固体废物处理与处置

第四章 固体废物 生物处理

【概念】堆肥化　厌氧消化 　　　　浸出率　增容比 【方法原理】 堆肥原理； 厌氧消化原理； 微生物浸出机理。 本章重点

好氧堆 肥处理 其它生物 处理方法 厌氧消 化处理 处理方法 微生物 浸出 蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等 堆肥化（composting）: 在人工控制的环境下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程 1 好氧堆 肥处理 2 其它生物 处理方法 厌氧消 化处理 处理方法 4 厌氧消化: 也称厌氧发酵，指在厌氧状态下利用微生物使固体废物中有机物转变为CH4和CO2的过程 微生物浸出: 利用微生物新陈代谢过程或代谢产物将废物中目的元素转变为易溶状态并得以分离的过程 微生物 浸出 3

1 好氧堆肥处理 好氧堆肥演示 6 评价指标 5 堆肥设备 四类，15个 4 四类 堆肥工艺 3 六个阶段及内容 影响因素 2 六个主要因素 堆肥过程 1 堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化 基本原理 堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取

1 好氧堆肥处理 好氧堆肥基本原理 异化作用 同化作用 细胞物质 (微生物繁殖) CO2,H2O,NH3,PO43-, O42- 能量 堆肥有机物(含C，H，O，N，P，S，Cl)、氧和微生物 转入环境 释放、转化为热 +

1 好氧堆肥处理 好氧堆肥过程 适应新环境 嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度↗45℃ 嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃ 嗜温性微生物、多为难分解物质，温度↘

1 好氧堆肥处理 影响因素 及工艺 堆肥化效果 供氧量 含水率 温度和有机物含量 颗粒度 C/N和C/P pH 主发酵 分选、破碎、筛分、混合、养分及水分调节 发酵仓或露天堆积，强制或翻堆搅拌供氧主发酵期4~12d 前处理 1 2 后发酵 进一步分解难分解有机物，条堆或静态堆肥，20~30d 3 贮存 夏冬需贮存，容纳6个月的贮存设备；干燥透气 6 脱臭 产生氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等。化学除臭剂；碱、水溶液过滤；熟堆肥、沸石等吸 附剂吸附 5 后处理 分选设备去除塑料、玻璃金属、小石块；加入N、P、K制复肥 4

1 好氧堆肥处理 物料处理设备 翻堆设备 破碎设备 混合设备 输送设备 分离设备 斗式装载机或推土机、垮式翻堆机、侧式翻堆机 堆肥化设备 生物过滤器：熟化的堆 肥、树皮、木片、粒状的 泥炭等，负荷为80~120 m3•m-3•h-1)，出气温度维持在20~40℃； 应堆肥产品质量高、操 作员少、臭味控制有效、 空间限制少、 环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流 反应器堆肥系统 除臭设备

1 好氧堆肥处理 生物学指标 呼吸作用/生物活 性/发芽指数 化学指标 工艺指标 pH/COD/BOD 温度 /VS/碳氮比/氮 化物/腐殖酸 工艺指标 温度 耗氧速率400 mg/(kg·h) 堆肥腐熟度评价指标 物理学指标 气味/粒度/色度 生物学指标 呼吸作用/生物活 性/发芽指数 腐熟杜评价指标

1 好氧堆肥处理 生物学指标 呼吸作用/生物活 性/发芽指数 化学指标 工艺指标 pH/COD/BOD 温度 /VS/碳氮比/氮 化物/腐殖酸 工艺指标 温度 耗氧速率400 mg/(kg·h) 堆肥腐熟度评价指标 物理学指标 气味/粒度/色度 生物学指标 呼吸作用/生物活 性/发芽指数 腐熟杜评价指标

1 好氧堆肥处理 [1] 柴晓利,张华,赵由才.固体废物堆肥原理与技术[M].化学工业出版社.2005年9月 参 考 资 料 [1] 柴晓利,张华,赵由才.固体废物堆肥原理与技术[M].化学工业出版社.2005年9月 [2] 王岩.殖业固体废弃物快速堆肥化处理[M].化学工业出版社. 2005年8月 [3] http://www.compost.org.uk

2 厌氧消化处理 1 2 3 4 厌氧消化原理 厌氧消化影响因素 厌氧消化工艺 厌氧消化设备 沼气发酵过程演示

2 厌氧消化处理 1 2 3 4 厌氧消化原理 厌氧消化影响因素 厌氧消化工艺 厌氧消化设备 沼气发酵过程演示

2 厌氧消化处理 细胞物质 堆肥有机物微生物 细胞物质 有机酸，醇类，O2，NH3，H2S等，能量，微生物 CO2，CH4等，能量 厌氧消化原理 细胞物质 有机酸，醇类，O2，NH3，H2S等，能量，微生物 CO2，CH4等，能量

2 厌氧消化处理 细胞物质(微生物繁殖) 有机酸、醇类、CO2、H2S、NH3、能量 堆肥有机物(C、N、O、H、P、S等) 细胞物质 厌氧消化原理 细胞物质(微生物繁殖) 有机酸、醇类、CO2、H2S、NH3、能量 堆肥有机物(C、N、O、H、P、S等) 细胞物质 CO2、CH4等，能量 酸性发酵阶段 碱性发酵阶段

2 厌氧消化处理 厌氧消化的影响因素 添加物和抑制物 厌氧条件 接种物 温度 原料配比 搅拌 pH 其它因素

2 厌氧消化处理 根据消化温度划分工艺类型 高温消化工艺 自然温度消化工艺 厌氧消化工艺 根据消化温度划分工艺类型 最佳温度范围是47~55 ℃，此时有机物分解旺盛，消化快，物料在厌氧池内停留时间短，非常适用于城市垃圾、粪便和有机污泥的处理 培养高温消化菌、维持高温、投料和排料、搅拌消化物料 目前我国农村都采用这 种消化类型。这种工艺的消化池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广，但受季节影响明显 消化周期须视季节和地区的不同加以控制 高温消化工艺 自然温度消化工艺

2 厌氧消化处理 根据投料运转方式划分工艺类型 连续消化工艺 半连续消化工艺 两步消化工艺 厌氧消化工艺 投料启动后，经一段时间的消化产气，连续定量的添加消化原料和排出旧料；其消化时间能够长期连续进行。工艺易于控制，能保持稳定的有机物消化速率和产气率，但该工艺要求较低的原料固形物浓度 启动时一次性投入较多的消化原料，当产气量趋于下降时，开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。 农村较适用 两个反应器；根据两段理论设计

2 厌氧消化处理 连续消化工艺 半连续消化工艺 厌氧消化工艺 回流搅拌 厌氧消化反应池 沉淀池 贮气柜 备料池 有机固 体废物 回流备料 肥料 用户 半连续消化工艺 池底污泥或消化料液 消化产气 加水封池 入池堆沤 大换料 拌料接种 备料 肥料 定期或不定期出料 定期或不定期加料 活性污泥或 其他接种物

2 厌氧消化处理 消化器 水压式消化池 红泥塑料沼气池： 长方形甲烷消化池 水压式沼气池具有结构简单、造价低、施工方便；但由于温度不稳定，产气量不稳定，因此原料的利用率低。 红泥塑料沼气池： 批量进料 半塑式沼气池/二块模式全塑沼气池/袋式全塑沼气池/干湿交替消化沼 气池 消化器 长方形甲烷消化池

2 厌氧消化处理 水压式沼气池

2 厌氧消化处理 长方形甲烷消化池

2 厌氧消化处理 [1] 周孟津,张榕林,蔺金.沼气实用技术.化学工业出版社.2004年1月 参 考 资 料 [1] 周孟津,张榕林,蔺金.沼气实用技术.化学工业出版社.2004年1月 [2] http://www.biogas-cn.com/ [3] http://www.biogas.com.cm

3 微生物浸出 微 生 物 浸 出 内 容 提 要 微生物浸出史 浸矿细菌 细菌浸出机理 细菌浸出工艺 细菌浸出处理放射性废渣

3 微生物浸出 20~40年工业应用历史 贫矿、尾矿废渣 U、Zn、Mn、As、Ni、Co、Mo等 1958年 专利申请 1954年 高效 1947年 2 发现 Thiolacillus Ferrooniclans 1922年 1 浸出ZnS 1887年 发现

3 微生物浸出 菌种 主要生理特性 最佳pH 氧化铁硫杆菌 Fe2+ Fe3+、 S2O32 - SO42- 2.5~5.3 氧化铁杆菌 浸矿微生物 菌种 主要生理特性 最佳pH 氧化铁硫杆菌 Fe2+ Fe3+、 S2O32 - SO42- 2.5~5.3 氧化铁杆菌 Fe2+ Fe3+ 3.5 氧化硫铁杆菌 S SO42-、 Fe2+ Fe3+ 2.8 氧化硫杆菌 S SO42-、 2.0~3.5 聚生硫杆菌 H2S SO42- 2.0~4.0

3 微生物浸出 浸矿机理 化学 反应说 直接 作用说

3 微生物浸出 细菌浸出工艺 浸出 喷洒法 灌溉法 垂直管法 均匀分布 pH<2 金属回收 循环浸出 置换 电积 其它金属 菌液 再生 再生池

3 微生物浸出 浸出处理放射性废渣

3 微生物浸出 [1] 浸矿技术委员会. 浸矿技术.北京：原子能出版社.1994年10月 参 考 资 料 [1] 浸矿技术委员会. 浸矿技术.北京：原子能出版社.1994年10月 [2] 吴振寰. 湿法冶金新技术新工艺.中国环境科学出版社.2005年 [3] 童雄.微生物浸矿的理论与实践.冶金工业出版社.1997年

4 其它生物技术 蚯蚓床技术 农林废物、城市生活垃圾、污水厂污泥 蚯蚓床 分解、半分解有机质 蚯蚓 蚯蚓粪 微生物

4 其它生物技术 蚯蚓处理工艺 放置蚯蚓 添加有益微生物 垃圾堆放 料堆状况检查 垃圾分离 收集堆料、最终产品处理 垃圾预处理 蚯蚓床技术 放置蚯蚓 添加有益微生物 垃圾堆放 料堆状况检查 垃圾分离 收集堆料、最终产品处理 垃圾预处理 Success factors 蚯蚓处理工艺

4 其它生物技术 温度 <30℃ 消化彻底、肥效高 湿度60%~70% 减容效果好 过程安全 可获大量蚯蚓体 蚯 蚓 蚯蚓床技术 特 点 蚯蚓床技术 温度 <30℃ 湿度60%~70% 消化彻底、肥效高 减容效果好 过程安全 可获大量蚯蚓体

3 其它生物技术 参 考 资 料 [1] 周少奇.环境生物技术.科学出版社[M].2003年7月

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