可生化固體廢物的處理與利用

可生化固體廢物的處理與利用第1頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第十一章可生化固體廢物的處理與利用第2頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述

有機(jī)固體廢物的堆肥化

自然界的許多微生物具有氧化、分解有機(jī)物的能力。利用微生物的這種能力，處理可降解的有機(jī)固體廢物，達(dá)到無害化和資源化，是有機(jī)固體廢物處理利用的一條重要途徑。第3頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥化定義堆肥化（Composting）就是在控制條件下，利用自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，促進(jìn)來源于生物的有機(jī)廢物發(fā)生生物穩(wěn)定作用，使可被生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物化學(xué)過程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥。第4頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥化分類按需氧程度分：好氧堆肥和厭氧堆肥按溫度分：中溫堆肥和高溫堆肥按技術(shù)分

：露天堆肥和機(jī)械密封堆肥第5頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥原料城市垃圾禽畜糞便污泥農(nóng)林廢物廚余和食品廢物第6頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月

Composting

converts

waste,

leaves,

kitchen

scrapsand

garden

wastes,

into

a

valuable

product

which,

whenused

in

the

garden,

results

in

healthier

plant

growthwhen

added

to

garden

soil.第7頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥的原則分解過程盡量充分、完善，減少臭味，避免昆蟲繁殖；破壞垃圾中的病原有機(jī)體和垃圾中的植物種子；保留氮、磷和鉀這些營養(yǎng)物的最大含量；減少完成整個(gè)堆肥工藝所需的時(shí)間和堆肥工藝的占地面積。第8頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥的效用改良土壤：使粘重土壤變輕，改變含沙少的土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤的蓄水能力，擴(kuò)大作物的根系。提供營養(yǎng)：它向植物提供氮、磷和鉀三種元素。與化肥共同使用時(shí)，能使肥料中的磷元素變得更易被植物吸收，肥料中的氮元素的有效期也延長了，從而提高了作物所吸收的營養(yǎng)量。堆肥中含有一切植物所需要的其他微量元素。第9頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥化存在的問題目前，我國高溫堆肥從嚴(yán)格意義上可分為兩種:將垃圾破碎篩分，篩出的可腐有機(jī)物經(jīng)過生物發(fā)酵制成肥料。產(chǎn)量大，但肥料中混有大量的碎塑料和重金屬，肥料質(zhì)量明顯不高，可能對(duì)土地質(zhì)量產(chǎn)生的負(fù)面影響。在前分選階段，將垃圾中煤灰分經(jīng)過粗篩去除，將粗篩分后的篩上物中的無機(jī)物和有機(jī)物盡可能分開，有機(jī)物用來堆肥。產(chǎn)量低，但肥料質(zhì)量高。第10頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月垃圾堆肥化的前景衛(wèi)生化填埋因初期投資和運(yùn)行成本較低，目前仍為許多不發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)采用。但垃圾填埋對(duì)水環(huán)境和大氣的不利影響已完全顯現(xiàn)出來。垃圾焚燒以其減量化最大、無害化程度最高而受到人們的推崇。但是存在初期投資和運(yùn)行成本過高、焚燒尾氣的污染問題。城市垃圾堆肥化作為垃圾處理的三種主要方法之一受到多數(shù)國家重視。第11頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)堆肥原理好氧堆肥厭氧堆肥堆肥微生物影響堆肥化的因素分析第12頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月好氧堆肥（Aerobic

Composting）原理有機(jī)廢物好氧堆肥化過程實(shí)際上就是基質(zhì)的微生物發(fā)酵過程，可用下式表示：[

C、H、O、N、S、P

]＋O2CO2+NO2+SO42-+簡單有機(jī)物+更多的微生物+熱量第13頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月好氧堆肥過程的三個(gè)階段中溫階段：堆肥化過程初期，堆層呈15～45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍。高溫階段：當(dāng)堆溫升至45℃以上時(shí)即進(jìn)入高溫階段。在此階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是嗜熱微生物。降溫階段：內(nèi)源呼吸后期，剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)。嗜溫性微生物占優(yōu)勢。第14頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月厭氧堆肥（Anaerobic

Composting）原理

厭氧堆肥是在缺氧條件下，利用厭氧微生物進(jìn)行的一種腐敗發(fā)酵分解，其終產(chǎn)物除CO2和水外，還有氨、硫化氫、甲烷、其他有機(jī)酸等還原性終產(chǎn)物。第15頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月厭氧堆肥過程的兩個(gè)階段產(chǎn)酸階段：產(chǎn)酸菌將大分子有機(jī)物降解為小分子的有機(jī)酸和乙醇、丙醇等物質(zhì)，并提供部分能量因子ATP

。甲烷階段：甲烷菌把有機(jī)酸繼續(xù)分解為甲烷氣體。第16頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥微生物堆肥微生物的來源：有機(jī)廢物固有的大量的微生物種群；人工加入的特殊菌種，具有活性強(qiáng)、繁殖快、分解有機(jī)物迅速等特點(diǎn)，能加速堆肥反應(yīng)的進(jìn)程，縮短堆肥反應(yīng)的時(shí)間。第17頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月影響堆肥化的因素分析?

化學(xué)因素：C/N比O2營養(yǎng)平衡pH值?

物理因素：溫度顆粒尺寸含水率第18頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月Coarse

material,

such

as

corn

stalks,

small

tree

and

shrublimbs,

can

also

be

composted.

Shredding

these

materialsincreases

the

surface

area

that

organisms

can

work

onwhich

significantly

decreases

the

time

required

forcomposting.第19頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)堆肥工藝的分類按微生物對(duì)氧的需求分類按要求的溫度范圍分類按堆肥過程中物料運(yùn)動(dòng)形式分類按堆肥堆制方式分類按發(fā)酵歷程分類第20頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月按微生物對(duì)氧的需求分類好氧堆肥：依靠專性和兼性好氧細(xì)菌的作用使有機(jī)物得以降解的生化過程。好氧堆肥具有對(duì)有機(jī)物分解速度快、降解徹底、堆肥周期短的特點(diǎn)。厭氧堆肥：依賴專性和兼性厭氧細(xì)菌的作用降解有機(jī)物的過程。厭氧堆肥工藝簡單，不必由外界提供能量，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低；但周期長、易產(chǎn)生惡臭、且占地面積大。第21頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月按要求的溫度范圍分類中溫堆肥：一般指中溫好氧堆肥，所需溫度為15-45℃。由于溫度不高，不能有效地殺滅病原菌。高溫堆肥：好氧堆肥所產(chǎn)生的高溫一般在50-65℃，極限可達(dá)80-90℃，能有效地殺滅病菌。高溫堆肥最適宜的溫度范圍為55-60℃。第22頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月按堆肥過程中物料運(yùn)動(dòng)形式分類靜態(tài)堆肥

堆肥物一旦堆積以后，不再添加新的有機(jī)廢物和翻倒，待其在微生物生化反應(yīng)完成之后，成為腐殖土后運(yùn)出。動(dòng)態(tài)（連續(xù)或間歇式）堆肥

采用連續(xù)或間歇進(jìn)、出料的動(dòng)態(tài)機(jī)械堆肥裝置，具有堆肥周期較短（3-7d），物料混合均勻，

供氧均勻充足，機(jī)械化程度高，便于大規(guī)模機(jī)械化連續(xù)操作運(yùn)行等特點(diǎn)。第23頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月按堆肥堆制方式分類露天式堆肥

即露天堆積。物料在開放的場地上堆成條垛或條堆進(jìn)行發(fā)酵通過自然通風(fēng)、翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)方式，以供給有機(jī)物降解所需的氧氣。裝置式堆肥

也稱為封閉式堆肥或密閉型堆肥。即是將堆肥物密閉在堆肥發(fā)酵設(shè)備中，通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，提供氧源或不通風(fēng)厭氧堆肥。第24頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月按發(fā)酵歷程分類一次發(fā)酵：好氧堆肥的中溫與高溫兩個(gè)階段的微生物代謝過程稱為一次發(fā)酵或主發(fā)酵。一般需10-12天，以高溫階段為主。二次發(fā)酵：經(jīng)過一次發(fā)酵后，但還有一部分易降解和大量難降解的有機(jī)物存在，需將其送到后發(fā)酵倉進(jìn)行二次發(fā)酵，也稱后發(fā)酵，使其腐熟。當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃左右時(shí)即達(dá)到腐熟，一般需20-30天。第25頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)好氧堆肥工藝好氧堆肥的基本工藝程序

前處理

主發(fā)酵

后發(fā)酵

后處理

脫臭

貯存典型好氧堆肥工藝

好氧靜態(tài)堆肥工藝

間歇式好氧動(dòng)態(tài)堆肥工藝

連續(xù)式好氧動(dòng)態(tài)堆肥第26頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月前處理在以家畜糞便、污泥等為堆肥原料時(shí)，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑。以城市生活垃圾為堆肥原料時(shí)，前處理包括破碎、分選、篩分等工序。通過破碎、分選和篩分可去除粗大垃圾和不能堆肥的物質(zhì)，并通過破碎可使用肥原料和含水率達(dá)到一定程度的均勻化。同時(shí)，破碎、篩分使原料的表面積增大，便于微生物繁殖，從而提高發(fā)酵速度。第27頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月主發(fā)酵（一次發(fā)酵）主發(fā)酵可在露天或發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行，通過翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)向堆積層或發(fā)酵裝置內(nèi)堆肥物料供給氧氣。發(fā)酵初期物質(zhì)的分解作用是靠嗜溫菌（30-40℃為最適宜生長溫度）進(jìn)行的，

隨著堆溫上升，最適宜溫度（45-65℃）的嗜熱菌取代了嗜溫菌。堆肥從中溫階段進(jìn)入高溫階段。通常，將溫度升高到開始降低為止的階段為主發(fā)酵階段。第28頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月后發(fā)酵（二次發(fā)酵）經(jīng)過主發(fā)酵的半成品堆肥被送到后發(fā)酵工序，將未分解的、易分解和較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥制品。在此階段的分解過程中，反應(yīng)速度降低，耗氧量下降，所需時(shí)間較長。第29頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月后處理

經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料已成為粗堆肥。然而，城市生活垃圾堆肥時(shí)，在預(yù)分選工序沒有去除的塑料、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這類雜物，并根據(jù)具體需要，如生產(chǎn)精制堆肥等，則應(yīng)進(jìn)行再破碎過程。第30頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月脫臭

在堆肥過程中，由于堆肥物料局部或者某段時(shí)間內(nèi)的厭氧發(fā)酵會(huì)導(dǎo)致臭氣產(chǎn)生，污染工作環(huán)境。因此，必須進(jìn)行堆肥排氣的脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學(xué)除臭劑除臭、堿水和水溶液過濾、熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過濾。第31頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月貯存

堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產(chǎn)的堆肥只能貯存，所以要建立可貯存六個(gè)月生產(chǎn)量的庫房。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉中或裝入袋中，這種貯存的要求是干燥而透氣的室內(nèi)環(huán)境，如果是在密閉和受潮的情況下，則會(huì)影響到制品的質(zhì)量。第32頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月好氧靜態(tài)堆肥工藝《城市生活垃圾好氧靜態(tài)堆肥處理技術(shù)規(guī)程》（CJI/T52-93）明確給出了好氧靜態(tài)堆肥標(biāo)準(zhǔn)。我國高溫堆肥大多采用一次性發(fā)酵方式，周期長達(dá)30d以上，目前推廣的是二次性發(fā)酵方式，周期一般需20d。靜態(tài)堆肥常采用露天的靜態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)垛形式，或在密閉的發(fā)酵池、發(fā)酵箱、靜態(tài)發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行。由于堆肥物料一直處于靜止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致物料及微生物生長的不均勻性，靜態(tài)強(qiáng)制通風(fēng)較困難，易造成厭氧狀態(tài)，使發(fā)酵周期延長。第33頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月間歇式好氧動(dòng)態(tài)堆肥工藝間歇式堆肥采用靜態(tài)一次發(fā)酵的技術(shù)路線，其發(fā)酵周期縮短，堆肥體積減少。它是將原料一批批地發(fā)酵，一般采用間歇翻堆的強(qiáng)制通風(fēng)垛或間歇進(jìn)出料的發(fā)酵倉。間歇式發(fā)酵裝置有長方形池式發(fā)酵倉、傾斜床式發(fā)酵倉、立式圓筒形發(fā)酵等，各配設(shè)通風(fēng)管，有的還配設(shè)攪拌或翻堆裝置。第34頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)式好氧動(dòng)態(tài)堆肥采取連續(xù)進(jìn)料和連續(xù)出料的方式，原料在一個(gè)專設(shè)的發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行一次發(fā)酵的過程。物料處于一種連續(xù)翻動(dòng)的動(dòng)態(tài)情況下，物料組分混合均勻，易于形成空隙，水分易于蒸發(fā)，因而使發(fā)酵周期縮短，可有效地殺滅病原微生物，并可防止異味的產(chǎn)生。第35頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵倉混合堆肥工藝流程污泥高溫干餾裂解工藝流程污泥堆肥一般工藝流程污泥最終處置與利用略圖第36頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月深槽好氧發(fā)酵干燥設(shè)備第37頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月深槽好氧發(fā)酵干燥設(shè)備工作原理圖

（1）第38頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月深槽好氧發(fā)酵干燥設(shè)備工作原理圖（2）第39頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月深槽好氧發(fā)酵干燥設(shè)備—工作情況（1）第40頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月深槽好氧發(fā)酵干燥設(shè)備—工作情況（2）第41頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月深槽好氧發(fā)酵干燥設(shè)備—工作情況（3）第42頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)酵池1.5m出料口托料架出料盤通風(fēng)孔架式發(fā)酵池（1）

進(jìn)料口4.0m第43頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月架式發(fā)酵池（2）托料架出料盤第44頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)好氧堆肥系統(tǒng)?

條垛式堆肥系統(tǒng)?

通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)?

反應(yīng)器系統(tǒng)（或發(fā)酵倉系統(tǒng)）第45頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月條垛式系統(tǒng)

場地

建堆

翻堆

翻堆方式

翻堆次數(shù)

翻堆設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，成本較低；翻堆使堆肥易于干燥，填充劑易于篩分和回用；長時(shí)間的堆腐使產(chǎn)品的穩(wěn)定性相對(duì)較好。缺點(diǎn)：占地面積大，堆腐周期長。翻堆會(huì)造成臭味的散發(fā)。運(yùn)行操作受氣候影響大。第46頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛系統(tǒng)場地通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備投資較低，堆腐時(shí)間相對(duì)較短，產(chǎn)品穩(wěn)定性好，能有效的殺滅病原菌及控制臭味，占地也較少。缺點(diǎn)：易受到氣候條件的影響。第47頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)器系統(tǒng)（發(fā)酵倉系統(tǒng)）反應(yīng)器系統(tǒng)是將堆肥物料密閉在發(fā)酵裝置，如發(fā)酵倉、發(fā)酵塔等內(nèi)，控制通風(fēng)和水分條件，使物料進(jìn)行生物降解和轉(zhuǎn)化。占地面積小，能進(jìn)行很好的過程控制，不受氣候條件的影響，可對(duì)廢氣進(jìn)行統(tǒng)一收集處理，解決了臭味問題。堆肥的投資和運(yùn)行費(fèi)用及維護(hù)費(fèi)用很高。由于堆肥周期較短、機(jī)械化程度高，堆肥產(chǎn)品有潛在的不穩(wěn)定性。第48頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月The

Pilot

Facility第49頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)好氧堆肥過程的條件控制

觀察堆肥過程進(jìn)行得是否順利，主要根據(jù)堆肥物料中有機(jī)物的變化和堆肥工藝控制參數(shù)的獲取和分析。通過堆肥過程的條件控制，可保證其運(yùn)行過程的順利進(jìn)行。第50頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月一、關(guān)于堆肥中的有機(jī)物問題堆肥原料：在高溫好氧堆肥中，有機(jī)物含量變化的最適合范圍為20-80%。目前我國城市生活垃圾的無機(jī)含量較高，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整和適當(dāng)增加堆肥原料的有機(jī)組分。堆肥過程的有機(jī)物含量變化：衡量指標(biāo)包括COD（還原性物質(zhì)）、揮發(fā)性物質(zhì)VM（或灰分）、纖維素、糖類物質(zhì)等。第51頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥過程的碳氮比控制實(shí)踐證明：當(dāng)碳氮比為（25-35）:1時(shí)發(fā)酵過程最快。為保證成品堆肥中一定的碳氮比（一般為10-20:1）

和在堆肥過程中有理想的分解速度，必須調(diào)整好堆肥原料的碳氮比。初始原料的碳氮比一般都高于最佳值，調(diào)整的方法是加入人糞尿、畜糞以及城市污泥等調(diào)節(jié)劑，使碳氮比調(diào)到30以下。第52頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥過程的水分（含水率）控制用生活垃圾堆肥時(shí)，一般以含水率按質(zhì)量計(jì)50％-60％為最佳。通常，生活垃圾的含水率均低于最佳值，可添加污水、污泥、人畜尿、糞便等進(jìn)行調(diào)節(jié)。第53頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥過程的溫度控制

在堆肥過程中，隨著物料中微生物活動(dòng)的加劇，微生物分解有機(jī)物所釋放出的熱量大于堆肥的熱耗時(shí)，堆肥溫度就上升。因此，溫升是微生物活動(dòng)劇烈程度的最好參數(shù)。第54頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月通風(fēng)供氧的過程控制

堆肥過程中合適的氧濃度應(yīng)大于18％，最低氧濃度不能小于8％。氧濃度一旦低于8％，氧就成為好氧堆肥中微生物生命活動(dòng)的限制因素。第55頁，課件共62頁，創(chuàng)作于2023年2月堆肥過程的pH值控制適宜的pH值可使微生物有效地發(fā)揮其應(yīng)有的作用，而過高或過低的pH值都會(huì)對(duì)堆肥的效率產(chǎn)生影響。一般認(rèn)為pH值在7.5～8.5時(shí)，可獲得最大堆肥速率。在堆肥過程中，盡管pH值在不斷變化，但能夠通過自身得到調(diào)節(jié)。當(dāng)堆肥物料為生活垃圾時(shí)，試圖在堆肥物中添加中和劑如石灰、磷酸鹽、鉀鹽等來改變pH值是沒有必要的。第56頁