固体废弃物处置技术7.ppt

固体废弃物处置技术,第九章可生化降解固体废物的处理与利用,第一节好氧生物降解制堆肥第二节厌氧生物制沼气,微生物降解技术依靠自然界广泛分布的微生物的作用,通过生物转化氧化、分解有机固废将有机固废中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其它化学转化品。目前主要包括好氧堆肥技术、厌氧发酵技术,第一节好氧生物降解制堆肥,原料秸秆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵制作肥料生活垃圾、污水污泥、人和禽畜粪便以及农林废物等工艺手工操作和自然堆积方式，并依靠自发的生物转化作用，发酵周期长，处理量小机械堆制技术,一、堆肥化概述一堆肥化概念和分类堆肥化（composting是在控制条件下，使来源于生物的有机废物，发生生物稳定作用Biostablization的过程。注意,堆肥原料来自生物界；堆制过程需在人工控制下进行;堆制过程的实质是生物化学过程。体积一般只有原体积50一70％。,两个相关概念堆肥废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥compost。腐殖土堆肥是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐殖土”。分类按堆制方式间歇堆积法、连续堆积法按原料发酵所处状态静态发酵法、动态发酵法按堆制过程的需氧程度好氧法、厌氧法,关于好氧法、厌氧法好氧堆肥系统温度一般为50一65℃，最高可达80一90℃，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。厌氧堆肥，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需312个月，异味浓烈，分解不够充分。,好氧法制堆肥是以好氧菌为主对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多生物体。,二好氧法堆肥原理,好氧堆肥原理图,三堆肥原料与堆肥微生物1．堆肥原料生活垃圾预处理，排除不可堆腐的物质粪便颗粒小、含大量的低分子化合物有机污泥富含微生物生活繁殖需要的营养养分,农林废物富含氮素，但必须预处理,2．堆肥微生物,嗜温菌和嗜热菌繁殖的温度范围列于表92。,,25,80,根据温度的变化，好氧微生物降解过程可分为四个阶段,（1）中温阶段堆制初期，堆层呈中温1545℃。此时，嗜温性微生物活跃，利用可溶性物质糖类、淀粉不断增殖，在转换和利用化学能的过程中产生的能量超过细胞合成所需的能量，加上物料的保温作用，温度不断上升。,（2）高温阶段嗜热性微生物迅速繁殖，在供养条件下，大部分较难降解的有机物（蛋白质、纤维等）继续氧化分解，同时释放能量，温度60-70度；,（3）降温阶段有机物分解完毕，养料减少，嗜热性微生物停止活动，当温度稳定在40度左右，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。,（4）熟化阶段冷却後的堆肥，一些新的微生物借助残余有机物（包括死掉的细菌残体）而生长，将堆肥过程最终完成,二、好氧堆肥程序、工艺、装置和影响因素（一）堆肥程序1、原料预处理包括分选、破碎、筛分、混合、以及含水率和碳氮比调整。2、原料发酵我国高温堆肥大多采用一次发酵方式，周期长达30天以上，目前实验推广的是二次发酵方式，周期一般需要20天。发酵仓或露天堆积，强制或翻堆搅拌供氧,一次发酵前两个阶段，１０－２０天二次发酵后发酵室，堆成12米高的堆垛进行二次发酵，使之腐熟。此时温度持续下降当温度稳定在40℃左右时即达腐熟，一般需20一30天。3、后处理分选设备去除塑料、玻璃、金属、小石块；加入N、P、K制复肥,脱臭产生氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等。化学除臭剂；碱、水溶液过滤；熟堆肥、沸石等吸附剂吸附贮存夏冬需贮存，容纳6个月的贮存设备；干燥透气,（二）发酵工艺与装置堆肥方法（1）间歇堆肥法（野积式堆肥）将原料一批一批的发酵，一批原料发酵堆积之后不再添加新料，待完成发酵后将腐殖土运出。补充,实例１００Ｔ／Ｄ垃圾处理实验厂工艺流程图,优点１、时间短２、建池数量少３、一次发酵后除杂，减少体积４、一次发酵进入二次发酵过程中，机械翻转，加快腐熟进程，缩短周期,（2）连续发酵工艺,采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。这种系统除具有发酵时间短，能杀灭病源微生物外，还能防止异味，成品质量比较高，已在美国、日本、欧洲广为采用。,（三）堆肥过程影响因素,1）供氧量空气量少，大量微生物死亡，分解速度慢；多，温度降低，不利于耐热菌。最佳量实际空气量为理论空气量的2-10倍方式强制通风、翻堆搅拌，需适当的物料空隙率,2）含水率影响,,一般，含水率水分低于20，微生物死亡；过高，原料紧缩，空隙率小，导致空气量小，转化成厌氧反应；同时水分蒸发过多，温度达不到要求，影响堆肥效果。,最佳含量,3）碳氮比,初始物料的碳氮比为301合乎堆肥需要，其最佳在261351之间。成品堆肥的适宜碳氮比为101-201之间可通过加入氮肥水溶液、粪便、污泥等调节剂，使之调到30以下。,影响过高；氮缺乏，细菌和其它微生物发展受限制，堆肥速度缓慢，时间长；另外还会造成成品堆肥的氮饥饿过低氮素过剩，容易转化成氨气释放，造成肥效降低,各物料的碳氮比见表,4）ＰＨ好氧堆肥初期，pH一般可下降为56，尔后又开始上升，发酵完成前可达8.5-9.0，最终达到7．o一8．o,5）有机物含量,堆肥物料适宜的有机物含量为20一80％有机物含量过低，不能提供足够的热能，影响嗜热菌增殖，难以维持高温发酵过程。有机物含量大于80％时，堆制过程要求大量供氧，实践中常因供氧不足而发生部分厌氧过程。,三、堆肥质量1、腐熟度指成品堆肥的稳定程度。在工程上，它是的衡量堆肥反应完成的信号；在农业上，它是堆肥质量的指标。,2、腐熟度测试方法,（1）直观经验法成品堆肥显棕色或暗灰色，并具有霉臭的土壤气味，无明显的纤维。,2淀粉测试法测定方法是将堆肥样品加入高氨酸溶液，搅拌、过滤，用碘液检验滤液，如果变黄、略有沉淀物，表明堆肥已经稳定；如果呈现蓝色，表明堆肥未腐熟。,3耗氧速率法通过仪器自动显示堆层O２或CO２浓度在单位时间内的变化值，以评定堆肥发酵程度和腐熟情况。,６、堆肥的农业效用堆肥的改土作用１．增加土壤有机质2．改善土壤结构3．提高土壤功能4．促进植物根系增长堆肥的增产作用堆肥农用的不利因素,Ｎ、Ｐ、Ｋ含量低易富集有害元素投资大，成本偏高,第二节厌氧发酵制沼气,一、厌氧发酵的原理整个发酵过程分为液化、产酸和产甲烷三个阶段；不同菌群,有机物的厌氧堆肥分解,二、影响因素,①原料配比合适的碳氮比,大量报道及实验表明，碳氮比20-30最佳，为35时产气量明显下降,④搅拌高温发酵要求物料搅拌，以保证发酵装置有较高的池容产率和不致出现局部酸积累。,三、厌氧发酵工艺,按发酵温度划分,1、高温厌氧发酵工艺,温度47-55度效果有机物分解旺盛、发酵快，物料在发酵池内停留时间短适用对象城市垃圾、粪便和污泥,发酵程序,2、自然温度厌氧发酵工艺,是指在自然温度影响下发酵温度发生变化的厌氧发酵工艺发酵池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广,四、发酵装置水压式沼气池,