢測方法3、耗氧速率法八、堆肥肥效與利用1、垃圾堆肥肥效垃圾堆肥產(chǎn)品中含有豐富的有機質(胡敏酸與富里酸為主)、氮、磷等養(yǎng)分,所以不僅可用于改善土壤,作為土壤的改良劑,而且可作為有機肥用于糧食、蔬菜、花卉、林木等方面的生產(chǎn)。有機肥的腐熟度:未完全腐熟的有機肥對土壤微生物的影響大,特別是對微生物量、區(qū)系、密度、拮抗菌等影響大,進而導致肥效降低。八、堆肥肥效與利用1、垃圾堆肥肥效垃圾堆肥主要通過三個方面來改善土壤改善土壤結構增加土壤養(yǎng)分提高土壤生物活性垃圾堆肥主要通過三個方面來改善土壤改善土壤結構1、簡易填埋場簡易填埋場是中國這幾十年來一直使用的填埋場,其主要特征是基本沒有任何環(huán)保措施,也談不上遵守什么環(huán)保標準。目前中國相當數(shù)量的生活垃圾填埋場屬于這一類型,可稱之為露天填埋場,對環(huán)境的污染也較大。第二節(jié)填埋技術:
1、簡易填埋場第二節(jié)填埋技術:
固體廢棄物的生物處理課件2、受控填埋場
受控填埋場在我國填埋場所占比重也較大,而且基本上集中于大中小城市。其主要特征是配備部分環(huán)保設施,但不齊全,或者是環(huán)保設備齊全,但是不能完全達到環(huán)保標準。主要問題集中在場底防滲,滲濾液處理和每天覆土達不到環(huán)保要求。
2、受控填埋場
3、衛(wèi)生填埋場所謂衛(wèi)生填埋場就是能對滲濾液和填埋氣體進行控制的填埋方式。其主要特征是既有完善的環(huán)保措施,又能滿足環(huán)保措施。
3、衛(wèi)生填埋場衛(wèi)生填埋場的操作方式大體分為地面堆埋、開槽填埋、天然洼地(谷地)填埋。無論采用何種方式,其填埋的結構形式基本上是一致的。每日被填埋的度物逐層壓實,其表面于當日操作終了時用15-30cm厚度土壤覆蓋衛(wèi)生填埋場的操作方式大體分為圖
垃圾填埋場結構形式圖垃圾填埋場結構形式氣體收集系統(tǒng)圖氣體收集系統(tǒng)圖固體廢棄物的生物處理課件固體廢棄物的生物處理課件優(yōu)點:處理費用低,沼氣可以回收缺點:占地面積大,滲透液濃度高,處理困難。深圳下坪固體廢棄物填埋場為代表,1997年10月投產(chǎn),日處理垃圾2000t優(yōu)點:處理費用低,沼氣可以回收第三節(jié)蚯蚓處理有機固體廢物基本原理蚯蚓在垃圾處理中的作用處理工藝流程主要影響因素處理垃圾后產(chǎn)生的蚓糞和蚯蚓的主要用途工程實例第三節(jié)蚯蚓處理有機固體廢物基本原理一、基本原理
利用蚯蚓和微生物共同處理廢物的過程,構成了以蚯蚓為主導的蚯蚓-微生物處理系統(tǒng)。一方面,蚯蚓直接吞食廢物,經(jīng)消化后形成蚓糞顆粒,蚓糞顆粒是微生物生長的理想基質;另一方面,經(jīng)微生物分解的有機物是蚯蚓的優(yōu)質食物。二者相互依存,促進有機廢物分解。一、基本原理利用蚯蚓和微生物共同處理廢物二、蚯蚓在垃圾處理中的作用1、蚯蚓通過沙囊和消化道,研磨和破碎有機物2、垃圾中的有機物經(jīng)消化道作用后,以顆粒狀排出,利于與其他物質分離3、蚯蚓的活動可改善垃圾中的水氣循環(huán)4、蚯蚓自身通過同化和異化作用使有機物降解,并釋放出N、P、K等營養(yǎng)元素5、可對垃圾處理過程及其產(chǎn)品進行毒理監(jiān)察二、蚯蚓在垃圾處理中的作用1、蚯蚓通過沙囊和消化道,研磨和破三、處理工藝流程收集垃圾機械分選有機碎塊待處理料分堆蚯蚓轉化篩選蚯蚓蚓糞金屬玻璃塑料橡膠放置蚯蚓三、處理工藝流程收集垃圾機械分選有機碎塊待處理料分堆蚯蚓轉化四、主要影響因素1、有機質含量2、碳氮比3、溫度4、含水率5、pH6、投加密度7、有毒有害物質8、蚯蚓品種四、主要影響因素1、有機質含量1、有機質含量
蚯蚓以垃圾中的腐爛有機質為食,要求垃圾中有機質含量要高,垃圾中有機質含量小于40%,會影響蚯蚓生長繁殖。1、有機質含量蚯蚓以垃圾中的腐爛有機質2、碳氮比
有機廢棄物中的有機質是蚯蚓生存的主要條件,但有機質的營養(yǎng)搭配是限制蚯蚓生長和繁殖的關鍵。過去認為主要決定于蛋白質和脂肪的含量,實際上食料C/N才是反映蚯蚓堆肥適宜性的綜合指標。研究表明C/N較高時蚯蚓數(shù)量增長多,繁殖快,更有利于提高蚯蚓堆肥處理效果。多年研究結果表明,當目標C/N=(25~40)∶1時蚯蚓堆肥處理效果最佳。2、碳氮比有機廢棄物中的有機質是蚯蚓生存的主3、溫度
不同種蚯蚓的生存域值范圍各不相同,一般的試驗條件將溫度控制在20~25℃的范圍。以夏、秋季節(jié)處理效果較好,特別是深秋季節(jié),環(huán)境溫度在20℃左右時,特別適合蚯蚓生長繁殖,此時蚯蚓的增殖率接近80%,溫度過高或過低都對蚯蚓產(chǎn)生負面影響。蚯蚓,為習見的一種陸生環(huán)節(jié)動物,生活在土壤中,晝伏夜出,以腐敗有機物為食,連同泥土一同吞入。也攝食植物的莖葉等碎片。蚯蚓可使土壤疏松、改良土壤、提高肥力,促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。世界的蚯蚓約有2500多種,我國已記錄229種。環(huán)毛屬(Pheretima),廣種類多,我國有2000多種。3、溫度不同種蚯蚓的生存域值范圍各不相同4、含水率
蚯蚓的呼吸和其他生命活動跟環(huán)境濕度密切相關。濕度過小,蚯蚓會降低新陳代謝速率,降低水分消耗,出現(xiàn)逃逸、脫水而極度萎縮呈半休眠狀態(tài);濕度過高則溶解氧不足,出現(xiàn)逃逸或窒息死亡。蚯蚓能夠適應的濕度范圍為30%~80%,最適宜的濕度范圍為60%~80%。4、含水率蚯蚓的呼吸和其他生命活動跟環(huán)境濕5、PH5、PH6、投加密度
在大規(guī)模的工程應用中,增大蚯蚓投加密度可提高單位容積的處理效率,但投加密度過高使種群內發(fā)生生存空間和食物的爭奪,影響有機廢棄物處理效率。PiusMNdegwa等研究得出蚯蚓投加密度為1.6kg·m-2,時生物轉化效率最高。6、投加密度在大規(guī)模的工程應用中,增大7、有毒有害物質
新鮮的有機廢棄物來源廣泛,成分復雜,常含有對蚯蚓生長不利的因素。因此,一般投加蚯蚓前必須對其進行預處理,以殺死大量病原菌和其他有害的微生物。厭氧發(fā)酵時產(chǎn)生甲烷、CO2等氣體,對蚯蚓的存活率造成極大的威脅。同時,重金屬對蚯蚓也會產(chǎn)生影響。7、有毒有害物質新鮮的有機廢棄物來源廣泛,五、處理垃圾后產(chǎn)生的蚓糞和蚯蚓的主要用途1、蚓糞是優(yōu)質生物肥,可改良土壤、提高植物產(chǎn)量用蚯蚓處理垃圾,不僅環(huán)保,而且可生產(chǎn)出高品質綠色肥料—蚓糞。蚯蚓糞是一種氮、磷、鉀含量齊全,并含有大量有機質、腐植酸的黑色顆粒肥料。與其他肥料相比,蚯蚓糞具有衛(wèi)生、無異味、顆粒狀、吸水、保水、透氣性能強等特點。2、蚓糞是優(yōu)質飼料蚓糞中含有甘氨酸等17種氨基酸,富含蛋白質,無異味,是配合飼料的組成原料之一,與其他飼料搭配飼喂畜禽,有助于解決蛋白質飼料不足的問題。五、處理垃圾后產(chǎn)生的蚓糞和蚯蚓的主要用途1、蚓糞是優(yōu)質生物肥3、蚓糞對植物病蟲害有抑制作用研究發(fā)現(xiàn),蚯蚓對農(nóng)業(yè)有機廢棄物進行生物降解的產(chǎn)物—蚓糞,在一定程度上能夠控制蔬菜類植物黃瓜苗期土傳病害的發(fā)生,并表現(xiàn)出明顯的促進植物生長的效應;并從新鮮蚯蚓糞中成功分離到拮抗活性強、抗菌性廣的拮抗微生物。4、蚓糞還可用于修復重金屬、農(nóng)藥等污染的土壤由于蚓糞具有強大的表面積,可吸附重金屬,減少植物對重金屬的吸收,從而遏制重金屬進入食物鏈,是一種有效的重金屬鈍化劑。5、蚓糞中含激素類物質,可促進植物生長近來有研究發(fā)現(xiàn),蚓糞中含有IAA、GA等激素類物質,這些激素類物質可調節(jié)植物生長,促進植物細胞分裂、根系伸長。3、蚓糞對植物病蟲害有抑制作用6、蚓糞是天然脫臭器除以上種種用途外,蚓糞還可作為天然脫臭器。蚓糞是具有很高孔隙率和比表面積的顆粒狀物質,是臭氣的高效吸附劑;蚓糞中含有大量微生物,對臭氣物質具有良好的吸收凈化功能。垃圾堆肥主發(fā)酵時,如果在垃圾表面覆蓋2~3cm厚的蚓糞,可以很好地保溫除臭。從蚓糞堆積的特殊形狀,及其富含豐富的微生物的角度看,蚓糞是一種良好的生態(tài)除臭器。7、蚯蚓的作用處理垃圾后的蚯蚓體可以用作優(yōu)質蛋白飼料喂養(yǎng)家畜,或用作化工原料。蚯蚓本身可入藥,但是由于垃圾中有毒、有害物質較多,蚯蚓體內會有相應累積,所以不建議使用蚓體作為藥品原材料。6、蚓糞是天然脫臭器工程實例
美國從治理環(huán)境出發(fā),首先想到了蚯蚓處理城市生活垃圾,在全國推行“后院蚯蚓堆肥法”。由于措施得力,受到了公眾的支持,有效地從源頭遏制了生活垃圾日積月累堆積的趨勢。后來,洛杉磯蚯蚓養(yǎng)殖場飼養(yǎng)蚯蚓100萬條,每月處理垃圾7.5萬t;加利福尼亞州一個公司養(yǎng)蚯蚓5億條,占地面積3萬m2,每天處理廢棄物200t。工程實例美國從治理環(huán)境出發(fā),首先想到了一、微生物浸出史二、浸礦細菌三、細菌浸出機理四、細菌浸出工藝五、細菌浸出處理放射性廢渣微生物浸出一、微生物浸出史微生物浸出一、微生物浸出史1887年發(fā)現(xiàn)1922年浸出ZnS1947年發(fā)現(xiàn)ThiolacillusFerrooniclans
1954年高效1958年專利申請1
2
3
4
5
20~40年工業(yè)應用歷史貧礦、尾礦廢渣U、Zn、Mn、As、Ni、Co、Mo等一、微生物浸出史1887年發(fā)現(xiàn)1922年浸出ZnS1947年二、浸礦細菌菌種
主要生理特性
最佳pH
氧化鐵硫桿菌Fe2+Fe3+、S2O32-SO42-
2.5~5.3
氧化鐵桿菌
Fe2+Fe3+
3.5
氧化硫鐵桿菌
SSO42-、
Fe2+Fe3+
2.8
氧化硫桿菌
SSO42-、
S2O32-SO42-
2.0~3.5
聚生硫桿菌
SSO42-、
H2SSO42-
2.0~4.0
二、浸礦細菌菌種主要生理特性最佳pH氧化鐵硫桿菌三、細菌浸出機理化學反應說直接作用說三、細菌浸出機理化學直接噴灑法灌溉法垂直管法
均勻分布pH<2金屬回收循環(huán)浸出置換電積
其它金屬菌液
再生pH再生池浸出四、細菌浸出工藝金屬回收菌液再生pH再生池浸出四、細菌浸出工藝放射性對人體的危害:在大劑量的照射下,放射性對人體和動物存在著某種損害作用。如在400rad的照射下,受照射的人有5%死亡;若照射650rad,則人100%死亡。照射劑量在150rad以下,死亡率為零,但并非無損害作用,住往需經(jīng)20年以后,一些癥狀才會表現(xiàn)出來。放射性也能損傷遺傳物質,主要在于引起基因突變和染色體畸變,使一代甚至幾代受害。五浸出處理放射性廢渣放射性對人體的危害:五浸出處理放射性廢渣2023/1/5同濟大學固體廢物處理與資源化研究所2022/12/28同濟大學固體廢物處理與資源化研究所課堂問題:1、生物除磷脫氮的原理2、解釋A—A—O法同步脫氮除磷各步工藝的作用及優(yōu)缺點課堂問題:1、生物除磷脫氮的原理好氧反應器原廢水回流污泥(含磷)沉淀池(剩余污泥)內循環(huán)2Q缺氧反應器缺氧反應器厭氧反應器厭氧反應器處理水(2)A—A—O法同步脫氮除磷工藝A2/O法Anaerobic-Anoxic-Oxic好氧原廢水回流污泥(含磷)沉淀池(剩余污泥)內循環(huán)2Q缺氧固體廢棄物的生物處理固體廢棄物的生物處理固體廢棄物:指人類在生產(chǎn)、消費、生活和其他活動中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(國外的定義則更加廣泛,動物活動產(chǎn)生的廢棄物也屬于此類),通俗地說,就是“垃圾”。主要包括固體顆粒、垃圾、爐渣、污泥、廢棄的制品、破損器皿、殘次品、動物尸體、變質食品、人畜糞便等。有些國家把廢酸、廢堿、廢油、廢有機溶劑等高濃度的液體也歸為固體廢棄物。按其組成可分為有機廢物和無機廢物固體廢棄物:指人類在生產(chǎn)、消費、生活和其他活動中產(chǎn)生的固態(tài)、國內外現(xiàn)狀:國內外現(xiàn)狀:固體廢棄物的生物處理課件焚燒與熱解氣化技術歐盟、日本、新加波焚燒處理生活垃圾50%以上并不是所有垃圾都能燃燒,發(fā)達國家垃圾熱值9000KJ/kg;2000~4000kJ/kg優(yōu)點:800~1000度高溫使垃圾減少80%~95%;徹底消滅病原菌;產(chǎn)生的熱量可以發(fā)電、供熱
焚燒與熱解氣化技術歐盟、日本、新加波焚燒處理生活垃圾50%以固體廢棄物的生物處理課件固體廢棄物的生物處理課件第一節(jié)概述有機物是固體廢物污染的重要來源1、生活垃圾中50-60%是有機物,會腐爛變質,釋放臭氣,污染環(huán)境;會孳生蚊蠅,危害健康。2、糞便、污水處理廠污泥大部分是有機物,堆放過程中會釋放污染物,污染環(huán)境。3、農(nóng)業(yè)廢棄物基本上全是有機物,傾倒水體中會釋放污染物;焚燒會污染大氣。第一節(jié)概述有機物是固體廢物污染的重要來源一、生物處理定義
生物處理就是以固體廢物中的可降解有機物或其他組分為對象,利用生物對其作用,轉化為穩(wěn)定產(chǎn)物、能源和其他有用物質的一種處理技術。一、生物處理定義二、生物處理方法好氧生物處理法在提供游離氧的條件下,以好氧微生物為主使有機物降解、穩(wěn)定的無害化處理方法。固體廢物存在的各種有機物(相對分子質量大、能位高)作為微生物的營養(yǎng)源,經(jīng)過一種生化反應,逐級釋放能量,最終轉化成相對分子質量小、能位低物質而穩(wěn)定下來,達到無害化的要求,以便利用或進一步妥善處理,使其回到自然環(huán)境中去。二、生物處理方法好氧生物處理法厭氧生物處理化在沒有游離氧的情況下,以厭氧微生物為主對有機物進行降解、穩(wěn)定的一種無害化處理。在這種厭氧生物處理過程中,復雜的有機化合物被降解,轉化為簡單、穩(wěn)定的化合物,同時釋放能量。其中,大部分能量以甲烷形式出現(xiàn),這是一種可燃氣體,可回收利用。同時,僅少量有機物被轉化、合成為新的細胞組成部分。厭氧生物處理化三、主要生物處理技術堆肥化技術填埋技術廢物養(yǎng)殖蚯蚓微生物浸出回收金屬三、主要生物處理技術堆肥化技術第三節(jié)有機固體廢物堆肥化處理技術一、基本概念二、原料來源及質量控制三、堆肥化原理四、堆肥化工藝五、堆肥化設備六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制七、堆肥腐熟度及其質量標準八、堆肥肥效與利用第三節(jié)有機固體廢物堆肥化處理技術一、基本概念一、基本概念1、堆肥化定義在人工控制的條件下,利用自然界中廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物的新陳代謝作用,在中高溫好氧條件下,把固體廢物中可降解的有機物轉化為穩(wěn)定的腐殖質的過程。一、基本概念1、堆肥化定義深褐色、質地松散、有泥土味的物質。這種物質的養(yǎng)料價值不高,但卻是一種極好的土壤調節(jié)劑和改良劑,其主要成分是腐殖質。深褐色、質地松散、有泥土味的物質。這種物質的養(yǎng)料價值不高,但二、原料來源及質量控制1、原料來源生活垃圾礦業(yè)工業(yè)林業(yè)農(nóng)業(yè)來源二、原料來源及質量控制1、原料來源生活垃圾礦業(yè)工業(yè)林業(yè)農(nóng)業(yè)來2、質量控制密度(容重):適于堆肥的垃圾密度為350-650kg/m3;組分(濕質)%:有機物≥20%,并按照易腐物(動物性+植物性)、灰渣(≥15mm稱渣礫,<15mm為灰土)和廢品(紙類、布類、塑料、金屬、玻璃)分別統(tǒng)計用于堆肥化處理的城市生活垃圾組成成分。2、質量控制密度(容重):適于堆肥的垃圾密度為350-650含水率:適合堆肥的垃圾含水率為40-60%;碳/氮比(C/N):適合堆肥的C/N比為20:1~30:1;粒度:適合堆肥的物料粒度為12-60mm,蔬菜類易腐廢物尺寸可略大一些。含水率:適合堆肥的垃圾含水率為40-60%;三、堆肥化原理
1.合成與分解三、堆肥化原理
1.合成與分解2、理論方程式中
r=0.5[b-nx-3(c-ny)];
s=a-nw;n為降解效率(摩爾轉化率<1);CaHbNcOd和CwHxNyOz分別代表堆肥原料和堆肥產(chǎn)物的成分。2、理論方程式中r=0.5[b-nx-3(c-ny)]例題
用一種成分為C31H50NO26的堆肥物料進行實驗室規(guī)模的好氧堆肥化試驗。試驗結果,每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg,測定產(chǎn)品成分為C11H14NO4,試求每1000kg物料的化學計算理論需氧量。例題用一種成分為C31H50NO26的堆解(1)計算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質量為852kg,則參加過程的有機物摩爾數(shù)=(1000/852)kmol=1.173kmol;
(2)堆肥產(chǎn)品C11H14NO4的千摩爾質量為224kg,可算出每摩爾參加過程的殘余有機物摩爾數(shù)=200/224=0.89kmol
則降解效率為200/(1.173×224)=0.76;[0.89/1.173=0.76]
(3)由已知條件:a=31,b=50,c=1,d=26,w=11,x=14,y=1,z=4??梢运愠?/p>
r=0.5[50-0.76×14-3(1-0.76×1)]=19.32S=31-0.76×11=22.64(4)所需的氧量為:
W=[0.5(0.76×4+2×22.64+19.32-26)×1.173×32]kg=781.5kg解(1)計算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質量為83、生物化學轉化過程馴化階段中溫發(fā)酵階段高溫發(fā)酵階段腐熟化階段溫度的變化來表征有氧呼吸的強度3、生物化學轉化過程馴化階段溫度的變化來表征有氧呼吸的強度適應新環(huán)境嗜溫性細菌、酵母菌、放線菌分解最易分解的可溶性物質,淀粉、糖類增多,溫度↗45℃嗜熱性微生物、細菌;殘留可溶性物質,纖維素、半纖維素、蛋白質,溫度↗45~70℃嗜溫性微生物、多為難分解物質,溫度↘適應新環(huán)境嗜溫性細菌、酵母菌、放線菌分解最易分解的可溶性物質3.1馴化階段
堆層溫度沒有變化,溫度維持在20℃,生物化學作用主要表現(xiàn)為菌群替代,適者生存的微生物開始繁殖,并逐漸占主導地位;不適應堆肥環(huán)境的微生物衰退死亡。3.1馴化階段堆層溫度沒有變化,溫度維持3.2中溫發(fā)酵階段
堆層溫度從室溫急劇升高到45℃,表明生物化學作用劇烈進行,嗜溫菌(細菌、真菌和放線菌)開始大量吞噬易降解有機質,使其轉化生成大量有機酸(氨基酸、脂肪酸),并在熱力、壓力作用下脫水縮合,生成腐殖酸。3.2中溫發(fā)酵階段堆層溫度從室溫急劇升高3.3高溫發(fā)酵階段
當肥堆溫度升到45℃以上時,即進入高溫階段。在這階段,嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡,嗜熱性微生物逐漸代替了嗜溫性微生物的活動,堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質繼續(xù)分解轉化,復雜的有機化合物如半纖維素、纖維素和蛋白質等開始被強烈分解。3.3高溫發(fā)酵階段當肥堆溫度升到45
通常在50℃左右進行活動的主要是嗜熱性真菌和放線菌;溫度上升到60℃時,真菌幾乎完全停止活動,僅有嗜熱性放線菌與細菌在活動;溫度升到70℃以上時,對大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜,微生物大量死亡或進入休眠狀態(tài)。通常在50℃左右進行活動的主要是嗜熱性
與細菌的生長繁殖規(guī)律一樣,可將微生物在高溫階段生長過程細分為三個時期,即對數(shù)生長期、減速生長期和內源呼吸期。在高溫階段微生物活性經(jīng)歷了三個時期變化后,堆積層內開始發(fā)生與有機物分解相對應的另一過程,即腐殖質的形成過程,堆肥物質逐步進入穩(wěn)定化狀態(tài)。與細菌的生長繁殖規(guī)律一樣,可將微生物在高3.4腐熟化階段
在內源呼吸后期,只剩下部分較難分解及難分解的有機物和新形成的腐殖質,此時微生物活性下降,發(fā)熱量減少,溫度下降。在此階段嗜溫微生物又占優(yōu)勢,對殘余較難分解的有機物作進一步分解,腐殖質不斷增多且穩(wěn)定化,此時堆肥即進入腐熟階段。降溫后,需氧量大大減少,含水量也降低,堆肥物孔隙增大,氧擴散能力增強,此時只須自然通風。3.4腐熟化階段在內源呼吸后四、堆肥化工藝野外人工堆肥四、堆肥化工藝野外人工堆肥固體廢物有機固體廢物預處理無機物攪拌機機械發(fā)酵池風機后處理后發(fā)酵貯藏出售工廠化機械堆肥工藝流程工廠機械化堆肥固體廢物有機固體廢物預處理無機物攪拌機機械發(fā)酵池風機后處理后垃圾卸料垃圾卸料預處理
包括破碎、分選等,主要是除去堆肥原料中大塊和非堆肥化物質。但不同的堆肥原料,預處理過程有所不同。如家畜糞便、污泥、城市生活垃圾。
一般,粒徑,有機物分解速度,但物料間的空隙率,通氣效果。適宜的粒徑范圍是12~60mm。如果堆肥物質結構堅固,不易擠壓,粒徑應小些,否則粒徑應大些。此外,決定垃圾粒徑大小時,還應考慮它的經(jīng)濟性,因為粒度,動力消耗,處理垃圾的費用。預處理包括破碎、分選等,主要是除去堆肥原料垃圾前處理-破碎,分選垃圾前處理-破碎,分選主發(fā)酵(一次發(fā)酵)
通常將堆肥開始到堆肥溫度升高到開始降低為止的階段,稱為主發(fā)酵階段。主發(fā)酵階段是堆肥生物化學反應的基本階段,在發(fā)酵池內進行。主發(fā)酵(一次發(fā)酵)通常將堆肥開始到堆肥溫度升固體廢棄物的生物處理課件臥式堆肥發(fā)酵滾筒臥式堆肥發(fā)酵滾筒箱式堆肥發(fā)酵池箱式堆肥發(fā)酵池后發(fā)酵
經(jīng)過主發(fā)酵的半成品被送去后發(fā)酵。在主發(fā)酵工序尚未分解的易分解及較難分解的有機物可能全部分解變成腐植酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機物,得到完全成熟的堆肥成品。一般,把物料堆積到1~2米高度進行后發(fā)酵,此時,需要防止雨水的裝設,有些場合還需進行翻堆和通風。有時即使不進行通風,也需要每周左右進行一次翻堆。后發(fā)酵經(jīng)過主發(fā)酵的半成品被送去后發(fā)酵。后處理
經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料中,幾乎所有的有機物都變細碎和變了形,數(shù)量也減少了。然而,在城市固體廢物發(fā)酵堆肥時,在前處理工序中還沒有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等雜物依然存在,因此,還要經(jīng)過一道分選工序以去除雜物,可以用回轉式振動篩、振動式回轉篩、磁選機、風選機、慣性分離機、硬度差分離機等預處理設備分離去除上述雜質,并根據(jù)需要(如生產(chǎn)精制堆肥)進行再破碎。后處理經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料中,幾乎所有的城市生活垃圾貯料池抓吊廢鐵滾筒篩人工分選粗大無機物去填埋混合滾筒污水池風機出料機二次發(fā)酵出料機風機一次發(fā)酵振動給料機散裝堆肥裝袋機填埋出售滾筒篩杭州市垃圾堆肥廠工藝流程圖城市生活垃圾貯料池抓吊廢鐵滾筒篩人工分選粗大無機物去填埋混合脫臭
在堆肥化工藝過程中,每個工序系統(tǒng)有臭氣產(chǎn)生,主要有氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等,必須進行脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學除臭劑除臭;水、酸、堿水溶液等吸收劑吸收法;臭氧氧化法;活性炭、沸石、熟堆肥等吸附劑吸附法等。其中,經(jīng)濟而實用的方法是堆肥氧化吸附除臭法。脫臭在堆肥化工藝過程中,每個工序系統(tǒng)有DerGegenstromw?scherhatmehrereFunktionen:EntstaubungderAbluftEntfernungvonAmmoniakWasserdampfs?ttigungderLuftzurBefeuchtungdesBiofiltermaterials生物除臭DerGegenstromw?scherhatmehr固體廢棄物的生物處理課件將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器,堆高約0.8~1.2m,將臭氣通入系統(tǒng),使之與生物分解和吸附及時作用,氨、硫化氫的去除效率均可達到98%以上。將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器,堆高約0.8~1.2m,貯存
堆肥的供應期多半是集中在秋天和春天(中間隔半年)。因此,一般的堆肥化工廠有必要設置至少能容納6個月產(chǎn)量的貯藏設備。堆肥成品可以在室外堆放,但此時必須有不透雨水的覆蓋物。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉內,或袋裝后存放。加工、造粒、包裝可在貯藏前也可在貯存后銷售前進行。要求包裝袋干燥而透氣,如果密閉和受潮會影響堆肥產(chǎn)品的質量。貯存堆肥的供應期多半是集中在秋天和春天五、堆肥化設備
計量設備→進料供料設備→預處理設備→一次發(fā)酵設備→二次發(fā)酵設備→后處理設備→產(chǎn)品精加工設備等計量設備:地磅稱供料設備:貯料倉、進料斗、起重機等。預處理設備:破包機、撕碎機、分選機、混合攪拌機等。發(fā)酵設備:一次發(fā)酵設備、二次發(fā)酵設備等。后處理設備:篩選機、烘干造粒機、配肥、包裝機等。其它設備:脫臭裝置、污水導排與處理裝置、配電與控制裝置;五、堆肥化設備計量設備→進料供料設備→固體廢棄物的生物處理課件六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制通風作用及其控制含水率及其控制倉內溫度及其控制有機質含量顆粒度碳氮比(C/N)碳磷比pH值六、堆肥化過程技術參數(shù)及控制通風作用及其控制1、通風作用及其控制
通風供氧是好氧堆肥化生產(chǎn)的基本條件之一,在機械堆肥生產(chǎn)系統(tǒng)里,要求至少有50%的氧滲入到堆料各部分,以滿足微生物氧化分解有機物的需要。通風的作用:(1)提供氧氣,以促進微生物的發(fā)酵過程(2)通過供氣量的控制,調節(jié)最適合的溫度(3)在維持最適溫度的條件下,加大通風量可以去除水分1、通風作用及其控制通風供氧是好氧堆肥化生產(chǎn)固體廢棄物的生物處理課件通風量主要決定于堆肥原料有機物含量、揮發(fā)度(%),可降解系數(shù)(分解效率%)等。通風量主要決定于堆肥原料有機物含量、揮發(fā)度(%),可降解系數(shù)在堆肥實際運行過程中,可根據(jù)以下空氣量近似估計的方法來評價堆肥發(fā)酵情況①最佳排氣O2濃度為14%~17%②排氣中O2分壓大于14%,則表示空氣中氧的消耗不到1/3③如排氣中O2體積分數(shù)降至10%,則表示好氧發(fā)酵停止④如用排氣中CO2體積分數(shù)來代替O2體積分數(shù)作為監(jiān)測參數(shù),則最佳CO2的體積分數(shù)應為3%~6%在堆肥實際運行過程中,可根據(jù)以下空氣量近似估計的方法來評價堆2、含水率及其控制
微生物需要從周圍環(huán)境中不斷吸收水分以維持其生長代謝活動,微生物體內水及流動狀態(tài)水是進行生化反應的介質,微生物只能攝取溶解性養(yǎng)料,水分是否適量直接影響堆肥發(fā)酵速度和腐熟程度,所以含水率是好氧堆肥化的關鍵因素之一。下圖是垃圾含水率與細菌生長和氧攝人量的關系曲線,其中微生物的生長和對氧的要求均在含水率為50~60%時達到峰值。故在用生活垃圾制堆肥時,一般以含水率55%為最佳。2、含水率及其控制微生物需要從周圍環(huán)境固體廢棄物的生物處理課件
通常,生活垃圾的含水率均低于此值,可添加糞便或污水污泥等進行調節(jié)。添加的調節(jié)劑與垃圾的重量比,可根據(jù)下式求出:
式中:M-調節(jié)劑與垃圾的重量(濕重)比;
Wm、Wc、Wb-分別為混合原料含水率、垃圾含水率、調節(jié)劑含水率。通常,生活垃圾的含水率均低于此值,可添3、倉內溫度及其控制
在堆肥過程中,隨著物料中微生物活動的加劇,微生物分解有機物所釋放出來的熱量大于堆肥的熱耗時,堆肥溫度上升。因此,升溫直接反映了微生物活動的劇烈程度。3、倉內溫度及其控制
在堆肥過程中,隨著固體廢棄物的生物處理課件4、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,有機物含量過低,不能提供足夠的熱能,影響嗜熱菌生長,難以維持高溫發(fā)酵過程。有機物含量大于80%時,堆制過程要求大量供氧,實踐中常因供氧不足而發(fā)生部分厭氧過程。適宜的有機質含量為20-80%。4、有機質含量堆肥化原料中的有機質含量高5、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12-60mm,并隨垃圾物性變化而變化,紙類(含紙板)的破碎粒度為3.8-5.0cm,材質較硬者的粒度要求小一些(0.5-1.0cm),廚房食品垃圾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。5、顆粒度顆粒度影響堆層空隙率和透氣性。6、碳氮比(C/N)
微生物每利用30份碳就需要1份氮,故初始物料的碳氮比為30:1合乎堆肥需要,其最佳值在26:1~35:1之間。成品堆肥的適宜碳氮比為10:1~20:1之間。由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值,故應加入氮肥水溶液、糞便、污泥等調節(jié)劑,使之調到30以下。當有機原料的碳氮比為已知時(可通過分析測出),可按下式計算所需添加的氮源物質的數(shù)量:6、碳氮比(C/N)微生物每利用30份式中:K—混合原料的碳氮比,通常取最佳范圍值,配合后為35:1;C1、C2、N1、N2—分別為有機原料和添加物料的碳、氮含量式中:K—混合原料的碳氮比,通常取最佳范圍值,配合后為357、碳磷比
碳和氮對營養(yǎng)微生物的繁殖是必要的。此外,磷也是非常必要的元素,磷的含量對發(fā)酵起很大的影響。有時在垃圾發(fā)酵時,添加污泥的原因之一就是污泥含有豐富的磷。堆肥適宜的C/P為75~150。7、碳磷比碳和氮對營養(yǎng)微生物的繁殖是必要8、
PH值
pH值是一項能對細菌環(huán)境做出估價的參數(shù)。在堆肥的生物降解和發(fā)酵過程中,堆層pH值隨時間和溫度變化而變化,pH值是揭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,pH值回降低到4.5~5;隨后,隨著有機酸被逐漸分解,pH值逐漸上升到8左右,一般認為pH=7.5~
8.5時堆肥化效率最高。8、PH值pH值是一項能對細菌環(huán)境做出七、堆肥腐熟度及其質量標準定義:指堆肥中有機質因氧化分解而穩(wěn)定化程度稱作堆肥腐熟度?;竞x:★堆肥產(chǎn)品達到穩(wěn)定化,無害化程度,即對環(huán)境不產(chǎn)生不良影響;
★堆肥產(chǎn)品使用不影響農(nóng)作物的生長和土壤的耕作能力。七、堆肥腐熟度及其質量標準定義:指堆肥中有機質因氧化分解而穩(wěn)堆肥腐熟度的檢測方法
1、直觀經(jīng)驗法溫度下降至接近常溫外觀呈茶褐色或者暗灰色無惡臭而有土壤的霉味,不吸引蚊蠅呈疏松團粒結構堆肥腐熟度的檢測方法
1、直觀經(jīng)驗法堆肥腐熟度的檢測方法2、淀粉測試法最終堆肥成品中,淀粉應全部消失。測定原理是根據(jù)淀粉遇碘變藍,如果碘液檢測出現(xiàn)黃色,表明堆肥已穩(wěn)定,如果呈藍色,表明堆肥未腐熟。但當堆肥原料淀粉含量很低時,不能采用此方法判斷是否腐熟。堆肥腐熟度的檢測方法2、淀粉測試法堆肥腐熟度的檢測方法3、耗氧速率法耗氧速率標志著堆肥反應的進行程度。堆肥腐熟時,耗氧速率很低。認為當耗氧速率降為0.02~0.1△O2mol/min時,堆肥已腐熟。耗氧速率一般采用測氧儀測定。堆肥腐熟度的檢測方法3、耗氧速率法八、堆肥肥效與利用1、垃圾堆肥肥效垃圾堆肥產(chǎn)品中含有豐富的有機質(胡敏酸與富里酸為主)、氮、磷等養(yǎng)分,所以不僅可用于改善土壤,作為土壤的改良劑,而且可作為有機肥用于糧食、蔬菜、花卉、林木等方面的生產(chǎn)。有機肥的腐熟度:未完全腐熟的有機肥對土壤微生物的影響大,特別是對微生物量、區(qū)系、密度、拮抗菌等影響大,進而導致肥效降低。八、堆肥肥效與利用1、垃圾堆肥肥效垃圾堆肥主要通過三個方面來改善土壤改善土壤結構增加土壤養(yǎng)分提高土壤生物活性垃圾堆肥主要通過三個方面來改善土壤改善土壤結構1、簡易填埋場簡易填埋場是中國這幾十年來一直使用的填埋場,其主要特征是基本沒有任何環(huán)保措施,也談不上遵守什么環(huán)保標準。目前中國相當數(shù)量的生活垃圾填埋場屬于這一類型,可稱之為露天填埋場,對環(huán)境的污染也較大。第二節(jié)填埋技術:
1、簡易填埋場第二節(jié)填埋技術:
固體廢棄物的生物處理課件2、受控填埋場
受控填埋場在我國填埋場所占比重也較大,而且基本上集中于大中小城市。其主要特征是配備部分環(huán)保設施,但不齊全,或者是環(huán)保設備齊全,但是不能完全達到環(huán)保標準。主要問題集中在場底防滲,滲濾液處理和每天覆土達不到環(huán)保要求。
2、受控填埋場
3、衛(wèi)生填埋場所謂衛(wèi)生填埋場就是能對滲濾液和填埋氣體進行控制的填埋方式。其主要特征是既有完善的環(huán)保措施,又能滿足環(huán)保措施。
3、衛(wèi)生填埋場衛(wèi)生填埋場的操作方式大體分為地面堆埋、開槽填埋、天然洼地(谷地)填埋。無論采用何種方式,其填埋的結構形式基本上是一致的。每日被填埋的度物逐層壓實,其表面于當日操作終了時用15-30cm厚度土壤覆蓋衛(wèi)生填埋場的操作方式大體分為圖
垃圾填埋場結構形式圖垃圾填埋場結構形式氣體收集系統(tǒng)圖氣體收集系統(tǒng)圖固體廢棄物的生物處理課件固體廢棄物的生物處理課件優(yōu)點:處理費用低,沼氣可以回收缺點:占地面積大,滲透液濃度高,處理困難。深圳下坪固體廢棄物填埋場為代表,1997年10月投產(chǎn),日處理垃圾2000t優(yōu)點:處理費用低,沼氣可以回收第三節(jié)蚯蚓處理有機固體廢物基本原理蚯蚓在垃圾處理中的作用處理工藝流程主要影響因素處理垃圾后產(chǎn)生的蚓糞和蚯蚓的主要用途工程實例第三節(jié)蚯蚓處理有機固體廢物基本原理一、基本原理
利用蚯蚓和微生物共同處理廢物的過程,構成了以蚯蚓為主導的蚯蚓-微生物處理系統(tǒng)。一方面,蚯蚓直接吞食廢物,經(jīng)消化后形成蚓糞顆粒,蚓糞顆粒是微生物生長的理想基質;另一方面,經(jīng)微生物分解的有機物是蚯蚓的優(yōu)質食物。二者相互依存,促進有機廢物分解。一、基本原理利用蚯蚓和微生物共同處理廢物二、蚯蚓在垃圾處理中的作用1、蚯蚓通過沙囊和消化道,研磨和破碎有機物2、垃圾中的有機物經(jīng)消化道作用后,以顆粒狀排出,利于與其他物質分離3、蚯蚓的活動可改善垃圾中的水氣循環(huán)4、蚯蚓自身通過同化和異化作用使有機物降解,并釋放出N、P、K等營養(yǎng)元素5、可對垃圾處理過程及其產(chǎn)品進行毒理監(jiān)察二、蚯蚓在垃圾處理中的作用1、蚯蚓通過沙囊和消化道,研磨和破三、處理工藝流程收集垃圾機械分選有機碎塊待處理料分堆蚯蚓轉化篩選蚯蚓蚓糞金屬玻璃塑料橡膠放置蚯蚓三、處理工藝流程收集垃圾機械分選有機碎塊待處理料分堆蚯蚓轉化四、主要影響因素1、有機質含量2、碳氮比3、溫度4、含水率5、pH6、投加密度7、有毒有害物質8、蚯蚓品種四、主要影響因素1、有機質含量1、有機質含量
蚯蚓以垃圾中的腐爛有機質為食,要求垃圾中有機質含量要高,垃圾中有機質含量小于40%,會影響蚯蚓生長繁殖。1、有機質含量蚯蚓以垃圾中的腐爛有機質2、碳氮比
有機廢棄物中的有機質是蚯蚓生存的主要條件,但有機質的營養(yǎng)搭配是限制蚯蚓生長和繁殖的關鍵。過去認為主要決定于蛋白質和脂肪的含量,實際上食料C/N才是反映蚯蚓堆肥適宜性的綜合指標。研究表明C/N較高時蚯蚓數(shù)量增長多,繁殖快,更有利于提高蚯蚓堆肥處理效果。多年研究結果表明,當目標C/N=(25~40)∶1時蚯蚓堆肥處理效果最佳。2、碳氮比有機廢棄物中的有機質是蚯蚓生存的主3、溫度
不同種蚯蚓的生存域值范圍各不相同,一般的試驗條件將溫度控制在20~25℃的范圍。以夏、秋季節(jié)處理效果較好,特別是深秋季節(jié),環(huán)境溫度在20℃左右時,特別適合蚯蚓生長繁殖,此時蚯蚓的增殖率接近80%,溫度過高或過低都對蚯蚓產(chǎn)生負面影響。蚯蚓,為習見的一種陸生環(huán)節(jié)動物,生活在土壤中,晝伏夜出,以腐敗有機物為食,連同泥土一同吞入。也攝食植物的莖葉等碎片。蚯蚓可使土壤疏松、改良土壤、提高肥力,促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。世界的蚯蚓約有2500多種,我國已記錄229種。環(huán)毛屬(Pheretima),廣種類多,我國有2000多種。3、溫度不同種蚯蚓的生存域值范圍各不相同4、含水率
蚯蚓的呼吸和其他生命活動跟環(huán)境濕度密切相關。濕度過小,蚯蚓會降低新陳代謝速率,降低水分消耗,出現(xiàn)逃逸、脫水而極度萎縮呈半休眠狀態(tài);濕度過高則溶解氧不足,出現(xiàn)逃逸或窒息死亡。蚯蚓能夠適應的濕度范圍為30%~80%,最適宜的濕度范圍為60%~80%。4、含水率蚯蚓的呼吸和其他生命活動跟環(huán)境濕5、PH5、PH6、投加密度
在大規(guī)模的工程應
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