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1、固体废物的处理与处置,能源与环境学院,内 蒙 古 科 技 大 学,Treament and disposal of solid wastes,Inner Mongolia Science And Technology University,Company Logo,,产生 收运 预处理 转换 后处理 处置,Treament and disposal of solid wastes,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第四章 固体废物的生物处理,人类通过各种手段，借助于自然界中依靠有机物生活的微生物分解有机物的能力，对固体废物进
2、行生物处理，实现固体废物的稳定化、无害化和资源化的技术统称为固体废物的生物转换技术。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求不同，生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两类。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,好氧生物降解制堆肥,厌氧发酵制沼气,4,第四章 固体废物的生物处理,粪屋之中，凿为深池，甃以砖壁，勿使渗漏。凡扫除之土，烧燃之灰，簸扬之糠秕，断稿落叶，积而焚之，沃以粪汁。积之既久，不觉其多。凡欲播种，筛去瓦石，取其细者，和匀种子，疏把撮之；待其苗长，又撒以壅之。何患收成之不倍厚也哉?,第一节 好氧生物降解制堆肥,Compan
3、y Logo,,Treament and disposal of solid wastes,第一节 好氧生物降解制堆肥,问题一,问题二,问题三,问题四,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,堆肥化(composting)： 是指在人工控制下，依靠自然界中广泛分布的微生物，人为的促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程。堆肥化的产物称为堆肥(compost)，是一类腐殖质含量很高的疏松物质，也称腐殖
4、土。,一、堆肥化概述,具有酸性、含氮量很高的胶体状的高分子有机化合物。,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,固体废物堆肥化的意义 （1）对城市固体废物进行处理消纳，实现无害化和稳定化 （2）将固体废物中的适宜组分尽快的纳入自然循环系统，促进自然界物质与人类社会物质循环； （3）将大量固体废物通过某种工艺转换成有用的物质和能源； （4）堆肥化可减重、减容50。,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,堆肥原料,生活垃圾 人和禽畜粪便 有机污泥 农林废
5、物,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,密度,组成成分,含水率,C/N,350 650 kg/m3,(湿重) 有机物含量20%,40% 60%,20:1 30:1,堆肥原料特性的评价指标：,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,基本原理 好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程，将一部分有机物分解氧化成简单的无机物，从中获得微生物新陈代谢所需要的能量，同时将一部分的有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长
6、繁殖，产生更多的生物体的过程 。,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,高温堆肥（好氧）,一、堆肥化概述,好氧堆肥基本原理示意图,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,一、堆肥化概述,Company Logo,,一、堆肥化概述,Treament and disposal of solid wastes,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,好氧堆肥化的过程,堆肥是一系列微生物活动的复
7、杂过程，在该过程中，堆内的有机物、无机物发生着复杂的分解与合成的变化，微生物组分也发生相应的变化。总的来说，好氧堆肥化从废物堆积到腐熟的微生物生化过程比较复杂，大致可分为以下四个阶段：,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,堆肥过程中温度的变化,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,1,此阶段嗜温菌活跃此阶段以细菌、真菌和放线菌为主的微生物迅速增殖。,2,温度45C以上就进入了高温阶段一般可达(6570C)； 50C嗜热性真菌和放线
8、菌； 60C仅有嗜热性放线菌与细菌； 70C微生物死亡或进入休眠状态,3,微生物活性下降，发热量减少，温度下降。嗜温菌再占优势，将难降解的部分有机物分解，腐殖质增多且趋于稳定，进入腐熟阶段。,中温阶段,高温阶段,腐熟阶段,一、堆肥化概述,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,二、堆肥的影响因素,影响堆肥的因素很多，归纳起来主要有： 1有机质含量2含水率 3通风供氧4. 颗粒度5碳氮比（C/N）和碳磷比（C/P）6温度7 pH值,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes
9、,对于快速高温机械化堆肥而言，首要的是热量和温度间的平衡问题。有机质含量低的物质发酵过程中所产生的热将不足以维持堆肥所需要的温度，这种条件不利于堆肥的顺利进行和成品的使用 ；但过高的有机物含量又将给通风供氧带来影响，从而产生厌氧和发臭。研究表明，堆肥中合适的有机物含量约为20%80%之间。,1 有机质含量,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,微生物的生长和对氧的需求均在含水率50%60%时达到峰值。故在用生活垃圾堆肥时，一般含水率为55%最佳。通常生活垃圾含水率均低于此值，可添加粪便和污水污泥等进行调节。添
10、加的调节剂与垃圾的重量比可按下式计算：其中：M调节剂与垃圾的重量（湿重）之比；Wm、Wc、Wb分别为混合原料含水率、 垃圾含水率、调节剂含水率。,2 含水率,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,堆肥过程的需氧量取决于被氧化的碳量，但由于有机物在堆肥过程中分解的不确定性，使得被氧化的碳量难以精确计算。由于堆层中的氧浓度和耗氧速率能表征微生物活动的强弱和有机物分解的程度，所以往往通过测定堆层中氧浓度和耗氧速率来了解堆层的生物活动过程和需氧量的多少，从而达到控制供气量的目的。一般来讲，堆肥过程适宜的氧浓度为14%
11、17%，最低不小于10%一旦低于此限，好氧发酵将会停止。好氧堆肥通风供氧方式可采用：自然扩散、翻堆通风、风机通风、插入风管通风等。,3 通风供氧控制,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,堆肥过程中供给的氧是通过颗粒间的空隙分布到颗粒内部的，因此，颗粒度的大小对通风供氧有重要影响。理论上讲，颗粒物应尽可能小，才能使空气有较大的接触面积，并使得好氧微生物更容易更快的将其分解。但如果颗粒太小，会形成厌氧条件，不利于好氧微生物的生长和繁殖。堆肥前通过破碎分选，去除不可堆肥化物质，使堆肥物粒度达到一定程度的均匀化。,
12、4 颗粒度,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,微生物每利用30份碳就利用1氮，故初始物料的碳氮比为30：1合乎堆肥需要，其最佳值在26:135:1之间。成品堆肥的适宜碳氮比为10:120:1。一般初始原料的碳氮比较高，故需加入含氮物质作调节剂。当有机原料碳氮比已知时，需加的氮源物质的量 ：其中：K混合原料的碳氮比，通常取35：1；C1、C2、N1、N2分别为有机原料和添加物的碳、氮量,5 碳氮比和碳磷比,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of so
13、lid wastes,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,C/P 磷是磷酸和细胞核的重要组成元素，也是生物能ATP的重要组成成分，一般要求堆肥料的C/P在75150为宜。,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,6 温度 对堆肥而言，温度是堆肥得以顺利进行的重要因素。堆肥过程温度上升的热源，来自堆肥微生物分解有机物所释放的热量。堆肥温度高低要适宜： 温度低：反应速率慢，同时不能达到热灭活、无害化的要求，而高温正好相反； 但温
14、度也不能过高：当温度70 时，放线菌等有益菌被杀死，不利于堆肥过程的进行。 适宜温度一般认为在5065 直间。,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,7 pH值 pH值对微生物的生长也是重要因素之一，一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性，pH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难。pH值是一个可以对微生物环境作为估价的参数，在整个堆肥过程中，pH值随时间和温度的变化而变化。在堆肥初始阶段，由于有机酸的生成，pH值下降(可降至5.0)，然后上升,发酵完成前可达至8.59.0左右，最终成品达到8.59.0 。,二、堆肥的影响因素,Company Logo,,Treament and disposal of solid wastes,三、好氧堆肥工艺,好氧堆肥的工艺,现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺，它通常由以下几个工序组成：,
