1、固體廢物生物處理第一節 概述有機物是固體廢物污染的重要來源1、生活垃圾中50-60%是有機物，會腐爛變質，釋放臭氣，污染環境；會孳生蚊蠅，危害健康。2、糞便、污水處理廠污泥大部分是有機物，堆放過程中會釋放污染物，污染環境。3、農業廢棄物基本上全是有機物，傾倒水體中會釋放污染物；焚燒會污染大氣。一、生物處理定義 生物處理就是以固體廢物中的可降解有機物或其他組分為對象，利用生物對其作用，轉化為穩定產物、能源和其他有用物質的一種處理技術。二、生物處理方法好氧生物處理法 在提供游離氧的條件下，以好氧微生物為主使有機物降解、穩定的無害化處理方法。固體廢物存在的各種有機物(相對分子質量大、能位高)作為微生

2、物的營養源，經過一種生化反應，逐級釋放能量，最終轉化成相對分子質量小、能位低物質而穩定下來，達到無害化的要求，以便利用或進一步妥善處理，使其回到自然環境中去。 厭氧生物處理化 在沒有游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對有機物進行降解、穩定的一種無害化處理。在這種厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解，轉化為簡單、穩定的化合物，同時釋放能量。其中，大部分能量以甲烷形式出現，這是一種可燃氣體，可回收利用。同時，僅少量有機物被轉化、合成為新的細胞組成部分。三、主要生物處理技術堆肥化技術厭氧消化廢物養殖蚯蚓微生物浸出回收金屬第二節 漚肥技術一、漚肥技術原理 利用需氧性微生物的活動，快速分解有機物，并

3、產生大量的熱能使堆體內的溫度不斷上升，一般可達到50-70，并維持一定時間，從而將堆料的病菌、蠕蟲卵、蠅蛆等殺死，達到無害化的目的，并進行有機物的降解。二、簡易漚肥方法污水坑漚肥法平地漚肥法半坑式漚肥法 三、簡易漚肥的影響因素及其控制1、原料有機成分含量 控制有機物含量25%以上，C/N比例約為25：1。2、微生物量 為了加速漚肥的腐熟，可加入一些富含高溫纖維分解菌的騾、馬糞或幾經腐熟的堆肥體，加入量一般為堆體的10%20%。3、含水率 含水率需根據原料質量、性質、季節而定，一般以30%-50%為適宜。4、pH值 漚肥過程微生物一般適于在中性和弱堿性的環境中生長繁殖。5、空氣供給 漚肥中需氧菌

4、的活動需要有良好的通風，一般在溫度上升期通風量要大些，溫度下降期應限制通風量；冬季為保溫，通風量要小些。6、封泥泥的厚度一般以5-6cm為宜，冬季可適當加大厚度。四、簡易漚肥的無害化處理加生石灰法加農藥處理法加尿素法第三節 有機固體廢物堆肥化處理技術一、基本概念二、原料來源及質量控制三、堆肥化原理四、堆肥化工藝五、堆肥化設備六、堆肥化過程技術參數及控制七、堆肥腐熟度及其質量標準八、堆肥肥效與利用一、基本概念1、堆肥化定義 在人工控制的條件下，利用自然界中廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物的新陳代謝作用，在中高溫好氧條件下，把固體廢物中可降解的有機物轉化為穩定的腐殖質的過程。深褐色、質地松散、

5、有泥土味的物質。這種物質的養料價值不高，但卻是一種極好的土壤調節劑和改良劑，其主要成分是腐殖質。根據微生物生長的環境可將堆肥化分為：好氧堆肥化厭氧堆肥化2、堆肥化發展過程厭氧堆肥化農業廢棄物、落葉、雜草、糞便城市生活垃圾好氧堆肥化、機械化堆肥堆肥廠停產倒閉堆肥化技術又開始回升垃圾成分動植物殘余、灰渣垃圾產生速度快、產量大工業革命，工業制成品及有害物混入垃圾中填埋、焚燒等缺陷分類、分選技術發展二、原料來源及質量控制1、原料來源生活垃圾礦業工業林業農業來源2、質量控制密度（容重）：適于堆肥的垃圾密度為350-650kg/m3；組分（濕質）%：有機物20%，并按照易腐物（動物性+植物性）、灰渣（15

6、mm稱渣礫，15mm為灰土）和廢品（紙類、布類、塑料、金屬、玻璃）分別統計用于堆肥化處理的城市生活垃圾組成成分。含水率：適合堆肥的垃圾含水率為40-60%；碳/氮比（C/N）：適合堆肥的C/N比為20：130：1；粒度：適合堆肥的物料粒度為12-60mm，蔬菜類易腐廢物尺寸可略大一些。三、堆肥化原理 好氧堆肥是以好氧菌為主對廢物中的有機物進行吸收、氧化、分解及轉化，微生物把一部分有機物氧化成簡單的無機物，并釋放出能量，把另一部分有機物轉化成為新的細胞物質，使微生物生長繁殖，產生更多的生物體。1、總的反應方程式有機SW+O2 CO2+H2O+細胞體+腐殖質+ 雜質+Q好氧微生物生物化學轉化2、理

7、論方程式中 r=0.5b-nx-3(c-ny)； s=a-nw；n為降解效率(摩爾轉化率1)； CaHbNcOd和CwHxNyOz分別代表堆肥原料和 堆肥產物的成分。例題 用一種成分為C31H50NO26的堆肥物料進行實驗室規模的好氧堆肥化試驗。試驗結果，每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg，測定產品成分為C11H14NO4，試求每1000kg物料的化學計算理論需氧量。 解 (1)計算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質量為852kg，則參加過程的有機物摩爾數=(1000/852)kmol=1.173kmol； (2)堆肥產品C11H14NO4的千摩爾質量為224kg，可算出每摩

8、爾參加過程的殘余有機物摩爾數即n=200/(1.173224)=0.76； (3)由已知條件：a=31，b=50，c=1，d=26，w=11，x=14，y=1，z=4。可以算出 r=0.550-0.7614-3(1-0.761)=19.32 S=31-0.7611=22.64 (4)所需的氧量為： W=0.5(0.764+222.64+19.32-26) 1.17332kg=781.5kg3、生物化學轉化過程馴化階段中溫發酵階段高溫發酵階段腐熟化階段溫度的變化來表征有氧呼吸的強度3.1 馴化階段 堆層溫度沒有變化，溫度維持在20，生物化學作用主要表現為菌群替代，適者生存的微生物開始繁殖，并逐漸

9、占主導地位；不適應堆肥環境的微生物衰退死亡。3.2 中溫發酵階段 堆層溫度從室溫急劇升高到45，表明生物化學作用劇烈進行，嗜溫菌（細菌、真菌和放線菌）開始大量吞噬易降解有機質，使其轉化生成大量有機酸（氨基酸、脂肪酸），并在熱力、壓力作用下脫水縮合，生成腐殖酸。3.3 高溫發酵階段 當肥堆溫度升到45以上時，即進入高溫階段。在這階段，嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡，嗜熱性微生物逐漸代替了嗜溫性微生物的活動，堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質繼續分解轉化，復雜的有機化合物如半纖維素、纖維素和蛋白質等開始被強烈分解。 通常在50左右進行活動的主要是嗜熱性真菌和放線菌；溫度上升到60時，真菌幾乎完全停

10、止活動，僅有嗜熱性放線菌與細菌在活動；溫度升到70以上時，對大多數嗜熱性微生物已不適宜，微生物大量死亡或進入休眠狀態。 與細菌的生長繁殖規律一樣，可將微生物在高溫階段生長過程細分為三個時期，即對數生長期、減速生長期和內源呼吸期。在高溫階段微生物活性經歷了三個時期變化后，堆積層內開始發生與有機物分解相對應的另一過程，即腐殖質的形成過程，堆肥物質逐步進入穩定化狀態。3.4 腐熟化階段 在內源呼吸后期，只剩下部分較難分解及難分解的有機物和新形成的腐殖質，此時微生物活性下降，發熱量減少，溫度下降。在此階段嗜溫微生物又占優勢，對殘余較難分解的有機物作進一步分解，腐殖質不斷增多且穩定化，此時堆肥即進入腐熟

11、階段。降溫后，需氧量大大減少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧擴散能力增強，此時只須自然通風。四、堆肥化工藝野外人工堆肥固體廢物有機固體廢物預處理無機物攪拌機機械發酵池風機后處理后發酵貯藏出售工廠化機械堆肥工藝流程工廠機械化堆肥預處理 包括破碎、分選等，主要是除去堆肥原料中大塊和非堆肥化物質。但不同的堆肥原料，預處理過程有所不同。如家畜糞便、污泥、城市生活垃圾。 一般，粒徑，有機物分解速度，但物料間的空隙率 ，通氣效果。 適宜的粒徑范圍是1260mm。如果堆肥物質結構堅固，不易擠壓，粒徑應小些，否則粒徑應大些。此外，決定垃圾粒徑大小時，還應考慮它的經濟性，因為粒度，動力消耗，處理垃圾的費用。主

12、發酵（一次發酵） 通常將堆肥開始到堆肥溫度升高到開始降低為止的階段，稱為主發酵階段。主發酵階段是堆肥生物化學反應的基本階段，在發酵池內進行。后發酵 經過主發酵的半成品被送去后發酵。在主發酵工序尚未分解的易分解及較難分解的有機物可能全部分解變成腐植酸、氨基酸等比較穩定的有機物，得到完全成熟的堆肥成品。一般，把物料堆積到12米高度進行后發酵，此時，需要防止雨水的裝設，有些場合還需進行翻堆和通風。有時即使不進行通風，也需要每周左右進行一次翻堆。后處理 經過二次發酵后的物料中，幾乎所有的有機物都變細碎和變了形，數量也減少了。然而，在城市固體廢物發酵堆肥時，在前處理工序中還沒有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷

13、、金屬、小石塊等雜物依然存在，因此，還要經過一道分選工序以去除雜物，可以用回轉式振動篩、振動式回轉篩、磁選機、風選機、慣性分離機、硬度差分離機等預處理設備分離去除上述雜質，并根據需要（如生產精制堆肥）進行再破碎。脫臭 在堆肥化工藝過程中，每個工序系統有臭氣產生，主要有氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等，必須進行脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學除臭劑除臭；水、酸、堿水溶液等吸收劑吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附劑吸附法等。其中，經濟而實用的方法是堆肥氧化吸附除臭法。將源于堆肥產品的腐熟堆肥置入脫臭器，堆高約0.81.2m，將臭氣通入系統，使之與生物分解和吸附及時作用，氨、硫化氫的去除效

14、率均可達到98以上。也可用特種土壤(如鹿沼土、白堊土等)代替堆肥，此種設備稱土壤脫臭過濾器。貯存 堆肥的供應期多半是集中在秋天和春天(中間隔半年)。因此,一般的堆肥化工廠有必要設置至少能容納6個月產量的貯藏設備。堆肥成品可以在室外堆放，但此時必須有不透雨水的覆蓋物。 貯存方式可直接堆存在二次發酵倉內，或袋裝后存放。加工、造粒、包裝可在貯藏前也可在貯存后銷售前進行。要求包裝袋干燥而透氣，如果密閉和受潮會影響堆肥產品的質量。好氧靜態堆肥工藝 通常采用露天的靜態強制通風剁形式，或在密閉的發酵池、發酵箱、靜態發酵倉內進行。一批原料堆積成條垛或置于發酵裝置內后，不再添加新料和翻倒，直到堆肥腐熟后運出。

15、缺點：有機物和微生物分布不均勻，容易造成厭氧狀態。間歇式發酵工藝 間歇式發酵工藝是將原料一批一批地發酵，一批原料堆積之后不再添加新料，待完成發酵成為腐殖質運出。由于該工藝的一次發酵周期只需10天左右，故可加快發酵池的周轉，建池數量可比周期30天的一次發酵方式減少2/3，還由于第一次發酵后將非堆腐物排除，可使堆肥體積減少1/2，此外，因堆肥由一次發酵轉入二次發酵時，經過機械翻倒，故加快了腐熟化進程，縮短了發酵周期。連續發酵工藝 連續發酵工藝采取連續進料和連續出料方式發酵，原料在一個專設的發酵裝置內完成中溫和高溫發酵過程。這種系統除具有發酵時間短，能殺滅病源微生物外，還能防止異味，成品質量比較高，

16、已在美國、日本、歐洲廣為采用。計量板式給料機初選（人工）發酵倉出倉二次發酵垃圾入場磁選滾筒篩堆肥污水糞便計量廢鐵填埋回收物糞便入場武漢市城市垃圾堆肥發酵系統 糞便輸送垃圾發酵倉熟料振動篩細料通風磁選農肥粗料分揀利用浸濾液集水井沖洗水調節池初沉池污泥曝氣池豎流池污泥回用池上海市城市垃圾堆肥發酵系統工藝流程 城市生活垃圾貯料池抓吊廢鐵滾筒篩人工分選粗大無機物去填埋混合滾筒污水池風機出料機二次發酵出料機風機一次發酵振動給料機散裝堆肥裝袋機填埋出售滾筒篩杭州市垃圾堆肥廠工藝流程圖脫臭戽斗式翻堆機貯槽定量給料器一次發酵倉家畜尿回轉振動篩二次發酵倉雜質污水池土壤脫臭裝置干凈氣體長野縣堆肥化系統流程圖手選錘

17、式破碎機振動傳輸帶廢紙捆包機非堆肥物收集箱輕質物：紙及塑料磁選機罐頭盒雙螺旋混合機空氣發酵倉（4座）粉碎機（3臺）旋風分離器氣體燃料空氣加熱器旋風分離器污泥水：到下水道攪拌機布料機濃縮污泥槽離心機高溫空氣空氣旋轉干燥器堆肥德克薩斯州休斯敦日處理360噸垃圾堆肥廠流程五、堆肥化設備 計量設備進料供料設備預處理設備一次發酵設備二次發酵設備后處理設備產品精加工設備等計量設備：地磅稱供料設備：貯料倉、進料斗、起重機等。預處理設備：破包機、撕碎機、分選機、混合攪拌機等。發酵設備：一次發酵設備、二次發酵設備等。后處理設備：篩選機、烘干造粒機、配肥、包裝機等。其它設備：脫臭裝置、污水導排與處理裝置、配電與控

18、制裝置；臥式堆肥發酵滾筒箱式堆肥發酵池六、堆肥化過程技術參數及控制通風作用及其控制含水率及其控制倉內溫度及其控制有機質含量顆粒度碳氮比（C/N）碳磷比pH值1、通風作用及其控制 通風供氧是好氧堆肥化生產的基本條件之一，在機械堆肥生產系統里，要求至少有50的氧滲入到堆料各部分，以滿足微生物氧化分解有機物的需要。 通風的作用：（1）提供氧氣，以促進微生物的發酵過程（2）通過供氣量的控制，調節最適合的溫度（3）在維持最適溫度的條件下，加大通風量可以去除水分 從理論上講，堆肥過程的需氧量取決于被氧化的碳量，但由于有機物在此過程中分解的不確定性，難以根據垃圾的含碳量變化精確確定需氧量。 堆層中氧的濃度和

19、耗氧速率能表征微生物活動的強弱和有機物的分解程度。通風量主要決定于堆肥原料有機物含量、揮發度()，可降解系數(分解效率)等 。常用的通風方式有：自然通風供氧；向肥堆內插入通風管(主要用在人工土法堆肥工藝)；利用斗式裝載機及各種專用翻推機橫翻堆通風；用風機強制通風供氧。后兩者是現代化堆肥廠主要采用方式。 強制通風控制方式：通風速率恒定的時間控制通風速率變化的時間控制溫度反饋控制通風速率變化的時間-溫度控制微電腦控制O2和CO2的控制在堆肥實際運行過程中，可根據以下空氣量近似估計的方法來評價堆肥發酵情況最佳排氣O2濃度為14%17%排氣中O2分壓大于14%，則表示空氣中氧的消耗不到1/3如排氣中O

20、2體積分數降至10%，則表示好氧發酵停止如用排氣中CO2體積分數來代替O2體積分數作為監測參數，則最佳CO2的體積分數應為3%6%2、含水率及其控制 微生物需要從周圍環境中不斷吸收水分以維持其生長代謝活動，微生物體內水及流動狀態水是進行生化反應的介質，微生物只能攝取溶解性養料，水分是否適量直接影響堆肥發酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的關鍵因素之一。下圖是垃圾含水率與細菌生長和氧攝人量的關系曲線，其中微生物的生長和對氧的要求均在含水率為5060時達到峰值。故在用生活垃圾制堆肥時，一般以含水率55為最佳。 通常，生活垃圾的含水率均低于此值，可添加糞便或污水污泥等進行調節。添加的調節劑與垃

21、圾的重量比，可根據下式求出： 式中： M調節劑與垃圾的重量(濕重)比； Wm、Wc、Wb分別為混合原料含水率、垃圾含水率、調節劑含水率。3、倉內溫度及其控制 在堆肥過程中，隨著物料中微生物活動的加劇，微生物分解有機物所釋放出來的熱量大于堆肥的熱耗時，堆肥溫度上升。因此，升溫直接反映了微生物活動的劇烈程度。 溫度決定著微生物活性大小和堆肥化進程快慢，同樣是好氧堆肥化重要工藝技術參數之一。溫度太低，不僅不利于有機質氧化分解和微生物新陳代謝，而且也達不到熱滅活（即高溫殺滅蟲卵、病原菌和寄生蟲等）的無害化要求，故一般采用好氧高溫堆肥。但是，當溫度超過70時，堆肥中的放線菌等有益細菌（存活于植物根部周圍

22、使植物茁壯成長）將被殺滅，孢子量不活動狀態，分解速度減慢。故堆肥化適宜溫度為55-60 。4、有機質含量 堆肥化原料中的有機質含量高低對堆層溫度和通風量均有影響，有機物含量過低，不能提供足夠的熱能，影響嗜熱菌生長，難以維持高溫發酵過程。有機物含量大于80時，堆制過程要求大量供氧，實踐中常因供氧不足而發生部分厭氧過程。適宜的有機質含量為20-80%。5、顆粒度 顆粒度影響堆層空隙率和透氣性。物料顆粒的平均適宜粒度為12-60mm，并隨垃圾物性變化而變化，紙類（含紙板）的破碎粒度為3.8-5.0cm，材質較硬者的粒度要求小一些（0.5-1.0cm），廚房食品垃圾為主的廢物破碎尺寸可大一些，以免破碎

23、成漿狀影響透氣性。6、碳氮比（C/N） 微生物每利用30份碳就需要1份氮，故初始物料的碳氮比為30：1合乎堆肥需要，其最佳值在26：135：1之間。成品堆肥的適宜碳氮比為10：120：1之間。由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，故應加入氮肥水溶液、糞便、污泥等調節劑，使之調到30以下。當有機原料的碳氮比為已知時(可通過分析測出)，可按下式計算所需添加的氮源物質的數量：式中：K混合原料的碳氮比，通常取最佳范圍值， 配合后為35：1；C1、C2、N1、N2分別為有機原料和添加物料的碳、氮含量7、碳磷比 碳和氮對營養微生物的繁殖是必要的。此外，磷也是非常必要的元素，磷的含量對發酵起很大的影響。

24、有時在垃圾發酵時，添加污泥的原因之一就是污泥含有豐富的磷。堆肥適宜的C/P為75150。8、 pH值 pH值是一項能對細菌環境做出估價的參數。在堆肥的生物降解和發酵過程中，堆層pH值隨時間和溫度變化而變化，pH值是揭示堆肥化分解過程的一個極好標志。最初階段由于有機酸產生，pH值回降低到4.55；隨后，隨著有機酸被逐漸分解，pH值逐漸上升到8左右，一般認為pH=7.5 8.5時堆肥化效率最高。七、堆肥腐熟度及其質量標準定義：指堆肥中有機質因氧化分解而穩定化程度稱作堆肥腐熟度。基本含義： 堆肥產品達到穩定化，無害化程度，即對環境不產生不良影響； 堆肥產品使用不影響農作物的生長和土壤的耕作能力。堆肥

25、腐熟度的檢測方法1、直觀經驗法溫度下降至接近常溫外觀呈茶褐色或者暗灰色無惡臭而有土壤的霉味，不吸引蚊蠅呈疏松團粒結構堆肥腐熟度的檢測方法2、淀粉測試法 最終堆肥成品中，淀粉應全部消失。測定原理是根據淀粉遇碘變藍，如果碘液檢測出現黃色，表明堆肥已穩定，如果呈藍色，表明堆肥未腐熟。 但當堆肥原料淀粉含量很低時，不能采用此方法判斷是否腐熟。堆肥腐熟度的檢測方法3、耗氧速率法 耗氧速率標志著堆肥反應的進行程度。堆肥腐熟時，耗氧速率很低。認為當耗氧速率降為0.020.1O2mol/min時，堆肥已腐熟。耗氧速率一般采用測氧儀測定。八、堆肥肥效與利用1、垃圾堆肥肥效 垃圾堆肥產品中含有豐富的有機質、氮、磷

26、等養分，所以不僅可用于改善土壤，作為土壤的改良劑，而且可作為有機肥用于糧食、蔬菜、花卉、林木等方面的生產。垃圾堆肥主要通過三個方面來改善土壤改善土壤結構增加土壤養分提高土壤生物活性有機垃圾堆肥肥效影響因素微生物：微生物通過直接和間接作用（加固氮、解磷、解鉀和根際促生作用）影響到有機肥的肥效。有機物質：C/N比、有機物中的硫代氨基酸等。養分：不同有機肥的組成，其養分含量和有效性不同，如含動物性廢渣、禽糞等的有機肥，其肥效高于含畜糞、秸稈高的肥效。鈣：含鈣量高的有機肥比含鈣量低的有機肥具有更強的抗病作用，進而肥效較高。有機肥的腐熟度：未完全腐熟的有機肥對土壤微生物的影響大，特別是對微生物量、區系、

27、密度、拮抗菌等影響大，進而導致肥效降低。2、堆肥產品的精制混合造粒篩分低溫干燥堆肥破碎混合包裝精制農肥混合短期發酵化肥功能微生物其他配料有機無機復合肥、營養基質、生物菌肥第四節 有機固體廢物厭氧發酵技術一、基本概念二、原料來源三、厭氧發酵原理四、厭氧發酵工藝五、厭氧發酵設備六、厭氧發酵過程技術參數及控制七、沼氣與沼渣的綜合利用一、基本概念固體廢物厭氧消化 在人工控制厭氧條件下，利用厭氧微生物將廢物中可降解有機質分解轉化成甲烷、二氧化碳和其它穩定物質的生物化學處理過程。二、原料來源堆肥原料都可以作厭氧發酵原料 三、厭氧發酵原理1、總生化反應式2、理論方程3、厭氧發酵過程 有機物厭氧發酵依次分為液

28、化、產酸、產甲烷三個階段，每一階段各有其獨特的微生物類群起作用。液化階段起作用的細菌稱為發酵細菌，包括纖維素分解菌，脂肪分解菌，蛋白質水解菌。產酸階段起作用的細菌是醋酸分解菌。這兩個階段起作用的細菌統稱為不產甲烷菌。產甲烷階段起作用的細菌是甲烷細菌。 在液化階段，發酵細菌利用胞外酶對有機物進行體外酶解，使固體物質變成可溶于水的物質，然后，細菌再吸收可溶于水的物質，并將其酵解成為不同產物。 在產酸階段，產氫、產醋酸細菌把前一階段產生的一些中間產物丙酸、丁酸、乳酸，長鏈脂肪酸、醇類等進一步分解成醋酸和氫。 在產甲烷階段，甲烷菌利用H2/CO2醋酸以及甲醇、甲酸、甲胺等C1類化合物為基質，將其轉化成

29、甲烷。其中，H2/CO2和醋酸是主要基質。一般認為，甲烷的形成主要來自H2還原CO2和醋酸的分解。根據對中間產物轉化成甲烷的過程所作的研究發現醋酸是厭氧發酵中最重要的中間產物。不產甲烷菌：指厭氧消化過程中不直接參與甲烷生成反應的微生物統稱，包括水解性細菌和產酸細菌等。其作用是： 為產甲烷菌提供養分； 為產甲烷菌創造適宜的氧化還原條件； 為產甲烷菌消除部分有毒物質； 和產甲烷菌一起，共同維持發酵的pH值。產甲烷菌：隸屬于原核生物。其主要生態特征有： 嚴格厭氧，對氧和氧化劑非常敏感； 宜于中性偏堿性環境條件下繁殖； 菌體倍增時間長，4-5天才系列增殖1代； 只能利用少數簡單化合物作營養，但卻都能利

30、用分子氫作代謝能量； 代謝最終產物是CH4和CO2。四、厭氧發酵工藝 主要包括原料預處理，接種物的選擇和富集，沼氣發酵裝置形狀的選擇、啟動和日常運行管理，副產品沼渣和沼液的處置等技術措施。1、傳統沼氣發酵工藝類型按溫度分類高溫發酵：發酵溫度維持在5060之間。其特點是微生物特別活躍，有機物分解消化快，產氣率高【一般在2m3/（m3料液d）以上】，滯留時間短。主要適用于處理溫度較高的有機廢物。對于有特殊要求的有機物，例如殺滅人糞中寄生蟲卵和病菌，可采用該工藝。中溫發酵：發酵溫度維持在3035之間。此發酵工藝有機物消化速度較快，產氣率較高【一般在1m3/（m3料液d）以上】，在實際中應用較多。常溫

31、發酵：指在自然溫度下進行沼氣發酵。該工藝的發酵溫度不受人為控制，基本上是隨氣溫變化而不斷變化，通常夏季產率較高，冬季產期率較低。這種工藝的優點是沼氣池結構相對簡單，造價較低。一般固體廢物處理很少采用常溫厭氧發酵。按發酵級數分類單級發酵：混合發酵只有一個沼氣池，其沼氣發酵過程只在一個發酵池內進行。設備簡單，但條件控制較困難。兩級和多級發酵：原料先在第一個發酵池滯留一定時間進行分解、產氣，然后料液從第一個發酵池進入第二個或其余的發酵池繼續發酵產氣。該發酵工藝滯留時間長，有機物分解徹底，但投資較高。按投料運轉方式分類連續發酵半連續發酵批量發酵兩步發酵2、現代大型工業化沼氣發酵工藝流程主要特點：（1）

32、能大量消納有機物，適用于城市垃圾和污水處理廠污泥的處理和處置（2）發酵周期比較短（3）產生的沼氣量大、質量高、用途廣泛。（4）整個系統在運行過程中不會產生二次污染，不會對周圍的環境造成危害（5）整個系統的運行完全是自動化管理五、厭氧發酵設備厭氧發酵裝置：厭氧發酵池，亦稱厭氧消化器 現代大型工業化沼氣發酵設備 常用的發酵池立式圓形水壓式沼氣池立式圓形浮罩式沼氣池長方形（或方形）發酵池加料管發酵間（貯氣部分）出料間液面水壓式沼氣池工作原理示意圖多用于我國農村大多采用地下埋設和水壓式貯氣發酵間為圓形，兩側帶有進出料口容積：6m3、8m3、10m3、12m3等優點：池頂有活動蓋板，便于檢修。結構簡單，

33、造價低，施工方便。缺點：氣壓不穩定，池溫低、原料利用率低（僅1020%）、產氣率低（平均0.10.15m3(m3d)）進料口進料管發酵間浮罩出料聯通管出料間隔墻導氣管(a)頂浮罩式進料管發酵間出料聯通管出料間活動蓋輸氣管卡具排氣管水池導向柱進料口(b)側浮罩式浮罩式沼氣池示意圖 糞水溢水管進料口攪拌器出料門洞出料口發酵室木板蓋導氣喇叭口長方形發酵池 （b）古典型（a）歐美型（c）蛋型（d）歐洲平底型常用的大型發酵罐結構類型六、厭氧發酵過程技術參數及控制 1、厭氧條件：確保厭氧消化系統厭氧條件對于固體廢物厭氧消化處理來說，至關重要； 2、溫度：在35-38或50-65范圍內為佳； 3、pH值：最

34、佳pH值范圍是7-8； 4、營養素或養分：C/N=15-30：1、C/P=150：1、N/NH3適宜； 5、攪拌：一般情況下需要安裝攪拌設備；6、添加劑與毒害物：添加劑有硫酸鋅、磷礦粉、鋼渣、碳酸鈣、爐灰等；但超過發酵菌耐受度即成為毒害物；7、生物固體停留時間與負荷。 影響甲烷形成的因子ATP ATP是生物體能代謝的重要因子。研究表明，在甲烷菌和甲烷八疊球菌中，已檢測過的全部反應系統都需要ATP，才能由各種甲烷供體形成甲烷。輔酶M輔酶F420其他載體：維生素B12及其衍生物參與了甲烷形成中的甲烷轉移七、沼氣與沼渣的綜合利用一、沼氣的利用 據研究，沼氣的發熱量為37660kJ/m3，當含有CO2

35、時，其發熱量為2092025100kJ/m3。平均1kg有機物的純沼氣量為200 300L，而1000m3的沼氣發熱量相當于600m3的天然氣。沼氣的利用沼氣作生活燃料沼氣作運輸工具的動力燃料沼氣用來發電沼氣作化工原料沼氣孵化禽類沼氣用于蔬菜種植，增產效果顯著用沼氣貯糧防蟲二、沼液與沼渣的利用 在厭氧條件下，有機物經過沼氣發酵后，除碳、氫組成沼氣外，其他有利于農作物的元素氮、磷、鉀幾乎沒有損失。這種發酵余物是一種優質的有機肥，通常稱為沼氣肥。其中，沼液稱為沼氣水肥，沼渣稱為沼氣渣肥。1、沼液利用 沼液是一種速效肥料，適于菜田或有灌溉條件的旱田作追肥使用。長期施用可促進土壤團粒結構的形成，使突然

36、疏松，增強土壤保肥保水能力，改善土壤理化性狀，使土壤有機質、全氮、全磷及有效磷等養分均有不同程度的提高，因此對農作物有明顯的增肥效果。每畝用量約為10001500kg。2、沼渣利用 沼渣含有較全面的養分和豐富的有機物，是一種緩速并具有改良土壤功效的優質肥料。連年使用渣肥，土壤中有機質與氮磷含量比未施渣肥的土壤均有所增加，而土壤密度下降，孔隙度增加，土壤的理化性狀得到改善，保水保肥能力增強。第五節 蚯蚓處理有機固體廢物基本原理蚯蚓在垃圾處理中的作用處理工藝流程主要影響因素處理垃圾后產生的蚓糞和蚯蚓的主要用途工程實例一、基本原理 利用蚯蚓和微生物共同處理廢物的過程，構成了以蚯蚓為主導的蚯蚓-微生物

37、處理系統。一方面，蚯蚓直接吞食廢物，經消化后形成蚓糞顆粒，蚓糞顆粒是微生物生長的理想基質；另一方面，經微生物分解的有機物是蚯蚓的優質食物。二者相互依存，促進有機廢物分解。二、蚯蚓在垃圾處理中的作用1、蚯蚓通過沙囊和消化道，研磨和破碎有機物2、垃圾中的有機物經消化道作用后，以顆粒狀排出，利于與其他物質分離3、蚯蚓的活動可改善垃圾中的水氣循環4、蚯蚓自身通過同化和異化作用使有機物降解，并釋放出N、P、K等營養元素5、可對垃圾處理過程及其產品進行毒理監察三、處理工藝流程收集垃圾機械分選有機碎塊待處理料分堆蚯蚓轉化篩選蚯蚓蚓糞金屬玻璃塑料橡膠放置蚯蚓四、主要影響因素1、有機質含量2、碳氮比3、溫度4、

38、含水率5、pH6、投加密度7、有毒有害物質8、蚯蚓品種1、有機質含量 蚯蚓以垃圾中的腐爛有機質為食，要求垃圾中有機質含量要高，垃圾中有機質含量小于40%，會影響蚯蚓生長繁殖。2、碳氮比 有機廢棄物中的有機質是蚯蚓生存的主要條件,但有機質的營養搭配是限制蚯蚓生長和繁殖的關鍵。過去認為主要決定于蛋白質和脂肪的含量,實際上食料C/N才是反映蚯蚓堆肥適宜性的綜合指標。 研究表明C/N較高時蚯蚓數量增長多,繁殖快,更有利于提高蚯蚓堆肥處理效果。多年研究結果表明,當目標C/N=(2540)1時蚯蚓堆肥處理效果最佳。3、溫度 不同種蚯蚓的生存域值范圍各不相同,一般的試驗條件將溫度控制在2025的范圍。以夏、秋季節處理效果較好,特別是深秋季節,環境溫度在20左右時,特別適合蚯蚓生長繁殖,此時蚯蚓的增殖率接近80%,溫度過高或過低都對蚯蚓產生負面影響。4、含水率 蚯蚓的呼吸和其他生命活動跟環境濕度密切相關。濕度過小,蚯蚓會降低新陳代謝速率,降低水分消耗,出現逃逸、脫水而極度萎縮呈半休眠狀態;濕度過高則溶解氧不足,出現逃逸或窒息死亡。蚯蚓能夠適應的濕度范圍為30%80%,最適宜的濕度范圍為60%80%。5、pH6、投加密度 在大規模的工程應用中,增大蚯蚓投加密度可提高單位容積的處理效率