南开大学固体废物处理与处置总结.ppt

《固体废弃物的处理与处置》 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 堆肥化概述 好氧堆肥程序、工艺、装置和影响因素 堆肥质量 堆肥的农业效用 第二节 厌氧发酵制沼气 有机物的厌氧发酵过程 发酵原料 发酵工艺和影响发酵的因素 第一节 好氧生物降解制堆肥 一、堆肥化概述 (一) 堆肥化概念和分类 堆肥化是在控制条件下，使来源于生物的有机废物，发生生物稳定作用的过程。这一定义强调，堆肥原料来自生物界；堆 制过程需在人工控制下进行，不同于卫生填埋、废物的自然腐烂与腐化；堆制过程的实质是生物化学过程。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐殖土”。废物经过堆制，体积一般只有原体积的50-70％。 堆肥化系统分类方法有多种：按堆制方式可分为间歇堆积法和连续堆积法；按原料发酵所处状态可分为静态发酵法和动态发酵法；按堆制过程的需氧程度可分为好氧法和厌氧法。 现代化堆肥工艺，特别是城市垃圾堆肥工艺，大都是好氧堆肥。好氧堆肥系统温度一般为50－65℃，最高可达70－80℃，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。 厌氧法堆肥系统，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3－12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，产生更多的生物体，可用反应式分别表示为： (三)堆肥原料与堆肥微生物 1．堆肥原料 生活垃圾、有机污泥、人和禽畜粪便以及农林废物等都含有堆肥微生物所需要的各种基质——碳水化合物、脂类、蛋白质，因而是常用的堆肥原料。 2．堆肥微生物 好氧法制堆肥，参与有机物生化降解的微生物包括两类:嗜温菌和嗜热菌。 固体废物好氧微生物降解过程，依据温度变化，大致分成三个阶段，每一阶段各有其独特的微生物类群。 (1)中温阶段：堆制初期，堆层呈中温(15－45℃)。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，以细菌、真菌、放线菌为主的微生物迅速繁殖。 (2)高温阶段：堆层温度上升到45℃以上，便进入高温阶段。从废物堆积发酵开始，不到1周的时间，堆温一般可达到65－70℃，或者更高。此时，嗜温性微生物受到抑制，甚至死亡，而嗜热性微生物逐渐替代嗜温性微生物的活动。除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解转化外，半纤维素、纤维素、蛋白质等复杂有机物也开始强烈分解。在50℃左右活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；60℃时，仅有嗜热性放线菌与细菌活动，70℃以上，微生物大量死亡或进入休限状态。 在高温阶段，嗜热性微生物按其活性，又可分为三个时期：对数增长期、减速增长期和内源呼吸期。微生物经历三个时期变化以后，堆层便开始发生与有机物分解相对立的腐殖质形成过程，堆肥物科逐步进入稳定状态。 (3)降温阶段：在内源呼吸期，微生物活性下降，发热量减少,温度下降，嗜温性微生物再占优势，使残留难降解的有机物进一步分解，腐殖质不断增多且趋于“稳定”，堆肥便进入腐熟阶段。 二、好氧堆肥程序、工艺、装置和影响因素 （一）典型的静态好氧发酵制堆肥程序 1 原料预处理 包括分选、破碎以及含水率和碳氮比调整。 2 原料发酵 (1)一次发酵：好氧堆肥的中温与高温两个阶段的微生物代谢过程称为一次发酵或主发酵。它是指从发酵初期开始，经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程，一般需10-12天，以高温阶段持续时间较长。 (2) 二次发酵：物料经过一次发酵，还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在，需将其送到后发酵室，堆成1-2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20-30天。 3 后处理：后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理。 堆肥产品质量及卫生要求 堆肥产品质量（以干基计） 粒度：农用堆肥产品粒度不大于12mm，山林果园用堆肥产品粒度不大于50mm； 含水率：≤35%； pH值：6.5~8.5； 全氮（以N计）：≥0.5%； 全磷（以P2O5计）：≥0.3%； 全钾（以K2O计）：≥1.0%； 有机质（以C计）：≥10%； 重金属含量：总镉（以Cd计）≤3mg/kg；总汞（以Hg计）≤5mg