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固废优秀课程设计堆肥.doc
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1、目录一、序言.21.1 生活垃圾定义及起源分类.2 1.2 生活垃圾处理必需性.21.3生活垃圾处理方法4 1.4 堆肥技术.41.5 好氧堆肥适宜处理垃圾.51.6 堆肥影响原因.6二、设计任务要求.62.1 采取设计标注及规范.72.2建设项目周围环境概况7 2.3 生活垃圾设计参数.7三、设计工艺步骤.7.四、堆肥工艺选择.8 4.1 预处理8 4.2 主发酵9 4.3 后发酵9 4.4 后处理104.5 脱臭.104.6 贮存10五、关键设计计算115.1 垃圾设备及分选设备选型115.2堆肥工艺条件控制.145.3 堆肥设备选型.16六、效益分析.18七、小结.19 参考文件 一、序
2、言伴随人口飞速增加和工农业经济快速发展,世界性水资源短缺、水污染加剧和生态环境破坏,已经严重威胁人类健康和安全,制约经济深入发展,所以我们每个人全部要提升保护环境意识,从本身做起,保护我们赖以生存环境。在保护水环境同时,更要注意生活垃圾危害。当你天天把多种垃圾聚集在一起,投向垃圾箱时候,是否想到过累计我们全部些人扔掉垃圾量会形成一个天文数字,有资料统计,现在中国城市居民没人每十二个月生活垃圾产生量已达440千克,全国历年垃圾存量已高达60多亿吨。1.1生活垃圾定义及起源分类生活垃圾,是指在日常生活中或为日常生活提供服务活动中产生固体废物和法律、行政法规要求视为生活垃圾固体废物。 垃圾分类是指根
3、据垃圾不一样成份、属性、利用价值和对环境影响,并依据不一样处理方法要求,分成属性不一样若干种类。生活垃圾通常可分为四大类:可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其它垃圾。1、可回收垃圾包含纸类、金属、塑料、玻璃等,经过综合处理回收利用,能够降低污染,节省资源。如每回收1吨废纸可造好纸850千克,节省木材300千克,比等量生产降低污染74;每回收1吨塑料饮料瓶可取得07吨二级原料;每回收1吨废钢铁可炼好钢0.9吨,比用矿石冶炼节省成本47,降低空气污染75,降低97水污染和固体废物。 2、厨房垃圾包含剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物,经生物技术就地处理堆肥,每吨可生产0.3吨有机肥料。 3、有害垃
4、圾包含废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等,这些垃圾需要特殊安全处理。 4、其它垃圾包含除上述几类垃圾之外砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸等难以回收废弃物。1.2生活垃圾处理必需性生活垃圾里污染物很多,其危害程度各不相同,但有一点是相同,对人体危害、对环境破坏全部是极其严重,所以我们必需高度重视,科学地使用和管理日常生活中易产生危害环境物品,使其危害降到最低程度,保护好我们环境和家园。生活垃圾危害有以下几方面:1、浪费资源。有些人会说全部成垃圾了,怎么还能算得上是浪费资源呢?不过生活垃圾中通常含有1015可回收利用物质,如金属、玻璃、塑料、橡胶和纸张等。伴随全球资源短缺加剧和科学技术发展,城
5、市生活垃圾将成为含有可利用价值资源。2、污染环境。生活垃圾若不能立即从市区清运或简单堆放在市郊,往往会造成垃圾遍布、污水横流、蚊蝇孽生,散发臭味,还会成为多种病源微生物孽生地和繁殖场,影响周围环境卫生和危害人体健康。医疗废物更是含有传染性危害废物,随意抛弃,会传输肝炎、肠炎、痢疾及多种蠕虫病菌等,对人体健康造成很大威胁。3、无处消纳,垃圾包围城市。垃圾堆放和处理需要占用大量土地面积。垃圾露天堆放和填埋,要占用大量土地资源。很多城市在郊区设置垃圾堆放场,侵占了大量可耕地面积,使可耕地短缺矛盾愈加突出。4、产生渗出液,污染水环境。渗出液是生活垃圾本身分解产生污水和雨水、地表水或地下水流经垃圾层摄取
6、其中污染物质而产生污水总和。生活垃圾渗出液属高浓度污水,会严重污染水体和土壤,而且其中污染成份在土壤中迁移过程十分缓慢,经过相当长时间才能发觉,且含有很大危害性。5、有害生物巢穴。垃圾不仅含有病原微生物,而且能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖场所,也是传染疾病根源。6、造成大气(空气)污染。垃圾一个处理方法是焚烧。大气污染有时也称空气污染,通常大气污染是指地域大范围污染,而空气污染关键指小范围环境污染。洁净大气是由以下气体组成:氧气20.94,氮气78.06,稀有气体0.94,二氧化碳0.03,还有少许水蒸气和其它气体。我们把固有成份以外物质(二氧化硫、烟尘等)称为污染物。由部分垃圾燃烧
7、可知,垃圾焚烧后会产生部分有毒有害气体。7、造成土壤污染。垃圾另一个处理方法是填埋。土壤有较强自净能力,但当有毒有害物质进入土壤量超出了土壤自净能力,引发土质恶化,造成土壤污染。土壤污染影响农作物生长,并直接或间接影响人畜健康。现在污染土壤物质关键有化肥和农药,工业产生废水、废渣和垃圾等。另外还受到生物性污染和大气和水质污染间接影响。生活垃圾中,合成纤维、塑料、橡胶等物质在自然生态系统中不能被分解者分解,残留在土壤中,会破坏土壤结构,严重影响植物生长。8、造成水体污染。进入水里污染物,超出了水体自净能力,造成水质恶化引发水体污染。因为雨水冲刷垃圾,垃圾中部分有毒有害物质,如磷氮等元素,重金属等
8、,假如进入江河湖泊中,会造成水富营养化污染和重金属在生物体内积累,并沿食物链传输,给生态系统造成严重危害。另外,大气污染造成酸雨和土壤污染物渗透也会间接造成水体污染,进而影响水生动植物生长、人类生活和身体健康。1.3生活垃圾处理方法 现在常见垃圾处理方法关键有填埋、焚烧、堆肥、热解、分选回收和综合处理等。我们将多个关键处理方法进行比较如表1。 . 表1 生活垃圾处理方法比较卫生填埋焚烧堆肥技术成熟性成熟成熟成熟适用条件使用范围较广泛,但入场垃圾需要符合GB16889-要求垃圾热值大于4000kJ/kg垃圾中生物可堆肥物含量25%-30%对地表水污染可能性渗沥液处理设施事故状态下可能,可采取事故
9、状态下应急方法经过焚烧,垃圾体积可降低80%-90%,残渣安全填埋产生渗沥液处理设施事故状态下可能,可采取事故状态下应急方法无对地下水污染可能性需要防渗、事故状态下可能造成污染无可能性小对大气污染可能性设置填埋气导排系统、焚烧系统,污染可能性较小烟气处理不妥时,对大气有一定程度污染轻微气味对生态环境破坏限于填埋区和填埋区周围1km范围内场区内场区内占地面积大小中等管理维护难易程度较轻易较难较难单位投资最低最高居中处理成本最低最高居中资源再次利用基础为零(实施垃圾分类回收除外)15%-60%10%-50%1.4堆肥技术此次设计就是生活垃圾堆肥厂,生活垃圾堆肥在中国含有悠久历史,但堆肥处理率并不高
10、,现在全国共有各类生活垃圾堆肥厂约70多座。在中国常见生活垃圾堆肥技术大致可分为简易堆肥、好氧堆肥和厌氧堆肥三类。1、简易堆肥:工程规模较小、机械化程度低、关键采取静态发酵工艺、环境保护方法不齐全、投资及运行费用均较低。简易高温堆肥技术通常在中小型城市应用较多。2、好氧堆肥:工程规模相对较大、机械化程度较高、通常采取动态或半动态好氧发酵工艺、有较齐全环境保护方法、投资及运行费用均高于简易高温堆肥技术。 3、厌氧堆肥:工程规模普遍较大,机械化程度相当高,通常采取湿式或干式厌氧发酵工艺,发酵周期可缩短至1520天后,沼气搜集后可用于发电等,生活垃圾资源化利用率较高,投资及运行费用高于好氧堆肥,占地
11、面积少于好氧堆肥。1.5好氧堆肥适宜处理垃圾垃圾化学特征对于堆肥产品品质有直接影响,最关键是碳氮比。理想堆肥垃圾碳氮比应该在30:1左右。另外磷、钾和微量元素对于微生物新陈代谢来说是必需,垃圾中这几类物质含量不能太低。垃圾酸碱度也对微生物活动有较大影响。在堆肥化过程中,pH值随时间和温度发生改变,能够依据pH值改变来检测分解过程进展。初始阶段因为有机酸产生,pH值会降低到5.0或更低。在活跃阶段和稳定阶段,伴随有机酸被逐步分解,pH值逐步上升,最终能够达成8.0左右。通常认为堆肥垃圾最好初始pH值为7.5-8.5.堆肥垃圾颗粒度影响着气体密度、内部阻力和气体流动性。小粒度垃圾能够提升本身和微生
12、物和空气接触面积,加紧堆肥化学反应速率。理想粒度是25-75mm,所以,在堆肥化以前最好物料需要进行筛分或破碎处理,具体粒度可依据产品工艺和性能要求而定。但颗粒度也不是越小越好,颗粒合适增大能够起到支撑结构作用,增加垃圾内部孔隙率,有利于通风。因为水是溶解废物中有机物和营养物质和合成微生物细胞质必不可少物质,所以堆肥垃圾中必需含有一定量水分。最好含水率范围应该是5070。若含水率过高,水就会将垃圾整体粘连起来,阻碍空气流通,出现厌氧工况,甚至使营养物和病原微生物随水流出;若含水率过低,有机垃圾分解速度会降低。当含水率低于12时,微生物繁殖就会停止。含水率可经过对不一样垃圾按一定百分比混合来调整
13、,若物料过稀,还能够使一定百分比堆肥产品反复使用来调整。在初始或活跃阶段,若水分散失过多,则需要立即补充水分。1.6堆肥影响原因影响堆肥原因很多,归纳起来关键有下面几方面。1、有机质含量:对于快速高温机械化堆肥而言,首要是热量和温度间平衡问题。有机质含量低物质发酵过程中所产生热将不足以维持堆肥所需要温度,而且产生堆肥因为肥效低而影响销路,但过高有机物含量又将给通风供氧带来影响,从而产生厌氧和发臭。研究表明,堆肥中适宜有机物含量约为20%80%之间。2、水分 :水分为微生物生长所必需,在堆肥过程中,按重量计,50%60%含水率最有利于微生物分解,水分超出70%,湿度难以上升,分解速度显著降低。
14、3、温度 :对堆肥而言,温度是堆肥得以顺利进行关键原因,温度作用关键是影响微生物生长,通常认为高温菌对有机物降解效率高于中温菌,现在快速高温好氧堆肥正是利用了这一点。4、碳氮比 :C/N比和堆肥温度相关,原料C/N比高,碳素多,氮素养料相对缺乏,细菌和其它微生物发展受到限制,有机物分解速度就慢,发酵过程就长。假如碳氮百分比高,轻易造成成品堆肥碳氮比过高,这么堆肥施人土壤后,将夺取土壤中氮素,使土壤陷入“氮饥饿”状态,会影响作物生长。若碳氮比低于20:1,可供消耗碳素少,氮素养料相对过剩,则氮将变成铵态氮而挥发,造成氮元素大量损失而降低肥效。5、C/P :磷是磷酸和细胞核关键组成元素,也是生物能
15、ATP关键组成成份,通常要求堆肥料C/P在75150为宜。6、pH值 :通常微生物最适宜pH值是中性或弱碱性,pH值太高或太低全部会使堆肥处理碰到困难。pH值是一个能够对微生物环境作为估价参数,在整个堆肥过程中,pH值随时间和温度改变而改变。在堆肥初始阶段,因为有机酸生成,pH值下降(可降至5.0),然后上升至88.5左右,假如废物堆肥成厌氧状态,则pH值继续下降。另外,pH值也会影响氮损失,因pH值在7.0时,氮以氨气形式逸人大气。二、 设计任务要求2.1 采取设计标准和规范生活垃圾堆肥厂评价标准(CJJ/T172-)本标准要求了对生活堆肥处理厂设计、建设水平评价和运行管理情况评价。使用于生
16、活垃圾堆肥处理厂评价。堆肥自动监测和控制设备(CJ/T338-本标准要求了城镇污水处理厂污泥、粪便污泥、生活垃圾和动物粪便等有机废物堆肥自动监测和控制设备使用条件、原理、技术要求、检验规则等。生活垃圾堆肥处理系统设备技术要求本标准要求了生活垃圾堆肥处理系统设备通用要求和技术性能要求。适适用于生活垃圾好氧堆肥处理系统组成设备设计、制造及安装使用技术要求。生活垃圾堆肥处理技术规范(CJJ/T52-93,在修订)本标准要求了生活垃圾堆肥原料、堆肥工艺、设备配置。环境保护及堆肥厂设计、 生活垃圾堆肥厂运行维护技术规程(CJJ/T86-,在修订)本标准要求了生活垃圾堆肥厂各设备、设施、环境监测等运行管理
17、、维护修养、安全操作要求适适用于生活垃圾堆肥厂运行管理。2.2建设项目周围环境概况在堆肥化工艺过程中,因微生物分解作用,会产生臭味,必需进行脱臭,不然会影响周围居民正常生活。2.3生活垃圾设计参数设计规模为广州市城市生活垃圾堆肥处理系统,垃圾关键成份见垃圾组分砂土玻璃金属纸塑料橡胶布草木厨余包塑料皮制品含量%14.924.390.555.6313.730.534.445.8647.861.330.76垃圾容量平均值为,含水率为40-60%垃圾热值:4000-5500三、设计工艺步骤3.1选择工艺依据因为好氧堆肥含有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化 操作等优点,故中国外用垃圾、污
18、泥、人畜粪尿等有机物制造堆肥工厂,绝大多数全部采取好氧堆肥。所以本设计采取好氧堆肥工艺系统。3.2工艺步骤简图生活垃圾手选磁选复式振动格筛一次发酵后处理阶段二次发酵阶段脱臭贮存3.3工艺步骤说明垃圾分选部分:在垃圾进入堆肥阶段之前需要对垃圾进行分选,以分选出客房回收利用组分和对后继堆肥处理不利组分。经分选能够分选出金属、塑料、白塑料。整个工艺由预处理、一次发酵、后处理、二次发酵、脱臭、贮存等六个部分组成。城市生活垃圾运四处理厂,由给料机送到预处理工段,经过磁选、手选、筛选后,回收一部分有用物质,去除一部分非堆肥化粗大物质,然后进入一次发酵仓,在仓内调整水分和C/N比,通风发酵,大约10天一次发
19、酵结束,堆肥出料至后处理阶段,经分选机械去除堆肥物中杂物并加以破碎,然后物料进入二次发酵仓进行发酵,由风机将一次发酵产生尾气送入二次发酵仓风道,给二次发酵堆肥通风,既起到了脱臭作用,又确保了二次发酵供养,大约10天后二次发酵结束,堆肥产品即可出厂供农用。四、堆肥工艺选择广州市垃圾日产生量大,而且厨余含量较高,能够考虑用好氧堆肥处理工艺进行垃圾处理。现代化堆肥生产通常采取好氧堆肥工艺,它通常是由前处理、主发酵(亦称一级发酵或初级发酵)、后发酵(亦称二级发酵或次级发酵)、后处理、脱臭及贮存等工序组成。4.1预处理当以城市生活垃圾为关键原料时,因为其中往往含有粗大垃圾和不可堆肥化物质,这些物质会影响
20、垃圾处理机械正常运行,并降低发酵仓容积有效使用,且使堆温难以达成无害化要求,从而影响堆肥产品质量,所以,需要用到破碎、分选等预处理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质含量,并使堆肥物料粒度和含水率达成一定程度均匀化。颗粒变小,物料表面积增加,便于微生物繁殖,能够促进发酵过程。但颗粒也不能太小,因为要考虑到保持一定程度孔隙率和透气性能,方便均匀充足地通风供氧。适宜粒径范围是1260,最好历经需视物料物理性质而定。当以人畜粪便、污水污泥饼等为关键原料时,因为其含水率太高等原因,前处理关键任务是调整水分和碳氮比,有时需添加菌种和酶制剂,以促进发酵过程正常进行。降低水分、增加透气性、调整碳氮比关键方法
21、是添加有机调理剂和膨胀剂。(1)调理剂是指加进堆肥化物料中干有机物,借以降低单位体积质量并增加和空气接触面积,以利于好氧发酵,也能够增加物料中有机物数量。理想调理剂是干燥、较轻而易分解物料。常见有木屑、稻壳、禾杆、树叶等。(2)膨胀剂是指有机或无机三维固体颗粒,当它加入湿堆肥化物料中时,能有足够尺寸确保物料和空气充足接触,并能依靠粒子间接触起到支撑作用。普遍使用膨胀剂有干木屑、花生壳、厂矿成粒状轮胎、小块岩石等物质。4.2 主发酵主发酵关键在发酵仓内进行,靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气,供给空气方法随发酵仓种类而异。在发酵仓内,因为原料和土壤中存在微生物作用而开始发酵,首先是易分解物质分解,产
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