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1、第三篇 固体废物生物处理技术,西南交通大学 李启彬,内容和要求,1、概述2、好氧生物处理技术 好氧生物处理基本原理 好氧生物处理工艺过程 生物好氧处理设备 生物好氧处理设施运行管理3、厌氧生物处理技术 厌氧生物处理基本原理及技术要求 厌氧生物处理反应器类型及其运行影响因素 厌氧生物处理工程案例分析,概述（B）,固体废物的生物处理技术是指利用微生物的代谢作用，在有氧或缺氧的条件下对固体废物中的分子量大、能位高的有机物进行分解，使之转化为分子量小、能位低的简单物质，达到固体废物减量化、无害化和资源化的目标，以便利用或采取进一步妥善处理的技术。,概述（B）,生物处理技术包括好氧堆肥、厌氧发酵和生物酶
2、解技术。机械生物处理（MBT）Municipal Solid Waste Treatment System MBT(Mechanical Biological Treatment).flv,第一章 好氧生物处理技术第一节 好氧生物处理基本原理（C）,一、好氧生物处理的基本原理,二、好氧生物处理的几个阶段 一个完整的好氧堆肥过程包括升温阶段（堆肥初期，15-45）、高温阶段（45以上，有机物降解强烈，嗜热微生物为主）、降温阶段（嗜温微生物为主）和腐熟阶段。,第一章 好氧生物处理技术第一节 好氧生物处理基本原理（C）,三、好氧生物处理的影响因素 有机含量和营养物 水分含量 温度 C/N比 pH值
3、氧浓度：在好氧堆肥的通风供氧过程中，对于强制通风静态条垛堆肥，采用时间控制的通风方式要求堆体内氧浓度在10-15% ，而对于密闭反应器系统，采用氧含量控制的通风方式要求堆体内氧浓度在15-20%。,第一章 好氧生物处理技术第一节 好氧生物处理基本原理（C）,四、好氧生物处理无害化工艺条件 热灭活与无害化 无害化条件：堆体温度55以上维持5-7d，或堆体温度70 维持3-5d,第一章 好氧生物处理技术第一节 好氧生物处理基本原理（C）,第一章 好氧生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,一、前处理 破碎：12-60mm，太小影响通风供氧 分选：剔除惰性物 调节水分、C/N比,第一章 好氧
4、生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,二、主发酵 主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装置内的物料供给氧气。采用翻堆作业进行通风时，堆体高度不超过1.8m。 发酵初期物质的分解是靠嗜温菌3040为最适宜生长温度进行的，由于堆温上升，最适宜温度为4565的嗜热菌取代嗜温菌，堆温进入高温阶段。通常，在严格控制通风量的情况下，将堆温升高至开始降低为止的阶段作为主发酵阶段。 对以生活垃圾为主体的城市垃圾和家畜粪便好氧堆肥而言，其主发酵期约为4-12d。,第一章 好氧生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,三、后发酵 经过主发酵的半成品被送往后发酵工序，在这
5、里将此前尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成比较稳定的腐殖质类有机物，从而得到完全成熟的堆肥制品。 在该工序中通常将物料堆积到12m后进行发酵，一般进行自然通风，有时需加以翻堆或作必要的通风处理。 后发酵时间一般在2030d，需将含水率降至不高于35%。,第一章 好氧生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,四、后处理 分选去除预处理未去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等。 若生产精堆肥，应进行再破碎。 生产复合肥，需加入N、P、K。,第一章 好氧生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,五、脱臭 产生臭气物质：氨、硫化氢、甲硫醇、胺类等 除臭方法：吸收法；高温
6、分解法；臭氧氧化法；吸附法；生化法等。 对于中等臭源，可用熟堆肥氧化吸附除臭法,第一章 好氧生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,六、贮存 贮存6个月堆肥产量为宜。,第一章 好氧生物处理技术第二节 好氧生物处理工艺过程（A）,第一章 好氧生物处理技术第三节 生物好氧处理设备（A）,原料接收设备预处理设备布料设备一次发酵设备二次发酵设备后处理设备产品深加工设备,一、供料进料设备 地磅秤：不低于20t/h 卸料台 进料门 贮料仓 装载机械 进料漏斗 运输机械,第一章 好氧生物处理技术第三节 生物好氧处理设备（A）,二、预处理设备 破袋机 破碎机 筛选机 混合搅拌机,第一章 好氧生物处理技
7、术第三节 生物好氧处理设备（A）,三、堆肥化设备,第一章 好氧生物处理技术第三节 生物好氧处理设备（A）,好氧静态堆肥工艺,第一章 好氧生物处理技术第三节 生物好氧处理设备（A）,第一章 好氧生物处理技术第三节 生物好氧处理设备（A）,第一章 好氧生物处理技术第三节 生物好氧处理设备（A）,动态发酵仓,静态发酵仓,矩形固定式梨翻倒发酵池,第一章 好氧生物处理技术第四节 生物好氧处理设施运行管理（A）,一、供料进料系统：如板式给料机作业前和作业时检查，故障排除后或确定无故障时需空转3-5min，方可重新满负荷运行。二、预处理系统三、主发酵系统四、后发酵系统 见讲义p79-85,堆肥实例香港沙岭堆
8、肥厂,禽畜农户用承办商提供的防漏废物收集桶存放禽畜废物，承办商的收集车会定期到农场收集禽畜废物。部份禽畜废物会送到沙岭堆肥厂进行堆肥处理，其余便运往堆填区处置。 禽畜废物运到沙岭堆肥厂后会加入木糠，以维持最佳湿度，然后排列放置。此外，承办商会每天用堆肥机搅拌及翻动堆肥一次，以提供足够氧气，进行堆肥处理。 整个堆肥处理过程需时约8周，堆肥产品会售作泥土改良剂。为确保堆肥质素，承办商每月会测试样本。,收集禽畜废物,用木糠作为混合物,把堆肥排列放置,把堆肥翻动,堆肥产品以20公斤包装，售作土壤改良剂,沙岭堆肥厂生产的堆肥成品测试结果,实例餐厨垃圾生物处理,成都市中心城区餐厨垃圾 无害化处理项目 建设
9、地点：成都市双流县西航港街道办事处江安村；建设单位：四川嘉博文生物科技有限公司；建设内容：包括预处理车间、生化处理车间、产品加工车间、污水处理设施、生活办公综合用房及绿化、水、电等；用地面积：约30亩；建设规模：日处理餐厨垃圾200吨；总投资：7000万。,餐厨废弃物处理厂生化处理车间,资源型高速高温生化处理机在技术上采用高速高温热循环加热的发酵干燥技术。发酵干燥炉内物料加热时，循环风温度始终控制在250至400之间；物料发酵和干燥的温度始终控制在65至75之间；微生物水分活度在逐渐降低，以确保除特定菌群外的大部分微生物菌的无法生存，同时炉内压力始终保持在-0.01Kpa至-0.04Kpa 之
10、间；设备采用PLC（可编程逻辑控制器）智能电气仪表控制着发酵干燥炉内的温度、压力、和氧气的供给，间接控制着物料的湿度，平衡气相，保证菌群特定的发酵环境，促进其快速繁殖。单位条件下物料的生产周期，包括发酵、干燥和冷却的时间不超过10小时。餐厨垃圾在生化处理机经过高温微生物菌接种，均匀搅拌后，高温好氧发酵、烘干、稳定熟化后的物料排入皮带输送机中，其产出物的主要成分是芽胞杆菌及乳酸菌、酵母菌等的代谢物。,5 实例污泥蚯蚓养殖,项目位于双流区金桥镇昆山社区1、4、7组，占地面积197亩，主要建设内容为：污泥收集池900m2（上部结构为彩钢大棚1200m2）、发酵大棚4032m2、草料大棚两座共计440
11、0m2、机械停放棚636m2、蚯蚓养殖大棚30000m2、半成品堆场900m2、办公区生活板房120m2、生活物资库房60m2、工人宿舍84m2，配套建设停车场、地磅及绿化等。项目建成后，形成年产蚯蚓粪约16200吨、蚯蚓约280吨的能力。,第二章 厌氧生物处理技术第一节 厌氧生物处理基本原理及技术要求(C),一、微生物学过程,1、水解阶段 复杂的非溶解性聚合物转化为溶解性单体或二聚体的过程。2、发酵阶段 水解产生可溶性小分子有机物被转化为挥发性脂肪酸的过程。3、产氢产乙酸阶段 发酵阶段的产物进一步转化为乙酸、氢、二氧化碳的过程。4、产甲烷阶段 产甲烷菌利用乙酸、H2和CO2生成甲烷气体的过程
12、。,第二章 厌氧生物处理技术第一节 厌氧生物处理基本原理及技术要求(C),二、有机物分解代谢过程,第二章 厌氧生物处理技术第一节 厌氧生物处理基本原理及技术要求(C),二、有机物分解代谢过程,第二章 厌氧生物处理技术第一节 厌氧生物处理基本原理及技术要求(C),第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,厌氧发酵系统由罐体、搅拌系统、换热和保温系统、沼气输出和沼渣液排料系统组成。一、类型 干式、湿式 连续式、序批式 完全混合式、活塞流式,(1) 湿式厌氧消化工艺（含固率10-15%）,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）, 干式
13、厌氧消化（含固率20-40%） 与湿式厌氧消化工艺基本相同，只是污泥的脱水和处置工作量相对较少。由于固体浓度更高，氨浓度等环境参数的影响较大。 难点：生物反应在高固体含量条件下进行；输送、搅拌；需要让进料和接种物充分混合，防止反应器局部有机负荷超高以及消化物质的酸化。 优点:反应器单位体积的需水量低，产气量高; 缺点:运行经验有限。,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,2 单相厌氧消化工艺和两相厌氧消化工艺,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,3 序批式和连续式序批式连续式,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应
14、器类型及其运行影响因素（A）,4 高温消化工艺和常温消化工艺 高温消化工艺 50-60 中温消化工艺 30-40 自然温度消化工艺,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素 物理因素：温度、水力停留时间、粒径、含固率、搅拌 化学因素：有机负荷、pH、碱度、VFA、氨氮、营养物质、C/N、盐分、重金属毒性,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（一）物理因素1、温度 在环境条件中，以温度的影响较为明显。根据温度的不同，可把发酵过程分为常温发酵（2025） 、中温发酵（3040）和
15、高温发酵（5060）。 在中温发酵条件下，有机负荷为2.53.0kg/(m3.d)，甲烷产气量约11.3 m3/(m3.d)；在高温发酵条件下，有机负荷为6.07.0kg/(m3.d)，甲烷产气量约3.04.0 m3/(m3.d)。 高温发酵对杀灭病原微生物效果较佳。,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（一）物理因素2、水力停留时间3、粒径 20-40mm4、含固率 含固率低：反应器容积大； 含固率高：流动性差、混合性差、固体沉降、堵塞、形 成浮渣层 高效生物膜反应器（UASB等）：低于2% 全混型反应器：8-12% 机械混合反应
16、器：12% 干式：20%,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（一）物理因素5、搅拌 作用：使消化物质均一化，避免死区和沉泥；提高物质和微生物的接触机会；有利于去除有毒副产物 类型：泵循环、机械搅拌、气体搅拌6、接种数量,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（二）化学因素1、有机负荷 中温发酵，2.53.0kg/(m3.d) ； 高温发酵，有机负荷为6.07.0kg/(m3.d),第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影
17、响因素（二）化学因素2、pH、碱度、VFA pH：水解、发酵菌及产氢产乙酸菌 56.5，甲烷菌6.67.5（6.87.4最佳） 碱度:2000mg/L VFA: 2000mg/L,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（二）化学因素3、营养物质 厌氧微生物除要求一定比例的C、N、P基质外，还对铁、镍、钴等微量元素具有要求。垃圾中一般都具有厌氧降解反应所需要的营养元素。 合成细胞的C：N约为5：1，由于尚需要作为能源的碳，故要求C：N达到1020：1为宜。如C：N过高，细胞的氮量不足，系统的缓冲能力低，pH值容易降低；C：N太低，氮量过
18、多，pH值可能上升，氮盐容易积累，会抑制发酵进程。,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（二）化学因素4、盐分 低浓度 促进；高浓度 抑制,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,二、厌氧生物处理影响因素（二）化学因素5、重金属毒性 NiCu Pb Cr Cr Fe,第二章 厌氧生物处理技术第二节 厌氧生物反应器类型及其运行影响因素（A）,第二章 厌氧生物处理技术第三节 厌氧生物处理工程案例分析（C）,一、工程概况 处理规模167t/d，采用单相、连续、湿式、高温厌氧消化技术。沼气热电联产，沼渣发酵
19、后作园林用肥或填埋，废水达标排放，油脂生产生物柴油。包括： 垃圾接收及预处理系统； 厌氧发酵系统； 沼气提纯系统； 发酵残渣脱水及上清液回流系统； 生物柴油制取系统； 沼气发电及余热利用系统； 污水处理系统； 沼渣堆肥化处理系统,二、工艺流程简述,第二章 厌氧生物处理技术第三节 厌氧生物处理工程案例分析（C）,三、主要工艺介绍1、垃圾接收及预处理系统；2、厌氧发酵系统；3、沼气提纯系统；4、发酵残渣脱水及上清液回流系统；5、生物制柴油系统；6、沼气发电系统；7、污水处理工艺；8、沼渣处理工艺,Aerobe MechanischBiologische Pt.01.flvAerobe MechanischBiologische Pt.02.flv,
