固体废物的生物处理

固体废物的生物处理第一页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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【概念】堆肥化厌氧消化微生物浸出

【方法原理】

堆肥原理；厌氧消化原理；微生物浸出机理。

本章重点第二页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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处理方法好氧堆肥处理厌氧消化处理微生物浸出其它生物处理方法堆肥化（composting）:在人工控制的环境下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程厌氧消化:也称厌氧发酵，指在厌氧状态下利用微生物使固体废物中有机物转变为CH4和CO2的过程微生物浸出:利用微生物新陈代谢过程或代谢产物将废物中目的元素转变为易溶状态并得以分离的过程蚯蚓床技术废物生产单细胞蛋白等1423第三页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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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堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化影响因素六个主要因素堆肥工艺四种工艺，六个阶段及内容堆肥设备四类123451好氧堆肥处理评价指标6四类，15个好氧堆肥演示

第四页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理异化作用

同化作用

细胞物质(微生物繁殖)

CO2,H2O,NH3,PO43-,O42-

能量

堆肥有机物(含C，H，O，N，P，S，Cl)、氧和微生物转入环境

释放、转化为热

+

好氧堆肥基本原理第五页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理好氧堆肥过程适应新环境嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度↗45℃嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃嗜温性微生物、多为难分解物质，木质素，温度↘第六页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理好氧堆肥过程

1－40℃以下2—40～50℃3—高于60℃4—常温堆体内部温度分布

第七页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理影响因素堆肥化效果供氧量含水率温度和有机物含量孔隙度C/N和C/PpH第八页，共四十二页，2022年，8月28日例：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，使混合原料的C/N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，计算需加入的水量。落叶：C/N—50.0，N—0.7%，含水率—50%活性污泥：C/N—6.3，N—5.6%，含水率—75%（C/N为25.0）（50~60%）第九页，共四十二页，2022年，8月28日第十页，共四十二页，2022年，8月28日2.Determinetheamountofsludgetobeaddedto1lbofleavestoachieveaC/Nrateof25第十一页，共四十二页，2022年，8月28日第十二页，共四十二页，2022年，8月28日(d)Findthemoisturecontent:Moisture=0.75lbwater0.75lbwater+0.58lbdrymatter=56%1lbleaves+0.33lbsludge第十三页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理堆肥工艺主发酵分选、破碎、筛分、混合、养分及水分调节发酵仓或露天堆积，强制或翻堆搅拌供氧主发酵期4~12d前处理1

2

后发酵进一步分解难分解有机物，条堆或静态堆肥，20~30d3

贮存夏冬需贮存，容纳6个月的贮存设备；干燥透气6

脱臭产生氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等。化学除臭剂；碱、水溶液过滤；熟堆肥、沸石等吸附剂吸附5

后处理分选设备去除塑料、玻璃金属、小石块；加入N、P、K制复肥4

工艺类型：条垛式、强制通风静态垛、反应器、塔式第十四页，共四十二页，2022年，8月28日第十五页，共四十二页，2022年，8月28日第十六页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理堆肥化设备

堆肥化设备破碎设备混合设备输送设备分离设备斗式装载机或推土机、垮式翻堆机、侧式翻堆机反应器（垂直、倾斜及水平固体流）鼓风机、流量计自动控制系统

生物过滤器：熟化的堆肥、树皮、木片、粒状的泥炭等，负荷为80~120m3•m-3•h-1)，出气温度维持在20~40℃；

物料处理设备翻堆设备反应器堆肥系统除臭设备第十七页，共四十二页，2022年，8月28日第十八页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理腐熟杜评价指标

化学指标pH/COD/BOD/VS/碳氮比/氮化物/腐殖酸

工艺指标温度耗氧速率400mg/(kg·h)堆肥腐熟度评价指标

物理学指标气味/粒度/色度

生物学指标呼吸作用/生物活性/发芽指数第十九页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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1好氧堆肥处理参考资料

[1]柴晓利,张华,赵由才.固体废物堆肥原理与技术[M].化学工业出版社.2005年9月[2]王岩.殖业固体废弃物快速堆肥化处理[M].化学工业出版社.2005年8月[3]第二十页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化原理厌氧消化影响因素厌氧消化工艺厌氧消化设备1234厌氧消化处理第二十一页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理厌氧消化原理

有机物微生物

有机酸，醇类，O2，NH3，H2S等，能量，微生物

细胞物质

CO2，CH4等，能量

抗性物质

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2厌氧消化处理厌氧消化原理

细胞物质(微生物繁殖)

有机酸、醇类、CO2、H2S、NH3、能量

堆肥有机物(C、N、O、H、P、S等)

细胞物质

CO2、CH4等，能量

酸性发酵阶段

碱性发酵阶段

第二十三页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理厌氧消化的影响因素添加物和抑制物厌氧条件/Eh接种物温度原料配比搅拌pH其它因素第二十四页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理厌氧消化工艺

根据消化温度划分工艺类型高温消化工艺自然温度消化工艺最佳温度范围是47~55℃，此时有机物分解旺盛，消化快，物料在厌氧池内停留时间短。适用于城市垃圾、粪便和有机污泥的处理。培养高温消化菌、维持高温投料和排料、搅拌目前我国农村都采用这种消化类型。这种工艺的消化池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广，但受季节影响明显消化周期须视季节和地区的不同加以控制第二十五页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理厌氧消化工艺

根据投料运转方式划分工艺类型间歇式消化工艺半连续消化工艺两步消化工艺一次投料发酵，运转期中不添加新料，当发酵周期结束后，取出旧料再重新投入新料发酵。启动时一次性投入较多的消化原料，当产气量趋于下降时，开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。农村较适用

两个反应器；根据两段理论设计第二十六页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理厌氧消化工艺

池底污泥或消化料液

消化产气

加水封池

入池堆沤

大换料

拌料接种

备料

肥料

定期或不定期出料

定期或不定期加料

活性污泥或其他接种物

间歇式消化工艺半连续消化工艺第二十七页，共四十二页，2022年，8月28日第二十八页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理消化器红泥塑料沼气池：批量进料半塑式沼气池/二块模式全塑沼气池/袋式全塑沼气池/干湿交替消化沼气池水压式消化池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，产气量不稳定，因此原料利用率低。

长方形甲烷消化池气体储藏室与消化室相同，位于消化室的上方，设一贮水库调节气体储藏室压力。第二十九页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理水压式沼气池第三十页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理长方形甲烷消化池通水穴贮水库第三十一页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理第三十二页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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2厌氧消化处理参考资料

[1]周孟津,张榕林,蔺金.沼气实用技术.化学工业出版社.2004年1月[2]

[3]

第三十三页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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3微生物浸出微生物浸出内容提要

微生物浸出史浸矿细菌细菌浸出机理细菌浸出工艺细菌浸出处理放射性废渣第三十四页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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3微生物浸出微生物浸出史

1887年发现1922年浸出ZnS1947年发现ThiolacillusFerrooniclans

1954年高效1958年专利申请1

2

3

4

5

20~40年工业应用历史贫矿、尾矿、废渣U、Zn、Mn、As、Ni、Co、Mo等第三十五页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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3微生物浸出浸矿微生物

菌种

主要生理特性

最佳pH

氧化铁硫杆菌Fe2+Fe3+、S2O32-SO42-

2.5~5.3

氧化铁杆菌

Fe2+Fe3+

3.5

氧化硫铁杆菌

SSO42-、

Fe2+Fe3+

2.8

氧化硫杆菌

SSO42-、

S2O32-SO42-

2.0~3.5

聚生硫杆菌

SSO42-、

H2SSO42-

2.0~4.0

第三十六页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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3微生物浸出浸矿机理

化学反应说直接作用说第三十七页，共四十二页，2022年，8月28日固体废物处理与处置

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3微生物浸出细菌浸出工艺

浸出

布液：喷洒法灌溉法垂直管法均匀分布pH<2金属回收