TreatmentandDisposalofsolidwaste第8章固體廢物的生物處理TreatmentandDisposalofsoli

固體廢物生物處理技術的實質是生物轉化技術，它是指人類通過各種手段，利用微生物所具有的巨大的氧化分解有機物并使之轉化為無機物的生物能，實現可生化降解固體有機物的穩定化、資源化和減量化。

【固體廢物生物處理】固體廢物生物處理技術的實質是生物轉化技術，【2【堆肥化(composing)】

四層含義：

☆原料是來自生物固體有機物（Bio-mass）；☆過程為人工控制而非自然腐化；☆作用的實質是生物化學過程；☆產物是穩定的腐殖質。在人工控制的條件下，依靠自然界中廣泛分布的細菌、放線菌。真菌等微生物，人為地促進可生物降解的有機物向穩定的腐殖質轉化的微生物學過程。堆肥化產物即為堆肥，即：人工腐殖質【堆肥化(composing)】四層含義：

有機固體廢物經過堆肥化處理得到的成品，主要由疏松多孔的高含量腐殖質組成。堆肥中的腐殖質可改善土壤的物理、化學和生物特性，增進化肥肥效，保持土壤環境適于農作物的良好狀態。

【堆肥（compost）】Fig:美國佛羅里達州的堆肥

有機固體廢物經過堆肥化處理得到的成品，主要由疏【堆肥的作用】

改善土壤物理性狀：使土質松軟、多孔隙；增加保水性、透氣性及滲水性提高土壤肥力：增加有機質，提高帶負電荷的腐殖質含量其中含有的某些組分能通過螯合作用抑制對生物生不利的活性鋁與磷酸結合。增加土壤中微生物的數量，改善作物根系微生物條件，促進作物生長和對養分的吸收。腐殖質成分促進植物根系的伸長和增長【堆肥的作用】改善土壤物理性狀：使土質松軟、多孔隙；增加5意義：對固體廢物進行消納處理，實現可降解有機固廢的三化；促進人類社會與自然界物質循環，改良土壤，保護農田；回收沼氣、生產堆肥，合成微生物蛋白質和葡萄糖等。前景：城市生活垃圾、淤泥、人畜糞便和農業秸桿等固體廢物中含有豐富的生物固體有機物，來源廣泛，數量龐大，在當前世界性自然資源和能源嚴重短缺情況下，開發固體廢物生物處理技術，回收和利用固體廢物中所蘊含的大量有用物質及能源意義深遠，前景廣闊。意義：好氧堆肥（高溫堆肥）：

在通風條件下和有游離氧存在情況下，依靠好氧微生物（即好氧細菌）的分解發酵過程。

厭氧堆肥：沼氣發酵或甲烷發酵

有機物在無氧條件下經厭氧菌分解轉化為甲烷的過程。一般在55～60℃時比較好，有時可高達80～90℃，堆制周期短，也稱為高溫堆肥或高溫快速堆肥。堆制溫度低，工藝較簡單，成品堆肥中氮素保留比較多，但堆制周期過長，需3～12個月，異味濃烈，分解不夠充分。好氧堆肥（高溫堆肥）：一般在55～60℃時比較好，有時可高達原料來源：

可用作堆肥化處理的廢物種類很多，來源廣泛如:城市生活垃圾、農業秸桿、鋸末、樹皮、污泥及厭氧發酵殘渣等。目前，我國堆肥化原料主要是兩類：生活垃圾+糞便或生活垃圾+生活污泥農業秸桿+糞便原料來源：目前，我國堆肥化原料主要是兩類：生活垃圾+糞第一節固體廢物的好氧堆肥處理

合成(同化作用)氧化堆肥有機物(含C、H、O、N、S、P)，氧，微生物細胞物質(微生物繁殖)CO2，H2O，NH3

，PO42-，SO42-能量隨水或氣體排入環境釋放能量轉化為熱供生物合成用(異化作用)+腐殖物質+Fig:好氧堆肥作用原理（一）基本原理第一節固體廢物的好氧堆肥處理9Fig:堆肥過程中溫度的變化（二）從廢物堆積到腐熟的好氧微生物生化過程通常都是根據堆層溫度變化為主要標志，分下列若干段：Fig:堆肥過程中溫度的變化（二）從廢物堆積到腐熟的好氧微10微生物活性示意圖微生物在高溫階段的生長過程細分為：對數生長期、減速生長期和內源呼吸期。此后，堆積層內開始發生腐殖質的形成過程。0時間對數增長期減速增長期內源呼吸期1.微生物活性2.O2利用率微生物活性示意圖微生物在高溫階段的生長過程細分為：對數生長期作用：☆維持好氧微生物的生物活性；☆帶走水蒸氣，干化物料；☆調節發酵倉內堆層的溫度等。通風方式：自然通風、堆層內置通風管、機械翻堆通風、強制通風等控制方法：利用需氧量與堆肥物料水分和堆層溫度密切相關性；通常用堆層溫度變化來控制通風量；氧濃度：8%～18%

（三）好氧堆肥化過程技術參數及控制1、供氧量作用：☆維持好氧微生物的生物活性；（三）好氧堆肥化過程技術參12堆肥原料中的水分既可參與維持微生物生長代謝活動又可調節堆肥溫度，因此是基本條件之一。

堆肥最適宜的含水率范圍是50-60%（質量分數），以55%為最佳，此時微生物分解速率最快。

當含水率<20%，微生物活動基本停止；＞70%時，水分將充滿物粒間隙，堆層內空氣量降低，由好氧狀態向厭氧轉化，溫度劇降，并產生惡臭氣體。高含水率原料可機械壓縮脫水或加入稻草、木屑等吸水物；低含水率原料可添加污水、污泥等。2.含水率及其控制堆肥原料中的水分既可參與維持微生物生長代謝活動又可調節堆13

溫度決定著微生物活性大小和堆肥化進程快慢，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℃。

3.倉內溫度及其控制3.倉內溫度及其控制144.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，有機質含量太低，分解所產生的熱量不足以維持堆肥化所需熱滅活溫度，且影響堆肥成品質量；有機質含量太高則給通風供養帶來困難，易出現厭氧狀態。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：材質較硬者的粒度要求小一些；廚房食品垃圾為主的廢物破碎尺寸可大一些，以免破碎成漿狀影響透氣性。4.有機質含量：15在堆肥過程中，大部分碳源被微生物代謝分解成CO2排入大氣，少部分碳成細胞膜。而氮則主要消耗在細胞原生質合成并留于系統中。因此，對于微生物營養需求而言，C/N比是影響微生物生長活性的最主要營養因素。微生物體本身的C/N4-30（干重比），用作營養的C/N比最好在此范圍內（C/N比10左右，有機物被微生物分解速率最大）。C/N太低，多余的氮將以氨的形式逸散并污染環境；C/N比太高，微生物繁殖受到氮源限制而使有機質分解不完全，影響最終的分解效率或降解效率（n值）。5.碳氮比（C/N比）在堆肥過程中，大部分碳源被微生物代謝分解成C166.碳磷比（C/P比）

磷也是微生物繁殖和新陳代謝所必需的，對有機物發酵影響很大，堆肥化原料適宜的C/P比為75-150。7.pH值

堆肥化過程中堆層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值可降低到6以下；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。

固體廢物的生物處理-1課件171、堆肥基本程序（四）堆肥化工藝程序前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭1、堆肥基本程序（四）堆肥化工藝程序前處理主發酵后發酵后處理A、前處理：

以城市生活垃圾為堆肥原料時,包括破碎（12-60mm保證孔隙率和供氧）、分選、篩分等工序；以家畜糞便、污泥等為堆肥原料時，主要任務是調整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑，以促進發酵過程正常或快速進行。降低水分、增加透氣性、調整碳氮比的主要方法是添加有機調理劑（物料中干物質：木屑、稻殼）和膨脹（有機無機三維固體顆粒劑：小塊巖石、花生殼）。前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭堆肥基本程序前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭堆肥基本程序B、主發酵（一次發酵）：

在發酵倉內進行，靠強制通風或翻堆攪拌來供給氧氣將堆肥化物料溫度升高（取決于氧的供應與保溫的良好程度）到開始降低為止的階段，稱為主發酵階段（或主發酵期）。堆肥過程的中溫階段和高溫階段，時間約4～12天。前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭B、主發酵（一次發酵）：前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭C、后發酵（二次發酵）：

將主發酵尚未分解的易分解和較難分解的有機物進一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等較穩定的有機物，得到完全成熟的堆肥制品。（可把物料堆積到1-2m高，敞開式專設倉后發酵，需防雨水和翻堆通風）也稱為熟化階段，堆肥過程的腐熟階段，發酵時間通常在20～30天以上，不進行后發酵的堆肥使用價值低。前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭C、后發酵（二次發酵）：前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭D、后處理：

分選（風選、磁選、回轉篩etc

）以去除前處理工序中雜物（塑料、玻璃、金屬etc），并根據需要再破碎。實際工藝根據需要來組合（打包裝袋、壓實選粒、固化造粒etc）E、脫臭：

化學除臭劑除臭（氨、H2S、硫醇、胺類）、酸、堿水和水溶液過濾、熟堆肥（經濟實用，98%△氨、H2S

）或活性炭、沸石等吸附劑過濾。例：土壤過濾器（白堊土）

前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭F、貯存：堆肥一般在春秋兩季使用，夏冬兩季生產的堆肥只能貯存，所以要建立可貯存6個月生產量的庫房。貯存方式可直接堆存在二次發酵倉中或袋裝，要求干燥而透氣或室外堆放。（需設不透雨覆蓋物）。前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭前處理主發酵后發酵后處理貯存脫臭固體廢物的生物處理-1課件進料供料設備→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。供料設備：地磅稱、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、配電與控制裝置；2、堆肥設備2、堆肥設備3、堆肥發酵工藝與裝置（1）間歇發酵工藝

原料一批批發酵，完成發酵成為腐殖質運出。周期10天左右，可加快發酵池的周轉，建池數量比周期30天的一次發酵少2/3，堆肥體積少1/2。裝置：長方形池式發酵倉、傾斜床式發酵倉。立式圓筒形發酵倉3、堆肥發酵工藝與裝置（1）間歇發酵工藝26（2）連續發酵工藝

連續進料和連續出料式發酵，原料在一個專設的發酵裝置內完成中溫和高溫發酵過程。發酵短，防止異味，成品質量高。發達國家廣為采用。裝置：立式和臥式（丹諾發酵器、槳葉式發酵塔）3、堆肥發酵工藝與裝置（2）連續發酵工藝3、堆肥發酵工藝與裝置常見的立式發酵塔結構示意圖常見的立式發酵塔結構示意圖28包裹倉式：

混勻的物料從發酵倉頂部進入并