固體廢棄物處置技術課件

固體廢棄物處置技術

固體廢棄物處置技術1第九章可生化降解固體廢物的處理與利用第一節(jié)好氧生物降解制堆肥第二節(jié)厭氧生物制沼氣第九章可生化降解固體廢物的處理與利用2原理:微生物降解技術:依靠自然界廣泛分布的微生物的作用,通過生物轉化(氧化、分解有機固廢)將有機固廢中易于生物降解的有機組分轉化為腐殖肥料、沼氣或其它化學轉化品。（塑料蛋白、乙醇或糖類）從而達到固廢無害化的一種處理方法。目前主要包括：好氧堆肥技術、厭氧發(fā)酵技術原理:3第一節(jié)好氧生物降解制堆肥原料傳統(tǒng)：

秸稈、落葉、野草和禽畜糞便堆積發(fā)酵制作肥料。本世紀20年代后：生活垃圾、污水污泥、人和禽畜糞便以及農(nóng)林廢物等工藝傳統(tǒng):手工操作和自然堆積方式，并依靠自發(fā)的生物轉化作用，發(fā)酵周期長，處理量小本世紀20年代后；出現(xiàn)了機械堆制技術第一節(jié)好氧生物降解制堆肥原料4一、堆肥化概述堆肥化概念和分類堆肥化（composting)是在控制條件下，使來源于生物的有機廢物，發(fā)生生物穩(wěn)定作用(Biostablization)的過程。注意：堆肥原料來自生物界；堆制過程需在人工控制下進行;堆制過程的實質是生物化學過程。體積一般只有原體積積50一70％。一、堆肥化概述堆肥原料來自生物界；5

兩個相關概念堆肥：廢物經(jīng)過堆肥化處理，制得的成品叫做堆肥(compost)。腐殖土：堆肥是一類腐殖質含量很高的疏松物質，故也稱為“腐殖土”。分類按堆制方式：間歇堆積法、連續(xù)堆積法按原料發(fā)酵所處狀態(tài)：靜態(tài)發(fā)酵法、動態(tài)發(fā)酵法按堆制過程的需氧程度：好氧法、厭氧法兩個相關概念6關于好氧法、厭氧法

好氧堆肥系統(tǒng)溫度一般為50一65℃，最高可達80一90℃，堆制周期短，故也稱為高溫快速堆肥。

厭氧堆肥，空氣與發(fā)酵原料隔絕，堆制溫度低，工藝比較簡單，成品堆肥中氮素保留比較多，但堆制周期過長，、需3—12個月，異味濃烈，分解不夠充分。關于好氧法、厭氧法7

(二)好氧法堆肥原理好氧法制堆肥是以好氧菌為主對廢物進行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，并放出生物生長活動所需要的能量，把另一部分有機物轉化合成為新的細胞物質，使微生物生長繁殖，產(chǎn)生更多生物體。(二)好氧法堆肥原理好氧法制堆肥是以好氧菌為主對廢8好氧堆肥原理圖好氧堆肥原理圖9(三)堆肥原料與堆肥微生物1．堆肥原料

含碳水化合物、脂類、蛋白質較多的固廢

人和禽畜糞便，已經(jīng)經(jīng)過胃腸系統(tǒng)的充分消化，一般顆粒較小，合有大量低分子化合物——人和動物未吸收消化的中間產(chǎn)物，含水量較高，可直接用作原料。

有機污泥富含微生物生活繁殖所需的營養(yǎng)成分(表9—1)，是堆肥的良好原料。

農(nóng)林廢物均富含碳素，但有的因含纖維素、半纖維素類物質；有的因表面布有眾多毛孔而其有疏水性，處理困難，故均需作預處理生活垃圾中，不可堆腐的物質較多，需通過預處理，適當排除，才能用作堆肥原料。(三)堆肥原料與堆肥微生物102．堆肥微生物嗜溫菌和嗜熱菌。繁殖的溫度范圍列于表9—2。2．堆肥微生物11分析:40嗜溫菌和嗜熱菌隨溫度變化存在情況2580分析:40嗜溫菌和嗜熱菌隨溫度變化存在情況2580121:常溫時,有機物分解,產(chǎn)生的熱量,少部分排入環(huán)境,一部分留在有機固廢中,使得有機固廢第一次升溫2:升溫過程中，嗜溫菌大批死亡,嗜熱菌開始大量分解有機物,自身繁殖，同時釋放能量,再次升溫。因此,好氧分解中,發(fā)揮作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱菌3：養(yǎng)分減少，嗜熱菌大批死亡，溫度降低，嗜溫菌開始活動根據(jù)以上分析：將其分成三個過程：1:常溫時,有機物分解,產(chǎn)生的熱量,少部分排入環(huán)境,一部分留13(1)起始階段：堆制初期，堆層呈中溫(15—45℃)。此時，嗜溫性微生物活躍，利用可溶性物質糖類、淀粉不斷增殖，在轉換和利用化學能的過程中產(chǎn)生的能量超過細胞合成所需的能量，加上物料的保溫作用，溫度不斷上升。（2）高溫階段

嗜熱性微生物迅速繁殖，在供養(yǎng)條件下，大部分較難降解的有機物（蛋白質、纖維等）繼續(xù)氧化分解，同時釋放能量，溫度60-70度；有機物分解完畢，養(yǎng)料減少，嗜熱性微生物停止活動，當溫度穩(wěn)定在40度左右，堆肥基本達到穩(wěn)定，形成腐殖質。堆肥過程(1)起始階段：堆制初期，堆層呈中溫(15—45℃)。此時，142、堆肥過程參數(shù)①、供氧量空氣量少，大量微生物死亡，分解速度慢；多，溫度降低，不利于耐熱菌。最佳量：實際空氣量為理論空氣量的2-10倍方式：強制通風、翻堆攪拌，需適當?shù)奈锪峡障堵?、堆肥過程參數(shù)①、供氧量15②、含水率影響：一般，含水率水分低于20%，微生物死亡；過高，原料緊縮，空隙率小，導致空氣量小，轉化成厭氧反應；同時水分蒸發(fā)過多，溫度達不到要求，影響堆肥效果。最佳含量：②、含水率一般，含水率水分低于20%，微生物死亡；過高，原料16③、碳氮比微生物每利用30份碳就需要l份氮，故初始物料的碳氮比為30：1合乎堆肥需要，其最佳在26：1——35：1之間。成品堆肥的適宜碳氮比為10:1-20:1之間：出于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，放應加入氮肥水溶液、糞便、污泥等調節(jié)劑，使之調到30以下。影響:過高；氮缺乏，細菌和其它微生物發(fā)展受限制，堆肥速度緩慢，時間長；另外還會造成成品堆肥的氮饑餓過低：氮素過剩，容易轉化成氨氣釋放，造成肥效降低各物料的碳氮比見表③、碳氮比微生物每利用30份碳就需要l份氮，故初始物料17Ｄ④ＰＨ

好氧堆肥初期，pH一般可下降為5—6，爾后又開始上升，發(fā)酵完成前可達8.5-9.0，最終達到7．o一8．oＤ④ＰＨ18⑤有機物含量堆肥物料適宜的有機物含量為20一80％，有機物含量過低，不能提供足夠的熱能，影響嗜熱菌增殖，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。３、堆肥程序Ａ、原料預處理包括分選、破碎以及含水率和碳氮比調整。Ｂ、原料發(fā)酵我國高溫堆肥大多采用一次發(fā)酵方式，周期長達30天以上，目前實驗推廣的是二次發(fā)酵方式，周期一般需要20天。⑤有機物含量堆肥物料適宜的有機物含量為20一80％，有19一次發(fā)酵：前兩個階段，１０－２０天二次發(fā)酵：第三段后發(fā)酵室，堆成1—2米高的堆垛進行二次發(fā)酵，使之腐熟。此時溫度持續(xù)下陳當溫度穩(wěn)定在40℃左右時即達腐熟，一般需20一30天。Ｃ、后處理后處理包括去除雜質和進行必要的破碎處理。４、堆肥方法間歇堆肥法（野積式堆肥）傳統(tǒng)方法；一次發(fā)酵，５周，每周翻動１-２次二次發(fā)酵，６-１０周全過程３０-９０天，場地堅實不滲水面積足夠一次發(fā)酵：前兩個階段，１０－２０天20說明；１００Ｔ／Ｄ垃圾處理實驗廠工藝流程圖說明；１００Ｔ／Ｄ垃圾處理實驗廠工藝流程圖21優(yōu)點；１、時間短２、建池數(shù)量少３、一次發(fā)酵后除雜，減少體積４、一次發(fā)酵進入二次發(fā)酵過程中，機械翻轉，加快腐熟進程，縮短周期優(yōu)點；22

連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵工藝采取連續(xù)進料和連續(xù)出料方式發(fā)酵，原料在一個專設的發(fā)酵裝置內完成中溫和高溫發(fā)酵過程。這種系統(tǒng)除具有發(fā)酵時間短，能殺滅病源微生物外，還能防止異味，成品質量比較高，已在美國、日本、歐洲廣為采用。連續(xù)發(fā)酵連續(xù)發(fā)酵工藝采取連續(xù)進料和連續(xù)出料方式發(fā)酵，原料在23５、腐熟度概念堆肥的腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定程度。在工程上，它是的衡量堆肥反應完成的信號；在農(nóng)業(yè)上，它是堆肥質量的指標。

(I)直觀經(jīng)驗法：成品氓肥顯棕色或陪灰色，并具有霉臭酌土壤氣味，無明顯的纖維。(2)淀粉測試法：淀粉測試法的理論依據(jù)是在正常的發(fā)酵過程中，堆肥的淀粉量隨時間增加而減少，一般當發(fā)酵到達第4—5周時，淀粉絕大部分分解，最終成品堆肥中，淀粉應全部消失。測定方法是將堆肥樣品加入高氨酸溶液，攪拌、過濾，用碘液檢驗濾液，如果變黃、略有沉淀物，表明堆肥已經(jīng)穩(wěn)定；如果呈現(xiàn)藍色，表明堆肥未腐熟。測試方法５、腐熟度概念堆肥的腐熟度是指成品堆肥的穩(wěn)定程度。在工程上，24

(3)耗氧速率法通過儀器自動顯示堆層O２或CO２濃度在單位時間內的變化值，以評定堆肥發(fā)酵程度和腐熟情況。６、堆肥的農(nóng)業(yè)效用堆肥的改土作用１．增加土壤有機質

2．改善土壤結構

3．提高土壤功能

4．促進植物根系增長堆肥的增產(chǎn)作用堆肥農(nóng)用的不利因素(3)耗氧速率法25Ｎ、Ｐ、Ｋ含量低易富集有害元素投資大，成本偏高Ｎ、Ｐ、Ｋ含量低26

第二節(jié)厭氧發(fā)酵制沼氣1、厭氧發(fā)酵的原理整個發(fā)酵過程分為液化、產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷三個階段；不同菌群第二節(jié)厭氧發(fā)酵制沼氣1、厭氧發(fā)酵的原理整個發(fā)酵過程分為27見圖見圖28影響因素①、原料配比：合適的碳氮比大量報道及實驗表明，碳氮比20-30最佳，為35時產(chǎn)氣量明顯下降影響因素①、原料配比：合適的碳氮比大量報道及實驗表明，碳氮比29固體廢棄物處置技術課件30（3）厭氧發(fā)酵工藝按發(fā)酵溫度劃分：高溫厭氧發(fā)酵工藝自然溫度厭氧發(fā)酵工藝1、高溫厭氧發(fā)酵工藝溫度：47-55度效果：有機物分解旺盛、發(fā)酵快