第五章固体废物生物处理摘要.ppt

第五章 固体废物生物处理 5.1 概 述 生 物 处 理 的 对 象 以生物源物质为主要组分的各种固体废物 易腐生活垃圾 农业废弃物 食品加工废物 生 物 处 理 的 对 象 生物源物质的化学分析 生物质组成 可溶性糖、纤维素、半纤维素、木质素 蛋白质（水溶、非水溶）、脂肪 营养元素 N、P、K、Ca、Mg、Fe 其他 盐度、有害元素、有害化合物 生 物 处 理 的 途 径 好氧/兼性 生 物 处 理 的 途 径 厌氧 生 物 处 理 的 途 径 其他 Vemicomposting 生 物 处 理 的 途 径 基质化利用 生 物 处 理 的 应 用 堆肥 无害化、稳定化、有机质循环 农业/生活垃圾处理 受污染土壤处理 生 物 处 理 的 应 用 厌氧消化 稳定化、能源利用、有机质循环 农业/生活垃圾/食品工业废物/污泥处理 其他高附加值利用 生物可降解聚合物、H2、电能、酶制剂 5.2 固体废物堆肥化 堆肥工艺的定义与分类 定义 在受控条件下，通过微生物对有机物的代谢过程，使生物源废物转化为稳定的有机残余物，堆肥产物应具有在堆存和运输过程中不腐败发臭、相容于植物生长的特性 分类 进—出料 ? 间歇/连续 物料运动 ? 静态/动态 代谢环境 ? 高温/中温 好氧/厌氧 堆 肥 化 原 理 计量方程 不含氮有机物的氧化 含氮有机物的氧化 细胞质的合成 细胞质的氧化 堆 肥 化 原 理 例题 某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1：3，含氮有机物计量分子式为：C12H16O6N, 不含氮有机物计量分子式为：C2H3O;若堆肥过程中有机物的降解率均为60%, 其中转化为生物质的重量占1/10，生物质的计量分子式为：C5H7O2N；腐熟堆肥分子式为：C15H18O4N，不考虑生物质的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物30%）堆肥化所需的理论空气量（m3）。空气中含氧21%（体积比），每mol氧体积为0.0224 m3 堆 肥 化 原 理 解： 以1kg为计算单位 1）转化为生物质的含碳有机物量及其耗氧量 取n=5，配平前式： 堆 肥 化 原 理 2）其余含碳有机物降解耗氧量 堆 肥 化 原 理 堆 肥 化 原 理 堆肥化微生物 细菌：化能异养型细菌 化能自养型细菌 放线菌 真菌：霉菌 酵母菌 原生动物 堆 肥 化 原 理 堆肥过程与微生态 启动阶段 主导微生物：真菌、放线菌 代 谢： 升温阶段 主导微生物：细菌、放线菌 代 谢： 高温阶段 主导微生物：细菌、（放线菌） 代 谢： 堆 肥 化 原 理 降温阶段 主导微生物：放线菌、真菌、原生动物 代 谢： 腐熟阶段 主导微生物：放线菌、真菌、原生动物、自养型细菌 代 谢： 堆 肥 化 原 理 堆肥过程的影响因素 物 料 指 标 影 响 适宜值 有机物含量与组成 生物代谢 30% 含水率 生物代谢、传质 40~60% 空隙率 传质 40% C/N 生物代谢 20~35 堆 肥 化 原 理 原料有机物含量对堆肥过程的影响 成品质量 -- 要求有机物含量10%，堆肥过程有机物降解率45% ? 原料有机物含量应19.8% 达到升温与干化要求 -- 升温 55℃×5d ? 60%蒸发潜热 -- 干化 初含水率55% 终含水率45% 堆 肥 化 原 理 原料含水率与空隙率对堆肥过程的影响 生物过程 ?含水率下限23%，无上限 孔隙氧传递过程 ?堆体应保持一定的空隙率 含水率与空隙率相关 -- 物料达到田间含水率 ?物料内孔隙为水分饱和 ? 堆肥过程的物料含水率应基本与田间含水率相当 新鲜垃圾田间含水率 55~70% 腐熟堆肥田间含水率 30~40% 堆 肥 化 原 理 原料C/N比对堆肥过程的影响 堆肥过程中碳氮的消费模式 为保持肥分、控制环境影响，N应主要用于细胞原料 堆 肥 化 原 理 堆肥过程的影响因素 过 程 指 标 影 响 适宜值 堆体氧浓度 生物代谢 5% v/v 堆 温 生物代谢、无害化 45~65℃ 堆制时间 生物代谢、植物相容性 一次发酵3-15d 二次发酵 30d pH值 生物代谢 中性 接 种 一般对升温与启动阶段影响较为明显 堆 肥 化 原 理 堆肥评价 卫生无害化：致病菌、寄生虫卵、有害昆虫卵