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1、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,原理: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。（塑料蛋白、乙醇或糖类）从而达到固废无害化的一种处理方法。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 传统：秸秆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵制作肥料。本世纪20年代后：生活垃圾、污水污泥、人和禽畜粪便以及农林废物等工艺传统: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
2、本世纪20年代后；出现了机械堆制技术,一、堆肥化概述 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
3、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。,(二)好氧法堆肥原理,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。,好氧堆肥原理图,(三)堆肥原料与堆肥微生物1堆肥原料含碳水化合物、脂类、蛋白质较多的固废 人和禽畜粪便，已经经过胃肠系统的
4、充分消化，一般颗粒较小，合有大量低分子化合物人和动物未吸收消化的中间产物，含水量较高，可直接用作原料。有机污泥富含微生物生活繁殖所需的营养成分(表91)，是堆肥的良好原料。农林废物均富含碳素，但有的因含纤维素、半纤维素类物质；有的因表面布有众多毛孔而其有疏水性，处理困难，故均需作预处理生活垃圾中，不可堆腐的物质较多，需通过预处理，适当排除，才能用作堆肥原料。,2堆肥微生物 嗜温菌和嗜热菌。繁殖的温度范围列于表92。,分析:,25,80,1:常温时,有机物分解,产生的热量,少部分排入环境,一部分留在有机固废中,使得有机固废第一次升温,2:升温过程中，嗜温菌大批死亡,嗜热菌开始大量分解有机物,自身
5、繁殖，同时释放能量,再次升温。因此,好氧分解中,发挥作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热菌,3：养分减少，嗜热菌大批死亡，温度降低，嗜温菌开始活动,根据以上分析：将其分成三个过程：,(1)起始阶段：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；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
6、达到稳定，形成腐殖质。,堆肥过程,2、堆肥过程参数,、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,、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：,、碳氮比,微生物每利用30份碳就需要l份氮，故初始物料的碳氮比为30：1合乎堆肥需要，其最佳在26：135：1之间。成品堆肥的适宜碳氮比为10:1-20:1之间：出于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，放应加入
7、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,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7o一8o,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。,、堆肥程序、原料预处理包括分选、破碎以及含水率和碳氮比调整。、原料发酵
8、 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。,一次发酵：前两个阶段，天二次发酵：第三段后发酵室，堆成12米高的堆垛进行二次发酵，使之腐熟。此时温度持续下陈当温度稳定在40左右时即达腐熟，一般需20一30天。、后处理后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理。、堆肥方法间歇堆肥法（野积式堆肥）传统方法；一次发酵，周，每周翻动-次二次发酵，-周全过程-天，场地坚实不渗水面积足够,说明；,垃圾处理实验厂工艺流程图,优点；、时间短、建池数量少、一次发酵后除杂，减少体积、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,连续发酵,连续
9、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。,、腐熟度概念,堆肥的腐熟度是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。,(I)直观经验法：成品氓肥显棕色或陪灰色，并具有霉臭酌土壤气味，无明显的纤维。(2)淀粉测试法：淀粉测试法的理论依据是在正常的发酵过程中，堆肥的淀粉量随时间增加而减少，一般当发酵到达第45周时，淀粉绝大部分分解，最终成品堆肥中，淀粉应全部消失。测定方法是将堆肥样品加入高氨酸溶液，
10、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。,测试方法,(3)耗氧速率法通过仪器自动显示堆层O或CO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。、堆肥的农业效用堆肥的改土作用增加土壤有机质 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,、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,1、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,见图,影响因素,、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,（3）厌氧发酵工艺,按发酵温度划分：,高温厌氧发酵工艺,自然温度厌氧发酵工艺,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,城市粪便厌氧发酵处理实例（P263）,
