环境生物技术2(4)-固体污染物治理技术(司)

1、主主 讲讲 司万童司万童电电 话话18747235750 E-mail E-mail 第一节第一节 概述概述一、固体废弃物的种类与来源一、固体废弃物的种类与来源固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的，生的，污染环境的污染环境的固体、半固体废弃物质。固体、半固体废弃物质。 从时间方面讲从时间方面讲, , 它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件, , 随着科学技术的飞速发展随着科学技术的飞速发展, ,矿物资源的日逐枯竭矿物资源的日逐枯竭, , 生物资生物资源滞后于人类需求源

2、滞后于人类需求, , 昨天的废物势必又将成为明天的资源。昨天的废物势必又将成为明天的资源。从空间角度看从空间角度看, , 废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值使用价值, , 而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。 某一过程的废物某一过程的废物, ,往往是另一过程的原料。往往是另一过程的原料。A按组成可分为按组成可分为有机废物有机废物和和无机废物无机废物；B按形态可分为按形态可分为固体固体（块、粒、粉）的和（块、粒、粉）的和泥状泥状（污泥、（污泥、粪便等）的废物；粪便等）的废物；C按来源可分为按来源可分为工

3、业废物工业废物（冶金燃料灰渣、化工、石油、（冶金燃料灰渣、化工、石油、轻工等）、轻工等）、矿业废物矿业废物（尾矿、废石）、（尾矿、废石）、城市垃圾城市垃圾（市政（市政废物、生活垃圾、商业废物）、废物、生活垃圾、商业废物）、农业废物农业废物（秸杆、禽畜（秸杆、禽畜饲养、农产品加工）和饲养、农产品加工）和放射性废物放射性废物（核工业、医疗单位、（核工业、医疗单位、放射性废物处理设施）；放射性废物处理设施）；D按其危害状况按其危害状况可分为可分为有害废物有害废物（放射性、腐蚀、腐败、（放射性、腐蚀、腐败、剧毒、传染、易燃、易爆、易剧烈反应）和剧毒、传染、易燃、易爆、易剧烈反应）和一般废物一般废物（毒

4、害性较轻，如粉煤灰、碎砖瓦等）。但较多的是按（毒害性较轻，如粉煤灰、碎砖瓦等）。但较多的是按来源分类。来源分类。 城市生活垃圾又称为城市固体废物，它是指城市生活垃圾又称为城市固体废物，它是指，二、固体废物污染危害二、固体废物污染危害1 1危害途径：危害途径： A A溶解进入地下水溶解进入地下水饮用水（液态）；饮用水（液态）； B B动植物吸收动植物吸收动、植物食品（固态）；动、植物食品（固态）； C C熔炼、挥发熔炼、挥发大气（呼吸）。大气（呼吸）。2 2固体废物危害特性：固体废物危害特性： 潜在性、长期性（错觉、稳定、毒性较慢）。潜在性、长期性（错觉、稳定、毒性较慢）。 3 3主要危害：主要

5、危害： （1 1）侵占土地）侵占土地; ; （2 2）污染土壤）污染土壤 ; ; （3 3）污染水体）污染水体 ; ; （4 4）污染大气）污染大气 ; ; （5 5）影响环境卫生）影响环境卫生 ； （6 6）有些危害固体废物的特殊污染）有些危害固体废物的特殊污染 。 (7) (7) 易燃易爆易燃易爆 三、固体废弃物处理的基本原则：三、固体废弃物处理的基本原则：对固体废物污染的控制，关键在于解决好特别是危险废物对固体废物污染的控制，关键在于解决好特别是危险废物的处理、处置和综合利用问题。的处理、处置和综合利用问题。无害化：将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健无害化：将固体废物通过工程处理，

6、达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境康，不污染周围的自然环境减量化：通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和减量化：通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这一任务的实现，需从两个方面着手，一是对固容积。这一任务的实现，需从两个方面着手，一是对固体废物进行处理利用，二是减少固体废物的产生。体废物进行处理利用，二是减少固体废物的产生。资源化：采取工艺措施从固体废物中回收有用物质和能资源化：采取工艺措施从固体废物中回收有用物质和能源。以减少物质和能源的消耗，从而有效地保护环境。源。以减少物质和能源的消耗，从而有效地保护环境。三、固体废弃物处理的基本原则：三、固体废弃物处理的基本原则：对固

7、体废物污染的控制，关键在于解决好特别是危险废物对固体废物污染的控制，关键在于解决好特别是危险废物的处理、处置和综合利用问题。的处理、处置和综合利用问题。无害化：将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健无害化：将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境康，不污染周围的自然环境减量化：通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和减量化：通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这一任务的实现，需从两个方面着手，一是对固容积。这一任务的实现，需从两个方面着手，一是对固体废物进行处理利用，二是减少固体废物的产生。体废物进行处理利用，二是减少固体废物的产生。资源化：采取工艺措施从固

8、体废物中回收有用物质和能资源化：采取工艺措施从固体废物中回收有用物质和能源。以减少物质和能源的消耗，从而有效地保护环境。源。以减少物质和能源的消耗，从而有效地保护环境。四、固体废物无害化处理的技术途径四、固体废物无害化处理的技术途径1 1、常用的方法、常用的方法卫生填埋卫生填埋高温堆肥高温堆肥焚烧焚烧综合处理综合处理2 2、其他固体废物的生物处理方法、其他固体废物的生物处理方法沼气化：厌氧消化沼气化：厌氧消化废纤维素糖化废纤维素糖化细菌浸出细菌浸出五、固体废弃物的微生物处理的主要方法：五、固体废弃物的微生物处理的主要方法：堆肥法堆肥法卫生填埋法卫生填埋法沼气化：厌氧消化沼气化：厌氧消化废纤维素

9、糖化废纤维素糖化细菌浸出细菌浸出一、概述一、概述1. 1. 概念概念在控制条件下，利用微生物的生化作用，将固体废弃物中的有在控制条件下，利用微生物的生化作用，将固体废弃物中的有机物质分解、腐熟并转化成稳定腐殖质的微生物学过程。机物质分解、腐熟并转化成稳定腐殖质的微生物学过程。 堆肥过程需在人工控制条件下进行，不同于有机废物的自然腐堆肥过程需在人工控制条件下进行，不同于有机废物的自然腐化与腐烂。化与腐烂。2. 2. 分类分类根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，堆肥法可分为：好氧堆肥法和厌氧堆肥法同，堆肥法可分为：好氧堆肥法和厌氧堆肥法二、厌氧堆

10、肥法二、厌氧堆肥法1 1、概念、概念指在不通气的条件下，将有机废弃物进行厌氧发酵，制成有指在不通气的条件下，将有机废弃物进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃物无害化的过程。机肥料，使固体废弃物无害化的过程。2 2、厌氧堆肥的生化过程、厌氧堆肥的生化过程酸性发酵阶段：产酸细菌分解有机物，产生有机酸、醇、二酸性发酵阶段：产酸细菌分解有机物，产生有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢等，使氧化碳、氨、硫化氢等，使pHpH下降；下降；产气发酵阶段：主要由产甲烷细菌分解有机酸和醇，产生甲产气发酵阶段：主要由产甲烷细菌分解有机酸和醇，产生甲烷和二氧化碳，随着有机酸的下降，烷和二氧化碳，随着有机酸的下降，pHp

11、H迅速上升。迅速上升。3 3、厌氧堆肥法特点（与好氧堆肥相比较）、厌氧堆肥法特点（与好氧堆肥相比较）堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长，堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长，但方法简便、省工，在不急需用肥或劳力紧张的情况下可以但方法简便、省工，在不急需用肥或劳力紧张的情况下可以采用。采用。好氧堆肥化是在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好好氧堆肥化是在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。氧细菌）的作用来进行的。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢（氧化还微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢（氧化还原过程）和合成代谢（生物合成过程

12、），把一部分被吸收原过程）和合成代谢（生物合成过程），把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。并且使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。并且有机质在微有机质在微生物的作用下，重新合成的一类生物的作用下，重新合成的一类新的特殊的高分子有机化新的特殊的高分子有机化合物合物腐殖质。腐殖质。 腐殖质为一种黑色或棕黄色的有机胶体。腐腐殖质为一种黑色或棕黄色的有机胶体。腐殖质不仅是土壤养分的主要来源，

13、而且对土殖质不仅是土壤养分的主要来源，而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，是土壤肥力指标之一。是土壤肥力指标之一。 腐殖质是具有酸性、含氮量很高的胶体状腐殖质是具有酸性、含氮量很高的胶体状的高分子有机化合物。腐殖质在土壤中，在的高分子有机化合物。腐殖质在土壤中，在一定条件下缓慢地分解，释放出以氮和硫为一定条件下缓慢地分解，释放出以氮和硫为主的养分来供给植物吸收主的养分来供给植物吸收 热灭活有一种温度热灭活有一种温度时间效应关系。时间效应关系。 热灭活作用热灭活作用是温度与时间两者的函数。一般设计认为杀灭蛔虫是温度与时间两者的函数。一般设计认为

14、杀灭蛔虫卵的条件也可杀灭原生动物、孢子等，故可以把蛔卵的条件也可杀灭原生动物、孢子等，故可以把蛔虫卵作为灭寄生虫无害化程度的指示生物，以大肠虫卵作为灭寄生虫无害化程度的指示生物，以大肠菌群作为杀灭病原菌无害化程度的指示生物。菌群作为杀灭病原菌无害化程度的指示生物。好氧堆肥化无害化工艺条件：好氧堆肥化无害化工艺条件： 根据上述热灭活概念分析可得出理论上好氧堆肥无害根据上述热灭活概念分析可得出理论上好氧堆肥无害化工艺条件如下：堆层温度化工艺条件如下：堆层温度5555以上需维持以上需维持5-75-7天天；堆层；堆层温度温度7070则需维持则需维持3-53-5天。即堆肥温度较高维持时间较短天。即堆肥温

15、度较高维持时间较短时，可以达到同样的无害化要求。时，可以达到同样的无害化要求。（三）好氧堆肥法的微生物学过程（三）好氧堆肥法的微生物学过程1 1、堆肥化过程中有机物氧化分解关系：、堆肥化过程中有机物氧化分解关系：C Cw wHHx xO Oy yNNz zaHaH2 2O+bOO+bO2 2CC HHO O NN C CHH2 2O+dHO+dH2 2O O( (气气)+eH)+eH2 2O(O(液液)+fCO)+fCO2 2+gNH+gNH3 3+ +能量能量由于堆温较高，部分水以蒸气形式排出。由于堆温较高，部分水以蒸气形式排出。堆 肥 成 品堆 肥 成 品 C C HHO O NN C C

16、HH2 2O O 与 堆 肥 原 料与 堆 肥 原 料C Cw wHHx xO Oy yNNz zaHaH2 2O O之比为之比为0.30.50.30.5（这是氧化分解减（这是氧化分解减量化的结果）。通常可取如下数值范围：量化的结果）。通常可取如下数值范围：w w=510, =510, x x=717, =717, y y=1, =1, z z=28=28。 2 2、四个阶段：、四个阶段：发热阶段、高温阶段、降温阶段、腐熟阶段发热阶段、高温阶段、降温阶段、腐熟阶段（1 1）发热阶段（中温阶段）发热阶段（中温阶段） 初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用堆肥中的初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用

17、堆肥中的可溶性有机可溶性有机物和易分解有机物物和易分解有机物，释放热量，使温度不断上升，释放热量，使温度不断上升，15-45 15-45 ，1-3d1-3d。（2 2）高温阶段）高温阶段 堆肥温度升至堆肥温度升至5050以上进入高温阶段，从堆积发酵开以上进入高温阶段，从堆积发酵开始始2-32-3天便可达到天便可达到55 55 ，一周内可达到最高值（最高，一周内可达到最高值（最高可达到可达到80 80 ) )。嗜热性的微生物逐渐代替了中温微生。嗜热性的微生物逐渐代替了中温微生物，一些复杂的有机物开始分解，纤维素、果胶类物物，一些复杂的有机物开始分解，纤维素、果胶类物质旺盛分解，同时腐殖质逐渐形成

18、。病原性微生物逐质旺盛分解，同时腐殖质逐渐形成。病原性微生物逐渐被高温杀死。渐被高温杀死。3-8d3-8d。50 50 ：嗜热性真菌、嗜热性放线菌：嗜热性真菌、嗜热性放线菌60 60 ：嗜热性放线菌与细菌：嗜热性放线菌与细菌70 70 ：只剩下嗜热性芽孢杆菌：只剩下嗜热性芽孢杆菌（3 3）降温阶段）降温阶段 当易分解有机物大部分被分解以后，剩下的当易分解有机物大部分被分解以后，剩下的是木质素等难分解有机物和新形成的腐殖质，是木质素等难分解有机物和新形成的腐殖质，好热性微生物的活动减弱，产热量下降，温好热性微生物的活动减弱，产热量下降，温度逐渐下降，中温性微生物又成为优势菌群，度逐渐下降，中温性

19、微生物又成为优势菌群，残余物进一步分解，腐殖质逐渐积累，堆肥残余物进一步分解，腐殖质逐渐积累，堆肥进入腐熟阶段。进入腐熟阶段。1-31-3天。天。（4 4）腐熟阶段）腐熟阶段 堆肥物质逐步进入稳定化状态，耗氧量大大减堆肥物质逐步进入稳定化状态，耗氧量大大减少，含水量也降低，堆肥物空隙增大，氧扩散少，含水量也降低，堆肥物空隙增大，氧扩散能力增强，只需自然通风。能力增强，只需自然通风。20302030天。天。 堆肥化过程的发展阶段堆肥化过程的发展阶段（四）影响好氧发酵过程的主要因素（四）影响好氧发酵过程的主要因素 1 1、有机物的含量、有机物的含量2 2、含水率、含水率3 3、通风和耗氧速率、通风

20、和耗氧速率4 4、碳氮比、碳氮比5 5、温度、温度6 6、pHpH值值1 1、有机物的含量、有机物的含量堆肥物料适宜的有机物含量为堆肥物料适宜的有机物含量为20-80%20-80%，有机，有机物含量过低，不能提供足够的热能，影响嗜物含量过低，不能提供足够的热能，影响嗜热菌增殖，难以维持高温发酵过程，影响堆热菌增殖，难以维持高温发酵过程，影响堆肥的卫生无害化效果，而且影响堆肥产品的肥的卫生无害化效果，而且影响堆肥产品的肥效和使用价值。肥效和使用价值。有机物含量大于有机物含量大于80%80%时，堆制过程要求大量供时，堆制过程要求大量供氧，实践中常因供氧不足而发生部分厌氧过氧，实践中常因供氧不足而发

21、生部分厌氧过程。程。2 2、含水率、含水率根据垃圾含水率与细菌生长和氧摄入量的关根据垃圾含水率与细菌生长和氧摄入量的关系曲线，微生物的生长和对氧的要求均在含系曲线，微生物的生长和对氧的要求均在含水率为水率为50-60%50-60%时达到峰值。故在用生活垃圾时达到峰值。故在用生活垃圾制堆肥时，一般以含水率制堆肥时，一般以含水率55%55%为最佳。通常，为最佳。通常，生活垃圾的含水率均低于此值，可添加粪水生活垃圾的含水率均低于此值，可添加粪水或污水污泥等进行调节。或污水污泥等进行调节。“临界水分”是既考虑了微生物活性需要，又考虑到保持物料孔隙率与透气性需要的综合指标。当含水率超过65%，水就会充满

22、物料颗料间的空隙，使空气含量减少，堆肥将由好氧向厌氧转化，温度也急剧下降，将形成发臭的中间产物（硫化氢、硫醇、氨等）和因硫化物而导致堆料腐败发黑。综上所述，综合堆肥化各种因素可得到适宜水分范围为4560%（wt%）（符合城市生活垃圾堆肥处理厂技术议价指标的规定）， 以55%为最佳。3 3、通风和耗氧速率、通风和耗氧速率通风的作用：供氧、升温通风的作用：供氧、升温堆层中氧的浓度和耗氧速率能表征微生物活动的强弱堆层中氧的浓度和耗氧速率能表征微生物活动的强弱和有机物的分解程度。微生物的耗氧速率一般在发酵和有机物的分解程度。微生物的耗氧速率一般在发酵反应的反应的60-8060-80小时达到峰值；在小时

23、达到峰值；在200200小时左右时进入初小时左右时进入初步稳定阶段，耗氧速率变化缓慢。曲线还表明，堆肥步稳定阶段，耗氧速率变化缓慢。曲线还表明，堆肥原料中有机物含量不同，其耗氧速率也不同，有机物原料中有机物含量不同，其耗氧速率也不同，有机物含量越高，耗氧速率上升越快，到达峰值的时间越短。含量越高，耗氧速率上升越快，到达峰值的时间越短。通风量过大的危害：热量散失、水分营养散失通风量过大的危害：热量散失、水分营养散失供氧方式：供氧方式：自然通风自然通风向肥堆内插入通风管向肥堆内插入通风管翻堆设备进行翻堆翻堆设备进行翻堆风机强制通风风机强制通风后两者是现代化堆肥厂主要采用方式，常配合使用。因后两者是

24、现代化堆肥厂主要采用方式，常配合使用。因为需氧量和堆肥物料水分及堆料温度密切相关，一般在为需氧量和堆肥物料水分及堆料温度密切相关，一般在堆肥过程中常用堆层温度的变化，用仪表反馈来控制通堆肥过程中常用堆层温度的变化，用仪表反馈来控制通风量以保证堆肥过程处于微生物生长的理想状态。风量以保证堆肥过程处于微生物生长的理想状态。4 4、碳氮比、碳氮比微生物每利用微生物每利用3030份碳就需要份碳就需要1 1份氮，故初始物料的份氮，故初始物料的碳氮比为碳氮比为30:130:1合乎堆肥需要，其最佳值在合乎堆肥需要，其最佳值在26:1-26:1-35:135:1之间。垃圾的碳氮比一般为（之间。垃圾的碳氮比一般

25、为（50-8050-80）/1/1由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，故应加入氮肥水溶液、粪便、污泥等调节剂，使故应加入氮肥水溶液、粪便、污泥等调节剂，使之调到之调到3030以下。以下。成品堆肥的适宜碳氮比为成品堆肥的适宜碳氮比为10:1-20:110:1-20:1之间。之间。若成品碳氮比过高，造成微生物和植物争夺氮素若成品碳氮比过高，造成微生物和植物争夺氮素营养，影响作物的生长发育。营养，影响作物的生长发育。各堆肥原料的C/N比如下：锯末屑3001000，秸杆70100，垃圾5080，人粪610，牛粪826，猪粪715，鸡粪510，下水生污泥5

26、15，活性污泥58。因此，当用秸杆，垃圾进行堆肥时，需添加低C/N比废物或加入氮肥，以使C/N比调整到30以下。5 5、温度、温度堆肥过程的较佳温度是堆肥过程的较佳温度是55-6055-60。温度受有机物含量、氧气的供应、发酵装置和保温温度受有机物含量、氧气的供应、发酵装置和保温条件的影响。条件的影响。温度过低是不利的，分解反应速度慢，也达不到热温度过低是不利的，分解反应速度慢，也达不到热灭 活 无 害 化 要 求 ， 嗜 热 菌 发 酵 最 适 宜 温 度 是灭 活 无 害 化 要 求 ， 嗜 热 菌 发 酵 最 适 宜 温 度 是50605060。由于高温分解较中温分解速度要快，并。由于高

27、温分解较中温分解速度要快，并且高温堆肥又可将虫卵、病原菌、寄生虫、孢子等且高温堆肥又可将虫卵、病原菌、寄生虫、孢子等杀灭，达到无害化要求，所以一般都采用高温堆肥。杀灭，达到无害化要求，所以一般都采用高温堆肥。 但温度过高也不利，例如当温度越过但温度过高也不利，例如当温度越过7070时，放线时，放线菌等有益细菌（有的地农业有益，存活于植物根部菌等有益细菌（有的地农业有益，存活于植物根部周围，使植物受到良好的影响而茁壮成长），将全周围，使植物受到良好的影响而茁壮成长），将全部被杀死。且孢子进入形成阶段，并呈不活动状态，部被杀死。且孢子进入形成阶段，并呈不活动状态，使分解速度相应变慢，所以适宜的堆肥

28、化温度为使分解速度相应变慢，所以适宜的堆肥化温度为55605560。堆肥过程中温度的控制十分必要，在实际生产中往堆肥过程中温度的控制十分必要，在实际生产中往往通过往通过温度温度通风通风反馈系统来完成温度的自动控制。反馈系统来完成温度的自动控制。6 6、PHPH值值好氧堆肥初期，好氧堆肥初期，pHpH值一般可下降为值一般可下降为5-65-6，之后，之后又开始上升，发酵完成前可达又开始上升，发酵完成前可达8.5-9.08.5-9.0，最终，最终成品达到成品达到7.0-8.07.0-8.0。对用石灰调节再经真空过。对用石灰调节再经真空过滤或加压脱水得到的污泥滤饼，其滤或加压脱水得到的污泥滤饼，其pH

29、pH值一般值一般可高达可高达1212，当采用此种污泥滤饼作堆肥原料，当采用此种污泥滤饼作堆肥原料时，需作时，需作pHpH值调整。值调整。（五）好氧堆肥程序（五）好氧堆肥程序现代化堆肥生产、通常由前（预）处理，主发现代化堆肥生产、通常由前（预）处理，主发酵（亦可称一次发酵）、后发酵（亦可称二次酵（亦可称一次发酵）、后发酵（亦可称二次发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。（五）好氧堆肥流程（五）好氧堆肥流程1 1、原料预处理：、原料预处理：分选、破碎、调节水分、调值、碳氮比分选、破碎、调节水分、调值、碳氮比采取破碎、分选等预处理方法去除粗大垃圾和采取破碎、分选

30、等预处理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质含量，并使堆肥物料粒度降低不可堆肥化物质含量，并使堆肥物料粒度和含水率达到一定程度的均匀化。适宜的粒径和含水率达到一定程度的均匀化。适宜的粒径范围是范围是121260mm60mm。 当以人畜粪便，污水污泥饼等为主要原料当以人畜粪便，污水污泥饼等为主要原料时，前处理的主要任务是调整水分和碳氮比，时，前处理的主要任务是调整水分和碳氮比，有时需添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正有时需添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常进行。常进行。2 2、一次发酵（、一次发酵（）通常将温度升高到开始降低为止的阶段，称为主通常将温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵期，以

31、城市生活垃圾为主体的城市固体废物发酵期，以城市生活垃圾为主体的城市固体废物好氧堆肥化的主发酵期约为好氧堆肥化的主发酵期约为512d512d。靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气。靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气。氧的供应情况与保温床的良好程度对堆料的温度氧的供应情况与保温床的良好程度对堆料的温度上升有很大影响。上升有很大影响。完成无害化，形成腐殖质完成无害化，形成腐殖质还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在，还有一部分易分解和大量难分解的有机物存在，需送到后发酵室。需送到后发酵室。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解，变成腐殖质等比较稳

32、定的有机物可能全部分解，变成腐殖质等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。机物，得到完全成熟的堆肥成品。为提高后发酵效率，有时仍需进行翻堆或通风。为提高后发酵效率，有时仍需进行翻堆或通风。后发酵时间的长短，决定于堆肥的使用情况。后后发酵时间的长短，决定于堆肥的使用情况。后发酵时间通常在发酵时间通常在20302030天以上。天以上。显然，不进行后发酵的堆肥，其使用价值较低。显然，不进行后发酵的堆肥，其使用价值较低。可以在仓内进行，也可以露天堆积。可以在仓内进行，也可以露天堆积。4 4、后处理、后处理在城市固体废物发酵堆肥时，在前处理工序中还在城市固体废物发酵堆肥时，在前处理工序中还没有完全去

33、除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工序以去除杂物，可以用预处理设备分离去除上述序以去除杂物，可以用预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行再破碎。杂质，并根据需要进行再破碎。在堆肥化工艺过程中，每个工序系统有臭气产生，主要有在堆肥化工艺过程中，每个工序系统有臭气产生，主要有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，必须进行脱臭处理。氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液等吸

34、收剂吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥液等吸收剂吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂吸附法等等。等吸附剂吸附法等等。经济而实用的方法是熟堆肥氧化吸附除臭法，其经济而实用的方法是熟堆肥氧化吸附除臭法，其“氨、硫氨、硫化氢化氢”去除效率均可达去除效率均可达98%98%以上。以上。（六）发酵工艺与装置（六）发酵工艺与装置固体废物堆肥化历史悠久，其工艺发展至今已形成多固体废物堆肥化历史悠久，其工艺发展至今已形成多种方式，大致有如下分类与发展趋势：种方式，大致有如下分类与发展趋势：!厌氧堆肥化厌氧堆肥化好氧堆肥化；好氧堆肥化；!露天堆积露天堆积( (敞开式敞开式)封闭式；封闭式；!无发

35、酵装置无发酵装置有发酵装置；有发酵装置；!人工土法人工土法机械化；机械化；!静态发酵静态发酵动态发酵；动态发酵；其中还有各种过渡形式。其中还有各种过渡形式。发酵工艺发酵工艺露天式工艺和装置式工艺露天式工艺和装置式工艺露天式工艺有搅拌式发酵和固定式发酵两种。露天式工艺有搅拌式发酵和固定式发酵两种。 固定式发酵如乡村简易堆肥法：固定式发酵如乡村简易堆肥法：第一类材料：是主体，秸秆、杂草、根茬；第一类材料：是主体，秸秆、杂草、根茬；第二类材料：调节碳氮比、促进分解的人畜第二类材料：调节碳氮比、促进分解的人畜粪便、化学氮肥等。粪便、化学氮肥等。第三类材料：泥土、泥炭吸附性强的材料第三类材料：泥土、泥炭

36、吸附性强的材料搅拌翻堆条垛式发酵工艺：高度搅拌翻堆条垛式发酵工艺：高度1.5-2m,1.5-2m,用翻用翻堆设备堆设备强制通风固定垛发酵工艺：氧的供应不需要强制通风固定垛发酵工艺：氧的供应不需要翻堆，而是通过机械鼓风或抽风方式解决。翻堆，而是通过机械鼓风或抽风方式解决。在污泥堆肥中应用普遍。在污泥堆肥中应用普遍。露天式发酵投资少，发酵效率低，周期长，露天式发酵投资少，发酵效率低，周期长，无害化程度不高，卫生条件差。无害化程度不高，卫生条件差。显然快速发酵装置机械化（动态）好氧堆肥化是最先显然快速发酵装置机械化（动态）好氧堆肥化是最先进的，具有堆肥周期短（进的，具有堆肥周期短（3-73-7天），

37、物料混合均匀，天），物料混合均匀，供氧效果好，机械化程度高，便于大规模连续操作运供氧效果好，机械化程度高，便于大规模连续操作运行等特点。特别用在产生大量城市垃圾的大城市堆肥行等特点。特别用在产生大量城市垃圾的大城市堆肥化系统是很有前途的。这也是今后发展推广的方向。化系统是很有前途的。这也是今后发展推广的方向。当前，国内外运用最广的堆肥化方式是快速高温二次当前，国内外运用最广的堆肥化方式是快速高温二次发酵堆肥化工艺。发酵堆肥化工艺。立式多层发酵塔、卧式发酵池、筒仓式发酵仓。回转立式多层发酵塔、卧式发酵池、筒仓式发酵仓。回转窑发酵筒等。窑发酵筒等。卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒武汉市生活垃圾堆肥

38、厂设在北郊塔子湖边。该工艺采用先发酵，后分选的工艺。设备投资及操作费用低，且全料进仓发酵，从无害卫生化角度看比较有利，但发酵仓容积的有效利用率及堆肥产品降解率较低。该处理系统工艺流程框图如所示。整个工艺由五个系统组成：堆肥发酵仓；机械通风系统；水份调节系统；输送系统；机械筛分-破碎系统。该工艺特点是：日处理量大，达300t/d。原料供给靠船队输送并配以桥式起重运输系统。由于输送系统特殊，故投资较国内其他处理厂高。该工艺采取不预筛分破碎的工艺方法，故未设前处理工艺，但对堆肥产品后处理工序设置了有效的机械筛分-破碎系统。已达到工业性生产水平。天津大港机械化堆肥 处 理 技 术 ( 即LD50-10

39、0型生活垃圾堆肥生产线)整条工艺路线分为前处理、发酵、后处理三大工序。1废物堆肥化按设备流程包括下述系统：进料供料设备预处理设备一次发酵设备二次发酵设备后处理设备产品细加工设备。固体废物的是由地磅秤、贮料仓、进料斗以及起重机等组成。堆肥化系统的是由破包机、撕碎机、筛选机以及混合搅拌机械等组成。堆放场皮带运输机板式给料机钢带输送机预处理设备皮带运输机蟹爪式装载机铲车回转式装载机起重机抓斗贮料仓(池)地磅秤垃圾车经过预处理后的垃圾被送到一次发酵设备中，使发酵过程控制在适当的条件下，并使物料基本达到无害化的结果。然后，送到熟化设备即二次发酵设备中，使垃圾完全发酵腐熟。之后又通过后续处理设备对堆肥作更

40、细致的筛选，除去杂质。必要时可采用洪干造粒，或添加化肥，制成高效复合肥等深度加工处理设备。另外，整个生产系统，还须由排出臭气的脱臭装置，污水的收集排出与处理装置，电力供应设备，控制仪器设备等组合而成。堆肥发酵装置种类繁多，除了结构型式不同外，主要差别在于搅拌发酵物料的翻堆机不同，大多数翻堆机兼有运送物料的作用。各种箱式发酵池的性能比较：名称概况一次发酵周期（d）重复切断方法及频率通气方法压实块状化及通气性能能气阻力通气动力占地面积优点缺点卧式刮板发酵池平面 型 ( 最 大 增 长75m，堆积高度1.5m)，能横向行车的刮板进行锯齿形运形，同时进行原料的重复搅拌和输送，原料缓慢堆积放在与刮板相反

41、方向的叶片上812利用锯齿行车刮板，1 次/d利用底部管路通风利用刮板重复切断破碎原料，缓慢堆积，无压实成块现象，通气性能非常好。小小大1.利用旋转刮板重复切断，无压实呈块现象，通气性能好；2.通 气阻 力小，动力消耗小。1.占地面积大；2.环境条件差；戽斗式翻堆机发酵池平面型(最大槽长为31m，高为 1.5m)，利用行走式戽斗同时进行原料的重复搅拌到达戽斗的投入口时，向上提升到排出口时，再将戽斗返回。812利用行走戽斗 ， 1次/d利用底部管路通风利用戽斗将切下的原料进行重复切断输送，很少产生压实成块现象，通气性能好。小小大1.很少产生压实 呈 块 现象；2.通 气阻 气小，动力消耗小1.占

42、地面积大；2.环境条件差；3.戽斗的长度决定于槽的长度，发酵槽的有效利用率低。桨式翻堆机发酵池平面型( 最大槽长为31m，堆高 1.5m)，利用行走螺施输送机同时进行原料的反复搅拌和输送，原料到达螺旋输送机的投入端时提升到排出端后再返回812利用行走螺旋输送机构中的叶片，1 次/d利用底部的管路通风利用螺旋叶片进行重复切断和输送，将原料通向螺旋面，易产生压实成块现象，通气性能不太好。中中大1. 环 境 条 件差；2. 占 地 面 积大；3.螺旋的总长取决于槽的长度；4.易产生压实成块现象。多段竖炉式发酵塔是立式多段发酵设备之一，整个立式设备被水平分隔成多段（层）。物料在各段上堆积发酵，靠重力从

43、上往下移动。多段竖炉式发酵塔与污泥焚烧用的多段竖炉相似而得名。1筒仓式发酵仓为单层园筒状（或矩形），发酵仓深度一般为45m，大多采用钢筋混凝土结构。 通常筒仓式发酵仓是一种在筒仓的下部设置排料装置（如螺杆出料机）由仓底用高压离心机强制通风供氧，以维持仓内堆料的好氧发酵。原料从仓顶加入，为防止下料时，在仓内形成架桥起拱现象（形成穹窿），筒仓直径由上到下逐渐变大或者需安装简单的消除起拱设施。一般经过612d的发酵周期，由仓底出料。因此是静态式堆肥化过程。由于筒仓式静态发酵仓结构简单、螺杆出料较方便可靠，在我国已得到广泛应用。例如无锡、杭州等地堆肥厂均用此种类型或其改进形式，取得较好效果。螺旋搅拌式

44、发酵仓的示意图如下图所示。这也是动态式筒式发酵仓的一种形式。经预处理工序分选破碎的废物被运输机送到仓中心上方，靠设在发酵仓上部与天桥一起旋转的输送带向仓壁内侧均匀地加料，用吊装在天桥下部的多个螺丝钻头来旋转搅拌，使原料边混和边掺入到正在发酵的物料层内。由于这种混合，掺入，使原料迅速升到45而快速发酵，即使原料的水分高到70%左右，其水分也能向正在发酵物料中传递而使发酵正常进行。此外，即使原料的臭味很强烈，因为被大量正在发酵物料淹没，不至于散发恶臭。螺丝钻进自下而上提升物料“自转”的同时，还随天桥一起在仓内“公转”，使物料在被翻搅的同时，由仓壁内侧缓慢地向仓中央的出料斗移动。由于翻堆是在发酵物料

45、层中进行，可减少发酵热的损失。物料的移动速度及在仓内的停留时间可用公转速度大小来调节。空气由设在仓底的几圈环状布气管供给。发酵仓内，发酵进行的程序在半径方向上有所不同。因此，由于靠近仓壁附近的物料水分蒸发量及氧消耗量较多，该处布气管应供给较多的空气，靠近仓中心处布气管则可供给较少的空气，也就是说，要配合发酵进行的深度，合理而经济地供气。有多种形式。其中典型形式为著名的达诺(Dano)式滚筒。为世界各国最广泛采用的发酵设备之一，其主要优点是结构简单，可以采用较大粒度的物料，使预处理设备简单化，物料在滚筒内反复升高、跌落，同样可使物料的温度、水分均匀化，达到曝气的目的，可以完成物料预发酵的功能。卧

46、式达诺滚筒发酵的堆肥化系统1986年，同济大学和无锡市在垃圾好氧堆肥的中试基础上共同研究，开发设计了我国第一座比较现代化的高温好氧堆肥系统无锡100t/d生活垃圾处理实验厂。二次发酵城市垃圾受料坑磁选、手选复式振动格筛（粗分选）一次发酵（调节水分、C/N、C/P等）进行强制通风污泥泵粪池磁 选双层滚筒筛锤式破碎大于40mm物料送填埋或焚烧（板式给料机，100t/d）去除粗大物，回收有用物质100t/6h去除大于100mm粗杂物，送填埋或焚烧车间。部分去除小于5mm的炉灰。（喷洒污水）引风、除臭（螺杆出料）回收金属图4-2-39 无锡100t/d垃圾处理实验厂工艺流程框图大于12mm小于40mm

47、的物料小于12mm的可堆肥物腐熟堆肥无锡垃圾处理厂机械设计共分3个组成部分：受料预分选机组；发酵进出料机组；精分选机组。几种主要机械的设计参数如下： 链板：长6m，宽1.2m；链板速度：0.00250.15m/s；生产能力：50m3/h；功率：7.5Kw；功能：使汽车的集中来料变成均匀给料。 双层滚筒筛尺寸：142017106000（mm）；内筒筛孔40mm，外筒筛孔13mm；筛筒转速：518rpm范围内无级转速；额定处理量：2025t/h；功率：滚动筒7.5Kw；破碎机30Kw；功能：筛除40mm为不可堆肥物；粒径小于40mm大于12mm可堆肥物经立锤破碎机粉碎至12mm；细筛产生粒径小于1

48、2mm粒径可堆肥物。功能：去除60mm的粗大物；尺寸：25001200（mm）；功率：3Kw；能力：16t/h。 包括2条4.0mm横向进料皮带。总功率：7.4Kw；功能：为一次发酵池进料用。 螺杆长度：4.5m，直径0.3m；能力：100t/6h；总功率：9Kw；功能：为一次发酵池出料用。垃圾堆肥化处理工艺的完善，在很大程度上依赖于机械设计的正确和设备运输的正常。各城市的垃圾结构差异差较大，不可能有普遍适用的机械设备。每个垃圾厂的机械设计必须依据垃圾结构不同而进行组合，得出比较符合工艺要求的机械设计流程。（七）垃圾堆肥的问题与改进问题：问题：设备设备 不过关；不过关；堆肥温度；堆肥温度；周期

49、长；周期长；重金属；重金属；恶臭。恶臭。改进：改进：加入微生物接种剂（如加入微生物接种剂（如EMEM多功能混合菌多功能混合菌剂）；剂）；微生物除臭；微生物除臭；源头分类储存与收集。源头分类储存与收集。 第三节第三节 卫生填埋及安全填埋卫生填埋及安全填埋（SANITARY LANDFILLSANITARY LANDFILL）一、什么是卫生填埋法？一、什么是卫生填埋法？运用各种天然屏障和工程屏障，尽可能将垃圾与生态环境隔绝而实运用各种天然屏障和工程屏障，尽可能将垃圾与生态环境隔绝而实现填埋体内垃圾无害化。现填埋体内垃圾无害化。卫生填埋法处理原理与厌氧堆肥原理相同，均利用好氧微生物、兼卫生填埋法处理

50、原理与厌氧堆肥原理相同，均利用好氧微生物、兼性厌氧微生物和厌氧微生物处理。性厌氧微生物和厌氧微生物处理。卫生填埋要求采取各种预防措施，以尽量减少填埋场地对周围环境、卫生填埋要求采取各种预防措施，以尽量减少填埋场地对周围环境、大气和地下水源的污染。大气和地下水源的污染。二、微生物学原理与过程二、微生物学原理与过程1 1、好氧分解阶段、好氧分解阶段微生物利用垃圾空隙中的空气进行好氧分解。微生物利用垃圾空隙中的空气进行好氧分解。2 2、厌氧分解不产甲烷阶段、厌氧分解不产甲烷阶段发酵产酸；发酵产酸；产乙酸产氢；产乙酸产氢；微生物利用硝酸根和硫酸根作为电子受体，产生硫化物、微生物利用硝酸根和硫酸根作为电

51、子受体，产生硫化物、氮气和二氧化碳，硫酸盐还原菌和反硝化细菌的繁殖速度大于产甲氮气和二氧化碳，硫酸盐还原菌和反硝化细菌的繁殖速度大于产甲烷细菌。烷细菌。3 3、厌氧分解产甲烷阶段、厌氧分解产甲烷阶段当还原状态达到一定程度时开始产甲烷，坑内温度升至当还原状态达到一定程度时开始产甲烷，坑内温度升至5555时，进入稳定时，进入稳定产气阶段。产气阶段。4 4、稳定产气阶段、稳定产气阶段此阶段稳定地产生二氧化碳和甲烷。此阶段稳定地产生二氧化碳和甲烷。三、影响垃圾填埋降解的主要因素三、影响垃圾填埋降解的主要因素1 1、垃圾组成与性质、垃圾组成与性质可降解性、毒性、碳氮比等可降解性、毒性、碳氮比等2 2、水

52、分、水分产生沼气的含水率范围为产生沼气的含水率范围为25%70%25%70%，最佳，最佳为为50%60%50%60%。过高时会使易降解垃圾形成大量高浓度的渗过高时会使易降解垃圾形成大量高浓度的渗滤液而导致沼气产生量减少。滤液而导致沼气产生量减少。三、填埋场渗滤液和气体收集三、填埋场渗滤液和气体收集1 1、渗滤液、渗滤液垃圾分解过程中产生的液体以及渗出的地下水和渗入的地表垃圾分解过程中产生的液体以及渗出的地下水和渗入的地表水统称为填埋场渗滤液。水统称为填埋场渗滤液。渗滤液的性质主要取决于所埋垃圾的种类，数量取决于渗滤渗滤液的性质主要取决于所埋垃圾的种类，数量取决于渗滤液的来源、填埋场的面积、垃圾状况和下层土情况等。液的来源、填埋场的面积、垃圾状况和下层土情况等。为防止渗滤液对地下水的污染可采取以下措施：为防止渗滤液对地下水的污染可采取以下措施：在填埋场底部构筑不透水层、集水管、集水井、监测井等；在填埋场底部构筑不透水层、集水管、集水井、监测井等；对收集的渗滤液进行生物或物化处理。对收集的渗滤液进行生物或物化处理。填埋场基础密封主要通过在填埋场的底部和周边建填埋场基础密封主要通过在填埋场的底部和周边建立衬层系统来