固体废物的处理与处置2ppt课件

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1、 固体废物的处置与处置 Trentment and Disposal of solid waste 化学与环境科学学院化学与环境科学学院College of chemistery and environmental science 第八章第八章 生物生物处置技置技术第一第一节 概述概述 第二第二节 固体固体废物堆肥化技物堆肥化技术第三第三节 固体固体废物物厌氧消化氧消化知知知知识识点：固体点：固体点：固体点：固体废废物的生物物的生物物的生物物的生物处处置技置技置技置技术术根本方法及普根本方法及普根本方法及普根本方法及普通原理、堆肥化通原理、堆肥化通原理、堆肥化通原理、堆肥化处处置技置技置技置技

2、术术的生物机理、的生物机理、的生物机理、的生物机理、工工工工艺艺流程原理、堆肥流程原理、堆肥流程原理、堆肥流程原理、堆肥产质产质量量控制量量控制量量控制量量控制规规范范范范与平定方法、与平定方法、与平定方法、与平定方法、厌厌氧消化技氧消化技氧消化技氧消化技术术原理、原理、原理、原理、厌厌氧氧氧氧消化器消化器消化器消化器选选型及构造型及构造型及构造型及构造设计设计、厌厌氧消化氧消化氧消化氧消化产产物物物物与利用。与利用。与利用。与利用。重重重重 点：好氧中高温堆肥化工点：好氧中高温堆肥化工点：好氧中高温堆肥化工点：好氧中高温堆肥化工艺艺原理与原理与原理与原理与过过程控制程控制程控制程控制技技技技

3、术术和方法、和方法、和方法、和方法、厌厌氧消化氧消化氧消化氧消化处处置的技置的技置的技置的技术术原理、原理、原理、原理、生物化学机理。生物化学机理。生物化学机理。生物化学机理。难难 点：生物点：生物点：生物点：生物转转化或生物代化或生物代化或生物代化或生物代谢谢动动力学和力学和力学和力学和厌厌氧氧氧氧消化器构造消化器构造消化器构造消化器构造设计设计参数参数参数参数选择选择与与与与计计算。算。算。算。第一第一节 概述概述 定定义：固体：固体废物生物物生物处置技置技术的本的本质是生物是生物转化技化技术，它是指人，它是指人类经过各种手段，利用微生物所具有的宏大各种手段，利用微生物所具有的宏大的氧化分

4、解有机物并使之的氧化分解有机物并使之转化化为无机无机物的生物能，物的生物能，实现可降解固体有机物可降解固体有机物的的稳定化、定化、资源化和减量化。源化和减量化。好氧生物好氧生物处处置法：置法：在供氧条件下，利用好氧微生物新在供氧条件下，利用好氧微生物新陈陈代代谢谢，使固体有机，使固体有机物降解、物降解、转转化成相化成相对对低能位、低分子量物低能位、低分子量物质质而而稳稳定下来，定下来，同同时时放出放出热热量，减量化和无害化效果明量，减量化和无害化效果明显显。厌厌氧生物氧生物处处置法：置法： 是在没有游离氧情况下，利用是在没有游离氧情况下，利用厌厌氧微生物新氧微生物新陈陈代代谢谢作用使固体有机作

5、用使固体有机质质降解、降解、转转化成化成简单简单、稳稳定的化合物，定的化合物，同同时时放出能量放出能量 其中大部分能量以其中大部分能量以CH4CH4的方式出的方式出现现 ，仅仅少少部分有机物部分有机物转转化成新的化成新的细细胞胞质组质组分，减量化和分，减量化和资资源化效源化效果明果明显显。意义：对固体废物进展消纳处置，实现可降解有机固意义：对固体废物进展消纳处置，实现可降解有机固废的三化；促进人类社会与自然界物质循环，废的三化；促进人类社会与自然界物质循环，改良土壤，维护农田；回收沼气、消费堆肥，改良土壤，维护农田；回收沼气、消费堆肥，合成微生物蛋白质和葡萄糖等。合成微生物蛋白质和葡萄糖等。前

6、景：城市生活渣滓、淤泥、人畜粪便和农业秸杆等前景：城市生活渣滓、淤泥、人畜粪便和农业秸杆等固体废物中含有丰富的生物固体有机物，来源固体废物中含有丰富的生物固体有机物，来源广泛，数量庞大，在当前世界性自然资源和能广泛，数量庞大，在当前世界性自然资源和能源严重短缺情况下，开发固体废物生物处置技源严重短缺情况下，开发固体废物生物处置技术，回收和利用固体废物中所蕴含的大量有用术，回收和利用固体废物中所蕴含的大量有用物质及能源意义深远，前景宽广。物质及能源意义深远，前景宽广。第二第二节 固体固体废物堆肥化技物堆肥化技术 一、根本概念一、根本概念 二、原料来源及二、原料来源及质量控制量控制 三、堆肥化原理

7、三、堆肥化原理 四、堆肥化工四、堆肥化工艺 五、堆肥化五、堆肥化设备 六、堆肥化六、堆肥化过程技程技术参数及控参数及控制制 七、堆肥腐熟度及其七、堆肥腐熟度及其质量量规范范一、堆肥化一、堆肥化compostingcomposting定义定义 毕振明、娄性义：毕振明、娄性义： 是在人工控制的是在人工控制的条件下，使来源于生物的有机固条件下，使来源于生物的有机固体废物进展生物稳定作用体废物进展生物稳定作用BiostablizationBiostablization的过程。的过程。聂永丰：依托自然界中广泛分布的细菌、放线聂永丰：依托自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物菌、真

8、菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程。的微生物学过程。欧、美：在有控制的条件下，微生物对固体、欧、美：在有控制的条件下，微生物对固体、半固体有机物的好氧中温或高温分解，半固体有机物的好氧中温或高温分解，并产生稳定的腐殖质的过程区别于简并产生稳定的腐殖质的过程区别于简易好氧或厌氧堆肥。易好氧或厌氧堆肥。堆肥化包含四堆肥化包含四层含含义： 堆肥化的原料是来自生物的固体有机物堆肥化的原料是来自生物的固体有机物Bio-mass； 堆肥化堆肥化过程是在人工控制条件下程是在人工控制条件下进展；展； 作用的主体是微生物，作用的作用的主

9、体是微生物，作用的过程是生物化程是生物化学学过程；程； 产物是物是稳定的腐殖。定的腐殖。堆肥的效能与作用堆肥的效能与作用堆肥：是有机固体堆肥：是有机固体废物物经过堆肥化堆肥化处置得到的置得到的废品或品或产品，主要由疏松多孔的腐殖品，主要由疏松多孔的腐殖质组成。成。 堆肥中的腐殖堆肥中的腐殖质可改善土壤的物理、化学和可改善土壤的物理、化学和生物特性，增生物特性，增进化肥肥效，化肥肥效，坚持土壤持土壤环境适于境适于农作物的良好形状。作物的良好形状。使土质松软、多孔，添加保水性、透气性及渗水性，改善土壤的物性；由于腐殖质带阳电荷，有助于吸附和粘住化肥中氮、钾、铵等阳离子，坚持土壤营养，提高肥力；腐殖

10、质与酸性土壤中的活性铝等结合或螯合后能抑制活性铝与磷酸结合，并促进有机质分解和氮肥等营养供应。减轻施肥过程，以及气候等条件恶化对农作物的影响，起缓冲作用；堆肥中的氮肥几乎都是以蛋白质的方式存在，要经过氮微生物分解或硝酸盐氮后方能被植物吸收，故可坚持土壤长期肥力而不对农作物产生损害。有助于促进植物根系发育及生长，并可提供CO2。运用堆肥运用堆肥应本卷本卷须知知成熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量成熟的堆肥富有活的微生物，其耗氧量虽然比然比未成熟堆肥要少，仍易成未成熟堆肥要少，仍易成为厌氧形状，所以在氧形状，所以在运用运用时需求充分留意。用于需求充分留意。用于农田施肥田施肥时，不要，不要将堆肥埋起来

11、，最好将堆肥埋起来，最好让其在土壤外表暴露于空其在土壤外表暴露于空气中。气中。新新颖堆肥宜用作底肥。粗堆肥最好用于粘堆肥宜用作底肥。粗堆肥最好用于粘质、淤泥和淤泥和结板的土壤；板的土壤；细堆肥用于枯燥、疏散及堆肥用于枯燥、疏散及多沙的土壤。多沙的土壤。城市渣滓堆肥城市渣滓堆肥C/N比大，即含氮量低，最好和比大，即含氮量低，最好和氮肥配合运用，以免出氮肥配合运用，以免出现土壤的土壤的“氮氮饥饿景象。景象。堆肥不堆肥不应装在密封的袋里搬运或保管，必要装在密封的袋里搬运或保管，必要时，在袋上开空气流通口。在袋上开空气流通口。二二 、原料来源及、原料来源及质量控制量控制来源：可用作堆肥化来源：可用作堆

12、肥化处置的置的废物种物种类很多，来源很多，来源广泛，广泛， 如城市生活渣滓、如城市生活渣滓、农业秸杆、秸杆、锯末、末、树皮、皮、污泥及泥及厌氧氧发酵残渣等。酵残渣等。 目前，我国堆肥化原料主要是两目前，我国堆肥化原料主要是两类： 生活渣滓生活渣滓+粪便或生活渣滓便或生活渣滓+生活生活污泥泥 农业秸杆秸杆+粪便便质量控制量控制A、密度容重：适于堆肥的渣滓密度、密度容重：适于堆肥的渣滓密度为350-650kg/m3；B、组分湿分湿质%：有机物：有机物20%，并按，并按照易腐物照易腐物动物性物性+植物性、灰渣植物性、灰渣15mm称渣称渣砾，15mm为灰土和灰土和废品品纸类、布、布类、塑料、金属、玻璃

13、、塑料、金属、玻璃分分别统计用于堆肥化用于堆肥化处置的城市生活渣置的城市生活渣滓滓组成成分。成成分。C、含水率：适宜堆肥的渣滓含水率、含水率：适宜堆肥的渣滓含水率为40-60%；D、碳、碳/氮比氮比C/N：适宜堆肥的：适宜堆肥的C/N比比为20：130：1；E、粒度：适宜堆肥的物料粒度、粒度：适宜堆肥的物料粒度为12-60mm，蔬菜，蔬菜类易腐易腐废物尺寸可略大一些。物尺寸可略大一些。三、好氧堆肥化机理三、好氧堆肥化机理 好氧堆肥是在通好氧堆肥是在通风条件下和有游离氧存条件下和有游离氧存在情况下，依托好氧微生物即好氧在情况下，依托好氧微生物即好氧细菌的分菌的分解解发酵作用下酵作用下进展的。展的

14、。 假假设将将废物中的有机物用物中的有机物用CaHbOcNdCaHbOcNd表示，表示，堆肥堆肥产品品难降解抗性有机物的有机降解抗性有机物的有机质用用CwHxOyNzCwHxOyNz表示，那么好氧分解代表示，那么好氧分解代谢过程可表示程可表示为：CaHbOcNd+0.5ny+2s+r-cO2n CwHxOyNzd CaHbOcNd+0.5ny+2s+r-cO2n CwHxOyNzd H2OH2O气气 + f + f H2OH2O液液+s CO2+s CO2+d-nxd-nxNH3NH3堆肥化堆肥化过程程 通常都是根据堆通常都是根据堆层温度温度变化化为主要主要标志，将志，将堆肥化堆肥化过程分程分

15、为以下假以下假设干段：干段：A、埋伏、埋伏阶段，又称段，又称驯化化阶段，是堆肥中的微生段，是堆肥中的微生物物顺应新新环境，在境，在优胜劣汰中劣汰中驯化，构成化，构成优势菌群的菌群的过程。程。B、中温、中温阶段，堆肥初期，堆段，堆肥初期，堆层根本呈中温，嗜根本呈中温，嗜温性微生物温性微生物较为活活泼，并利用堆肥中可溶性，并利用堆肥中可溶性有机物旺盛繁衍。有机物旺盛繁衍。C、高温、高温阶段，当肥堆温度上升到段，当肥堆温度上升到45以上以上时，即即进入高温入高温阶段。段。D、腐熟、腐熟阶段，在内源呼吸后期，只剩下部分段，在内源呼吸后期，只剩下部分难分解的有机物和新构成的腐殖分解的有机物和新构成的腐殖

16、质，此，此时微生微生物活性下降，物活性下降，发热量减少，温度下降。量减少，温度下降。A、前处置：分选、破碎、调质、配料、菌种驯、前处置：分选、破碎、调质、配料、菌种驯化、投放及投加酶制剂、有机调理剂及膨胀化、投放及投加酶制剂、有机调理剂及膨胀剂等，以利于发酵过程正常进展。剂等，以利于发酵过程正常进展。B、主发酵：是由温度升高到开场降低为止的发、主发酵：是由温度升高到开场降低为止的发酵过程。酵过程。C、后发酵：是指将经主发酵的半废品中尚未分、后发酵：是指将经主发酵的半废品中尚未分解的有机质分解变为腐殖质、氨基酸等比较解的有机质分解变为腐殖质、氨基酸等比较稳定的有机物和完全腐熟的堆肥产品过程。稳定

17、的有机物和完全腐熟的堆肥产品过程。D、后处置：包括分选除杂志、除臭和精制过程、后处置：包括分选除杂志、除臭和精制过程等。等。E、精制：根据用途和需求破碎，添加、精制：根据用途和需求破碎，添加N、P、K等添加剂消费复合肥，或固化造粒等。等添加剂消费复合肥，或固化造粒等。F、储存：净化后的散装堆肥产品可以直接销售、储存：净化后的散装堆肥产品可以直接销售给客户，或者进展储存。给客户，或者进展储存。前处置前处置主发酵主发酵后发酵后发酵原处置原处置储存储存四、堆肥化工艺流程四、堆肥化工艺流程堆肥化技堆肥化技术分分类根据堆肥化工根据堆肥化工艺技技术开展演化开展演化历史及工史及工艺特点分特点分类如下：如下：

18、厌氧堆肥化氧堆肥化好氧堆肥化好氧堆肥化露天敞开式堆肥化露天敞开式堆肥化封封锁式堆肥化式堆肥化无无发酵袋置堆肥化酵袋置堆肥化有有发酵袋置堆肥化酵袋置堆肥化人工土法堆肥化人工土法堆肥化机械化堆肥化机械化堆肥化静静态发酵堆肥化酵堆肥化动态机械化机械化发酵化酵化 根据堆肥化过程中通风方式可进一步分为：搅拌翻堆条垛式堆肥工艺特点：物料以条垛状堆置并排成多条平行垛；通风方式经过翻动垛来实现，消费效率高，本钱低，但占地面积大。周期：一次发酵周期约3-4周；强迫通风式固定垛发酵工艺特点：物料堆肥化过程不进展翻堆，氧气的供应是经过机械抽风使空气浸透到料堆内部来实现。其主要优点是占地面积小，消费效率高、周围环境好

19、，操作管理方便，但堆肥本钱相对较高。周期：一次发酵停存周期普通为三周。五、堆肥五、堆肥设备堆肥化堆肥化设备按照堆肥化工按照堆肥化工艺流程包括：流程包括：进料供料料供料设备预处置置设备一次一次发酵酵设备二二次次发酵酵设备后后处置置设备产品精加工品精加工设备等。等。供料供料设备：地磅称、：地磅称、贮料料仓、进料斗、起重机等。料斗、起重机等。预处置置设备：破包机、撕碎机、分：破包机、撕碎机、分选机、混合机、混合搅拌机等。拌机等。发酵酵设备：一次：一次发酵酵设备、二次、二次发酵酵设备等。等。后后处置置设备：挑：挑选机、烘干造粒机、配肥、包装机、烘干造粒机、配肥、包装机等。机等。其它其它设备：脱臭安装、

20、：脱臭安装、污水水导排与排与处置安装、配置安装、配电与控制安装；与控制安装；六、堆肥化过程技术参数及控制六、堆肥化过程技术参数及控制 1、通风作用及其控制、通风作用及其控制 2、含水率及其控制、含水率及其控制 3、仓内温度及其控制、仓内温度及其控制 4、有机质含量、有机质含量 5、颗粒度、颗粒度 6、碳氮比、碳氮比C/N 7、碳磷比、碳磷比 8、pH值值通通风作用及其控制作用及其控制作用：作用：维持好氧微生物的生物活性；持好氧微生物的生物活性；带走水蒸气，干化走水蒸气，干化 物料；物料；调理理发酵酵仓内堆内堆层的温度等。的温度等。A、堆肥化、堆肥化过程需氧量程需氧量计算算见下一下一页B、通、通

21、风方法及控制方法及控制主要方式：自然通主要方式：自然通风、堆、堆层内置通内置通风管、机械翻堆通管、机械翻堆通风、强迫通迫通风等等控制方法：控制方法：利用需氧量与堆肥物料水分和堆利用需氧量与堆肥物料水分和堆层温度温度亲密相密相关性；通常用堆关性；通常用堆层温度温度变化来控制通化来控制通风量；量； 利用耗氧速率或氧的吸收率可作利用耗氧速率或氧的吸收率可作为衡量堆衡量堆层内生物氧化作用及有机内生物氧化作用及有机质分解程度指示分解程度指示剂的特的特点，在机械化延点，在机械化延续堆肥中，利用排气中氧的含量堆肥中，利用排气中氧的含量或或CO2含量含量变化与化与发酵酵仓内氧的内氧的浓度和吸收率度和吸收率有相

22、关性控制通有相关性控制通风量。排气中适宜的体量。排气中适宜的体积浓度度控制控制规范范为14-17%。堆肥化堆肥化过程需氧量程需氧量计算算根据堆肥化根据堆肥化过程有机物氧化分解以下反响式推算程有机物氧化分解以下反响式推算实际氧化分氧化分解需氧量，解需氧量，进而折算出而折算出实际空气量：空气量： CsHtNuOia H2O+b O2CwHxNyOz c H2O+d H2O(气气) +e H2O(液液)+f CO2+g NH3+Q 其中其中w=5-10；x=7-17；y=1；z=2-8根据以下化学根据以下化学计算式推算算式推算实际需氧量思索降解效率需氧量思索降解效率n时： CaHbNcOd+0.5N

23、z+2s+r-d O2 nCwHxNyOz+s C O2 +r H2O +c-nyNH3 其中其中n为降解效率，其摩降解效率，其摩尔转化率化率1，即堆肥需氧量，即堆肥需氧量 V= 0.5Nz+2s+r-d*32kmol r=0.5b-nx-3c-ny，s=a-nw n=堆肥化堆肥化产品分量品分量/堆肥堆肥产品千摩品千摩尔质量量kg阅历法法 ：通常：通常为实际空气量二倍以上，静空气量二倍以上，静态堆肥中取堆肥中取0.05-0.2M3/minm3，在，在动态堆肥化中那么需做消堆肥化中那么需做消费性性实验确确定。定。含水率及其控制含水率及其控制 微生物只能微生物只能摄取溶解性养料，微生物体内的取溶解

24、性养料，微生物体内的水水80%和流和流动形状的水是微生物生化反响的形状的水是微生物生化反响的介介质，并影响堆肥，并影响堆肥发酵速度和腐熟程度，有酵速度和腐熟程度，有资料料显示，当物料中含水率示，当物料中含水率12%时，微生物将停，微生物将停顿繁衍。因此含水率也是好氧堆肥化关繁衍。因此含水率也是好氧堆肥化关键工工艺条件条件之一，并之一，并对通通风等其它工等其它工艺技技术参数参数产生影响。生影响。极限含水量：又称最大含水量，是指从透气性极限含水量：又称最大含水量，是指从透气性角度出角度出 发，将固体粒子内部，将固体粒子内部细孔被孔被水填水填满时的含水率称之。城市渣滓最大含水率的含水率称之。城市渣滓

25、最大含水率65%。其中煤渣。其中煤渣45.1%、菜皮、菜皮92.0%、厚、厚纸板板65.5%、报纸74.4%、破布、破布74.3%、碎、碎砖瓦瓦15.9%、玻璃玻璃1.1%、塑料、塑料5.7%、金属、金属1.1%临界水分：是指堆肥化界水分：是指堆肥化过程中既思索微生物活程中既思索微生物活性需求，又思索到性需求，又思索到坚持物料孔隙率和透气性需求持物料孔隙率和透气性需求的的综合目的。当含水率合目的。当含水率65%时，水分将充溢物，水分将充溢物粒粒间隙，堆隙，堆层内空气量降低，由好氧形状向内空气量降低，由好氧形状向厌氧氧转化，温度化，温度剧降，并降，并产生生恶臭气体。臭气体。含水率含水率调理与控制

26、理与控制回流物料平衡法回流物料平衡法 湿料平衡湿料平衡Xc+Xr=Xm料料仓内混合物料内混合物料总湿重湿重 干料平衡干料平衡ScXc+SrXr=SmXmSm料料仓内混合物内混合物料含固量料含固量 湿重回流比湿重回流比Rw=Xr/Xc=Sm-Sc/Sr-Sm 干重回流比干重回流比Rd=SrXr/ScXc=Sm/Sc-1/1-Sm/Sr掺加加调理理剂干干调理理剂锯末，湿末，湿调理理剂污泥或泥或粪便等便等 适宜的含水率范适宜的含水率范围是是45-60%，以，以55%为最正确，最正确，由于由于临界水分与物料有机界水分与物料有机质含量有关，当有机含量有关，当有机质含量含量50%时，临界水分界水分45-5

27、0%；当有机物含；当有机物含量到达量到达60%时，临界水分界水分为60%。含水率与干化关系含水率与干化关系 在混合进料时，单位质量可降解有机物中的在混合进料时，单位质量可降解有机物中的水分质量为水分质量为w，当，当w10时，堆肥化过程中所产时，堆肥化过程中所产生的能量热足以提供堆肥化或全部干化所需，生的能量热足以提供堆肥化或全部干化所需，当当w10时，那么堆肥温度较低而减弱预期干化时，那么堆肥温度较低而减弱预期干化条件。这时，必需限制干化程度以减轻蒸发负荷，条件。这时，必需限制干化程度以减轻蒸发负荷，使堆肥化过程得以正常进展。使堆肥化过程得以正常进展。仓内温度及其控制内温度及其控制 温度决温度

28、决议着微生物活性大小和堆肥化着微生物活性大小和堆肥化进程快程快慢，同慢，同样是好氧堆肥化重要工是好氧堆肥化重要工艺技技术参数之一。参数之一。温度太低，不温度太低，不仅不利于有机不利于有机质氧化分解和微生物氧化分解和微生物新新陈代代谢，而且也达不到，而且也达不到热灭活即高温活即高温杀灭虫虫卵、病原菌和寄生虫等的无害化要求，故普通卵、病原菌和寄生虫等的无害化要求，故普通采用好氧高温堆肥。但是，当温度超越采用好氧高温堆肥。但是，当温度超越70时，堆肥中的放堆肥中的放线菌等有益菌等有益细菌存活于植物根部周菌存活于植物根部周围使植物茁壮生使植物茁壮生长将被将被杀灭，孢子量不活子量不活动形形状，分解速度减

29、慢。故堆肥化适宜温度状，分解速度减慢。故堆肥化适宜温度为55-60 。 发酵酵仓内温度内温度变化与化与发酵安装、保温条件和酵安装、保温条件和通通风供氧量有关。所以在供氧量有关。所以在实践任践任务中通常由温度中通常由温度通通风反响系反响系统来来实现堆堆层温度的自温度的自动控制。大控制。大量量实验和和阅历数听数听阐明，一次明，一次发酵平均通酵平均通风量量选择0.2m3/minm3较为适宜。适宜。有机质含量：堆肥化原料中的有机质含量高低对堆层温有机质含量：堆肥化原料中的有机质含量高低对堆层温度和通风量均有影响，有机质含量太低，分解所度和通风量均有影响，有机质含量太低，分解所产生的热量缺乏以维持堆肥化

30、所需热灭活温度，产生的热量缺乏以维持堆肥化所需热灭活温度，且影响堆肥废质量量；有机质含量太高那么给通且影响堆肥废质量量；有机质含量太高那么给通风供养带来困难，易出现厌氧形状。适宜的有机风供养带来困难，易出现厌氧形状。适宜的有机质含量为质含量为20-80%。颗粒度颗粒度影响堆层空隙率和透气性。物料颗粒的平颗粒度颗粒度影响堆层空隙率和透气性。物料颗粒的平均适宜粒度为均适宜粒度为12-60mm，并随渣滓物性变化而变，并随渣滓物性变化而变化，纸类含纸板的破碎粒度为化，纸类含纸板的破碎粒度为3.8-5.0cm，材，材质较硬者的粒度要求小一些质较硬者的粒度要求小一些0.5-1.0cm，厨房，厨房食品渣滓为

31、主的废物破碎尺寸可大一些，以免破食品渣滓为主的废物破碎尺寸可大一些，以免破碎成浆状影响透气性。碎成浆状影响透气性。碳氮比碳氮比C/N比比 在堆肥过程中，大部分碳源被微生物代谢分解成在堆肥过程中，大部分碳源被微生物代谢分解成CO2排入大气，少部分碳成细胞膜。而氮那么主要耗费排入大气，少部分碳成细胞膜。而氮那么主要耗费在细胞原生质合成并留于系统中。因此，对于微生物营在细胞原生质合成并留于系统中。因此，对于微生物营养需求而言，养需求而言，C/N比是影响微生物生长活性的最主要营养比是影响微生物生长活性的最主要营养要素。微生物体本身的要素。微生物体本身的C/N 4-30干重比，用作营养的干重比，用作营养

32、的C/N比最好在此范围内比最好在此范围内C/N比比10左右，有机物被微生物左右，有机物被微生物分解速率最大。分解速率最大。C/N太低，多余的氮将以氨的方式逸散太低，多余的氮将以氨的方式逸散并污染环境；并污染环境；C/N比太高，微生物繁衍遭到氮源限制而使比太高，微生物繁衍遭到氮源限制而使有机质分解不完全，影响最终的分解效率或降解效率有机质分解不完全，影响最终的分解效率或降解效率n值。值。碳磷比碳磷比C/P比磷也是微生物繁衍和新陈代谢所必需的，比磷也是微生物繁衍和新陈代谢所必需的，对有机物发酵影响很大，堆肥化原料适宜的对有机物发酵影响很大，堆肥化原料适宜的C/P比比为为5-15。pH值堆肥化过程中

33、堆层值堆肥化过程中堆层pH值随时间和温度变化而变化，值随时间和温度变化而变化，pH值是提示堆肥化分解过程的一个极好标志。最初值是提示堆肥化分解过程的一个极好标志。最初阶段由于有机酸产生，阶段由于有机酸产生，pH值回降低到以下；随后，值回降低到以下；随后，随着有机酸被逐渐分解，随着有机酸被逐渐分解，pH值逐渐上升到值逐渐上升到8左右，左右，普通以为普通以为pH=7.5-8.5时堆肥化效率最高。时堆肥化效率最高。 七七 、堆肥腐熟度及其、堆肥腐熟度及其质量控制量控制定定义：指堆肥中有机：指堆肥中有机质因氧化分解而因氧化分解而稳定化程定化程度称作堆肥腐熟度。度称作堆肥腐熟度。根本含根本含义：堆肥堆肥

34、产品到达品到达稳定化，无害化程定化，无害化程度，即度，即对环境境 不不产生不良影响；生不良影响； 堆肥堆肥产品运用不影响品运用不影响农作物的生作物的生长和土壤的耕和土壤的耕 作才干。作才干。 规范：范： 直直观规范：无猛烈分解、低温、茶褐色或黑范：无猛烈分解、低温、茶褐色或黑色，无色，无恶臭，手感松臭，手感松软易碎，无明易碎，无明显纤维素和素和木木质构造等；构造等； 化学化学规范：包括堆肥中的范：包括堆肥中的CODCOD、VsVs、淀粉和、淀粉和纤维素、碳氧比、凝胶色素、碳氧比、凝胶色谱、氧化复原、氧化复原电位、位、碱性根本交碱性根本交换量、硝酸氨等。量、硝酸氨等。 工工艺参数参数规范：包括堆

35、范：包括堆层温度，水分物料平温度，水分物料平衡，耗氧速率等。衡，耗氧速率等。堆肥腐熟度的堆肥腐熟度的检测方法方法氨氨 实 验 方方 法：完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨法：完全腐熟的堆肥含有硝酸氮和少量氨氮，未腐熟的堆肥那么只含有氨氮而氮，未腐熟的堆肥那么只含有氨氮而不含硝酸氮。根据不含硝酸氮。根据这一特性，可利用一特性，可利用特定的特定的显色反响来色反响来测试堆肥堆肥样品中能品中能否含有氨氮和硝酸氮可由硝酸氮复否含有氨氮和硝酸氮可由硝酸氮复原原产生，从而断定堆肥能否腐熟及生，从而断定堆肥能否腐熟及腐熟程度。腐熟程度。耗氧速率方法：其根本原理是在一次耗氧速率方法：其根本原理是在一次发酵末期，好

36、氧酵末期，好氧速率速率趋于平于平稳，堆温开，堆温开场下降；二次下降；二次发酵期酵期间，耗氧速率，耗氧速率变化不大，化不大，总体体呈下降呈下降趋势。当堆肥。当堆肥稳定定时相相对耗氧耗氧速率根本速率根本稳定在定在0.02O2%/min左右，左右，由此判由此判别堆肥腐熟度。堆肥腐熟度。第三第三节 固体固体废物物厌氧消化氧消化 一、概述一、概述 二、二、厌氧消化生物化学机理氧消化生物化学机理 三、三、厌氧消化工氧消化工艺技技术条件及控条件及控制制 四、四、厌氧消化氧消化处置的工置的工艺流程流程 五、五、厌氧消化反响器构造与氧消化反响器构造与设计 在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生

37、物化学作用，对有机物进展生物降解的过程，称为厌氧生物处置法或厌氧消化法。 厌氧生物处置法的处置对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。 一、固体废物厌氧消化概述一、固体废物厌氧消化概述厌氧生物氧生物处置的方法和根本功能有二：置的方法和根本功能有二：1酸酸发酵的目的是酵的目的是为进一步一步进展生物展生物处置提供易置提供易生物降解的基生物降解的基质；2甲甲烷发酵的目的是酵的目的是进一步降解有机物和消一步降解有机物和消费气气体燃料。体燃料。 定义：在人工控制的厌氧条件下，利用厌氧微生定义：在人工控制的厌氧条件下，利用厌氧微生物将废物中可降解有机质分解转化成甲烷、物将废物中可降

38、解有机质分解转化成甲烷、二氧化碳和其它稳定物质的生物化学处置二氧化碳和其它稳定物质的生物化学处置过程。过程。历史：自然界中厌氧消化产沼景象发现于历史：自然界中厌氧消化产沼景象发现于16301630年，年，到二十世纪初厌氧消化产沼技术得以运用到二十世纪初厌氧消化产沼技术得以运用并开展；厌氧消化处置技术运用于固体废并开展；厌氧消化处置技术运用于固体废物处置始于英国。物处置始于英国。种类：根据厌氧消化处置的废物性质或性状种类：根据厌氧消化处置的废物性质或性状分为：低固厌氧消化和高固厌氧消化。分为：低固厌氧消化和高固厌氧消化。二、二、厌氧消化生物化学反响代氧消化生物化学反响代谢方程方程1、总生化反响式

39、生化反响式当有机物用当有机物用CaHbOcNd表示表示时，其完全，其完全厌氧分解氧分解反响式反响式为：2、碳水化合物分解代、碳水化合物分解代谢方程式：方程式：3、脂类化合物在厌氧消化原料中含量低，其代谢过程为：4、蛋白质类化合物在厌氧发酵原料中所占比例变化大，养殖场废物中有时高达20%，其代谢过程为：厌氧消化代氧消化代谢过程程实际两两阶段段实际：按生化作用能否：按生化作用能否产气，将气，将厌氧消氧消化化过程分程分为两个两个阶段段水解酸化水解酸化阶段或段或产酸酸阶段液化段液化阶段和段和产气气阶段，即：段，即：三三阶段段实际：厌氧消化氧消化过程分程分为三三阶段，分段，分别由三个不同由三个不同细菌菌

40、群作用完成：菌菌群作用完成：四四阶阶段段论论：以：以为厌为厌氧消化氧消化过过程可分程可分为为四个四个阶阶段并由四段并由四个独特性个独特性质质的微生物菌群代的微生物菌群代谢谢完成。完成。表表9-1 有机物厌氧消化过程有机物厌氧消化过程生化生化阶段段 物物态变化化液化（水解）液化（水解）酸化（酸化（1）酸化（酸化（2）气气 化化生化生化过程程大分子不溶大分子不溶态有机物有机物转化化为小分子溶解小分子溶解态有机物有机物小分子溶解小分子溶解态有机物有机物转化化为（H2+CO2）及）及A、B两两类产物物B类产物物转化化为（H2+CO2）及）及乙酸等乙酸等CH4、CO2等等菌菌 群群发酵酵细菌菌产氢产乙酸

41、乙酸细菌菌甲甲烷细菌菌发酵工酵工艺甲甲烷发酵酵酸酸 发 酵酵厌氧消化微生物氧消化微生物不不产甲甲烷菌：指菌：指厌氧消化氧消化过程中不直接参与甲程中不直接参与甲烷生成反响的微生物生成反响的微生物统称，包括水解性称，包括水解性细菌菌和和产酸酸细菌等。菌等。其作用是：其作用是： 为产甲甲烷菌提供菌提供营养；养； 为产甲甲烷菌菌发明适宜的氧化复原条件；明适宜的氧化复原条件； 为产甲甲烷菌消除部分有毒物菌消除部分有毒物质； 和和产甲甲烷菌一同，共同菌一同，共同维持持发酵的酵的pH值。厌氧消化微生物氧消化微生物产甲甲烷菌：隶属于原核生物。菌：隶属于原核生物。其主要生其主要生态特征有：特征有： 严厉厌氧，氧

42、，对氧和氧化氧和氧化剂非常敏感；非常敏感； 宜于中性偏碱性宜于中性偏碱性环境条件下繁衍；境条件下繁衍； 菌体倍增菌体倍增时间长，4-5天才系列增殖天才系列增殖1代；代； 只能利用少数只能利用少数简单化合物作化合物作营养，但却都养，但却都能利用分子能利用分子氢作代作代谢能量；能量； 代代谢最最终产物是物是CH4和和CO2。厌氧消化工氧消化工艺技技术条件影响要素条件影响要素 1、厌氧条件：确保氧条件：确保厌氧消化系氧消化系统厌氧条件氧条件对于固体于固体飞舞舞厌氧消化氧消化处置来置来说，至关重要；，至关重要； 2、温度：在、温度：在35-38或或50-65范范围内内为佳；佳； 3、pH值：最正确：最

43、正确pH值范范围是是7-8； 4、营养素或养素或营养：养：C/N=15-30：1、P/C=5：1、N/NH3适宜；适宜； 5、搅拌：普通情况下需求安装拌：普通情况下需求安装搅拌拌设备； 6、添加、添加剂与毒害物：添加与毒害物：添加剂有硫酸有硫酸锌、磷、磷矿粉、粉、钢渣、碳酸渣、碳酸钙、炉灰等；但超越、炉灰等；但超越发酵菌耐受度即酵菌耐受度即成成为毒害物；毒害物； 7、进料方式：通常采用批量料方式：通常采用批量进料、半延料、半延续进料和延料和延续进料；料； 8、发酵方式：通常有二相酵方式：通常有二相发酵、混合酵、混合发酵两种；酵两种； 9、原料性状：可分、原料性状：可分为液体、固体和高液体、固体

44、和高浓度度发酵三种；酵三种；10、发酵安装酵安装anaerobic degester：分常：分常规发酵安酵安装和高效装和高效发酵安装两种酵安装两种二、二、发酵的控制条件酵的控制条件以下重点以下重点讨论甲甲烷发酵的控制条件。酵的控制条件。一一营养与养与环境条件境条件 废水、水、污泥及泥及废料中的有机物种料中的有机物种类繁多，只需未繁多，只需未到达抑制到达抑制浓度，都可延度，都可延续进展展厌氧生物氧生物处置。置。对生物可降解性有机物的生物可降解性有机物的浓度并无度并无严厉限制，但假限制，但假设浓度太低，比耗度太低，比耗热量高，量高，经济上不合算；水力上不合算；水力停留停留时间短，生物短，生物污泥易

45、流失，泥易流失，难以以实现稳定的定的运运转。普通要求。普通要求COD大于大于1000mg/L。 COD N P=200 5 1 1氧化复原氧化复原电位位ORP或或Eh 厌氧氧环境是境是厌氧消化氧消化过程程赖以正常以正常进展的最重要的展的最重要的条件。条件。厌氧氧环境，主要以体系中的氧化复原境，主要以体系中的氧化复原电位位来反映。来反映。 普通情况下，氧的溶入无疑是引起普通情况下，氧的溶入无疑是引起发酵系酵系统的氧化的氧化复原复原电位升高的最主要和最直接的位升高的最主要和最直接的缘由。但是，由。但是，除氧以外，其它一些氧化除氧以外，其它一些氧化剂或氧化或氧化态物物质的存在的存在如某些工如某些工业

46、废水中含有的水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性以及酸性废水中的水中的H+等，同等，同样能能使体系中的氧化复原使体系中的氧化复原电位升高。当其位升高。当其浓度到达一度到达一定程度定程度时，同，同样会危害会危害厌氧消化氧消化过程的程的进展。展。 高温高温厌氧消化系氧消化系统适宜的氧化复原适宜的氧化复原电位位为-500-600mV；中温中温厌氧消化系氧消化系统及浮及浮动温度温度厌氧消化系氧消化系统要求的氧化要求的氧化复原复原电位位应低于低于-300-380mV。产酸酸细菌菌对氧化复原氧化复原电位的要求不甚位的要求不甚严厉，甚至可在，甚至可在+100-100mV的兼性条件

47、下生的兼性条件下生长繁衍；繁衍；甲甲烷细菌最适宜的氧化复原菌最适宜的氧化复原电位位为-350mV或更低。或更低。 2温度温度 温度是影响微生物生命活温度是影响微生物生命活动过程的重要程的重要要素之一。温度主要影响微生物的生化反响速度，要素之一。温度主要影响微生物的生化反响速度，因此与有机物的分解速率有关。因此与有机物的分解速率有关。 工程上：工程上：中温消化温度中温消化温度为3038以以3335为多；多；高温消化温度高温消化温度为5055。厌氧消化氧消化对温度的突温度的突变也非常敏感，要求日也非常敏感，要求日变化小化小于于2。温度突。温度突变幅度太大，会招致系幅度太大，会招致系统的停的停顿产气

48、。气。 3pH值及酸碱度及酸碱度 由于由于发酵系酵系统中的中的CO2分分压很很高高20.340.5kPa，发酵液的酵液的实践践pH值比在大比在大气条件下的气条件下的实测值为低。普通以低。普通以为，实测值应在在7.27.4之之间为好。好。4毒物毒物 凡凡对厌氧氧处置置过程起抑制或毒害作用的程起抑制或毒害作用的物物质，都可称，都可称为毒物。毒物。 四、四、厌氧消化氧消化处置的工置的工艺流程流程11、水、水压式沼气池工式沼气池工艺流程；流程；2 2、浮罩式消化池工、浮罩式消化池工艺流程；流程；3 3、两相式、两相式厌氧氧发酵工酵工艺流程；流程；44、中、中高温高温厌氧氧发酵工酵工艺流程；流程； 5

49、5、三、三级循循环间歇式歇式厌氧消化工氧消化工艺流程；流程；6 6、结合的高固体合的高固体厌氧消化与好氧堆肥化工氧消化与好氧堆肥化工艺流程。流程。以下以下图 经预处置的 城市渣滓高固体厌氧消化器好氧堆肥化发酵器供热 供热沼气空气土壤调节剂肥粒五、厌氧消化反响器构造与设计一、化一、化粪池和双池和双层沉淀池早期用于沉淀池早期用于处置置废水水 化化粪池是一个矩形密池是一个矩形密闭的池子，用隔的池子，用隔墙分分为两两室或三室，各室之室或三室，各室之间用水下用水下衔接接纳接通。接通。废水由水由一端一端进入，入，经过各室后由另一端排出。各室后由另一端排出。悬浮物沉浮物沉于池底后于池底后进展展缓慢的慢的厌氧

50、氧发酵。各室的酵。各室的顶盖上盖上设有人孔，可定期数月将消化后的有人孔，可定期数月将消化后的污泥挖出，泥挖出，供作供作农肥。肥。这种种处置构筑物通常置构筑物通常设于独立的居住于独立的居住或公共建筑物的下水管道上，用于初步或公共建筑物的下水管道上，用于初步处置置粪便便废水。水。l双双层沉淀池上部有一个流槽，槽底呈沉淀池上部有一个流槽，槽底呈V形。形。废水水沿槽沿槽缓慢流慢流过时，悬浮物便沉降下来，并从浮物便沉降下来，并从V形形槽底槽底缝滑落于大滑落于大圆形池底，在那里形池底，在那里进展展厌氧消化。氧消化。这两种两种处置构筑物置构筑物仅起截留和降解有机起截留和降解有机悬浮物的浮物的功用，功用，产生

51、的沼气生的沼气难以搜集利用。以搜集利用。二、普通消化池，主要用于二、普通消化池，主要用于处置城市置城市污水的沉淀水的沉淀污泥。普通消化池多建成加泥。普通消化池多建成加顶盖的筒状。盖的筒状。 生生污泥从池泥从池顶进入，入，经过搅拌与池内拌与池内污泥混合，泥混合，进展展厌氧消化。分解后的氧消化。分解后的污泥从池底排出。泥从池底排出。产生生的生物气从池的生物气从池顶搜集。普通消化池需求加搜集。普通消化池需求加热，以，以维持高的生化速率。持高的生化速率。 这种种处置构筑物通常是每天加排料各置构筑物通常是每天加排料各12次，与次，与此同此同时进展数小展数小时的的搅拌混合。拌混合。 圆筒形筒形厌氧消化池氧

52、消化池 蛋形厌氧消化池 三、三、厌氧接触系氧接触系统 普通消化池用于普通消化池用于处置高置高浓度有机度有机废水水时，为了了强化有机物与池内化有机物与池内厌氧氧污泥的充分接触，泥的充分接触，必需延必需延续搅拌；拌； 同同时为了提高了提高处置效率，必需改延置效率，必需改延续进水排水排水水为延延续进水排水。但水排水。但这样一来，会呵斥一来，会呵斥厌氧氧污泥的大量流失。泥的大量流失。 为了抑制了抑制这一缺陷，可在消化池后串一缺陷，可在消化池后串联一个一个沉淀池，将沉淀下的沉淀池，将沉淀下的污泥又送回消化池，因泥又送回消化池，因此此组成了成了厌氧接触系氧接触系统图9-4。 污泥回流量泥回流量约为进水流量

53、的水流量的23倍。消化池倍。消化池内的内的MLVSS为610g/L。四、四、厌氧生物氧生物滤池和池和厌氧生物氧生物转盘 为了防止消化池的了防止消化池的污泥流失，可在池内泥流失，可在池内设置挂膜置挂膜介介质，使，使厌氧微生物生氧微生物生长在上面，由此出在上面，由此出现了了厌氧生物氧生物滤池和池和厌氧生物氧生物转盘。五、上流式五、上流式厌氧氧污泥床反响器泥床反响器UASB 这种反响器是目前运用最种反响器是目前运用最为广泛的一种广泛的一种厌氧生物氧生物处置安装。置安装。 UASB布置结果表示图布水区布水区反响区反响区三相分三相分别区区超高超高六、六、厌氧流化床反响器氧流化床反响器 厌氧流化床反响器的

54、内部充填着粒径很小氧流化床反响器的内部充填着粒径很小d=0.5mm左右的挂膜介左右的挂膜介质，当其外表，当其外表长满微生物微生物时，称，称为生物生物颗粒。粒。 在上升水流速度很小在上升水流速度很小时，生物，生物颗粒相互接触，粒相互接触，构成固定床。借助循构成固定床。借助循环管增大即管增大即图9-6中回中回流用水流用水泵及流量及流量计控制反响器内的上升流速，控制反响器内的上升流速，可使生物可使生物颗粒开粒开场脱离接触，并呈脱离接触，并呈悬浮形状。浮形状。当当继续增大流速至增大流速至污泥床的膨泥床的膨胀率达率达1020%时，生物，生物颗粒便呈流化粒便呈流化态。 小结1、堆肥化处置技术的生物机理、工艺流程原理2、好氧中高温堆肥化工艺原理与过程控制技术和方法3、厌氧消化处置的技术原理