第八章有机固体废物生物处理堆肥-PPT.pptx
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1、第八章有机固体废物生物处理堆肥内容提要内容提要一、概述一、概述二、固体废物堆肥化技术二、固体废物堆肥化技术三、固体废物厌氧发酵技术三、固体废物厌氧发酵技术定义定义固体废物生物处理技术固体废物生物处理技术:人类通过各种手段人类通过各种手段,利用微生物氧化分解作利用微生物氧化分解作用用,将固体废物中易于生物降解得有机组分转化为将固体废物中易于生物降解得有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其她物质腐殖肥料、沼气或其她物质,从而实现固体废物得从而实现固体废物得稳定化、资源化与减量化得处理方法。稳定化、资源化与减量化得处理方法。一、概述意义意义实现可降解有机固废得三化实现可降解有机固废得三化;促进物质循环促进
2、物质循环,改良土壤改良土壤,保护农田保护农田;回收沼气、生产堆肥回收沼气、生产堆肥,合成微生物蛋白质与葡合成微生物蛋白质与葡萄糖等。萄糖等。微生物得分类及其新陈代谢微生物得分类及其新陈代谢 根据微生物新陈代谢过程需氧与否根据微生物新陈代谢过程需氧与否,可分为三类可分为三类:好氧微生物好氧微生物:新陈代谢时需要氧气得微生物新陈代谢时需要氧气得微生物;厌氧微生物厌氧微生物:新陈代谢时不需要氧气新陈代谢时不需要氧气,即在无氧环境中即在无氧环境中才能生长生活得微生物才能生长生活得微生物;兼氧微生物兼氧微生物:在有氧气或无氧气环境中都能生存并进行在有氧气或无氧气环境中都能生存并进行代谢作用得微生物。代谢
3、作用得微生物。固体废物生物处理得分类固体废物生物处理得分类 根据固体废物处理过程中起主导作用得微根据固体废物处理过程中起主导作用得微生物种类与产物特点生物种类与产物特点,固体废物生物处理可分为固体废物生物处理可分为好氧生物处理与厌氧生物处理。好氧生物处理与厌氧生物处理。好氧生物处理法好氧生物处理法:在供氧条件下在供氧条件下,利用好氧微生物新陈代谢利用好氧微生物新陈代谢,使固体有使固体有机物降解、转化成相对低能位、低分子量物质而稳定下机物降解、转化成相对低能位、低分子量物质而稳定下来来,同时放出热量。同时放出热量。减量化与无害化效果明显。减量化与无害化效果明显。厌氧生物处理法厌氧生物处理法:在没
4、有游离氧情况下在没有游离氧情况下,利用厌氧微生物新陈代谢作利用厌氧微生物新陈代谢作用使固体有机质降解、转化成简单、稳定得化合物用使固体有机质降解、转化成简单、稳定得化合物,同同时放出能量时放出能量(其中大部分能量以其中大部分能量以CHCH4 4得形式出现得形式出现),),仅少仅少部分有机物转化成新得细胞质组分。部分有机物转化成新得细胞质组分。减量化与资源化效果明显。减量化与资源化效果明显。二、固体废物堆肥化技术二、固体废物堆肥化技术 概述概述 好氧堆肥技术好氧堆肥技术 厌氧堆肥技术厌氧堆肥技术 堆肥化过程得污染防治堆肥化过程得污染防治 气体有机废物得微生物处理气体有机废物得微生物处理堆肥化概念
5、堆肥化概念 国内国内:依靠自然界中广泛分布得细菌、放线菌、真菌等微依靠自然界中广泛分布得细菌、放线菌、真菌等微生物生物,人为地促进可生物降解得有机物向稳定得腐殖质人为地促进可生物降解得有机物向稳定得腐殖质转化得微生物学过程。转化得微生物学过程。欧、美欧、美:在有控制得条件下在有控制得条件下,微生物对固体、半固体有机物微生物对固体、半固体有机物得好氧中温或高温分解得好氧中温或高温分解,并产生稳定得腐殖质得过程并产生稳定得腐殖质得过程(区区别于简易好氧或厌氧堆肥别于简易好氧或厌氧堆肥)。概述概述大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小
6、声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点堆肥化包含四层含义堆肥化包含四层含义堆肥化包含四层含义堆肥化包含四层含义 堆肥化得原料就是来自生物得固体有机物堆肥化得原料就是来自生物得固体有机物;堆肥化过程就是在人工控制条件下进行堆肥化过程就是在人工控制条件下进行;作用得主体就是微生物作用得主体就是微生物,作用得过程就是生作用得过程就是生物化学过程物化学过程;产物就是稳定得腐殖质。产物就是稳定得腐殖质。堆肥概念堆肥概念:堆肥堆肥(post)(post)就是有机固体废就是有机固体废物经过堆肥化处理得到得成物经过堆肥化处理得到得成品品(或产品或产品),),就是一种深褐色、就是一种深褐色、质
7、地松散、有泥土味得物质质地松散、有泥土味得物质,其主要成分就是其主要成分就是腐殖质腐殖质腐殖质腐殖质。堆肥及其功用堆肥及其功用堆肥得农业效用(一一)增加土壤有机质增加土壤有机质,提高土壤生物活性。提高土壤生物活性。(二二)改善土壤结构改善土壤结构 (三三)提高土壤肥力提高土壤肥力(四四)促进植物生长与增产得效用促进植物生长与增产得效用堆肥原料来源 可用作堆肥化处理得废物种类很多可用作堆肥化处理得废物种类很多,来源广泛来源广泛,如如城市生活垃圾、农业秸杆、锯末、树皮、污泥及厌氧城市生活垃圾、农业秸杆、锯末、树皮、污泥及厌氧发酵残渣等。发酵残渣等。我国堆肥化原料主要就是三类我国堆肥化原料主要就是三
8、类:生活垃圾生活垃圾+粪便粪便 生活垃圾生活垃圾+污泥污泥 农业秸杆农业秸杆+粪便粪便堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类厌氧堆肥厌氧堆肥好氧堆肥好氧堆肥(需氧程度需氧程度)中温堆肥中温堆肥高温堆肥高温堆肥(按温度范围按温度范围)露天堆肥露天堆肥机械密封堆肥机械密封堆肥(按堆制方式按堆制方式)静态堆肥静态堆肥动态堆肥动态堆肥(按物料运动形式按物料运动形式)厌氧堆肥厌氧堆肥 厌氧堆肥就是依赖专性与兼性厌氧细菌得作用降解有厌氧堆肥就是依赖专性与兼性厌氧细菌得作用降解有机物得过程。机物得过程。优点优点:工艺简单工艺简单;通过堆肥自然发酵分解有机物通过堆肥自然发酵分解有机物,不必由不必由外界提供能量外界提供能
9、量,因而运转费用低。因而运转费用低。缺点缺点:具有周期长具有周期长(一般需一般需3-6 3-6 个月个月)、易产生恶臭、占、易产生恶臭、占地面积大等缺点地面积大等缺点,厌氧堆肥不适合大面积推广应用。厌氧堆肥不适合大面积推广应用。堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类好氧堆肥好氧堆肥 好氧堆肥依靠专性与兼性好氧细菌得作用使有机物得以好氧堆肥依靠专性与兼性好氧细菌得作用使有机物得以降解得过程。目前普遍采用得堆肥工艺。降解得过程。目前普遍采用得堆肥工艺。优点优点:具有对有机物分解速度快、降解彻底具有对有机物分解速度快、降解彻底;堆肥周期短堆肥周期短(一般一次发酵时间一般一次发酵时间4-12d4-12d、二次发
10、酵在、二次发酵在10-30d);10-30d);堆肥温度堆肥温度高高,可以灭活病原体可以灭活病原体,环境卫生条件好环境卫生条件好,很少产生难闻得臭很少产生难闻得臭气。气。缺点缺点:需氧量大需氧量大,运转费用较高。运转费用较高。堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类中温堆肥中温堆肥 一般指中温好氧堆肥,所需温度15-45。由于温度不高,不能有效地杀灭病原菌,因此,目前中温堆肥较少采用。高温堆肥高温堆肥 好氧堆肥所产生得高温一般在50-65,极限可达80-90,能有效杀灭病菌,因此高温堆肥已为各国公认,采用较多。堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类露天式堆肥 露天式堆肥即露大堆积露天式堆肥即露大堆积,物料在开放得场
11、地上堆成条物料在开放得场地上堆成条垛或条堆进行发酵。通过自然通风、翻堆或强制通垛或条堆进行发酵。通过自然通风、翻堆或强制通风方式以供给氧气。风方式以供给氧气。优点优点:堆肥所需设备简单堆肥所需设备简单,成本投资较低。成本投资较低。缺点缺点:发酵周期长发酵周期长,占地面积大占地面积大,受气候得影响大受气候得影响大,有恶有恶臭臭,环境卫生条件较差。仅适宜在农村或偏远得郊环境卫生条件较差。仅适宜在农村或偏远得郊区应用。区应用。堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类装置式堆肥 装置式堆肥也称为封闭式堆肥或密闭型堆肥装置式堆肥也称为封闭式堆肥或密闭型堆肥,就是将堆就是将堆肥物料密闭在堆肥发酵设备如发酵塔、发酵简、
12、发酵肥物料密闭在堆肥发酵设备如发酵塔、发酵简、发酵仓等中仓等中,通过风机强制通风通过风机强制通风,提供氧源提供氧源,或不通风厌氧堆或不通风厌氧堆肥。肥。优点优点:装置式堆肥得机械化程度高装置式堆肥得机械化程度高,堆肥时间短堆肥时间短,占地面占地面积小积小,环境条件好环境条件好,堆肥质量可控可调等优点。适用于堆肥质量可控可调等优点。适用于大规模工业化生产。大规模工业化生产。堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类静态堆肥静态堆肥 静态堆肥就是把收集得新鲜有机废物一批一批地堆制。堆肥物一旦堆积以后,不再添加新得有机废物与翻倒,待其在微生物生化反应完全,成为腐殖土后运出。适合于中、小城市厨余垃圾、污泥得处理。堆
13、肥化工艺分类堆肥化工艺分类动态动态(连续或间歇式连续或间歇式)堆肥堆肥采用连续或间歇进、出料得动态机械堆肥装置。优点:堆肥周期短(3-7d),物料混合均匀,供氧均匀充足,机械化程度高,便于大规模机械化连续操作运行。因此,动态堆肥适用于大中城市固体有机废物得处理。缺点:要求高度机械化,设计复杂、施工技术与操作高度熟练;一次性投资与运转成本较高。目前,动态堆肥工艺主要就是在发达国家得到普遍得应用。堆肥化工艺分类堆肥化工艺分类好氧堆肥技术好氧堆肥技术u一、好氧堆肥原理一、好氧堆肥原理u二、好氧堆肥化过程技术参数及控制二、好氧堆肥化过程技术参数及控制u三、好氧堆肥化工艺流程三、好氧堆肥化工艺流程(堆肥
14、程序堆肥程序)u四、堆肥系统及主要技术环节四、堆肥系统及主要技术环节u五、堆肥腐熟度及其指标五、堆肥腐熟度及其指标u六、主要好氧堆肥工艺及设备六、主要好氧堆肥工艺及设备堆肥有机物(含堆肥有机物(含C、N、O、P、S)氧、微生物氧、微生物细胞物质细胞物质(微生物繁殖(微生物繁殖)CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-合成合成氧化氧化能量能量随随水水或或气气体体排排入环境入环境释释放放、转转换换为为热热提供生物合成用提供生物合成用有机物得好氧堆肥分解在通风条件下在通风条件下,好氧微生物对废好氧微生物对废物进行吸收、氧化、分解物进行吸收、氧化、分解,将一部将一部分吸收有机物氧化为简单无机物分
15、吸收有机物氧化为简单无机物,同时释放能量同时释放能量,而另一部分有机物而另一部分有机物被合成新得细胞质被合成新得细胞质,使微生物不断使微生物不断繁殖。繁殖。基本原理基本原理堆肥化过程堆肥化过程 通常都就是根据堆层温度变化为主要标志通常都就是根据堆层温度变化为主要标志,将堆肥化过程分为三个将堆肥化过程分为三个阶段阶段:中温阶段中温阶段,又称起始阶段又称起始阶段:不耐高温得细菌分解易降解得葡萄糖、不耐高温得细菌分解易降解得葡萄糖、脂肪等可溶物脂肪等可溶物,同时放出热量使温度上升。同时放出热量使温度上升。高温阶段高温阶段:当堆肥温度上升到当堆肥温度上升到4545以上时以上时,即进入高温阶段。耐高即进
16、入高温阶段。耐高温菌迅速繁殖温菌迅速繁殖,在供氧条件下在供氧条件下,大部分难降解有机物大部分难降解有机物(蛋白质、纤维蛋白质、纤维)继续被氧化分解继续被氧化分解,同时释放大量热能。同时释放大量热能。熟化阶段熟化阶段:在内源呼吸后期在内源呼吸后期,只剩下部分难分解得有机物只剩下部分难分解得有机物,此时微生此时微生物活性下降物活性下降,发热量减少发热量减少,温度下降温度下降,堆肥冷却堆肥冷却,新得微生物借助残余新得微生物借助残余有机物生长。有机物生长。好氧堆肥技术好氧堆肥技术(1)(1)(1)(1)来源来源来源来源:有机废物里面固有得有机废物里面固有得;人工加入得特殊菌种。人工加入得特殊菌种。(2
17、)(2)(2)(2)种类种类种类种类:细菌细菌:形体最小、数量最多形体最小、数量最多,分解大部分得有机物并产生热量分解大部分得有机物并产生热量;放线菌放线菌:分解纤维素、木质素、角质素与蛋白质等复杂有机物分解纤维素、木质素、角质素与蛋白质等复杂有机物,散发泥土散发泥土气息气息,如树皮报纸等硬物如树皮报纸等硬物;真菌真菌:在堆肥后期与细菌竞争食物在堆肥后期与细菌竞争食物,更耐低温更耐低温,部分真菌需氮比细菌低部分真菌需氮比细菌低,能能够分解木质素够分解木质素,细菌则不能细菌则不能;微型生物微型生物:如轮虫、线虫与蚯蚓等如轮虫、线虫与蚯蚓等,在堆肥中移动与吞食在堆肥中移动与吞食,消纳部分有机消纳部
18、分有机废物废物,增大表面积增大表面积,促进微生物得生命活动。促进微生物得生命活动。堆肥微生物堆肥微生物好氧堆肥技术好氧堆肥技术好好氧氧堆堆肥肥过过程程适适适适 应应应应 新新新新环境环境环境环境嗜嗜嗜嗜温温温温性性性性细细细细菌菌菌菌、酵酵酵酵母母母母菌菌菌菌、放放放放线线线线菌菌菌菌分分分分解解解解最最最最易易易易分分分分解解解解的的的的可可可可溶溶溶溶性物质,淀粉、糖类增多,温度性物质,淀粉、糖类增多,温度性物质,淀粉、糖类增多,温度性物质,淀粉、糖类增多,温度45454545嗜嗜嗜嗜热热热热性性性性微微微微生生生生物物物物、细细细细菌菌菌菌;残残残残留留留留可可可可溶溶溶溶性性性性物物物
19、物质质质质,纤纤纤纤维维维维素素素素、半纤维素、蛋白质,温度半纤维素、蛋白质,温度半纤维素、蛋白质,温度半纤维素、蛋白质,温度4570457045704570嗜嗜嗜嗜温温温温性性性性微微微微生生生生物物物物、多多多多为为为为难难难难分分分分解解解解物物物物质质质质,温度温度温度温度好氧堆肥技术好氧堆肥技术好氧堆肥化过程技术参数及控制好氧堆肥化过程技术参数及控制供氧量及其控制供氧量及其控制含水率及其控制含水率及其控制仓内温度及其控制仓内温度及其控制碳氮比碳氮比(C/NC/N)及其控制及其控制碳磷比及其控制碳磷比及其控制pHpH值及其控制值及其控制颗粒度颗粒度有机质含量有机质含量好氧堆肥技术好氧堆
20、肥技术供氧量及其控制供氧量及其控制供氧方法供氧方法:采用通风方式供氧采用通风方式供氧,主要有自然通风、堆层内置通风管、主要有自然通风、堆层内置通风管、机械翻堆通风、强制通风等。机械翻堆通风、强制通风等。通风作用通风作用:维持好氧微生物得生物活性维持好氧微生物得生物活性;带走水蒸气带走水蒸气,干化物料干化物料;调节发酵仓内堆层得温度等。调节发酵仓内堆层得温度等。通气量不足通气量不足,堆体处于厌氧状态堆体处于厌氧状态;通气量过大通气量过大,散失热量与水分快散失热量与水分快,导致温度下降与水分缺乏。导致温度下降与水分缺乏。一般氧浓度控制在一般氧浓度控制在18%18%左右。左右。好氧堆肥技术好氧堆肥技
21、术含水率及其控制含水率及其控制水得作用水得作用:一就是溶解有机物一就是溶解有机物,参与微生物新陈代谢。微生物只能参与微生物新陈代谢。微生物只能摄取溶解性养料摄取溶解性养料,微生物体内得水微生物体内得水(80%80%)与流动状态得水与流动状态得水就是微生物生化反应得介质。就是微生物生化反应得介质。二就是调节堆肥温度二就是调节堆肥温度,主要就是通过水分蒸发来调节。主要就是通过水分蒸发来调节。含水量过低影响微生物繁殖含水量过低影响微生物繁殖,降低分解反应速度降低分解反应速度;含水量含水量过高导致供氧不足而变成厌氧状态。过高导致供氧不足而变成厌氧状态。好氧堆肥技术好氧堆肥技术 有资料显示有资料显示,当
22、物料中含水率当物料中含水率12%12%时时,微生物将停止繁微生物将停止繁殖殖;当含水率当含水率65%65%时时,水分将充满物粒间隙水分将充满物粒间隙,堆层内空气堆层内空气量降低量降低,由好氧状态向厌氧转化由好氧状态向厌氧转化,温度剧降温度剧降,并产生恶臭并产生恶臭气体。气体。含水率也就是好氧堆肥化关键工艺条件之一含水率也就是好氧堆肥化关键工艺条件之一,并对通风并对通风等其它工艺技术参数产生影响。等其它工艺技术参数产生影响。含水率调节含水率调节:脱水预处理脱水预处理,掺加调理剂掺加调理剂(干调理剂锯末、湿干调理剂锯末、湿调理剂污泥或粪便等调理剂污泥或粪便等)好氧堆肥技术好氧堆肥技术好氧堆肥技术好
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