第五章固體廢物的生物處理

1、【概念】【概念】堆肥化厭氧消化堆肥化厭氧消化 微生物浸出微生物浸出 【方法原理】【方法原理】 堆肥原理；堆肥原理； 厭氧消化原理；厭氧消化原理； 微生物浸出機理。微生物浸出機理。 本章重點本章重點處理方法處理方法好氧堆好氧堆 肥處理肥處理厭氧消厭氧消 化處理化處理微生物微生物 浸出浸出其它生物其它生物 處理方法處理方法基本原理基本原理堆肥過程中同化、異化作用反應(yīng)式。物質(zhì)變化、能量釋放與獲取堆肥過程中同化、異化作用反應(yīng)式。物質(zhì)變化、能量釋放與獲取堆肥過程堆肥過程堆肥過程四階段，物質(zhì)、溫度、微生物相變化堆肥過程四階段，物質(zhì)、溫度、微生物相變化影響因素影響因素六個主要因素六個主要因素 堆肥工藝堆肥工

2、藝四種工藝，六個階段及內(nèi)容四種工藝，六個階段及內(nèi)容堆肥設(shè)備堆肥設(shè)備四類四類12345評價指標評價指標6四類，四類，15個個異化作用異化作用 同化作用同化作用 細胞物質(zhì)細胞物質(zhì) ( (微生物繁殖微生物繁殖) ) COCO2 2,H,H2 2O,NHO,NH3 3,PO,PO4 43-3-, O, O4 42-2- 能量能量 堆肥有機物堆肥有機物( (含含C C，H H，O O，N N，P P，S S，Cl)Cl)、氧和微生物氧和微生物 轉(zhuǎn)入環(huán)境轉(zhuǎn)入環(huán)境 釋 放 、 轉(zhuǎn) 化釋 放 、 轉(zhuǎn) 化為熱為熱 + + 好好氧氧堆堆肥肥基基本本原原理理好好氧氧堆堆肥肥過過程程好好氧氧堆堆肥肥過過程程 140以

3、下以下240503高于高于604常溫常溫堆體內(nèi)部溫度分布堆體內(nèi)部溫度分布 影影響響因因素素 堆肥化效果堆肥化效果供氧量供氧量含水率含水率溫度和有機物含量溫度和有機物含量孔隙度孔隙度C/N和和C/PpH例：用下列兩種廢物（落葉和活性污泥）混例：用下列兩種廢物（落葉和活性污泥）混合進行堆肥，計算它們的用量，使混合原料合進行堆肥，計算它們的用量，使混合原料的的C/N達到堆肥的適宜比例，同時計算混合原達到堆肥的適宜比例，同時計算混合原料的水分是否達到要求，若不能，計算需加料的水分是否達到要求，若不能，計算需加入的水量。入的水量。落葉：落葉：C/N50.0，N0.7%，含水率，含水率50%活性污泥：活性

4、污泥：C/N6.3，N5.6%，含水率，含水率75%（C/N為為25.0）（5060%） 2. Determine the amount of sludge to be added to 1 lb of leaves to achieve a C/N rate of 25(d) Find the moisture content: Moisture=0.75 lb water0.75 lb water + 0.58 lb dry matter=56%1 lb leaves + 0.33 lb sludge堆堆肥肥工工藝藝主發(fā)酵主發(fā)酵 分選、破分選、破碎、篩分、碎、篩分、混合、養(yǎng)混合、養(yǎng)分及水分

5、分及水分調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)發(fā)酵倉或發(fā)酵倉或露天堆積，露天堆積，強制或翻強制或翻堆攪拌供堆攪拌供氧主發(fā)酵氧主發(fā)酵期期412d前處理前處理 1 2 后發(fā)酵后發(fā)酵 進一步分進一步分解難分解解難分解有機物，有機物，條堆或靜條堆或靜態(tài)堆肥，態(tài)堆肥，2030d3 貯存貯存夏冬需貯存，夏冬需貯存，容納容納6個月的個月的貯存設(shè)備；干貯存設(shè)備；干燥透氣燥透氣6 脫臭脫臭 產(chǎn)生氨、硫化氫、產(chǎn)生氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類甲基硫醇、胺類等?；瘜W除臭劑；等?；瘜W除臭劑；堿、水溶液過濾；堿、水溶液過濾；熟堆肥熟堆肥、沸石等、沸石等吸吸 附劑吸附附劑吸附5 后處理后處理 分選設(shè)備分選設(shè)備去除塑料、去除塑料、玻璃金屬、玻璃金屬、小石塊

6、；小石塊；加入加入N、P、K制復肥制復肥4 工藝類型：條垛式、強制通風靜態(tài)垛、反應(yīng)器、塔式工藝類型：條垛式、強制通風靜態(tài)垛、反應(yīng)器、塔式補 充 結(jié) 構(gòu) 調(diào) 理 劑底 料前 處 理能 源 調(diào) 理 劑第 二 階 段熟 化 階 段回 流 結(jié) 構(gòu) 調(diào) 理 劑第 一 階 段高 速 階 段回 流 堆 肥后 處 理堆 肥 產(chǎn) 品圖 1 -堆 肥 化 過 程 的 流 程 示 意 圖 堆肥化設(shè)備堆肥化設(shè)備破碎設(shè)備破碎設(shè)備 混合設(shè)備混合設(shè)備 輸送設(shè)備輸送設(shè)備 分離設(shè)備分離設(shè)備斗式裝載機或推土機、垮式斗式裝載機或推土機、垮式翻堆機、側(cè)式翻堆機翻堆機、側(cè)式翻堆機反應(yīng)器（垂直、傾斜反應(yīng)器（垂直、傾斜 及水平固體流及水平

7、固體流 ） 鼓風機、流量計鼓風機、流量計自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng) 生物過濾器：熟化的堆生物過濾器：熟化的堆 肥、樹皮、木片、粒狀的肥、樹皮、木片、粒狀的 泥炭等，負荷為泥炭等，負荷為80120 m3m-3h-1)，出氣溫度維持在，出氣溫度維持在2040； 物料處理設(shè)備物料處理設(shè)備翻堆設(shè)備翻堆設(shè)備反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)除臭設(shè)備除臭設(shè)備 化學指標化學指標 pH/COD/BOD /VS/碳氮比碳氮比/氮氮 化物化物/腐殖酸腐殖酸 工藝指標工藝指標 溫度溫度 耗氧速率耗氧速率400 mg/(kgh)堆肥腐熟度評價堆肥腐熟度評價指標指標 物理學指標物理學指標 氣味氣味/粒度粒度/色度色度 生物學指

8、標生物學指標 呼吸作用呼吸作用/生物活生物活 性性/發(fā)芽指數(shù)發(fā)芽指數(shù) 厭氧消化原理厭氧消化原理厭氧消化影響因素厭氧消化影響因素厭氧消化工藝厭氧消化工藝厭氧消化設(shè)備厭氧消化設(shè)備1234 有機物微有機物微生物生物有機酸，醇類，有機酸，醇類，O2，NH3，H2S等，能量，等，能量，微生物微生物細胞物質(zhì)細胞物質(zhì)CO2，CH4等，等，能量能量抗性物質(zhì)抗性物質(zhì) 細胞物質(zhì)細胞物質(zhì)(微生物繁殖微生物繁殖)有 機 酸 、 醇 類 、有 機 酸 、 醇 類 、CO2、H2S、NH3、能量能量堆 肥 有 機堆 肥 有 機物物(C、N、O、H、P、S等等)細胞物質(zhì)細胞物質(zhì)CO2、CH4等，能量等，能量酸性發(fā)酵階段酸性

9、發(fā)酵階段堿性發(fā)酵階段堿性發(fā)酵階段厭氧消化的厭氧消化的影響因素影響因素添加物和抑添加物和抑制物制物厭氧條件厭氧條件/Eh接種物接種物溫度溫度原料配比原料配比攪拌攪拌pH其它因素其它因素 根據(jù)消化溫度劃分工藝類型根據(jù)消化溫度劃分工藝類型高溫消化工藝高溫消化工藝自然溫度消化工藝自然溫度消化工藝最佳溫度范圍是最佳溫度范圍是4755 ，此時有機物分解旺，此時有機物分解旺盛，盛，消化快消化快，物料在厭，物料在厭氧池內(nèi)氧池內(nèi)停留時間短停留時間短 。適用于城市垃圾、糞便適用于城市垃圾、糞便和有機污泥的處理和有機污泥的處理 。培養(yǎng)高溫消化菌、維持培養(yǎng)高溫消化菌、維持高溫投料和排料、攪拌高溫投料和排料、攪拌目前我

10、國農(nóng)村都采用這目前我國農(nóng)村都采用這 種消化類型。種消化類型。這種工藝的消化池這種工藝的消化池結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單簡單、成本低廉成本低廉、施工、施工容易、便于推廣，但受容易、便于推廣，但受季節(jié)影響明顯季節(jié)影響明顯 消化周期須視季節(jié)和地消化周期須視季節(jié)和地區(qū)的不同加以控制區(qū)的不同加以控制 根據(jù)投料運轉(zhuǎn)方式劃分工藝類型根據(jù)投料運轉(zhuǎn)方式劃分工藝類型間歇式消化工藝間歇式消化工藝半連續(xù)消化工藝半連續(xù)消化工藝兩步消化工藝兩步消化工藝一次投料發(fā)酵，一次投料發(fā)酵，運轉(zhuǎn)期中不添加運轉(zhuǎn)期中不添加新料，當發(fā)酵周新料，當發(fā)酵周期結(jié)束后，取出期結(jié)束后，取出舊料再重新投入舊料再重新投入新料發(fā)酵。新料發(fā)酵。啟動時一次性投入啟動時一次

11、性投入較多的消化原料，較多的消化原料，當產(chǎn)氣量趨于下降當產(chǎn)氣量趨于下降時，開始定期添加時，開始定期添加新料和排出舊料，新料和排出舊料，以維持比較穩(wěn)定的以維持比較穩(wěn)定的產(chǎn)氣率。產(chǎn)氣率。 農(nóng)村較適用農(nóng)村較適用 兩個反應(yīng)器；根兩個反應(yīng)器；根據(jù)兩段理論設(shè)計據(jù)兩段理論設(shè)計 池底污泥或消化料液池底污泥或消化料液消化產(chǎn)氣消化產(chǎn)氣加水封池加水封池入池堆漚入池堆漚大換料大換料拌料接種拌料接種備料備料肥料肥料定期或不定期出料定期或不定期出料定期或不定期加料定期或不定期加料活性污泥或活性污泥或 其他接種物其他接種物消化器消化器批量進料批量進料 半塑式沼氣池半塑式沼氣池/二塊模式全塑沼氣二塊模式全塑沼氣池池/袋式全塑

12、沼氣池袋式全塑沼氣池/干濕交替消化沼干濕交替消化沼 氣池氣池水壓式沼氣池具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、水壓式沼氣池具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、施工方便；但由于溫度不穩(wěn)定，產(chǎn)氣施工方便；但由于溫度不穩(wěn)定，產(chǎn)氣量不穩(wěn)定，因此原料利用率低。量不穩(wěn)定，因此原料利用率低。通水穴貯水庫 1887年年發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)1922年年浸出浸出ZnS1947年年發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn) Thiolacillus Ferrooniclans 1954年年高效高效1958年年專利申請專利申請1 2 3 4 5 422223SOHOHOS 細菌 菌種菌種 主要生理特性主要生理特性 最佳最佳pH 氧化氧化鐵硫鐵硫桿菌桿菌 Fe2+ Fe3+、 S2O32 - SO42- 2.55.3 氧化氧化鐵鐵桿菌桿菌 Fe2+ Fe3+ 3.5 氧化氧化硫鐵硫鐵桿菌桿菌 S SO42-、 Fe2+ Fe3+ 2.8 氧化氧化硫硫桿菌桿菌 S SO42-、 S2O32 - SO42- 2.03.5 聚生聚生硫硫桿菌桿菌 S SO42-、 H2S S