第五章固体废物的生物处理

1、【概念】【概念】堆肥化厌氧消化堆肥化厌氧消化 微生物浸出微生物浸出 【方法原理】【方法原理】 堆肥原理；堆肥原理； 厌氧消化原理；厌氧消化原理； 微生物浸出机理。微生物浸出机理。 本章重点本章重点处理方法处理方法好氧堆好氧堆 肥处理肥处理厌氧消厌氧消 化处理化处理微生物微生物 浸出浸出其它生物其它生物 处理方法处理方法基本原理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、能量释放与获取堆肥过程堆肥过程堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化影响因素影响因素六个主要因素六个主要因素 堆肥工艺堆肥工

2、艺四种工艺，六个阶段及内容四种工艺，六个阶段及内容堆肥设备堆肥设备四类四类12345评价指标评价指标6四类，四类，15个个异化作用异化作用 同化作用同化作用 细胞物质细胞物质 ( (微生物繁殖微生物繁殖) ) COCO2 2,H,H2 2O,NHO,NH3 3,PO,PO4 43-3-, O, O4 42-2- 能量能量 堆肥有机物堆肥有机物( (含含C C，H H，O O，N N，P P，S S，Cl)Cl)、氧和微生物氧和微生物 转入环境转入环境 释 放 、 转 化释 放 、 转 化为热为热 + + 好好氧氧堆堆肥肥基基本本原原理理好好氧氧堆堆肥肥过过程程好好氧氧堆堆肥肥过过程程 140以

3、下以下240503高于高于604常温常温堆体内部温度分布堆体内部温度分布 影影响响因因素素 堆肥化效果堆肥化效果供氧量供氧量含水率含水率温度和有机物含量温度和有机物含量孔隙度孔隙度C/N和和C/PpH例：用下列两种废物（落叶和活性污泥）混例：用下列两种废物（落叶和活性污泥）混合进行堆肥，计算它们的用量，使混合原料合进行堆肥，计算它们的用量，使混合原料的的C/N达到堆肥的适宜比例，同时计算混合原达到堆肥的适宜比例，同时计算混合原料的水分是否达到要求，若不能，计算需加料的水分是否达到要求，若不能，计算需加入的水量。入的水量。落叶：落叶：C/N50.0，N0.7%，含水率，含水率50%活性污泥：活性

4、污泥：C/N6.3，N5.6%，含水率，含水率75%（C/N为为25.0）（5060%） 2. Determine the amount of sludge to be added to 1 lb of leaves to achieve a C/N rate of 25(d) Find the moisture content: Moisture=0.75 lb water0.75 lb water + 0.58 lb dry matter=56%1 lb leaves + 0.33 lb sludge堆堆肥肥工工艺艺主发酵主发酵 分选、破分选、破碎、筛分、碎、筛分、混合、养混合、养分及水分

5、分及水分调节调节发酵仓或发酵仓或露天堆积，露天堆积，强制或翻强制或翻堆搅拌供堆搅拌供氧主发酵氧主发酵期期412d前处理前处理 1 2 后发酵后发酵 进一步分进一步分解难分解解难分解有机物，有机物，条堆或静条堆或静态堆肥，态堆肥，2030d3 贮存贮存夏冬需贮存，夏冬需贮存，容纳容纳6个月的个月的贮存设备；干贮存设备；干燥透气燥透气6 脱臭脱臭 产生氨、硫化氢、产生氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类甲基硫醇、胺类等。化学除臭剂；等。化学除臭剂；碱、水溶液过滤；碱、水溶液过滤；熟堆肥熟堆肥、沸石等、沸石等吸吸 附剂吸附附剂吸附5 后处理后处理 分选设备分选设备去除塑料、去除塑料、玻璃金属、玻璃金属、小石块

6、；小石块；加入加入N、P、K制复肥制复肥4 工艺类型：条垛式、强制通风静态垛、反应器、塔式工艺类型：条垛式、强制通风静态垛、反应器、塔式补 充 结 构 调 理 剂底 料前 处 理能 源 调 理 剂第 二 阶 段熟 化 阶 段回 流 结 构 调 理 剂第 一 阶 段高 速 阶 段回 流 堆 肥后 处 理堆 肥 产 品图 1 -堆 肥 化 过 程 的 流 程 示 意 图 堆肥化设备堆肥化设备破碎设备破碎设备 混合设备混合设备 输送设备输送设备 分离设备分离设备斗式装载机或推土机、垮式斗式装载机或推土机、垮式翻堆机、侧式翻堆机翻堆机、侧式翻堆机反应器（垂直、倾斜反应器（垂直、倾斜 及水平固体流及水平

7、固体流 ） 鼓风机、流量计鼓风机、流量计自动控制系统自动控制系统 生物过滤器：熟化的堆生物过滤器：熟化的堆 肥、树皮、木片、粒状的肥、树皮、木片、粒状的 泥炭等，负荷为泥炭等，负荷为80120 m3m-3h-1)，出气温度维持在，出气温度维持在2040； 物料处理设备物料处理设备翻堆设备翻堆设备反应器堆肥系统反应器堆肥系统除臭设备除臭设备 化学指标化学指标 pH/COD/BOD /VS/碳氮比碳氮比/氮氮 化物化物/腐殖酸腐殖酸 工艺指标工艺指标 温度温度 耗氧速率耗氧速率400 mg/(kgh)堆肥腐熟度评价堆肥腐熟度评价指标指标 物理学指标物理学指标 气味气味/粒度粒度/色度色度 生物学指

8、标生物学指标 呼吸作用呼吸作用/生物活生物活 性性/发芽指数发芽指数 厌氧消化原理厌氧消化原理厌氧消化影响因素厌氧消化影响因素厌氧消化工艺厌氧消化工艺厌氧消化设备厌氧消化设备1234 有机物微有机物微生物生物有机酸，醇类，有机酸，醇类，O2，NH3，H2S等，能量，等，能量，微生物微生物细胞物质细胞物质CO2，CH4等，等，能量能量抗性物质抗性物质 细胞物质细胞物质(微生物繁殖微生物繁殖)有 机 酸 、 醇 类 、有 机 酸 、 醇 类 、CO2、H2S、NH3、能量能量堆 肥 有 机堆 肥 有 机物物(C、N、O、H、P、S等等)细胞物质细胞物质CO2、CH4等，能量等，能量酸性发酵阶段酸性

9、发酵阶段碱性发酵阶段碱性发酵阶段厌氧消化的厌氧消化的影响因素影响因素添加物和抑添加物和抑制物制物厌氧条件厌氧条件/Eh接种物接种物温度温度原料配比原料配比搅拌搅拌pH其它因素其它因素 根据消化温度划分工艺类型根据消化温度划分工艺类型高温消化工艺高温消化工艺自然温度消化工艺自然温度消化工艺最佳温度范围是最佳温度范围是4755 ，此时有机物分解旺，此时有机物分解旺盛，盛，消化快消化快，物料在厌，物料在厌氧池内氧池内停留时间短停留时间短 。适用于城市垃圾、粪便适用于城市垃圾、粪便和有机污泥的处理和有机污泥的处理 。培养高温消化菌、维持培养高温消化菌、维持高温投料和排料、搅拌高温投料和排料、搅拌目前我

10、国农村都采用这目前我国农村都采用这 种消化类型。种消化类型。这种工艺的消化池这种工艺的消化池结构结构简单简单、成本低廉成本低廉、施工、施工容易、便于推广，但受容易、便于推广，但受季节影响明显季节影响明显 消化周期须视季节和地消化周期须视季节和地区的不同加以控制区的不同加以控制 根据投料运转方式划分工艺类型根据投料运转方式划分工艺类型间歇式消化工艺间歇式消化工艺半连续消化工艺半连续消化工艺两步消化工艺两步消化工艺一次投料发酵，一次投料发酵，运转期中不添加运转期中不添加新料，当发酵周新料，当发酵周期结束后，取出期结束后，取出旧料再重新投入旧料再重新投入新料发酵。新料发酵。启动时一次性投入启动时一次

11、性投入较多的消化原料，较多的消化原料，当产气量趋于下降当产气量趋于下降时，开始定期添加时，开始定期添加新料和排出旧料，新料和排出旧料，以维持比较稳定的以维持比较稳定的产气率。产气率。 农村较适用农村较适用 两个反应器；根两个反应器；根据两段理论设计据两段理论设计 池底污泥或消化料液池底污泥或消化料液消化产气消化产气加水封池加水封池入池堆沤入池堆沤大换料大换料拌料接种拌料接种备料备料肥料肥料定期或不定期出料定期或不定期出料定期或不定期加料定期或不定期加料活性污泥或活性污泥或 其他接种物其他接种物消化器消化器批量进料批量进料 半塑式沼气池半塑式沼气池/二块模式全塑沼气二块模式全塑沼气池池/袋式全塑

12、沼气池袋式全塑沼气池/干湿交替消化沼干湿交替消化沼 气池气池水压式沼气池具有结构简单、造价低、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，产气施工方便；但由于温度不稳定，产气量不稳定，因此原料利用率低。量不稳定，因此原料利用率低。通水穴贮水库 1887年年发现发现1922年年浸出浸出ZnS1947年年发现发现 Thiolacillus Ferrooniclans 1954年年高效高效1958年年专利申请专利申请1 2 3 4 5 422223SOHOHOS 细菌 菌种菌种 主要生理特性主要生理特性 最佳最佳pH 氧化氧化铁硫铁硫杆菌杆菌 Fe2+ Fe3+、 S2O32 - SO42- 2.55.3 氧化氧化铁铁杆菌杆菌 Fe2+ Fe3+ 3.5 氧化氧化硫铁硫铁杆菌杆菌 S SO42-、 Fe2+ Fe3+ 2.8 氧化氧化硫硫杆菌杆菌 S SO42-、 S2O32 - SO42- 2.03.5 聚生聚生硫硫杆菌杆菌 S SO42-、 H2S S