1、第三篇 固體廢物生物處理技術西南交通大學 李啟彬固體廢物生物處理技術第1頁內容和要求1、概述2、好氧生物處理技術 好氧生物處理基本原理 好氧生物處理工藝過程 生物好氧處理設備 生物好氧處理設施運行管理3、厭氧生物處理技術 厭氧生物處理基本原理及技術要求 厭氧生物處理反應器類型及其運行影響原因 厭氧生物處理工程案例分析固體廢物生物處理技術第2頁概述（B） 固體廢物生物處理技術是指利用微生物代謝作用，在有氧或缺氧條件下對固體廢物中分子量大、能位高有機物進行分解，使之轉化為分子量小、能位低簡單物質，到達固體廢物減量化、無害化和資源化目標，方便利用或采取深入妥善處理技術。 固體廢物生物處理技術第3頁概

2、述（B）生物處理技術包含好氧堆肥、厭氧發酵和生物酶解技術。機械生物處理（MBT）Municipal Solid Waste Treatment System MBT(Mechanical Biological Treatment).flv固體廢物生物處理技術第4頁第一章 好氧生物處理技術第一節 好氧生物處理基本原理（C）一、好氧生物處理基本原理 堆肥有機物（含C、N、O、P、S）氧氣，微生物細胞物質（微生物繁殖）CO2、H2O、NH3、PO43、SO42能量合成氧化排入環境釋放、轉換為熱或提供生物合成用有機物好氧堆肥分解過程固體廢物生物處理技術第5頁二、好氧生物處理幾個階段 一個完整好氧堆肥過

3、程包含升溫階段（堆肥早期，15-45）、高溫階段（45以上，有機物降解強烈，嗜熱微生物為主）、降溫階段（嗜溫微生物為主）和腐熟階段。第一章 好氧生物處理技術第一節 好氧生物處理基本原理（C）固體廢物生物處理技術第6頁三、好氧生物處理影響原因 有機含量和營養物 水分含量 溫度 C/N比 pH值 氧濃度：在好氧堆肥通風供氧過程中，對于強制通風靜態條垛堆肥，采取時間控制通風方式要求堆體內氧濃度在10-15% ，而對于密閉反應器系統，采取氧含量控制通風方式要求堆體內氧濃度在15-20%。 第一章 好氧生物處理技術第一節 好氧生物處理基本原理（C）固體廢物生物處理技術第7頁四、好氧生物處理無害化工藝條件

4、 熱滅活與無害化 無害化條件：堆體溫度55以上維持5-7d，或堆體溫度70 維持3-5d第一章 好氧生物處理技術第一節 好氧生物處理基本原理（C）固體廢物生物處理技術第8頁第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第9頁一、前處理 破碎：12-60mm，太小影響通風供氧 分選：剔除惰性物 調整水分、C/N比 第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第10頁二、主發酵 主發酵可在露天或發酵裝置內進行，經過翻堆或強制通風向堆積層或發酵裝置內物料供給氧氣。采取翻堆作業進行通風時，堆體高度不超出1.8m。 發酵早期物質分解是靠嗜

5、溫菌3040為最適宜生長溫度進行，因為堆溫上升，最適宜溫度為4565嗜熱菌取代嗜溫菌，堆溫進入高溫階段。通常，在嚴格控制通風量情況下，將堆溫升高至開始降低為止階段作為主發酵階段。 對以生活垃圾為主體城市垃圾和家畜糞便好氧堆肥而言，其主發酵期約為4-12d。第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第11頁三、后發酵 經過主發酵半成品被送往后發酵工序，在這里將以前還未分解易分解和較難分解有機物深入分解，使之變成比較穩定腐殖質類有機物，從而得到完全成熟堆肥制品。 在該工序中通常將物料堆積到12m后進行發酵，普通進行自然通風，有時需加以翻堆或作必要通風處理。 后發

6、酵時間普通在2030d，需將含水率降至不高于35%。第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第12頁四、后處理 分選去除預處理未去除塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等。 若生產精堆肥，應進行再破碎。 生產復合肥，需加入N、P、K。第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第13頁五、脫臭 產生臭氣物質：氨、硫化氫、甲硫醇、胺類等 除臭方法：吸收法；高溫分解法；臭氧氧化法；吸附法；生化法等。 對于中等臭源，可用熟堆肥氧化吸附除臭法第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第14頁固體廢物生

7、物處理技術第15頁六、貯存 貯存6個月堆肥產量為宜。第一章 好氧生物處理技術第二節 好氧生物處理工藝過程（A）固體廢物生物處理技術第16頁第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A） 原料接收設備預處理設備布料設備一次發酵設備二次發酵設備后處理設備產品深加工設備 固體廢物生物處理技術第17頁一、供料進料設備 地磅秤：不低于20t/h 卸料臺 進料門 貯料倉 裝載機械 進料漏斗 運輸機械 第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A）固體廢物生物處理技術第18頁二、預處理設備 破袋機 破碎機 篩選機 混合攪拌機 第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A）固體廢物生物

8、處理技術第19頁三、堆肥化設備 第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A）固體廢物生物處理技術第20頁好氧靜態堆肥工藝第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A）固體廢物生物處理技術第21頁第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A）固體廢物生物處理技術第22頁第一章 好氧生物處理技術第三節 生物好氧處理設備（A）固體廢物生物處理技術第23頁動態發酵倉靜態發酵倉固體廢物生物處理技術第24頁矩形固定式梨翻倒發酵池固體廢物生物處理技術第25頁第一章 好氧生物處理技術第四節 生物好氧處理設施運行管理（A）一、供料進料系統：如板式給料機作業前和作業時檢驗，故障排除后或確

9、定無故障時需空轉3-5min，方可重新滿負荷運行。二、預處理系統三、主發酵系統四、后發酵系統 見講義p79-85固體廢物生物處理技術第26頁堆肥實例香港沙嶺堆肥廠 禽畜農戶用承接商提供防漏廢物搜集桶存放禽畜廢物，承接商搜集車會定時到農場搜集禽畜廢物。部份禽畜廢物會送到沙嶺堆肥廠進行堆肥處理，其余便運往堆填區處置。 禽畜廢物運到沙嶺堆肥廠后會加入木糠，以維持最正確濕度，然后排列放置。另外，承接商會天天用堆肥機攪拌及翻動堆肥一次，以提供足夠氧氣，進行堆肥處理。 整個堆肥處理過程需時約8周，堆肥產品會售作泥土改良劑。為確保堆肥質素，承接商每個月會測試樣本。固體廢物生物處理技術第27頁搜集禽畜廢物 用

10、木糠作為混合物 固體廢物生物處理技術第28頁把堆肥排列放置 把堆肥翻動 固體廢物生物處理技術第29頁堆肥產品以20千克包裝，售作土壤改良劑 固體廢物生物處理技術第30頁沙嶺堆肥廠生產堆肥成品測試結果參數1月2月3月4月5月酸堿值6.07.27.16.15.9濕度(% w/w)6067535755化學需氧量(mg/kg)3,500,0005,000,0004,100,0004,000,0003,600,000總凱氏氮(mg/kg)22,00026,00020,00018,00024,000碳氮比7:18:110:110:18:1總磷(mg/kg)3,4009,5005,3005,8008,200

11、固體廢物生物處理技術第31頁實例餐廚垃圾生物處理成城市中心城區餐廚垃圾 無害化處理項目 建設地點：成城市雙流縣西航港街道辦事處江安村；建設單位：四川嘉博文生物科技有限企業；建設內容：包含預處理車間、生化處理車間、產品加工車間、污水處理設施、生活辦公綜適用房及綠化、水、電等；用地面積：約30畝；建設規模：日處理餐廚垃圾200噸；總投資：7000萬。固體廢物生物處理技術第32頁固體廢物生物處理技術第33頁餐廚廢棄物處理廠生化處理車間固體廢物生物處理技術第34頁資源型高速高溫生化處理機在技術上采取高速高溫熱循環加熱發酵干燥技術。發酵干燥爐內物料加熱時，循環風溫度一直控制在250至400之間；物料發酵

12、和干燥溫度一直控制在65至75之間；微生物水分活度在逐步降低，以確保除特定菌群外大部分微生物菌無法生存，同時爐內壓力一直保持在-0.01Kpa至-0.04Kpa 之間；設備采取PLC（可編程邏輯控制器）智能電氣儀表控制著發酵干燥爐內溫度、壓力、和氧氣供給，間接控制著物料濕度，平衡氣相，確保菌群特定發酵環境，促進其快速繁殖。單位條件下物料生產周期，包含發酵、干燥和冷卻時間不超出10小時。餐廚垃圾在生化處理機經過高溫微生物菌接種，均勻攪拌后，高溫好氧發酵、烘干、穩定熟化后物料排入皮帶輸送機中，其產出物主要成份是芽胞桿菌及乳酸菌、酵母菌等代謝物。 固體廢物生物處理技術第35頁固體廢物生物處理技術第3

13、6頁5 實例污泥蚯蚓養殖項目位于雙流區金橋鎮昆山小區1、4、7組，占地面積197畝，主要建設內容為：污泥搜集池900m2（上部結構為彩鋼大棚1200m2）、發酵大棚4032m2、草料大棚兩座共計4400m2、機械停放棚636m2、蚯蚓養殖大棚30000m2、半成品堆場900m2、辦公區生活板房120m2、生活物資庫房60m2、工人宿舍84m2，配套建設停車場、地磅及綠化等。項目建成后，形成年產蚯蚓糞約16200噸、蚯蚓約280噸能力。 固體廢物生物處理技術第37頁固體廢物生物處理技術第38頁固體廢物生物處理技術第39頁固體廢物生物處理技術第40頁第二章 厭氧生物處理技術第一節 厭氧生物處理基本

14、原理及技術要求(C)一、微生物學過程H2, CO2醇類、羧基酸（乙酸除外）乙酸可溶有機物CH4, CO2產氫產乙酸菌同型產乙酸菌發酵細菌耗氫產甲烷菌20%52%4%76%24%72%28%乙酸產甲烷菌復雜有機物水解菌固體廢物生物處理技術第41頁1、水解階段 復雜非溶解性聚合物轉化為溶解性單體或二聚體過程。2、發酵階段 水解產生可溶性小分子有機物被轉化為揮發性脂肪酸過程。3、產氫產乙酸階段 發酵階段產物深入轉化為乙酸、氫、二氧化碳過程。4、產甲烷階段 產甲烷菌利用乙酸、H2和CO2生成甲烷氣體過程。第二章 厭氧生物處理技術第一節 厭氧生物處理基本原理及技術要求(C)固體廢物生物處理技術第42頁二

15、、有機物分解代謝過程纖維素+營養物外纖維酶例：(C6H12O5)n+H2On(C6H12O6)可溶性葡萄糖+營養物例：C6H12O6=2CH3CHOHCOOH（乳酸）C6H12O6=CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2C6H12O6=2CH3CH2OH+2CO2產酸菌階段2：酸化細菌細胞+揮發性脂肪酸+CO+H+其它產物（醇類、乳酸等）產甲烷菌細胞例：4H2+CO2=CH4+2H2O2CH3CH2OH+CO2=2CH3COOH+CH4CH3COOH=CH4+CO22CH3CH2CH2COOH+2H2O+CO2=4CH3COOH+CH4階段3：甲烷化細菌細胞+CH4+CO2（在液相中）C

16、H4和CO2傳遞到氣相中階段1：水解第二章 厭氧生物處理技術第一節 厭氧生物處理基本原理及技術要求(C)固體廢物生物處理技術第43頁二、有機物分解代謝過程纖維素纖維素酶，H2O纖維二糖纖維二糖酶，H2O葡萄糖半纖維素多聚糖類單糖+糖醛酸H2, CO2, 乙酸,丁酸,甲酸和醇類等H2OH2O半纖維酶多聚糖酶發酵蛋白質蛋白酶(內肽酶)，H2O蛋白胨蛋白酶(內肽酶)，H2O多肽氨基酸肽酶(外肽酶)，H2O第二章 厭氧生物處理技術第一節 厭氧生物處理基本原理及技術要求(C)固體廢物生物處理技術第44頁第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A） 厭氧發酵系統由罐體、攪拌系統

17、、換熱和保溫系統、沼氣輸出和沼渣液排料系統組成。一、類型 干式、濕式 連續式、序批式 完全混合式、活塞流式固體廢物生物處理技術第45頁(1) 濕式厭氧消化工藝（含固率10-15%）氣液分離器排到空氣混合池化學污泥或市政污泥加料真空過濾器固體到垃圾填埋場消化器60泵泥漿氣體分離器CH4CO2其它能量轉化單元空氣分離器重組分磁分離器粉碎器城市固體廢棄物鐵類物質消化氣過濾輕組分 濕式厭氧消化工藝流程圖第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第46頁 干式厭氧消化（含固率20-40%） 與濕式厭氧消化工藝基本相同，只是污泥脫水和處置工作量相對較少。因

18、為固體濃度更高，氨濃度等環境參數影響較大。 難點：生物反應在高固體含量條件下進行；輸送、攪拌；需要讓進料和接種物充分混合，預防反應器局部有機負荷超高以及消化物質酸化。 優點:反應器單位體積需水量低，產氣量高; 缺點:運行經驗有限。第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第47頁攪拌浮渣層塑料加水磁選進料金屬沉淀高溫消毒產氣中溫水解（第一階段）水和固體殘渣堆肥化產甲烷（第二階段，固定膜反應器）液體液體回流兩相“濕-濕”厭氧消化系統固體脫水2 單相厭氧消化工藝和兩相厭氧消化工藝第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A

19、）固體廢物生物處理技術第48頁3 序批式和連續式序批式連續式第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）新成熟老固體廢物生物處理技術第49頁4 高溫消化工藝和常溫消化工藝 高溫消化工藝 50-60 中溫消化工藝 30-40 自然溫度消化工藝第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第50頁二、厭氧生物處理影響原因 物理原因：溫度、水力停留時間、粒徑、含固率、攪拌 化學原因：有機負荷、pH、堿度、VFA、氨氮、營養物質、C/N、鹽分、重金屬毒性第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體

20、廢物生物處理技術第51頁二、厭氧生物處理影響原因（一）物理原因1、溫度 在環境條件中，以溫度影響較為顯著。依據溫度不一樣，可把發酵過程分為常溫發酵（2025） 、中溫發酵（3040）和高溫發酵（5060）。 在中溫發酵條件下，有機負荷為2.53.0kg/(m3.d)，甲烷產氣量約11.3 m3/(m3.d)；在高溫發酵條件下，有機負荷為6.07.0kg/(m3.d)，甲烷產氣量約3.04.0 m3/(m3.d)。 高溫發酵對殺滅病原微生物效果較佳。第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第52頁二、厭氧生物處理影響原因（一）物理原因2、水力停

21、留時間3、粒徑 20-40mm4、含固率 含固率低：反應器容積大； 含固率高：流動性差、混合性差、固體沉降、堵塞、形 成浮渣層 高效生物膜反應器（UASB等）：低于2% 全混型反應器：8-12% 機械混合反應器：12% 干式：20%第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第53頁二、厭氧生物處理影響原因（一）物理原因5、攪拌 作用：使消化物質均一化，防止死區和沉泥；提升物質和微生物接觸機會；有利于去除有毒副產物 類型：泵循環、機械攪拌、氣體攪拌6、接種數量第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理

22、技術第54頁二、厭氧生物處理影響原因（二）化學原因1、有機負荷 中溫發酵，2.53.0kg/(m3.d) ； 高溫發酵，有機負荷為6.07.0kg/(m3.d)第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第55頁二、厭氧生物處理影響原因（二）化學原因2、pH、堿度、VFA pH：水解、發酵菌及產氫產乙酸菌 56.5，甲烷菌6.67.5（6.87.4最正確） 堿度:mg/L VFA: mg/L第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第56頁二、厭氧生物處理影響原因（二）化學原因3、營養物質 厭氧微生物除要求一定百分比C、N、P基質外，還對鐵、鎳、鈷等微量元素含有要求。垃圾中普通都含有厭氧降解反應所需要營養元素。 合成細胞C：N約為5：1，因為尚需要作為能源碳，故要求C：N到達1020：1為宜。如C：N過高，細胞氮量不足，系統緩沖能力低，pH值輕易降低；C：N太低，氮量過多，pH值可能上升，氮鹽輕易積累，會抑制發酵進程。第二章 厭氧生物處理技術第二節 厭氧生物反應器類型及其運行影響原因（A）固體廢物生物處理技術第57