環(huán)境生物技術(shù)2(4)-固體污染物治理技術(shù)(司)

固體廢棄物的生物處理

主講司萬(wàn)童電-mailsiwt02@163.com

第一節(jié)概述

一、固體廢棄物的種類與來(lái)源1.1固體廢物的定義固體廢物是指人類在生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的，在一定時(shí)間和地點(diǎn)無(wú)法利用而被丟棄的污染環(huán)境的固體、半固體廢棄物質(zhì)。固體廢物一詞中的“廢”具有鮮明的時(shí)間和空間特征。從時(shí)間方面講,它僅僅相對(duì)于目前的科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件,隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,礦物資源的日逐枯竭,生物資源滯后于人類需求,昨天的廢物勢(shì)必又將成為明天的資源。從空間角度看,廢物僅僅相對(duì)于某一過(guò)程或某一方面沒(méi)有使用價(jià)值,而并非在一切過(guò)程或一切方面都沒(méi)有使用價(jià)值。某一過(guò)程的廢物,往往是另一過(guò)程的原料。1.2固體廢物的分類A按組成可分為有機(jī)廢物和無(wú)機(jī)廢物；B按形態(tài)可分為固體（塊、粒、粉）的和泥狀（污泥、糞便等）的廢物；C按來(lái)源可分為工業(yè)廢物（冶金燃料灰渣、化工、石油、輕工等）、礦業(yè)廢物（尾礦、廢石）、城市垃圾（市政廢物、生活垃圾、商業(yè)廢物）、農(nóng)業(yè)廢物（秸桿、禽畜飼養(yǎng)、農(nóng)產(chǎn)品加工）和放射性廢物（核工業(yè)、醫(yī)療單位、放射性廢物處理設(shè)施）；D按其危害狀況可分為有害廢物（放射性、腐蝕、腐敗、劇毒、傳染、易燃、易爆、易劇烈反應(yīng)）和一般廢物（毒害性較輕，如粉煤灰、碎磚瓦等）。但較多的是按來(lái)源分類。城市生活垃圾城市生活垃圾又稱為城市固體廢物，它是指在城市居民日常生活中或?yàn)槌鞘腥粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物，它的主要特點(diǎn)是數(shù)量巨大、處理率低；成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高。二、固體廢物污染危害1危害途徑：

A溶解進(jìn)入地下水——飲用水（液態(tài)）；

B動(dòng)植物吸收——?jiǎng)?、植物食品（固態(tài)）；

C熔煉、揮發(fā)——大氣（呼吸）。2固體廢物危害特性：潛在性、長(zhǎng)期性（錯(cuò)覺(jué)、穩(wěn)定、毒性較慢）。3主要危害：（1）侵占土地;

（2）污染土壤;

（3）污染水體;

（4）污染大氣;

（5）影響環(huán)境衛(wèi)生；（6）有些危害固體廢物的特殊污染。

(7)易燃易爆處置堆存填埋：地表層地底層深埋江河湖等地下水廢物處理地地下水飲用接觸浸入水生動(dòng)植物食用水生動(dòng)植物固體廢物源污泥處理焚燒污泥污水處理廠肥料、改良土壤食用植物懸浮大氣微粒塵埃大氣肺皮膚飼料奶、肉人類食品人疾類病直接接觸固體廢物中化學(xué)物質(zhì)致人疾病的途徑鼠類蒼蠅食用植物肥料飼料污染傳染病營(yíng)養(yǎng)不良食物丟棄或污染農(nóng)作物病原人畜排泄物肉食品動(dòng)物土壤污染人類傳染疾病營(yíng)養(yǎng)不良致死飲用水食用水生動(dòng)植物寄生水生動(dòng)植物直接接觸或吸入水環(huán)境中病原體向人類傳播疾病的途徑三、固體廢棄物處理的基本原則：對(duì)固體廢物污染的控制，關(guān)鍵在于解決好特別是危險(xiǎn)廢物的處理、處置和綜合利用問(wèn)題。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明，采用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略減量化、資源化和無(wú)害化道路是唯一可行的。無(wú)害化：將固體廢物通過(guò)工程處理，達(dá)到不損害人體健康，不污染周圍的自然環(huán)境減量化：通過(guò)適宜的手段減少和減小固體廢物的數(shù)量和容積。這一任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，需從兩個(gè)方面著手，一是對(duì)固體廢物進(jìn)行處理利用，二是減少固體廢物的產(chǎn)生。資源化：采取工藝措施從固體廢物中回收有用物質(zhì)和能源。以減少物質(zhì)和能源的消耗，從而有效地保護(hù)環(huán)境。三、固體廢棄物處理的基本原則：對(duì)固體廢物污染的控制，關(guān)鍵在于解決好特別是危險(xiǎn)廢物的處理、處置和綜合利用問(wèn)題。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明，采用可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略減量化、資源化和無(wú)害化道路是唯一可行的。無(wú)害化：將固體廢物通過(guò)工程處理，達(dá)到不損害人體健康，不污染周圍的自然環(huán)境減量化：通過(guò)適宜的手段減少和減小固體廢物的數(shù)量和容積。這一任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，需從兩個(gè)方面著手，一是對(duì)固體廢物進(jìn)行處理利用，二是減少固體廢物的產(chǎn)生。資源化：采取工藝措施從固體廢物中回收有用物質(zhì)和能源。以減少物質(zhì)和能源的消耗，從而有效地保護(hù)環(huán)境。四、固體廢物無(wú)害化處理的技術(shù)途徑1、常用的方法衛(wèi)生填埋高溫堆肥焚燒綜合處理2、其他固體廢物的生物處理方法沼氣化：厭氧消化廢纖維素糖化細(xì)菌浸出五、固體廢棄物的微生物處理的主要方法：堆肥法衛(wèi)生填埋法沼氣化：厭氧消化廢纖維素糖化細(xì)菌浸出第二節(jié)堆肥法（COMPOST）一、概述1.概念在控制條件下，利用微生物的生化作用，將固體廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)分解、腐熟并轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定腐殖質(zhì)的微生物學(xué)過(guò)程。堆肥過(guò)程需在人工控制條件下進(jìn)行，不同于有機(jī)廢物的自然腐化與腐爛。2.分類根據(jù)處理過(guò)程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，堆肥法可分為：好氧堆肥法和厭氧堆肥法二、厭氧堆肥法1、概念指在不通氣的條件下，將有機(jī)廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，使固體廢棄物無(wú)害化的過(guò)程。2、厭氧堆肥的生化過(guò)程酸性發(fā)酵階段：產(chǎn)酸細(xì)菌分解有機(jī)物，產(chǎn)生有機(jī)酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氫等，使pH下降；產(chǎn)氣發(fā)酵階段：主要由產(chǎn)甲烷細(xì)菌分解有機(jī)酸和醇，產(chǎn)生甲烷和二氧化碳，隨著有機(jī)酸的下降，pH迅速上升。3、厭氧堆肥法特點(diǎn)（與好氧堆肥相比較）堆內(nèi)不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低，腐熟及無(wú)害化所需時(shí)間較長(zhǎng)，但方法簡(jiǎn)便、省工，在不急需用肥或勞力緊張的情況下可以采用。三、好氧高溫堆肥（一）原理介紹好氧堆肥化是在有氧條件下，依靠好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌）的作用來(lái)進(jìn)行的。微生物通過(guò)自身的生命代謝活動(dòng)，進(jìn)行分解代謝（氧化還原過(guò)程）和合成代謝（生物合成過(guò)程），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。并且有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下，重新合成的一類新的特殊的高分子有機(jī)化合物—腐殖質(zhì)。

腐殖質(zhì)為一種黑色或棕黃色的有機(jī)膠體。腐殖質(zhì)不僅是土壤養(yǎng)分的主要來(lái)源，而且對(duì)土壤的物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)都有重要影響，是土壤肥力指標(biāo)之一。腐殖質(zhì)是具有酸性、含氮量很高的膠體狀的高分子有機(jī)化合物。腐殖質(zhì)在土壤中，在一定條件下緩慢地分解，釋放出以氮和硫?yàn)橹鞯酿B(yǎng)分來(lái)供給植物吸收（二）堆肥中的熱滅活與無(wú)害化熱滅活有一種溫度—時(shí)間效應(yīng)關(guān)系。熱滅活作用是溫度與時(shí)間兩者的函數(shù)。一般設(shè)計(jì)認(rèn)為殺滅蛔蟲(chóng)卵的條件也可殺滅原生動(dòng)物、孢子等，故可以把蛔蟲(chóng)卵作為滅寄生蟲(chóng)無(wú)害化程度的指示生物，以大腸菌群作為殺滅病原菌無(wú)害化程度的指示生物。好氧堆肥化無(wú)害化工藝條件：根據(jù)上述熱滅活概念分析可得出理論上好氧堆肥無(wú)害化工藝條件如下：堆層溫度55℃以上需維持5-7天；堆層溫度70℃則需維持3-5天。即堆肥溫度較高維持時(shí)間較短時(shí)，可以達(dá)到同樣的無(wú)害化要求。（三）好氧堆肥法的微生物學(xué)過(guò)程1、堆肥化過(guò)程中有機(jī)物氧化分解關(guān)系：CwHxOyNz·aH2O+bO2→CαHβOγNδ·CH2O+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+能量由于堆溫較高，部分水以蒸氣形式排出。堆肥成品CαHβOγNδ·CH2O與堆肥原料CwHxOyNz·aH2O之比為0.3~0.5（這是氧化分解減量化的結(jié)果）。通常可取如下數(shù)值范圍：w=5~10,x=7~17,y=1,z=2–8。2、四個(gè)階段：發(fā)熱階段、高溫階段、降溫階段、腐熟階段（1）發(fā)熱階段（中溫階段）初期，主要由中溫好氧的細(xì)菌和真菌利用堆肥中的可溶性有機(jī)物和易分解有機(jī)物，釋放熱量，使溫度不斷上升，15-45℃，1-3d。（2）高溫階段堆肥溫度升至50℃以上進(jìn)入高溫階段，從堆積發(fā)酵開(kāi)始2-3天便可達(dá)到55℃，一周內(nèi)可達(dá)到最高值（最高可達(dá)到80℃)。嗜熱性的微生物逐漸代替了中溫微生物，一些復(fù)雜的有機(jī)物開(kāi)始分解，纖維素、果膠類物質(zhì)旺盛分解，同時(shí)腐殖質(zhì)逐漸形成。病原性微生物逐漸被高溫殺死。3-8d。50℃：嗜熱性真菌、嗜熱性放線菌60℃：嗜熱性放線菌與細(xì)菌70℃：只剩下嗜熱性芽孢桿菌（3）降溫階段當(dāng)易分解有機(jī)物大部分被分解以后，剩下的是木質(zhì)素等難分解有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，好熱性微生物的活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量下降，溫度逐漸下降，中溫性微生物又成為優(yōu)勢(shì)菌群，殘余物進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)逐漸積累，堆肥進(jìn)入腐熟階段。1-3天。（4）腐熟階段堆肥物質(zhì)逐步進(jìn)入穩(wěn)定化狀態(tài)，耗氧量大大減少，含水量也降低，堆肥物空隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，只需自然通風(fēng)。20—30天。

堆肥化過(guò)程的發(fā)展階段（四）影響好氧發(fā)酵過(guò)程的主要因素

1、有機(jī)物的含量2、含水率3、通風(fēng)和耗氧速率4、碳氮比5、溫度6、pH值1、有機(jī)物的含量堆肥物料適宜的有機(jī)物含量為20-80%，有機(jī)物含量過(guò)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(guò)程，影響堆肥的衛(wèi)生無(wú)害化效果，而且影響堆肥產(chǎn)品的肥效和使用價(jià)值。有機(jī)物含量大于80%時(shí)，堆制過(guò)程要求大量供氧，實(shí)踐中常因供氧不足而發(fā)生部分厭氧過(guò)程。2、含水率

根據(jù)垃圾含水率與細(xì)菌生長(zhǎng)和氧攝入量的關(guān)系曲線，微生物的生長(zhǎng)和對(duì)氧的要求均在含水率為50-60%時(shí)達(dá)到峰值。故在用生活垃圾制堆肥時(shí)，一般以含水率55%為最佳。通常，生活垃圾的含水率均低于此值，可添加糞水或污水污泥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。臨界水分“臨界水分”是既考慮了微生物活性需要，又考慮到保持物料孔隙率與透氣性需要的綜合指標(biāo)。當(dāng)含水率超過(guò)65%，水就會(huì)充滿物料顆料間的空隙，使空氣含量減少，堆肥將由好氧向厭氧轉(zhuǎn)化，溫度也急劇下降，將形成發(fā)臭的中間產(chǎn)物（硫化氫、硫醇、氨等）和因硫化物而導(dǎo)致堆料腐敗發(fā)黑。綜上所述，綜合堆肥化各種因素可得到適宜水分范圍為45~60%（wt%）（符合城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)議價(jià)指標(biāo)的規(guī)定），以55%為最佳。3、通風(fēng)和耗氧速率通風(fēng)的作用：供氧、升溫堆層中氧的濃度和耗氧速率能表征微生物活動(dòng)的強(qiáng)弱和有機(jī)物的分解程度。微生物的耗氧速率一般在發(fā)酵反應(yīng)的60-80小時(shí)達(dá)到峰值；在200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。曲線還表明，堆肥原料中有機(jī)物含量不同，其耗氧速率也不同，有機(jī)物含量越高，耗氧速率上升越快，到達(dá)峰值的時(shí)間越短。通風(fēng)量過(guò)大的危害：熱量散失、水分營(yíng)養(yǎng)散失供氧方式：自然通風(fēng)向肥堆內(nèi)插入通風(fēng)管翻堆設(shè)備進(jìn)行翻堆風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)后兩者是現(xiàn)代化堆肥廠主要采用方式，常配合使用。因?yàn)樾柩趿亢投逊饰锪纤旨岸蚜蠝囟让芮邢嚓P(guān)，一般在堆肥過(guò)程中常用堆層溫度的變化，用儀表反饋來(lái)控制通風(fēng)量以保證堆肥過(guò)程處于微生物生長(zhǎng)的理想狀態(tài)。4、碳氮比微生物每利用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。垃圾的碳氮比一般為（50-80）/1由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，故應(yīng)加入氮肥水溶液、糞便、污泥等調(diào)節(jié)劑，使之調(diào)到30以下。成品堆肥的適宜碳氮比為10:1-20:1之間。若成品碳氮比過(guò)高，造成微生物和植物爭(zhēng)奪氮素營(yíng)養(yǎng)，影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。各堆肥原料的C/N比如下：鋸末屑300~1000，秸桿70~100，垃圾50~80，人糞6~10，牛糞8~26，豬糞7~15，雞糞5~10，下水生污泥5~15，活性污泥5~8。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)整到30以下。5、溫度

堆肥過(guò)程的較佳溫度是55-60℃。溫度受有機(jī)物含量、氧氣的供應(yīng)、發(fā)酵裝置和保溫條件的影響。溫度過(guò)低是不利的，分解反應(yīng)速度慢，也達(dá)不到熱滅活無(wú)害化要求，嗜熱菌發(fā)酵最適宜溫度是50~60℃。由于高溫分解較中溫分解速度要快，并且高溫堆肥又可將蟲(chóng)卵、病原菌、寄生蟲(chóng)、孢子等殺滅，達(dá)到無(wú)害化要求，所以一般都采用高溫堆肥。但溫度過(guò)高也不利，例如當(dāng)溫度越過(guò)70℃時(shí)，放線菌等有益細(xì)菌（有的地農(nóng)業(yè)有益，存活于植物根部周圍，使植物受到良好的影響而茁壯成長(zhǎng)），將全部被殺死。且孢子進(jìn)入形成階段，并呈不活動(dòng)狀態(tài)，使分解速度相應(yīng)變慢，所以適宜的堆肥化溫度為55~60℃。堆肥過(guò)程中溫度的控制十分必要，在實(shí)際生產(chǎn)中往往通過(guò)溫度—通風(fēng)反饋系統(tǒng)來(lái)完成溫度的自動(dòng)控制。6、PH值

好氧堆肥初期，pH值一般可下降為5-6，之后又開(kāi)始上升，發(fā)酵完成前可達(dá)8.5-9.0，最終成品達(dá)到7.0-8.0。對(duì)用石灰調(diào)節(jié)再經(jīng)真空過(guò)濾或加壓脫水得到的污泥濾餅，其pH值一般可高達(dá)12，當(dāng)采用此種污泥濾餅作堆肥原料時(shí)，需作pH值調(diào)整。（五）好氧堆肥程序現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)、通常由前（預(yù)）處理，主發(fā)酵（亦可稱一次發(fā)酵）、后發(fā)酵（亦可稱二次發(fā)酵）、后處理、脫臭及貯存等工序組成。（五）好氧堆肥流程1、原料預(yù)處理：分選、破碎、調(diào)節(jié)水分、調(diào)ｐＨ值、碳氮比采取破碎、分選等預(yù)處理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物質(zhì)含量，并使堆肥物料粒度和含水率達(dá)到一定程度的均勻化。適宜的粒徑范圍是12－60mm。當(dāng)以人畜糞便，污水污泥餅等為主要原料時(shí)，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，有時(shí)需添加菌種和酶制劑，以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程正常進(jìn)行。2、一次發(fā)酵（主發(fā)酵）通常將溫度升高到開(kāi)始降低為止的階段，稱為主發(fā)酵期，以城市生活垃圾為主體的城市固體廢物好氧堆肥化的主發(fā)酵期約為5~12d?？繌?qiáng)制通風(fēng)或翻堆攪拌來(lái)供給氧氣。氧的供應(yīng)情況與保溫床的良好程度對(duì)堆料的溫度上升有很大影響。完成無(wú)害化，形成腐殖質(zhì)還有一部分易分解和大量難分解的有機(jī)物存在，需送到后發(fā)酵室。3、二次發(fā)酵（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(jī)物可能全部分解，變成腐殖質(zhì)等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥成品。為提高后發(fā)酵效率，有時(shí)仍需進(jìn)行翻堆或通風(fēng)。后發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短，決定于堆肥的使用情況。后發(fā)酵時(shí)間通常在20~30天以上。顯然，不進(jìn)行后發(fā)酵的堆肥，其使用價(jià)值較低?？梢栽趥}(cāng)內(nèi)進(jìn)行，也可以露天堆積。4、后處理在城市固體廢物發(fā)酵堆肥時(shí)，在前處理工序中還沒(méi)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(guò)一道分選工序以去除雜物，可以用預(yù)處理設(shè)備分離去除上述雜質(zhì)，并根據(jù)需要進(jìn)行再破碎。5、脫臭在堆肥化工藝過(guò)程中，每個(gè)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(jìn)行脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學(xué)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等。經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的方法是熟堆肥氧化吸附除臭法，其“氨、硫化氫”去除效率均可達(dá)98%以上。（六）發(fā)酵工藝與裝置固體廢物堆肥化歷史悠久，其工藝發(fā)展至今已形成多種方式，大致有如下分類與發(fā)展趨勢(shì)：厭氧堆肥化→好氧堆肥化；露天堆積(敞開(kāi)式)→封閉式；無(wú)發(fā)酵裝置→有發(fā)酵裝置；人工土法→機(jī)械化；靜態(tài)發(fā)酵→動(dòng)態(tài)發(fā)酵；其中還有各種過(guò)渡形式。發(fā)酵工藝露天式工藝和裝置式工藝露天式工藝有攪拌式發(fā)酵和固定式發(fā)酵兩種。固定式發(fā)酵如鄉(xiāng)村簡(jiǎn)易堆肥法：第一類材料：是主體，秸稈、雜草、根茬；第二類材料：調(diào)節(jié)碳氮比、促進(jìn)分解的人畜糞便、化學(xué)氮肥等。第三類材料：泥土、泥炭吸附性強(qiáng)的材料攪拌翻堆條垛式發(fā)酵工藝：高度1.5-2m,用翻堆設(shè)備強(qiáng)制通風(fēng)固定垛發(fā)酵工藝：氧的供應(yīng)不需要翻堆，而是通過(guò)機(jī)械鼓風(fēng)或抽風(fēng)方式解決。在污泥堆肥中應(yīng)用普遍。露天式發(fā)酵投資少，發(fā)酵效率低，周期長(zhǎng)，無(wú)害化程度不高，衛(wèi)生條件差。顯然快速發(fā)酵裝置機(jī)械化（動(dòng)態(tài)）好氧堆肥化是最先進(jìn)的，具有堆肥周期短（3-7天），物料混合均勻，供氧效果好，機(jī)械化程度高，便于大規(guī)模連續(xù)操作運(yùn)行等特點(diǎn)。特別用在產(chǎn)生大量城市垃圾的大城市堆肥化系統(tǒng)是很有前途的。這也是今后發(fā)展推廣的方向。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外運(yùn)用最廣的堆肥化方式是快速高溫二次發(fā)酵堆肥化工藝。立式多層發(fā)酵塔、臥式發(fā)酵池、筒倉(cāng)式發(fā)酵倉(cāng)。回轉(zhuǎn)窯發(fā)酵筒等。臥式堆肥發(fā)酵滾筒杭州市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)武漢市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)武漢市生活垃圾堆肥廠設(shè)在北郊塔子湖邊。該工藝采用先發(fā)酵，后分選的工藝。設(shè)備投資及操作費(fèi)用低，且全料進(jìn)倉(cāng)發(fā)酵，從無(wú)害衛(wèi)生化角度看比較有利，但發(fā)酵倉(cāng)容積的有效利用率及堆肥產(chǎn)品降解率較低。第三種：上海安亭機(jī)械化堆肥處理技術(shù)該處理系統(tǒng)工藝流程框圖如“圖4-2-10”所示。整個(gè)工藝由五個(gè)系統(tǒng)組成：①堆肥發(fā)酵倉(cāng)；②機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)；③水份調(diào)節(jié)系統(tǒng)；④輸送系統(tǒng)；⑤機(jī)械篩分-破碎系統(tǒng)。該工藝特點(diǎn)是：日處理量大，達(dá)300t/d。原料供給靠船隊(duì)輸送并配以橋式起重運(yùn)輸系統(tǒng)。由于輸送系統(tǒng)特殊，故投資較國(guó)內(nèi)其他處理廠高。該工藝采取不預(yù)篩分破碎的工藝方法，故未設(shè)前處理工藝，但對(duì)堆肥產(chǎn)品后處理工序設(shè)置了有效的機(jī)械篩分-破碎系統(tǒng)。已達(dá)到工業(yè)性生產(chǎn)水平。第四種：天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)(即LD50-100型生活垃圾堆肥生產(chǎn)線)整條工藝路線分為前處理、發(fā)酵、后處理三大工序。1廢物堆肥化設(shè)備及工藝系統(tǒng)廢物堆肥化按設(shè)備流程包括下述系統(tǒng)：進(jìn)料供料設(shè)備→預(yù)處理設(shè)備→一次發(fā)酵設(shè)備→二次發(fā)酵設(shè)備→后處理設(shè)備→產(chǎn)品細(xì)加工設(shè)備。（1）供料進(jìn)料設(shè)備固體廢物的進(jìn)料和供料系統(tǒng)是由地磅秤、貯料倉(cāng)、進(jìn)料斗以及起重機(jī)等組成。堆肥化系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)備是由破包機(jī)、撕碎機(jī)、篩選機(jī)以及混合攪拌機(jī)械等組成。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的垃圾被送到一次發(fā)酵設(shè)備中，使發(fā)酵過(guò)程控制在適當(dāng)?shù)臈l件下，并使物料基本達(dá)到無(wú)害化的結(jié)果。然后，送到熟化設(shè)備即二次發(fā)酵設(shè)備中，使垃圾完全發(fā)酵腐熟。之后又通過(guò)后續(xù)處理設(shè)備對(duì)堆肥作更細(xì)致的篩選，除去雜質(zhì)。必要時(shí)可采用洪干造粒，或添加化肥，制成高效復(fù)合肥等深度加工處理設(shè)備。另外，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)，還須由排出臭氣的脫臭裝置，污水的收集排出與處理裝置，電力供應(yīng)設(shè)備，控制儀器設(shè)備等組合而成。（2）堆肥化設(shè)備堆肥發(fā)酵裝置種類繁多，除了結(jié)構(gòu)型式不同外，主要差別在于攪拌發(fā)酵物料的翻堆機(jī)不同，大多數(shù)翻堆機(jī)兼有運(yùn)送物料的作用。（a）幾種發(fā)酵裝置示意圖：各種箱式發(fā)酵池的性能比較：（b）多段豎爐式發(fā)酵塔多段豎爐式發(fā)酵塔是立式多段發(fā)酵設(shè)備之一，整個(gè)立式設(shè)備被水平分隔成多段（層）。物料在各段上堆積發(fā)酵，靠重力從上往下移動(dòng)。多段豎爐式發(fā)酵塔與污泥焚燒用的多段豎爐相似而得名。多段豎爐式發(fā)酵倉(cāng)1（c）筒倉(cāng)式發(fā)酵倉(cāng)筒倉(cāng)式發(fā)酵倉(cāng)為單層園筒狀（或矩形），發(fā)酵倉(cāng)深度一般為4–5m，大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。通常筒倉(cāng)式發(fā)酵倉(cāng)是一種在筒倉(cāng)的下部設(shè)置排料裝置（如螺桿出料機(jī)）由倉(cāng)底用高壓離心機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧，以維持倉(cāng)內(nèi)堆料的好氧發(fā)酵。原料從倉(cāng)頂加入，為防止下料時(shí)，在倉(cāng)內(nèi)形成架橋起拱現(xiàn)象（形成穹窿），筒倉(cāng)直徑由上到下逐漸變大或者需安裝簡(jiǎn)單的消除起拱設(shè)施。一般經(jīng)過(guò)6~12d的發(fā)酵周期，由倉(cāng)底出料。因此是靜態(tài)式堆肥化過(guò)程。由于筒倉(cāng)式靜態(tài)發(fā)酵倉(cāng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、螺桿出料較方便可靠，在我國(guó)已得到廣泛應(yīng)用。例如無(wú)錫、杭州等地堆肥廠均用此種類型或其改進(jìn)形式，取得較好效果。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)酵的物料層內(nèi)。由于這種混合，摻入，使原料迅速升到45℃而快速發(fā)酵，即使原料的水分高到70%左右，其水分也能向正在發(fā)酵物料中傳遞而使發(fā)酵正常進(jìn)行。此外，即使原料的臭味很強(qiáng)烈，因?yàn)楸淮罅空诎l(fā)酵物料淹沒(méi)，不至于散發(fā)惡臭。螺絲鉆進(jìn)自下而上提升物料“自轉(zhuǎn)”的同時(shí)，還隨天橋一起在倉(cāng)內(nèi)“公轉(zhuǎn)”，使物料在被翻攪的同時(shí)，由倉(cāng)壁內(nèi)側(cè)緩慢地向倉(cāng)中央的出料斗移動(dòng)。由于翻堆是在發(fā)酵物料層中進(jìn)行，可減少發(fā)酵熱的損失。物料的移動(dòng)速度及在倉(cāng)內(nèi)的停留時(shí)間可用公轉(zhuǎn)速度大小來(lái)調(diào)節(jié)?？諝庥稍O(shè)在倉(cāng)底的幾圈環(huán)狀布?xì)夤芄┙o。發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，發(fā)酵進(jìn)行的程序在半徑方向上有所不同。因此，由于靠近倉(cāng)壁附近的物料水分蒸發(fā)量及氧消耗量較多，該處布?xì)夤軕?yīng)供給較多的空氣，靠近倉(cāng)中心處布?xì)夤軇t可供給較少的空氣，也就是說(shuō)，要配合發(fā)酵進(jìn)行的深度，合理而經(jīng)濟(jì)地供氣。倉(cāng)內(nèi)溫度通常為60~70℃，停留時(shí)間5d。（d）水平（臥式）發(fā)酵滾筒有多種形式。其中典型形式為著名的達(dá)諾(Dano)式滾筒。為世界各國(guó)最廣泛采用的發(fā)酵設(shè)備之一，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以采用較大粒度的物料，使預(yù)處理設(shè)備簡(jiǎn)單化，物料在滾筒內(nèi)反復(fù)升高、跌落，同樣可使物料的溫度、水分均勻化，達(dá)到曝氣的目的，可以完成物料預(yù)發(fā)酵的功能。臥式達(dá)諾滾筒發(fā)酵的堆肥化系統(tǒng)4.6國(guó)內(nèi)100t/d生活垃圾處理廠工藝系統(tǒng)實(shí)例1986年，同濟(jì)大學(xué)和無(wú)錫市在垃圾好氧堆肥的中試基礎(chǔ)上共同研究，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了我國(guó)第一座比較現(xiàn)代化的高溫好氧堆肥系統(tǒng)–––無(wú)錫100t/d生活垃圾處理實(shí)驗(yàn)廠。二次發(fā)酵城市垃圾受料坑磁選、手選復(fù)式振動(dòng)格篩（粗分選）一次發(fā)酵（調(diào)節(jié)水分、C/N、C/P等）進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)污泥泵糞池磁

選雙層滾筒篩錘式破碎大于40mm物料送填埋或焚燒（板式給料機(jī)，100t/d）去除粗大物，回收有用物質(zhì)100t/6h去除大于100mm粗雜物，送填埋或焚燒車間。部分去除小于5mm的爐灰。（噴灑污水）引風(fēng)、除臭（螺桿出料）回收金屬圖4-2-39無(wú)錫100t/d垃圾處理實(shí)驗(yàn)廠工藝流程框圖大于12mm小于40mm的物料小于12mm的可堆肥物腐熟堆肥無(wú)錫垃圾處理廠機(jī)械設(shè)計(jì)共分3個(gè)組成部分：①受料預(yù)分選機(jī)組；②發(fā)酵進(jìn)出料機(jī)組；③精分選機(jī)組。幾種主要機(jī)械的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：（1）板式布料機(jī)鏈板：長(zhǎng)6m，寬1.2m；鏈板速度：0.0025~0.15m/s；生產(chǎn)能力：50m3/h；功率：7.5Kw；功能：使汽車的集中來(lái)料變成均勻給料。（2）高效復(fù)合篩分破碎機(jī)雙層滾筒篩尺寸：Φ1420×Φ1710×6000（mm）；內(nèi)筒篩孔Φ40mm，外筒篩孔Φ13mm；篩筒轉(zhuǎn)速：5~18rpm范圍內(nèi)無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速；額定處理量：20~25t/h；功率：滾動(dòng)筒7.5Kw；破碎機(jī)30Kw；功能：篩除＞40mm為不可堆肥物；粒徑小于40mm大于12mm可堆肥物經(jīng)立錘破碎機(jī)粉碎至＜12mm；細(xì)篩產(chǎn)生粒徑小于12mm粒徑可堆肥物。（3）組合式振動(dòng)格篩（粗分選機(jī)）功能：去除＞60mm的粗大物；尺寸：2500×1200（mm）；功率：3Kw；能力：16t/h。（4）進(jìn)料橋式小車包括2條4.0mm橫向進(jìn)料皮帶?？偣β剩?.4Kw；功能：為一次發(fā)酵池進(jìn)料用。（5）螺桿出料機(jī)螺桿長(zhǎng)度：4.5m，直徑0.3m；能力：100t/6h；總功率：9Kw；功能：為一次發(fā)酵池出料用。垃圾堆肥化處理工藝的完善，在很大程度上依賴于機(jī)械設(shè)計(jì)的正確和設(shè)備運(yùn)輸?shù)恼?。各城市的垃圾結(jié)構(gòu)差異差較大，不可能有普遍適用的機(jī)械設(shè)備。每個(gè)垃圾廠的機(jī)械設(shè)計(jì)必須依據(jù)垃圾結(jié)構(gòu)不同而進(jìn)行組合，得出比較符合工藝要求的機(jī)械設(shè)計(jì)流程。（七）垃圾堆肥的問(wèn)題與改進(jìn)

問(wèn)題：設(shè)備不過(guò)關(guān)；堆肥溫度；周期長(zhǎng)；重金屬；惡臭。改進(jìn)：加入微生物接種劑（如EM多功能混合菌劑）；微生物除臭；源頭分類儲(chǔ)存與收集。

第三節(jié)衛(wèi)生填埋及安全填埋

（SANITARYLANDFILL）一、什么是衛(wèi)生填埋法？運(yùn)用各種天然屏障和工程屏障，盡可能將垃圾與生態(tài)環(huán)境隔絕而實(shí)現(xiàn)填埋體內(nèi)垃圾無(wú)害化。衛(wèi)生填埋法處理原理與厭氧堆肥原理相同，均利用好氧微生物、兼性厭氧微生物和厭氧微生物處理。衛(wèi)生填埋要求采取各種預(yù)防措施，以盡量減少填埋場(chǎng)地對(duì)周圍環(huán)境、大氣和地下水源的污染。二、微生物學(xué)原理與過(guò)程1、好氧分解階段微生物利用垃圾空隙中的空氣進(jìn)行好氧分解。2、厭氧分解不產(chǎn)甲烷階段發(fā)酵產(chǎn)酸；產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫；微生物利用硝酸根和硫酸根作為電子受體，產(chǎn)生硫化物、氮?dú)夂投趸?，硫酸鹽還原菌和反硝化細(xì)菌的繁殖速度大于產(chǎn)甲烷細(xì)菌。3、厭氧分解產(chǎn)甲烷階段當(dāng)還原狀態(tài)達(dá)到一定程度時(shí)開(kāi)始產(chǎn)甲烷，坑內(nèi)溫度升至55℃時(shí)，進(jìn)入穩(wěn)定產(chǎn)氣階段。4、穩(wěn)定產(chǎn)氣階段此階段穩(wěn)定地產(chǎn)生二氧化碳和甲烷。三、影響垃圾填埋降解的主要因素1、垃圾組成與性質(zhì)可降解性、毒性、碳氮比等2、水分產(chǎn)生沼氣的含水率范圍為25%—70%，最佳為50%—60%。過(guò)高時(shí)會(huì)使易降解垃圾形成大量高濃度的滲濾液而導(dǎo)致沼氣產(chǎn)生量減少。三、填埋場(chǎng)滲濾液和氣體收集1、滲濾液垃圾分解過(guò)程中產(chǎn)生的液體以及滲出的地下水和滲入的地表水統(tǒng)稱為填埋場(chǎng)滲濾液。滲濾液