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1、粪便的处理,粪便排入造成河流被污染,粪尿横流现场,好臭啊！,管理意义,1、防止水、土壤、食物受到污染2、防止肠道传染病的传播3、有利于文化建设4、有利于农业积肥,防止水、土壤、食物受到污染,新鲜粪便直接施用能污染水和土壤，瓜果蔬菜施用可直接受到粪便污染,防止肠道传染病的传播,每克粪便中含有细菌150亿以上，有非致病菌，有的是条件致病菌，有的是传染病的病原体。含有这些病原体的粪便如果不经过妥善处理，污染环境，就会引起疾病的传播。1988年上海甲肝的爆发，全市29万多人发病，直接原因是因为食用了毛虷引起，但究其原因还是因为粪便污染引起。,垃圾则含有两大有害因素：1、工业废渣可能含有一些有毒有害物质
2、2、垃圾中含有各种病原体这些都会在合适的机会中不知不觉进入人体而引起疾病,粪便、垃圾的收集和贮存,首先要建造符合卫生要求的厕所、禽畜圈和垃圾箱。妥善收集粪便和垃圾，以免污染环境,东京公园旁的厕所,各种各样的厕所,英国商业街的厕所,各种各样的厕所,瑞典高速公路旁的厕所,各种各样的厕所,某加油站为司机准备的厕所,各种各样的厕所,侗族的厕所,各种各样的厕所,北京迎奥运规划的新厕所,各种各样的厕所,江苏南通的生态厕所,浏阳城里的环保厕所,卫生厕所的建造,厕所分为公共厕所和家庭厕所两大类，但其结构都分为3部分：厕所间、便池（蹲位）、粪池,厕所间,位置合适防蝇、灭鼠防淹防漏通风采光良好洗手水与粪尿分离，以
3、免影响发酵墙面地面要光滑整洁，地面要防滑公共厕所要有专人定时打扫,便池要求,粪尿易入池防臭防蝇蛆易清洗节水,农村比较适合的厕所,粪封式蹲式便池粪封式坐式便池双瓮漏斗式便池,垃圾的收集和处理,卫生填埋法：最常用的方法焚烧法回收利用,禽畜圈的建造,位置选择防漏、防淹、防渗防止粪尿在圈中蓄积建筑粪池禽畜活动场,不算不知道,一个成年人一年要排出约800千克的人粪尿，那么，我国每年有多少人粪尿排到环境中？要怎样才能变“废”为宝呢？（假设人口数为13亿）,800kg13亿=10400亿kg,即10.4亿吨,我国古代农民在稻田中施肥,粪便的价值,优点：来源广、养分全、肥效持久、能够改良土壤、成本低不足：水分
4、含量高，运输、施用不便；且含有大量的病菌、虫卵和其他有害物质,粪便的无害化处理,沼气池,高温堆肥,生态厕所,固体废物的生物处理,沼气发酵 高温堆肥（好氧堆肥）Composting,一、概述,人类在长期的生产实践中早已懂得利用秸杆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵以制取肥料，但都是采用传统的手工操作和自然堆积方式，依靠自发的生物转化作用，所以存在发酵周期长，处理能力低，有机物分解不完全，所得的肥料质量差等等问题。到20世纪20年代，出现了机械化堆肥技术，并逐渐发展成为处理生活垃圾、污水污泥、人禽畜粪便以及农业固体废物的重要方法之一。,1 定义,堆肥化是利用自然界广泛存在的微生物，在控制条件下使来自生
5、物的有机废物降解转化为稳定腐殖质的生物化学过程。堆肥化得到的产品称为堆肥，由于它是一种腐殖质含量很高的呈疏松状态的物质，故也称为腐殖土，有机固体废物经堆肥化后，体积只有原体积的5070。,二 堆肥原料及堆肥微生物,堆肥原料堆肥微生物(microorganism),1 堆肥原料,生活垃圾、有机污泥、人畜禽粪便以及农林废物等都含有堆肥微生物所需要的碳水化合物、脂肪、蛋白质等各种基质，因此这些有机废物是常用的堆肥原料。,生活垃圾含有较多的不可堆腐的惰性物质，因此必须进行预处理，去除这些惰性物后才能作为堆肥原料。有机污泥通常富含有微生物生活繁殖所需的营养成分，是堆肥的良好原料。人、畜、禽粪便一般颗粒较
6、小，含有大量的低分子化合物，即人和动物未能吸收消化的中间产物，含水量较高，可直接用作堆肥原料。农林废物均富含碳素但有的农林废物因含有难于分解的纤维素、半纤维素、果胶、木质素和植物腊等物质，难以被微生物分解。有的农林废物因表面布有众多疏水性毛孔，使微生物的分解作用十分缓慢因此这些农林废物均需进行预处理后才能用于生产堆肥。,2、堆肥化过程(composting process),堆肥化过程中发生的生物化学反应是极其复杂的，目前尚难进行精确的描述。在实际设计和操作过程中，通常根据温度的变化情况分为以下三个阶段。温度上升期高温维持期温度下降期,（1）温度上升期(温度在内50以下),堆肥化的初期阶段；微
7、生物适应新环境的过程，也叫驯化过程。一般3-5天可达到50度以上,(2)高温维持期(温度50-60),嗜温菌最活跃，主要利用物料中可溶解性的有机物，如糖类、淀粉，大量繁殖，在转换和利用化学能的过程中释放出细胞合成所需的多余能量，加上物料的保温作用，使温度不断上升。以细菌、真菌和放线菌为主的微生物在此阶段迅速繁殖。温度最好不超过60度，否则腐熟不好,废物堆积开始发酵一周左右，堆温可达6570。嗜温菌受到抑制或死亡，嗜热菌大量繁殖。最有利于有机物的降解，除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解外，其它固体有机物(纤维素、半纤维素、本质素、蛋白质等)也开始强烈分解。50，嗜热性真菌和放线菌都很
8、活跃。60，真菌不适于生存，只有嗜热性放线菌和细菌仍在活动。70以上，大多数微生物其谢活动受到抑制，死亡或休眠高温阶段，微生物经历三个时期的变化后，堆肥开始形成腐殖质，逐步进入稳定状态。,(3)温度下降期(温度低于50),在内源呼吸期，微生物活性下降，发热量减少，温度逐渐下降至中温,并最后过渡到环境温度，剩余有机物大部分为难降解物质，腐殖质大量形成。在温度下降的过程中，嗜温菌又重新开始活动，进一步分解残留有机物，腐质不断增多，且趋于“稳定”，堆肥便进入腐熟阶段。,三、堆肥方法分类,堆肥化系统的分类方法有多种按堆制方式分类：间歇堆积法(Intermittent stacking)连续堆积法(Do
9、uble tower circulating reactor)按原料状态：静态发酵法(Static fermentation)动态发酵法(Dynamic fermentation)按微生物的生长环境：需氧堆肥(aerobic composting)厌氧堆肥(anaerobic composting),（1）需氧堆肥(aerobic composting),在有氧状态下，好氧微生物对有机废物分解转化的过程最终产物主要是H2O、CO2、热量和腐殖质。好氧堆肥主要用于处理城市垃圾，堆肥系统的温度一般为5065，最高可达70以上，堆肥周期短，能连续操作，也称为高温快速堆肥；好氧堆肥的肥料质量好，可以制
10、作有机颗粒肥料。不足之处：需要对原料进行比较严格的分选,需要强制通风和机械搅拌,对设备要求高，运行能耗大，投资大。,1、平地需氧式堆肥2、半坑式需氧式堆肥,（2）厌氧堆肥(anaerobic composting),在无氧条件下，厌氧微生物对有机物分解转化的过程厌氧堆肥的最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺较简单，成本低，对原料的适应性强，成品肥中氮素保留较多，但工艺条件较难控制，堆肥周期长，有机物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，有机物分解不完全，产品质量低，肥效差。,实际上，堆肥化的好氧和厌氧是相对的，在好氧过程中，由于原料颗粒
11、较大且不均匀，不可避免存在厌氧发酵过程；反之，由于密封不严，厌氧过程中也会有好氧菌的作用。,四、堆肥化的影响因素,影响堆肥化效果的因素很多，为了创造更好的微生物生长繁殖和有机物分解的条件，在堆肥化过程中必须控制以下主要因素。,堆肥化的影响因素,通风和耗氧速率(aeration and oxygen consumption rate)含水率(water content)温度(termperature)有机物含量(organic content)粒度(granularity)碳氮比（C/N）(carbonnitrogen ratio)碳磷比（C/P）(c:p ratio)pH值,1 通风和耗氧速率
12、(aeration and oxygen consumption rate),堆层中氧的浓度和耗氧速率反应了堆肥过程中微生物活动的强弱和有机物的分解程度。堆肥过程适宜的氧体积浓度为1417，最低不得10，一旦低于此限，好氧发酵将会停止。由于氧气转变为当量的CO2，因此，也可用CO2的生成速率来表征堆肥的耗氧速率;适宜的CO2体积浓度为36。供氧量计算,2 含水率(water content),由于水是溶解废物中有机物和营养物质以及合成微生物细胞质必不可少的物质，因此，要求堆肥物料中含有足够的水分；若含水率过高超过70%，温度难以上升，有机物分解速率低，水会阻碍空气流通，造成缺氧；若水分过少，当
13、含水率20时，微生物将停止繁殖。,3 温度(temperature),初期与环境温度一致堆温上升，加速分解消化，杀灭虫卵、致病菌以及杂草籽，安全用于农田。,4 有机物含量(organic content),有机物含量太低不能提供足够的能量，影响嗜热菌增殖，难以维持高温发酵过程。有机物含量太高则堆肥过程中要求大量供氧，实际生产过程中常因供氧不足而发生部分厌氧过程，影响堆肥的腐熟度，即堆肥质量。适宜的有机物含量为2080。,5 粒度(granularity),在堆肥化过程中，物料的粒度影响其体密度、内部摩擦力和流动性。足够小的粒度可以增加废物与微生物及空间的接触面积，加快生物化学反应速率；粒度太小
14、容易造成厌氧。对静态堆肥，粒度可适当增大，以起到支撑结构的作用，增加空隙率，有利于通风。,6 碳氮比(CN)(carbonnitrogen ratio),CN是影响微生物生长的最重要的营养因素之一。初始物料的CN比为30：1，最佳值261351之间。成品堆肥的适宜CN在101201之间。CN过低，菌体衰老和自溶，氮源浪费和酶产量下降，余氮就会以氨的形式逸散，并可能污染环境；CN过高，则氮不足，就使得微生物的繁殖受到氮源少的限制，导致有机物分解速率降低，施入土壤中，将夺取土壤中的氮素，陷入“氮饥饿”状态。,7 CP(碳磷比)(c:p ratio),堆肥过程中CP的变化是微生物分解有机物的重要标志
15、，堆肥原料的CP应控制在75150。堆肥原料的CP一般高于此值，排水污泥的CP低，可用来作为堆肥原料配料时的调整剂，调整堆肥原料的CP比。,8 pH值,在堆肥化过程中，pH值随着温度及时间的变化而变化,其变化情况和温度的变化是一样的，也反映了有机物分解的进程。在堆肥初期，由于有机酸的产生，pH值可降至5以下。随着有机酸的逐步分解，pH值逐渐上升，发酵完成前可达到8.59.0;最终成品的pH=78。,五 好氧堆肥工艺,好氧堆肥工艺发酵工艺及装置,1 好氧堆肥工艺,野外人工堆肥和工厂化机械堆肥。野外人工堆肥是在传统的农家堆肥的基础上发展起来的，操作简单，费用低廉，许多国家都有应用。该方法对通气、水
16、分、温度等条件不易控制。这种好气堆肥工艺适用于分散的农家堆肥。工厂化机械堆肥技术是由市政管理部门集中城市垃圾实施社会化堆肥的快速方法。经过加工与材料回收后的垃圾集中于堆肥工厂，在发酵池中采用机械搅拌与强制通风的方法使之快速发酵。包括发酵、熟化、加工与贮存。,2 发酵工艺及装置,间歇式发酵工艺及设备(batch fermentation)连续式发酵工艺及设备(continuous fermentation),（1）间歇式发酵工艺及设备(batch fermentation),原料一批一批地发酵，一批原料堆积完后不再添加新料，待完成发酵后成为腐殖土运出。该发酵工艺可露天进行，故又称为野积式堆肥或露
17、天堆肥，也可建堆肥仓以进行全天候生产的，武汉100t/d垃圾处理实验厂即采用该工艺，并建有堆肥仓。,间歇式发酵工艺一般采用二次发酵方式第一次发酵采用机械强制通风，发酵10天，60高温保持5天以上，使肥料达到无害化，然后进行机械分选，去除非堆腐殖质。二次发酵一般在发酵仓进行，10天左右，可达到腐熟化。发酵仓有长方形池式、倾斜床式、立式圆筒式，并配有通风管、搅拌装置,（2）连续式发酵工艺及设备(continuous fermentation),连续进料、连续出料。原料在一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。该工艺发酵时间短，能杀灭病原体，防止异味,成品肥质量好。常用设备有立式多段发酵塔(浆叶
18、式发酵塔)立式多层移动床式发酵塔 丹诺发酵器（卧式回转筒式发酵器）筒仓式动态发酵仓,六 堆肥质量,堆肥质量的含义我国堆肥产品的质量标准堆肥的腐熟度(rotten degree),1 堆肥质量的含意,（1）有适合农作物生长所需的营养成分。（2）符合卫生要求，无害化，要求堆肥中的重金属含量和致病微生物的数量必须低于一定的数量范围。（3）堆肥应达到稳定的腐熟度。,2 我国堆肥产品的质量标准,堆肥化产品还应满足下列基本要求。（1）堆肥产品中的CN应20 土壤中的微生物在分解有机物的同时，还要从氨或硝酸盐中吸收氮作为自身的营养，以维持繁殖增生，若CN比过高，则可利用的N量少而使得微生物处于“氮饥饿”状态
19、，最终影响肥效。（2）堆肥产品应达到完全腐热的程度才能施用。大量施用未完成腐熟的堆肥，由于有机质在土壤中的继续分解，会造成植物根部缺氧而枯死，农业减产。（3）便于运输、贮存和施用。故要求水分在40以下,袋装堆肥的含水率应低于20，最好加工成颗粒肥。,3 堆肥的腐熟度,腐熟度的概念堆肥腐熟度是指堆肥的稳定化程度，它既是反映堆肥化反应完成的标志，又是堆肥质量的标准。评价指标：物理学、化学、生物学、工艺指标气味、粒度、色度pH值、有机质变化、碳氮比、氮化合物、腐殖酸,堆肥腐熟度的测定方法：植物幼苗试验法，耗氧速率法、CO2生成速率法、易分解有机物含量法、淀粉消失法、硝酸氮生成法、CN恒定法、氧化还原
20、电位升高法、碱性基团交换容量法等多种方法。,七、堆肥农业效用,改良土壤促进植物根系增长堆肥的增产作用堆肥农用的不利因素,1 改良土壤,增加有机质和养分改善土壤结构使粘质土壤松散，使砂质土壤结成团粒，降低土壤容重，增加孔隙率；使土壤固相下降，液、气相增加；促进通风，提高保水能力；腐殖质粒子表面带负电，能吸附NH+4、K、Ca2等养分，使肥分不致流失。,2 促进植物根系增长,堆肥本身是腐殖质，能促进植物根系的伸长和增长。堆肥中含有丰富的微生物、原生动物，施入土壤可以改善土壤生物环境的结构和功能，成为防止病原微生物的“屏障”，使农作物不易遭受虫害。,3 堆肥的增产作用,施用适宜数量的优质堆肥,一般均
21、有较好的增产作用，并能提高农产品的品质；与化肥复合施用，效果更佳；但对于不同的农作物，增产效果并不一样。,4 堆肥农用的不利因素,肥效不高：NPK混合含量一般3。因此，不能把推肥等同于传统的农家肥，只能作为土壤的改良剂或调节剂。大量施用堆肥，可能会使土壤富集有害元素。堆肥设备投资大，产品的成本高。,堆肥过程中的主要影响因素,通风和耗氧速率有机质含量水分碳氮比（C/N）颗粒度pH值温度碳磷比（C/P）,在密闭的沼气池里，那些能够生活在缺乏氧气条件下的细菌会大量繁殖。它们将人粪尿、禽畜粪尿和秸秆中的有机物分解，并且产生沼气。沼气的成分主要是甲烷。甲烷是一种可以燃烧的气体，是清洁的燃料。沼气池中的残
22、渣和残液中含有多种无机盐，可以作肥料。另外，细菌在分解有机物时，释放出的能量形成高温，高温可以杀死各种病菌和虫卵。,沼气池,丹麦的中心沼气厂,储气罐,发电厂,高温堆肥就是将人粪尿、禽畜粪尿和秸秆等堆积起来，使细菌和真菌等大量繁殖，细菌和真菌等可以将有机物分解，并且释放出能量，形成高温。高温堆肥是生产农家肥料的重要方式。高温堆肥过程中形成的高温，也可以杀死各种病菌和虫卵。,除了生产沼气和高温堆肥，对粪便进行无害化处理，还有哪些方式呢？我国一些城镇和乡村开始兴建各种类型的生态厕所。一般具有以下特点：地下设有沼气池，可以就地对人粪尿进行无害化处理，产生的沼气可作燃料，残渣、残液可作花草树木或农作物的肥料；屋顶可以覆土种植、蓄水养殖或安装太阳能利用装置。,德国城市家庭垃圾堆肥,封闭式粪便处理厂是将人、畜粪尿集中采用全封闭设施对其分离成可燃气体、水和有机肥料。本设施全部按环保要求设计,在生产过程中不会造成任何污染。,你知道吗？,视频,Thank You!,
