固体废物处理与处置(好氧堆肥).ppt

第五章固体废物的生物处理 环境科学与工程系 3教124 2012年2月 固体废物的生物处置是指直接或间接利用生物体的机能，对固体废物的某些组成进行转化以建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。 第一节 固体废物的好氧堆肥处理 （一）堆肥化的定义与分类 堆肥化(Composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机废物发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。具体讲就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐殖土”。 分类：根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过程分成两种。 1、好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，氧气充足的条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。 特点：一般在55～60℃时比较好，有时可高达80～90℃，堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。 2、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。 特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需3～12个月，异味浓烈，分解不够充分。 （1）中温阶段（产热或起始阶段） 堆制初期，15～45℃，嗜温性微生物利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度不断上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主，一些无芽孢细菌，真菌和放线菌。在目前的堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以内。 （2）高温阶段 45℃以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。50℃左右主要是嗜热性真菌和放线菌； 60℃时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动； 70℃以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。 大多数微生物在45～65℃范围内最活跃，所以最佳温度一般为55℃，最易分解有机物，病原菌和寄生虫大多数可被杀死。 微生物活性示意图 （3）腐熟阶段 (降温阶段) 在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物又占优势，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。 降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。 ②细胞质的合成（包括有机物的氧化以NH3为氮源）。n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5x)O2 → C5H7NO2(细胞质)+(nx-5) CO2+1/2(ny-4)H2O+能量 ③细胞质的氧化C5H7NO2(细胞质)+5O2 → 5CO2+2H2O+ NH3+能量 3、堆肥无害化的机理——热灭活理论 好氧堆肥化能提供杀灭病原体所需要的热量，（病原体）细胞的热死主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是热灭活理论。 热灭活有关理论指出： (1)温度超过一定范围时，以活性型存在的酶将明显降低，大部分将呈变性(灭活)型。细胞会失去功能而死亡。 (2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或者低温长时间同样有效，如下表所示。 (3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。 实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化温度—时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持较长时间，才能达到无害化要求。 4、堆肥微生物 (1)来源和作用：有机废物里面固有的；人工加入的特殊菌种。在一定条件下对某些有机物废物具有较强的分解能力，活性强、繁殖快、分解力强，能加速反应进程，缩短反应时间。 (2)种类：①细菌：形体最小、数量最多，分解大部分的有机物并产生热量；②放线菌：分解纤维素、木质素、角质素和蛋白质等复杂有机物，散发泥土气息，如树皮报纸等硬物；③真菌：在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌需氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；④微型生物：如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥中移动和吞食，消纳部分有机废物，增大表面积，并促进微生物的生命活动。 5、影响堆肥化的因素 （1）化学因素 ①C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1 较好，最佳为25:1~35:1; C/P比在75~150为宜。为保证成品肥料中的C/N比为10～20:1，初始原料的一般C/N比都高于最佳值，多为35:1。 ②氧浓度:适宜的氧浓度为18%,最低不应小于8%。 ③营养元素:足够的K和微量元素对于微生物的新陈