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1、第三节,城市垃圾的资源化,本节要点,?,了解目前城市垃圾资源化的特点与趋势。,?,掌握根据垃圾的组成与性质设计垃圾综,合利用的方法。,一、概述,(,一,),城市垃圾的分类,1,、据垃圾的性质：,可燃性、燃烧热值,可否焚烧的参考指标,化学成分、堆腐性,选择处理方式的重要指标，特别是堆,肥化及其他生物处理法。,2,、据垃圾的组成：可回收废品、易堆腐物、可燃物、其他,无机废物。,简单分为：,有机物,(,动物、植物)堆肥；,无机物,填埋；,可回收废品,(,纸张、塑料、破布、金属、玻璃)回收使用。,3,、据产生及收集来源,家庭垃圾,(,食品垃圾和普通垃圾,),是城市垃圾的主要对象。,(,二,),城市垃圾
2、的性质,?,城市垃圾的性质主要包括物理、化学、生物化学,及感观性能。,?,1,、感观性能,废物的颜色、臭味、新鲜或腐败的,程度等。,?,2,、物理性质,与组成密切相关，含水量、垃圾容,重、垃圾的粒度组成。,?,3,、化学性质,挥发分、灰分及灰分熔点、元素组,成、发热值。,?,4,、生物学性质,1),垃圾本身的生物性质,2),垃圾的,可生化性,(,三,),城市特征对垃圾构成的影响,?,1.,大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。,大城市：有机物成分占总量的,31,36,，无机成,分约占,60,，废品约占,4,-6,；中小城市的生活垃,圾有机成分约占其总量的,20,，无机成分约占,65,，,废
3、品的比重更低。,?,2.,城市气化率、集中供热面积及人均煤购买量对垃,圾的产量和构成具有明显的影响。,?,3.,包装废物在城市垃圾中的比重增加，并对环境造,成极大污染。,（四）处理趋势,?,城市生活垃圾处理方式主要有,卫生填埋、高,温堆肥和焚烧等,。,?,1.,工业发达国家由于能源、土地资源日益紧,张，焚烧处理比例逐渐增多；,?,2.,填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有,较大比例；,?,3.,农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；,?,4.,其它一些新技术，如热解法、填海、堆山,造景等技术，正不断取得进展。,二、处理技术实例,?,（一）城市垃圾分选技术,?,发达国家设计了一系列的分选回收成套设
4、备。将破,碎、输送、分选等工序有机的结合起来。,?,分选回收工艺系统的特点：,?,1.,基本上“干式”回收有用成分，极少数在工艺结束,时辅以“湿式”回收。,?,2.,通用工艺流程均为原始垃圾,破碎,分选,处理,回收。,?,3.,采用综合技术方法进行，很少用单一方法处理。,?,4.,各处理工艺能回收的产品有黑色金属、有色金属、,纸浆、塑料、有机肥料、饲料、玻璃以及焚烧热等。,（二）城市垃圾堆肥技术,?,1.,德国,FLESBURG,高速堆肥系统,?,FLESBURG,高速堆肥厂位于德国,FLESBURG,，每天处理量,350-400,吨。堆肥原料是城市生活废弃物及污泥,。,液压式压力机,水处理系
5、统,除臭系统,化,滚,筒,转,动,消,破,碎,机,金属,填埋,磁,选,机,筛,分,机,分,选,机,农用,垃,圾,?,2.,法国,SILODA,快速堆肥系统,?,法国贝鲁特家庭废物处理厂，建筑面积,4500m,2,，日处理量,700,吨，原料为城市生,活垃圾。,?,城市生活垃圾破碎、筛选、磁选一定,粒径,(,约,5cm),的可堆废物可逆式皮带机,一次发酵仓（旋转式搅拌机翻动、搅拌,及输送）,7,10,天二次静态发酵场,3060,天振动筛分优质肥料,?,3.,北京南宫垃圾堆肥厂,?,强制通风隧道式耗氧发酵技术处理垃圾。日,处理垃圾能力为,400,吨，每年可处理垃圾,14,万吨。,?,垃圾,称重计量
6、,布料机,主发酵隧道,（,2,个星期的高温发酵）,后熟化区,（,3,周）,筛分,肥料（熟化,3,周）,成品垃圾肥。,（三）其他资源化技术,?,1.,生活垃圾提取乙醇和气体技术,?,乌克兰、美国和英国,?,提取工业乙醇试验,?,主要用盐酸作为催化剂，在高温下将垃圾,浮选后产生的轻质成分,(,含有大量纤维素,),进行水解，同时提取糖，糖水发酵后还原,成乙醇，在水解过程中还产生电能。试验,室提取乙醇浓度为,1.6,，经蒸馏后其浓度,可达,95,。,?,2,垃圾制取纸浆技术,?,要求精制纸浆含纸率在,80,以上才能供给,工程应用，因此预处理装置提供符合要求,的纸浆化原料成为实现工艺目的的关键。,?,3
7、,蒸氧垃圾砖技术,蒸氧垃圾砖是一种水胶性硅酸盐建筑,材料，是利用无机垃圾中的活性,SiO,2,和,A1,2,O,3,(,主要在煤灰中,),，在一定的温度和,湿度条件下，与石灰中的有效,CaO,作用，,生成有胶结能力的水化硅酸钙和水化铝酸,钙。垃圾砖具有墙体材料所需要的强度和,力学性能。,?,此方法可以根据实际情况应用在燃煤为主,的中小城市。,（四）亟待解决的技术问题,1,细化垃圾成分指标,2,垃圾分选的细化,3.,二次污染的预防措施,第四节,农业固废的资源化,?,本节要点：,?,了解畜禽粪便的组成与性质；,?,掌握畜禽粪便肥料化、饲料化和能源化的,主要技术；,?,了解畜禽粪便的综合处理发展趋势
8、,?,了解农作物秸秆的组成和特点；,?,掌握农作物秸秆的主要资源化技术,?,了解秸秆综合利用的现状与途径。,一、畜禽粪便的资源化,?,2002,年全国畜禽粪便年排放量达,18.84,亿,吨，相当于工业废物排放量的,3.4,倍。,?,其中氮约,1597,万吨、磷约,363,万吨、,COD,约,6400,万吨、,BOD,约,5400,万吨。,?,流失率：,2530%,；,COD,排放总量、氮、,磷流失量已超过化肥。,?,氮磷污染：地下水硝酸盐超标；地表水富,营养化；重金属铜、锌、砷污染；恶臭物,质污染；生物病源污染；药物添加剂污染。,（一）,饲料化技术,?,畜禽粪便中含有大量的蛋白质,(15.82
9、3.5%),、粗纤维（,12.716.8%,）、,维生素,B,12,17.6,g/g,。处理后可做饲料。,?,畜禽粪便经适当处理，禁用治疗期的粪便，,在动物宰杀前减少粪便的使用量或停用，,畜禽粪便饲料化是安全的。,?,饲料化对畜产品的影响不大，且经济效益,较高。,?,1.,用新鲜粪便直接作饲料,?,适用于鸡粪，鸡的肠道短，,70%,的营养,物质未吸收而排出。鸡粪中粗蛋白含量,为,2030%,，氨基酸含量与玉米等谷物,饲料相当，还含有微量元素等。,?,但也含有病原微生物等有害物质。可用,含甲醛,37%,的福尔马林混合,24h,去除，,也可先接种米曲霉或白地霉，然后用瓮,灶蒸锅杀菌。,?,2.,青
10、贮,?,由于粪便中碳水化合物的含量低，不宜单独,青贮，常和一些禾本科青饲料一起青贮。青,贮饲料具有酸香味，且可杀死粪便中病原微,生物、寄生虫等。,?,3.,干燥法,?,常用的处理方法。主要利用热效应和喷放机,械。处理效率较高。,?,干燥方法主要有以下,4,种：日光自然干燥、高,温快速干燥、烘干膨化干燥、机械脱水。,?,4.,分解法,?,利用优良品种的蝇、蚯蚓和蜗牛等低等,动物分解畜禽粪便，达到既提供动物蛋,白质又能处理畜禽粪便的目的。,?,比较经济，生态效益显著。,?,5.,热喷技术,?,利用热效应和喷放机械，使畜禽粪转变,为鸡朊粉，生产高蛋白饲料，既除臭又,能彻底杀菌灭虫卵，达到卫生防疫和生
11、,产商品饲料的要求。,（二）肥料化技术,?,1,、好氧堆肥技术,?,2,、厌氧发酵沼渣、沼液,（三）能源化技术,1,、焚烧,2,、厌氧发酵沼气,（四）技术展望,?,将现有的资源化技术在一定程度上进行科学组合，,综合治理，使畜禽粪便得到多层次的循环利用，,才能有效地解决养殖业的环境污染问题。,?,发展方向：几种方法有机结合。,养,殖,场,固液,分离,沉,淀,酸化,调节,厌氧反,应器,SBR,混凝,沉淀,排,放,污泥脱水,污泥浓缩池,好氧连续式生物堆肥发酵,复合有,机肥料,气体净化,贮气柜,发电、烧锅,炉、民用,二、农作物秸秆的资源化,?,（一）概述,?,1.,秸秆的组成和特点,?,组成：有机质含
12、量平均为,15%,，平均含碳,44.22%,、氮,0.62%,、磷,0.25%,、钾,1.44%,，还,有镁、钙、硫及其他重要的微量元素。,?,特点：,1.,蛋白质、可溶性碳水化合物、矿物质,和胡萝卜素含量低，而粗纤维含量高，适口性,不好，家畜采食量小，消化率低。,?,2.,与纺织纤维相类似，但粗纤维含量较高，密,度小于粘胶纤维，堆积密度和断裂强度较小；,而自身含有大量孔隙，吸湿回潮率大于棉纤维，,灰分含量较大。,2.,我国秸秆资源化利用现状,?,3.,秸秆焚烧的危害,?,（,1,）浪费资源,田间焚烧仅能利用所含,钾的,40%,，其余氮、磷、有机质和热能,则全部损失。,?,（,2,）污染环境,
13、?,（,3,）引发火灾,?,（,4,）损伤地力,?,（,5,）危害周围生态动植物,（二）秸秆还田技术,?,宏观秸秆还田可以草养田、以草压草，达,到用地养地相结合，培肥地力。,?,微观秸秆还田能提高土壤有机质含量；改,善土壤理化状况，增加通透性；保存和固,定土壤氮素，避免养分流失，归还氮、磷、,钾和各种微量元素；促进土壤微生物活动，,加速土地养分循环。,?,1.,秸秆直接还田,?,（,1,）机械直接还田,?,（,2,）覆盖栽培还田,?,（,3,）机械旋耕翻埋还田,?,注意：秸秆覆盖量，一般每亩,300400kg,；,配合施用氮、磷肥，施,N0.60.8kg/100kg,；,减少病虫害传播。,?,
14、2.,秸秆间接还田,?,（,1,）堆沤腐解还田,?,（,2,）烧灰还田,?,（,3,）过腹还田,?,（,4,）菇渣还田,?,（,5,）沼渣还田,?,3.,秸秆生化腐熟快速还田,?,采用先进技术培养能分离粗纤维的优良微生物菌种，生,产出可加快秸秆腐熟的化学制剂，并采用现代化设备控,制温度、湿度、数量、质量和时间，经机械翻抛、高温,堆腐、生物发酵等过程，使秸秆,有机肥。,?,（,1,）催腐剂堆肥技术,?,（,2,）速腐剂堆肥技术,?,（,3,）酵素菌堆肥技术,?,实例：由工业废液生产高浓缩秸秆复合肥,?,造纸黑液,工业化沤制发酵,氨化处理,磷化处理,高,温高压处理,颗粒型复合肥。,?,4.,配套的
15、农艺技术和机具,?,（,1,）技术：为秸秆腐解创造条件；调解土壤水分,和,C/N,比、,C/P,比（土壤湿度要求在田间持水量的,6080%,、每亩应补施,710kg,尿素和,2025kg,过,磷酸钙；加强后续田间管理；因地制宜，采取不,同的还田时间和方法；避免有病秸秆还田。,?,（,2,）机具：秸秆还田旋耕机；甩刀式碎土灭茬机；,装有覆土器的深耕犁、高架深耕犁；秸秆粉碎抛,撒机。,（三）秸秆饲料利用技术,?,秸秆的主要成分是粗纤维，包括纤维素、半纤维素,和木质素等，一般约占秸秆干物质的,2050%,。,?,未经处理的秸秆消化率和能量利用率较低，因为秸,秆中的木质素和糖类结合在一起，很难分解；蛋
16、白,质含量低和其他必要营养物质缺乏。,?,处理目的：为动物的消化吸收创造条件；提高秸秆,饲料的营养价值。,?,处理方法：物理；化学；生物。,?,1.,物理处理,?,（,1,）切短、粉碎机软化,?,简单有效，采食量增加,2030%,。,?,（,2,）粉碎后压块成型,?,铡切（,5cm,段）,烘干（含水,16%,）,压制成型,（圆柱或块状）。,?,优点：密度大，含水量低，便于运输、贮存和饲,喂；高温挤压使消化率提高,25%,；有浓郁糊香味,和轻微甜度感，适口性提高；卫生条件好；可实,现工厂化生产，全年进行加工。,?,设备：挤压式环模压块机、平模压块机和压缩式,压块机等。,铡草粉碎机,环模颗粒饲料压
17、制机,饲草秸秆揉搓机,?,（,3,）秸秆挤压膨化技术,?,原理：将秸秆加水调质后输入专用挤压,机的挤压腔，依靠秸秆与挤压腔中螺套,壁及螺杆之间相互挤压、摩擦作用，产,生热量和压力，当秸秆被挤出喷嘴后，,压力骤然下降，使秸秆体积膨大。,?,主要设备：螺杆式挤压膨化机。,?,工艺流程：秸秆,清选,粉碎,调质,挤压膨化,冷却,包装。,?,膨化后易吸收的无氮浸出物含量提高，,粗纤维与酸性洗涤纤维下降；且适口性,好；便于运输贮存。,家用多功能饲料膨化机,?,（,4,）热喷处理,?,原理：铡碎的秸秆（,8cm,），混入饼粕、,鸡粪等，装入饲料热喷机内，在一定的热,饱和蒸汽下，保持一定时间，然后突然降,压，
18、使物料从机内喷爆而出，从而改变其,结构和某些化学成分，并消毒、除臭，使,物料可食性和营养价值提高。,?,设备：饲料热喷机，实质为一种间歇式蒸,汽膨化机。,?,2.,化学处理,?,利用化学制剂作用于作物秸秆，破坏秸,秆细胞中半纤维素与木质素形成的共价,键，以利于瘤胃微生物对纤维素与半纤,维素的分解，从而达到提高秸秆消化率,与营养价值的目的。,?,方法：碱化、氨化、氧化还原、复合化,学处理。,?,（,1,）碱化处理,?,原理：在一定浓度的碱液的作用下，打破粗纤维中,纤维素、半纤维素、木质素之间的醚键或酯键，并,溶去大部分木质素和硅酸盐，从而提高秸秆饲料的,营养价值。,?,方法：湿法：每吨秸秆需,N
19、aOH810kg,，水,35L,浸泡、冲洗；干法：将,2040%,浓,NaOH,溶液喷,于粉碎或切断的秸秆上（,30ml/100g,），然后用酸,中和。,?,用碱量大，须用大量水冲洗，易造成环境污染。,?,（,2,）氧化剂处理,?,主要指利用,SO,2,、,O,3,及碱性过氧化氢,（,AHP,）处理秸秆，破坏木质素分子间,的共价键，溶解部分半纤维素和木质素，,使纤维基质中产生较大孔隙，从而增加,纤维素酶和细胞壁成分的接触面积，提,高饲料消化率。,?,效果较好，但成本太高。,?,（,3,）氨化处理,?,原理：用氨水、液氨、尿素或碳铵等含氨物质，,在密闭条件下处理秸秆，氨与秸秆发生,碱化作,用,（
20、打破木质素和纤维素的酯键和镶嵌结构，,溶解半纤维素和部分木质素与硅酸盐，纤维素,部分水解与膨胀）；,氨化作用,（氨吸附在秸秆,上，增加了粗蛋白含量，延缓氨的释放速度，,促进瘤胃微生物的活动）；,中和作用,（与有机,酸中和，形成适宜瘤胃微生物活动的微碱性环,境）。,?,要点：氨用量,34%,；处理时间随温度提高而,缩短，一般,48,周；最佳含水量,1520%,。,?,常用秸秆氨化操作方法：,?,小型容器法,?,堆垛法,?,氨化炉法,?,饲喂方法：喂前,12,天要将秸秆取出，摊,在地上放氨；初次饲喂数量不能过多，,逐渐提高饲喂量。,?,（,4,）复合化学处理,?,融合了碱化处理对木质素分解效果好和
21、氨化处,理增加瘤胃微生物蛋白合成量的优点，克服了,碱化处理残留碱量高和氨化处理对木质素软化,作用差的缺点。可使采食利用率提高,1040%,；,含氮量提高,12,倍；粗蛋白含量达到,715%,。,?,根据不同秸秆和牲畜选择不同的化学处理剂配,方，如尿素,+,氢氧化钙的复合化学处理。将,57kg,生石灰和,23kg,尿素溶于,50kg,水中，喷,洒在切碎的,100kg,秸秆上，混合均匀后密封，,夏天,2030,天，春秋,4060,天，冬季,60,天以上，,可开封饲喂，适宜的水分为,40%,，尿素不得低,于,2%,。,?,3.,生物处理,?,（,1,）青贮技术,?,原理：将新鲜植物紧实地堆积在不透气
22、的,容器中，通过微生物的厌氧发酵，使原料,中所含的糖分转化为有机酸,主要是,乳酸菌。当乳酸在青贮原料中积累到一定,浓度时，就能抑制其他微生物的活动，并,制止原料中养分被微生物分解破坏，从而,将原料中养分很好地保存下来。发酵过程,中产生大量热能，当温度上升到,50,时，,乳酸菌也就停止了活动，发酵结束。,?,优点：饲料保持青鲜多汁的特点，并具有酸,香味，牲畜比较爱吃，贮存时间较长；且技,术简单、方便推行。但对纤维素的消化率提,高甚微。,?,青贮添加剂：微生物制剂、酶制剂、抑制不,良发酵的添加剂、营养添加物、无机盐,?,技术要点：窑的建设：容器有青贮塔、青,贮窑和塑料袋；可建成地下式、半地下式和,
23、地上式。,原料的收割与切短：适时收割；,水分应降至,6070%,。,操作步骤：配制菌,液；粉碎分层铺实,湿度控制在,5560%,封窑,715,天后开窑。,?,喂养注意：只能喂反刍动物。逐步加量。,?,（,2,）微贮技术,?,秸秆微贮是对农作物秸秆机械加工处理后，,按比例加入微生物发酵菌剂、辅料及补充水,分，并放入密闭设施中，经过一定的发酵过,程，是指软化蓬松，转化为质地柔软，湿润,膨胀，气味酸香，动物喜食的饲料。,?,原理：利用微生物将秸秆中的纤维素、半纤,维素降解并转化为菌体蛋白。,?,成本低、适口性好、消化率高、利于工业化,生产。,?,技术要点：复活菌种,配制菌液,切断秸秆,装填入窑,水分
24、控制,封窑,开窑。,?,用微贮技术制备秸秆菌体蛋白生物饲料,?,以农作物秸秆、杂草、树叶等为主要原,料，将秸秆粉置于人工造就的特定的生,态环境中，经过制作剂,秸秆生化饲,料发酵剂的生物化学作用，促使微生物,的大量繁殖和活动，合成游离氨基酸和,菌体蛋白，从而使秸秆转化为富含粗蛋,白、脂肪、氨基酸及多种维生素的高效,能秸秆饲料。,（四）秸秆能源技术,?,1.,秸秆直接燃烧供热技术,?,以秸秆为燃料，以专用的秸秆锅炉为核,心形成供热系统。有秸秆收集、前处理、,秸秆锅炉和秸秆灰利用几部分组成。,?,适于在秸秆主产区为中小乡镇企业、乡,镇政府机关、中小学校和相对比较集中,的乡镇居民提供生产、生活热水和冬
25、季,采暖之用。,?,2.,秸秆气化集中供气技术,?,原理：通过气化装置将秸秆、杂草及林,木加工剩余物在缺氧状态下加热反应转,换成燃气的过程。,?,工艺流程：粉碎,给料机,气化器,除,尘器,冷却器,过滤器,贮气柜,用户。,?,秸秆气化机组由加料器、气化炉、燃气,净化器和燃气输送机组成。,?,秸秆气化的优势与限制：,?,优势：变废为宝、经济可行、优势明显；,?,限制：,?,燃气质量较差、热值偏低；,?,燃气中含氧量偏高形成安全隐患；,?,焦油含量偏高；,?,水洗焦油后污水排放造成环境污染；,?,气化设备投资偏高。,秸秆气化技术应用与开发实例,秸秆气化集中供气技术,山东省科学院,研究推广；,生物质气
26、化技术,辽宁省能源研究所设,计的固定床气化系统；,干馏热解法秸秆气化技术,大连市环科,院；,生物质中热值气化技术,浙江大学热能,工程研究所；,湿式净化秸秆气化机组,山东工业大学,生物能源技术开发中心；,3.,秸秆发酵制沼气,立式圆形水压式沼气池,秸秆制沼系统包括沼气的收集、运输、净,化、贮存、使用及附属设备等。,主要设备：,集气室,输气管和配气管,脱硫装置,气柜,止火器（或逆火防止器）,?,4.,秸秆压块成型及炭化技术,?,（,1,）成型“秸秆炭”,?,（,2,）秸秆“生物煤”,?,（,3,）秸秆成型燃料利用途径,?,农村生活用能；工业用途；生产成型炭；,生产活性炭。,（五）秸秆的工业应用,?
27、,1.,生产可降解的包装材料,?,一次性餐具,?,湿法生产工艺：麦秸,粉碎（,120,目）,加入水、粘合剂拌和,轧片,裁剪,冷,压成型,烘干,喷涂,快餐盒。,?,干法生产工艺：秸秆,粉碎（,60,目）,黏合剂、催化剂、固化剂拌和,热压成,型,冷风散热,紫外消毒,包核,快餐,盒。,?,还有缓冲包装材料、瓦楞纸芯、纤维降,解膜等。,2.,用做建筑装饰材料,（,1,）秸秆轻型建材,（,2,）,秸秆人造板,3.,秸秆生产工业原料,（,1,）植物秸秆生产酒精,（,2,）秸秆制作淀粉,（,3,）秸秆生产饴糖,（,4,）生产梭甲基纤维素,（,5,）制取木糖醇,（,6,）生产糠醛,（,7,）制生物蛋白。,4.
28、,秸秆用作食用菌的培养基,如蚕豆秸秆栽培草菇：原料处理,培养料配,方,建堆发酵,翻堆,播种发菌,出菇管,理,采收。,玉米秆栽培平菇；,秸秆栽培香菇、银耳、木耳、仿野生菇等。,5.,秸秆的其他应用,（,1,）造纸工业,（,2,）秸秆人造丝,（,3,）秸秆用于编织业,复习思考题,1.,简述城市垃圾处理的发展趋势。,2.,国内外成套垃圾分选回收系统的特点有哪,些？,3.,畜禽粪便饲料化、肥料化和能源化的原理,和技术分别有哪些？,4.,秸秆的组成和特点是什么？,5.,秸秆还田技术有哪几种？,6.,简述秸秆饲料化的物理、化学和生物处理,的原理及要点。,7.,简述秸秆能源化的方式。,8.,简述秸秆在工业方面的应用。,
