第三章固體廢物的農業利用第一節固體廢物的堆肥化

第二節粉煤灰的農業利用1完整版課件ppt第三章固體廢物的農業利用第一節固體廢物的堆肥化1完整第一節固體廢物的堆肥化

一、堆肥化的概念及其發展歷史二、堆肥的基本原理2完整版課件ppt第一節固體廢物的堆肥化一、堆肥化的概念及其發展歷史2一、堆肥化的概念及其發展歷史堆肥化的概念:堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風條件下通過微生物的發酵作用，將有機物轉變為肥料的過程。在這種堆肥化過程中，有機物由不穩定狀態轉化為穩定的腐殖質物質，對環境尤其土壤環境不構成危害，而把堆肥化的產物稱為堆肥。

3完整版課件ppt一、堆肥化的概念及其發展歷史堆肥化的概念:3完整版課件p堆肥化的發展歷史:堆肥化過程雖然是在本世紀才發展起來的科學技術，但原始的堆肥方式很早就出現了，在幾個世紀的歷史過程中，農民們一直將這種辦法用于制造土壤有機肥料。現代的堆肥化過程就是在這種原始的堆肥方式發展而來，最早的用于混合固體原料的堆肥化方法是由印度的愛德華·霍華德在1925年提出的，混合物料主要是由垃圾、人糞尿、污水污泥、樹葉或秸稈和其他一些有機物料組成。20世紀30年代初，在丹麥出現了Dano(丹諾)堆肥裝置。其裝置采用臥式生物發酵筒。發酵筒在水平方向上呈傾斜放置。發酵筒直徑為2.74-3.66m，長約45.72m。筒內物料一般不裝滿。堆料從一端進人，再從另一端排出。這種發酵裝置在70年代初最為流行。目前世界上約有150多家這樣的工廠。4完整版課件ppt堆肥化的發展歷史:4完整版課件ppt我國自古以來就有成熟的積肥制肥工藝。隨著農業生產力大幅度提高，化肥投人量不斷增大，在造成的環境污染日趨加重的同時，由于逐漸喪失了傳統農業中有機肥的投入，致使土壤肥力大幅度下降。5完整版課件ppt我國自古以來就有成熟的積肥制肥工藝。隨著農業生產力大幅度提高二、堆肥的基本原理

堆肥的基本原理有機固體廢物是堆肥微生物賴以生存、繁殖的物質條件，由于微生物生活時有的需要氧氣，有的不需要氧氣，因此，根據處理過程中起作用的微生物對氧氣要求的不同，有機廢物處理可分為好氧堆肥法(高溫堆肥)和厭氧堆肥法兩種。前者是在通氣條件下借好氧性微生物活動便有機物得到降解，由于好氧堆肥溫度一般在50-60℃，極限可達80-9O℃，故亦稱為高溫堆肥。后者是利用微生物發酵造肥。6完整版課件ppt二、堆肥的基本原理堆肥的基本原理6完整版課件ppt1.高溫堆肥（好氧）好氧堆肥是在無氧條件下，借好氧微生物（主要好厭氧菌）的作用來進行的。7完整版課件ppt1.高溫堆肥（好氧）好氧堆肥是在無氧條件下，借好氧微生物（主一般情況下，利用堆肥溫度變化來作為堆肥過程（階段）的評價8完整版課件ppt一般情況下，利用堆肥溫度變化來作為堆肥過程（階段）的評價8完主要生物化學反應:9完整版課件ppt主要生物化學反應:9完整版課件ppt2.厭氧堆肥厭氧堆肥是在無氧條件下，借厭氧微生物（主要是厭氧菌）的作用來進行的。10完整版課件ppt2.厭氧堆肥厭氧堆肥是在無氧條件下，借厭氧微生物（主要是厭氧主要生物化學反應:11完整版課件ppt主要生物化學反應:11完整版課件ppt三、堆肥工藝流程堆肥工藝程序堆肥化技術采用厭氧的野外堆積法，這種方法占地大、時間長。現代化的堆肥生產一般采用好氣堆肥工藝，它通常由前處理、主發酵(一次發酵)、后發酵(二次發酵)、后處理及貯藏等工序組成。12完整版課件ppt三、堆肥工藝流程堆肥工藝程序12完整版課件ppt1.前處理在以家畜糞尿、污泥等為堆肥原料時，前處理的主要任務是調整水分和C/N比，或者添加菌種和酶。但以城市生活垃圾為堆肥原料時，由于垃圾中含有大塊的和非堆肥物質，因此有破碎和分選前處理工藝。通過破碎和分選，去除非堆肥物質，調整垃圾的粒徑。13完整版課件ppt1.前處理在以家畜糞尿、污泥等為堆肥原料時，前處理的主要任務去除非堆肥物質的理由a．如不去除，會使發酵倉容積增大；b．傳送裝置或翻堆攪拌裝置可能會被纖維、繩子纏卷或被竹、金屬等絞入而影響操作；c．非堆肥物質妨礙發酵過程；d．非堆肥物質雖然也可在后處理工序去除，但干電池等物質里所含的重金屬一旦混人堆肥原料，就不能在后處理時選出，而混到成品堆肥中。14完整版課件ppt去除非堆肥物質的理由a．如不去除，會使發酵倉容積增大；14調整粒徑的理由通過破碎可使原料水分一定程度地均勻化，同時破碎使原料比表面積增大，微生物侵蝕的速度就加快，可提高發酵速度。15完整版課件ppt調整粒徑的理由通過破碎可使原料水分一定程度地均勻化，同時破碎2.主發酵(一次發酵)主發酵可在露天或發酵裝置內進行，通過翻推或強制通風向堆積層或發酵裝置內供給氧氣。在露天堆肥或發酵裝置內堆肥時，由于原料和土壤中存在的微生物作用而開始發酵。首先是易分解物質分解，產生CO2和H2O，同時產生熱量，使堆溫上升，這些微生物吸取有機物的碳氮營養成分。在細菌自身繁殖的同時，將細胞中吸收的物質分解而產生熱量。發酵初期物質的分解發酵作用是靠中溫菌(30~40℃是為量適宜生長溫度)進行的，隨著堆溫上升，最適宜溫度45~65℃的高溫菌取代了中溫菌。在此溫度下，各種病原菌均可被殺死(表2-2)。一般將溫度升高到開始降低為止的階段稱為主發酵階段，以生活垃圾為主體的城市垃圾及家畜糞尿好氧堆肥，主發酵期約為3~10d。16完整版課件ppt2.主發酵(一次發酵)主發酵可在露天或發酵裝置內進行，通17完整版課件ppt17完整版課件ppt3.后發酵經過主發酵的半成品被送到后發酵工序，將主發酵工序尚未分解的易分解有機物和較難分解的有機物進一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩定的有機物，得到完全成熟的堆肥制品。一般把物料堆積到1~2m高，進行后發酵，并要有防止雨水流人的裝置。有的場合還需要翻堆和通風，通常不進行通風，而是每周進行一次翻堆。發酵時間的長短，決定于堆肥的使用情況。例如，堆肥用于溫床(能夠利用堆肥的分解熱)時，可在主發酵后直接使用；對幾個月不種作物的土地，大部分可以不進行后發酵而直接施用堆肥；對一直在種作物的土地，則需要使堆肥進行到不能發生奪取土壤氮的程度，后發酵時間通常在20~30d以上。18完整版課件ppt3.后發酵經過主發酵的半成品被送到后發酵工序，將主發酵工序尚4．后處理

經過兩次發酵后的物料中，幾乎所有的有機物都變細碎和變形，數量減少了。然而，城市生活垃圾堆肥時，在預分選工序沒有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等物依然存在。因此，還需要經過一道分選工序，去除雜物，并根據需要進行再破碎(如生產精制堆肥)。

19完整版課件ppt4．后處理經過兩次發酵后的物料中，幾乎所有的有機物都變細5．脫臭部分堆肥工藝和堆肥物在堆制過程和結束后，會產生臭味，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，堿水和水溶液過濾，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過濾。在露天堆肥時，可在堆肥表面覆蓋熟堆肥，以防止臭氣逸散。較為多用的除臭裝置是堆肥過濾器，當臭氣通過該裝置，惡臭成分被堆肥(熟化后的)吸附，進而被其中好氧微生物分解而脫臭，也可用特種土壤代替堆肥使用，這種過濾器叫土壤脫臭過濾器。20完整版課件ppt5．脫臭部分堆肥工藝和堆肥物在堆制過程和結束后，會產生臭6．貯藏堆肥一般在春秋兩季使用，在夏冬就必須積存，所以要建立貯存六個月生產量的設備。貯存方式可直接堆存在發酵池中或袋裝，要求干燥而透氣，閉氣和受潮會影響制品的質量。21完整版課件ppt6．貯藏堆肥一般在春秋兩季使用，在夏冬就必須積存，所以要建四、堆肥的影響因素影響堆肥的因素很多，歸納起來主要有下面幾方面。1．有機質含量2．水分3．溫度4．碳氮比5．C/P6．pH值22完整版課件ppt四、堆肥的影響因素影響堆肥的因素很多，歸納起來主要有下面1．有機質含量對于快速高溫機械化堆肥而言，首要的是熱量和溫度間的平衡問題。有機質含量低的物質發酵過程中所產生的熱將不足以維持堆肥所需要的溫度，并且產生的堆肥由于肥效低而影響銷路，但過高的有機物含量又將給通風供氧帶來影響，從而產生厭氧和發臭。研究表明，堆肥中合適的有機物含量約為20%~80%之間。23完整版課件ppt1．有機質含量對于快速高溫機械化堆肥而言，首要的是熱量和2．水分

水分為微生物生長所必需，在堆肥過程中，按重量計，50%~60%的含水率最有利于微生物分解，水分超過70%，濕度難以上升，分解速度明顯降低。因為水分過多，使堆肥物質粒子之間充滿水，有礙于通風，從而造成厭氧狀態，不利于好氧微生物生長并產生H2S等惡臭氣體。水分低于40%不能滿足微生物生長需要，有機物難以分解。24完整版課件ppt2．水分水分為微生物生長所必需，在堆肥過程中，按重量計3．溫度對堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進行的重要因素，溫度的作用主要是影響微生物的生長，一般認為高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌，現在的快速、高溫、好氧堆肥正是利用了這一點。初堆肥時，堆體溫度一般與環境溫度相一致，經過中溫菌1~2d的作用，堆肥溫度便能達到高溫菌的理想溫度50~65℃，在這樣的高溫下，一般堆肥只要5~6d即可達到無害化。過低的堆溫將大大延長堆肥達到腐熟的時間，而過高的堆溫(>70℃)將對堆肥微生物產生有害的影響。25完整版課件ppt3．溫度對堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進行的重要因素，溫4．碳氮比C/N比與堆肥溫度有關，原料C/N比高，碳素多，氮素養料相對缺乏，細菌和其他微生物的發展受到限制，有機物的分解速度就慢、發酵過程就長。如果碳氮比例高，容易導致成品堆肥的碳氮比過高，這樣堆肥施人土壤后，將奪取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饑餓”狀態，會影響作物生長。若碳氮比低于20:1，可供消耗的碳素少，氮素養料相對過剩，則氮將變成銨態氮而揮發，導致氮元素大量損失而降低肥效。為了保證成品堆肥中一定的碳氮比(一般為25~35:1)和在堆肥過程中有理想的分解速度，必須調整好堆肥原料的碳氮比(生活垃圾碳氮比一般在24:1左右)。一般調整的方法是加人人糞尿，牲畜糞以及城市污泥等。表2-3所示的有機廢物的氮含量和碳氮比均較低，用來調整堆肥原料的碳氮比能收到較理想的效果。26完整版課件ppt4．碳氮比C/N比與堆肥溫度有關，原料C/N比高，碳素多，27完整版課件ppt27完整版課件ppt5．C/P磷是磷酸和細胞核的重要組成元素，也是生物能ATP的重要組成成分，一般要求堆肥料的C/P在75~150為宜。28完整版課件ppt5．C/P磷是磷酸和細胞核的重要組成元素，也是生物能ATP6．pH值pH值對微生物的生長也是重要因素之一，一般微生物最適宜的pH值是中性或弱堿性，pH值太高或太低都會使堆肥處理遇到困難。pH值是一個可以對微生物環境作為估價的參數，在整個堆肥過程中，pH值隨時間和溫度的變化而變化。在堆肥初始階段，由于有機酸的生成，pH值下降(可降至5.0)，然后上升至8~8.5左右，如果廢物堆肥成厭氧狀態，則pH值繼續下降。此外，pH值也會影響氮的損失，因pH值在7.0時，氮以氨氣的形式逸人大氣。但在一般情況下，堆肥過程中，pH值有足夠的緩沖作用，能便pH值穩定在可以保證好氧分解的酸堿度水平。29完整版課件ppt6．pH值pH值對微生物的生長也是重要因素之一，一般微生物五、堆肥的工藝參數和質量標準1．堆肥工藝參數堆肥工藝參數包括一次發酵和二次發酵工藝參數。(1)一次發酵主要參數含水率：45%-60%；C/N比：25/1-35/1；溫度：55-65℃；周期：3-10d。(2)二次發酵工藝參數含水率<40%；溫度<40℃；周期<30-40d2．堆肥質量標準(1)一次發酵終止指標無惡臭；容積減量25%-30%；水分去除率10%；C/N比：15/1~20/1。(2)二次發酵終止指標堆肥充分腐熟；含水率<35%；C/N比：<20/1；堆肥粒度<l0mm。30完整版課件ppt五、堆肥的工藝參數和質量標準1．堆肥工藝參數30完整版六、廢物堆肥化設備及實例分析

1.廢物堆肥化設備及工藝系統廢物堆肥化按設備流程包括下述系統：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→產品細加工設備。（1）供料進料設備（2）堆肥化設備（a）幾種發酵裝置示意圖：（b）多段豎爐式發酵塔（c）筒倉式發酵倉（d）水平（臥式）發酵滾筒31完整版課件ppt六、廢物堆肥化設備及實例分析1.廢物堆肥化設備及工藝

2.國內100t/d生活垃圾處理廠工藝系統實例1986年，同濟大學和無錫市在垃圾好氧堆肥的中試基礎上共同研究，開發設計了我國第一座比較現代化的高溫好氧堆肥系統無錫100t/d生活垃圾處理實驗廠。無錫垃圾處理廠機械設計共分3個組成部分：①受料預分選機組；②發酵進出料機組；③精分選機組。幾種主要機械的設計參數如下：32完整版課件ppt2.國內100t/d生活垃圾處理廠工藝系統實例32完整（1）板式布料機鏈板：長6m，寬1.2m；鏈板速度：0.0025~0.15m/s；生產能力：50m3/h；功率：7.5Kw；功能：使汽車的集中來料變成均勻給料。（2）高效復合篩分破碎機雙層滾筒篩尺寸：Φ1420×Φ1710×6000（mm）；內筒篩孔Φ40mm，外筒篩孔Φ13mm；篩筒轉速：5~18rpm范圍內無級轉速；額定處理量：20~25t/h；功率：滾動筒7.5Kw；破碎機30Kw；功能：篩除＞40mm為不可堆肥物；粒徑小于40mm大于12mm可堆肥物經立錘破碎機粉碎至＜12mm；細篩產生粒徑小于12mm粒徑可堆肥物。33完整版課件ppt（1）板式布料機鏈板：長6m，寬1.2m；鏈板速

（3）組合式振動格篩（粗分選機）功能：去除＞60mm的粗大物；尺寸：2500×1200（mm）；功率：3Kw；能力：16t/h。（4）進料橋式小車包括2條4.0mm橫向進料皮帶。總功率：7.4Kw；功能：為一次發酵池進料用。（5）螺桿出料機螺桿長度：4.5m，直徑0.3m；能力：100t/6h；總功率：9Kw；功能：為一次發酵池出料用。垃圾堆肥化處理工藝的完善，在很大程度上依賴于機械設計的正確和設備運輸的正常。各城市的垃圾結構差異差較大，不可能有普遍適用的機械設備。每個垃圾廠的機械設計必須依據垃圾結構不同而進行組合，得出比較符合工藝要求的機械設計流程。34完整版課件ppt（3）組合式振動格篩（粗分選機）功能：去除＞6035完整版課件ppt35完整版課件ppt36完整版課件ppt36完整版課件ppt37完整版課件ppt37完整版課件ppt38完整版課件ppt38完整版課件ppt39完整版課件ppt39完整版課件ppt40完整版課件ppt40完整版課件ppt41完整版課件ppt41完整版課件ppt42完整版課件ppt42完整版課件ppt第二節粉煤灰的農業利用一、粉煤灰的改土與增產作用二、粉煤灰肥料43完整版課件ppt第二節粉煤灰的農業利用一、粉煤灰的改土與增產作用43完整一、粉煤灰的改土與增產作用1.粉煤灰的孔度與土壤性能的關系2.施灰對土壤機械組成的影響3.粉煤灰對土層溫度的影響4.粉煤灰的增產作用44完整版課件ppt一、粉煤灰的改土與增產作用1.粉煤灰的孔度與土壤性能的關1.粉煤灰的孔度與土壤性能的關系作物生長的土壤需有一定的孔度，而適合植物根部正常呼吸作用的土壤孔度下限量是12～15％。低于此值，將導致作物減產。粉煤灰中的硅酸鹽礦物和炭粒具有多孔性，是土壤本身的硅酸鹽類礦物所不具備的。此外，粉煤灰粒子之間的孔度，一般也大于粘結了的土壤的孔度。粉煤灰施人土壤，除其粒子中、粒子間的孔隙外，粉煤灰同土壤粒子還可以連成無數“羊腸小道”，為植物根吸收提供新的途徑，構成輸送營養物質的交通網絡。粉煤灰粒子內部的孔隙則可作為氣體、水分和營養物質的“儲存庫”。45完整版課件ppt1.粉煤灰的孔度與土壤性能的關系作物生長的土壤需有一定的植物生長過程所需要的營養物質，主要是通過根部從土城幣獲得，并且是以水溶液的形式提供的。土壤中溶液的含量及其擴散運動都與土壤內部各個粒子之間或粒子內部孔隙的毛細管半徑有關。毛細管半徑越小，吸引溶液或水分的力越大，反之亦然。這種作用，使土壤含濕量得到調節。如果將粉煤灰施人土壤，能進一步改善土壤的這種毛細管作用和溶液在土壤內的擴散情況，從而調節了土壤的含濕量，有利于植物根部加速對營養物質的吸收和分泌物的排出，促進植物正常生長。46完整版課件ppt植物生長過程所需要的營養物質，主要是通過根部從土城幣獲得，并2.施灰對土壤機械組成的影響

粘質土壤慘入粉煤灰，可變得疏松，粘粒減少，砂粒增加。鹽堿土摻人粉煤灰，除變得疏松外，還可起到抑堿作用。例如某鹽堿土壤，春播前容重為1.26，每畝施粉煤灰2×104kg，秋后容重降到1.01,與肥沃土壤容重相近。47完整版課件ppt2.施灰對土壤機械組成的影響47完整版課件ppt3.粉煤灰對土層溫度的影響粉煤灰所具有的灰黑色利于其吸收熱量，施入土壤，一般可使上層提高溫度1~2℃。據報導，每畝施灰1250kg，地表溫度16℃，每畝施灰5×103kg，地表溫度17℃。土層溫度提高，有利于微生物活動、養分轉化和種子萌發。48完整版課件ppt3.粉煤灰對土層溫度的影響粉煤灰所具有的灰4.粉煤灰的增產作用一些試驗和生產實踐表明，不同土壤合理施用符合農用標準的粉煤灰都有增產作用。一般以畝施5×104kg增產效果較好。不過，砂質土壤施灰，增產不明顯，生荒地施灰增產明顯，粘土地增產最明顯。作物品種不同，增產效果不同：蔬菜增產效果最好，糧食作物增產比較好，其他經濟作物也有增產作用，但不十分穩定。49完