第五章-固體廢物的生物處理技術(shù)(共8頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第五章 固體廢物的生物處理技術(shù)一、名詞解釋固體廢物的生物處理以固體廢物中可降解的有機(jī)物為對(duì)象，通過(guò)生物（微生物）的作用使之轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳或甲烷等物質(zhì)的過(guò)程。堆肥化就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，以及由人工培養(yǎng)的工程菌等，在一定的人工條件下，有控制地促進(jìn)可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程，其實(shí)質(zhì)就是一種生物代謝過(guò)程。堆肥堆肥化的產(chǎn)物叫堆肥。一次發(fā)酵好氧堆肥的中溫與高溫兩個(gè)階段的微生物代謝過(guò)程稱為一次發(fā)酵或主發(fā)酵。二次發(fā)酵物料經(jīng)過(guò)一次發(fā)酵，還有一部分易分解和大量難分解的有機(jī)物存在，需將其送到后發(fā)酵室，堆成12m高的堆垛進(jìn)行的再次發(fā)

2、酵，使之腐熟的過(guò)程。厭氧消化在厭氧條件下通過(guò)利用微生物群落或游離酶對(duì)有機(jī)固體廢物中的生物質(zhì)分解降解作用，使其中的易腐生物質(zhì)部分得以降解，并消除生物活性，轉(zhuǎn)化為無(wú)腐敗性的殘?jiān)倪^(guò)程。二、簡(jiǎn)答1固體廢物生物處理的意義何在？ 對(duì)固體廢物進(jìn)行處理消納，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、減量化、無(wú)害化； 促進(jìn)固體廢物的適用組分重新納入自然循環(huán)（如堆肥用于改土，重新回歸農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)）； 將大量有機(jī)固體廢物轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)和能源，實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化（如沼氣、生物蛋白、乙醇）。2. 堆肥化的方式主要有哪幾種？ 堆肥化的方式按照不同的方法有不同的分類。根據(jù)溫度要求，分為中溫和高溫堆肥；按照堆肥過(guò)程的操作方式，可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)堆肥；按

3、照堆肥的堆置情況可分為露天和機(jī)械密封堆肥。最常用的分類方式是根據(jù)在生物處理過(guò)程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，把固體堆肥分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化。前者是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時(shí)進(jìn)行的分解發(fā)酵過(guò)程。后者是利用厭氧微生物發(fā)酵造肥，特點(diǎn)是空氣與堆肥相隔絕，溫度低，工藝簡(jiǎn)單，但是堆制周期長(zhǎng)，氣味濃烈，產(chǎn)品分解不夠完全穩(wěn)定。通常，僅按一種分類方式很難全面描述堆肥狀況，因此常常兼用多種工藝加以說(shuō)明。3. 適于堆肥的原料有什么特性？包括哪些？適于堆肥的原料需要具備三個(gè)特性：固體廢物密度一般為350650kg/m3；含水率為40%60%；碳氮比為（2030）：1堆肥的原料很廣，主要包括以下幾類：（1）

4、城市垃圾 指城市居民日常生活、商業(yè)活動(dòng)、機(jī)關(guān)辦公、市政維護(hù)等過(guò)程所產(chǎn)生的固體廢物，其中金屬、陶瓷、玻璃、塑料等要經(jīng)過(guò)分選回收，余下的才適合堆肥處理。（2）糞便 糞便的碳氮比較低，非常適合作為堆肥原料。（3）污泥 主要來(lái)自城市生活污水和工業(yè)廢水處理工程中產(chǎn)生的污泥。（4）農(nóng)業(yè)固體廢物在我國(guó)堆肥的主要原料是生活垃圾與糞便的混合物，也有的是城市垃圾與生活污水、污泥的混合物。 4試述好氧堆肥的基本原理。好氧堆肥是在有氧的條件下，借好氧微生物（主要是好氧菌）的作用來(lái)進(jìn)行的。在堆肥過(guò)程中，生活垃圾中的溶解性有機(jī)物質(zhì)透過(guò)微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而為微生物所吸收，固體的和膠體的有機(jī)物先附在微生物體外，由生物所分

5、泌的胞外酶分解為溶解性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)氧化、還原、合成等過(guò)程，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并放出生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需要的能量，把一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物體所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，合成新的細(xì)胞物質(zhì)，于是微生物逐漸生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。5. 如何控制堆肥過(guò)程中的含水率？ 堆肥過(guò)程中水分作用在于：溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝；水分蒸發(fā)時(shí)散熱以調(diào)節(jié)溫度。 含水率50-60%為佳。水分過(guò)多，降低游離孔隙率，影響空氣擴(kuò)散，易造成厭氧狀態(tài)，同時(shí)產(chǎn)生滲濾液處理問(wèn)題；水分低于40%，微生物活性降低，堆肥溫度隨之下降。 含水率偏低，可添加污水、污泥、人糞尿、糞便等來(lái)調(diào)節(jié)水分；

6、對(duì)于高含水率的固體廢物，可以采用機(jī)械壓縮脫水，也可以在場(chǎng)地和時(shí)間允許的條件下將物料攤開(kāi)進(jìn)行水分蒸發(fā)，還可以在物料中加入稻草、木鞋、干葉等松散物或吸水物，還可以摻和調(diào)理劑，干調(diào)理劑對(duì)控制濕度較有利。6. 堆肥過(guò)程中的碳氮比如何控制？碳為微生物生命活動(dòng)提供能源，氮?jiǎng)t用于合成細(xì)胞原生質(zhì)。堆肥發(fā)酵過(guò)程中，碳氮比逐漸下降。 碳氮比最佳為（2535）：1；低于20：1時(shí)，微生物繁殖因能量不足而受到抑制，分解緩慢且不徹底；高于40：1時(shí)，堆肥施入土壤導(dǎo)致“氮饑餓”，奪取土壤中的氮。 通過(guò)在垃圾中加入人糞尿、畜糞以及城市污泥等調(diào)節(jié)劑，使碳氮比調(diào)到30以下。7. 堆肥過(guò)程中的通風(fēng)操作具有哪些作用？ 通風(fēng)操作時(shí)好

7、氧堆肥能夠成功的重要因素之一，其主要作用有：提供氧氣，以促進(jìn)微生物的新陳代謝；通過(guò)供氣量的控制，調(diào)節(jié)最適溫度；在維持最適溫度條件下，加大通風(fēng)量可去除水分。8指出堆肥面臨的問(wèn)題和對(duì)策。 堆肥面臨的問(wèn)題 產(chǎn)品中N、P、K含量不高；堆肥雜質(zhì)（廢塑料、碎玻璃、碎陶瓷片等）影響堆肥質(zhì)量；堆肥銷路差；堆肥投資較大（25-36萬(wàn)元/t.d）；分選費(fèi)用、貯存費(fèi)用較高。 對(duì)策 控制堆肥原料的質(zhì)量 對(duì)生活垃圾應(yīng)強(qiáng)化源頭分類收集和前處理（破碎、分選、篩分）工序；對(duì)糞便及污泥，前處理著重是調(diào)整水分和碳氮比等。堆制生物活性肥料 微生物接種劑本身不是肥料，只是增強(qiáng)土壤吸收、利用肥料的能力。 堆制有機(jī)復(fù)混肥其它新型垃圾肥料

8、 磁性有機(jī)肥；生物活性肥料（微生物有機(jī)肥）。9. 什么是固體廢物厭氧消化？有機(jī)廢物的厭氧消化是指在特定的厭氧條件下，由厭氧微生物將有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解，使其中的易腐生物質(zhì)部分得到降解，并且消除生物活性，轉(zhuǎn)化為無(wú)腐敗性的穩(wěn)定殘?jiān)倪^(guò)程。該過(guò)程中，一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，其中被分解的有機(jī)碳化物中的能量大部分轉(zhuǎn)化貯存在甲烷中，僅一小部分有機(jī)碳化物被氧化成二氧化碳，釋放的能量作為微生物生命活動(dòng)的需要。因此在這一分解過(guò)程中，僅積貯少量的微生物細(xì)胞。10. 厭氧消化過(guò)程中的微生物包括哪些？ （1）不產(chǎn)甲烷菌 種類繁多，有細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物三大群。其中細(xì)菌的種類最多，作用也最大，按呼吸類型分為專性厭

9、氧菌、好氧菌和兼性厭氧菌。其中以專性厭氧菌的種類和數(shù)量最多。（2）產(chǎn)甲烷菌 產(chǎn)甲烷菌在原核生物中由于它們能厭氧代謝產(chǎn)生甲烷而成為一個(gè)獨(dú)特類群。11厭氧消化技術(shù)主要有哪些特點(diǎn)？ 厭氧消化技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：具有過(guò)程可控制、降解快、生產(chǎn)過(guò)程全封閉的特點(diǎn)；能源化效果好，可以將潛在于廢棄有機(jī)物中的低品位生物能轉(zhuǎn)化為可以直接利用的高品位沼氣；易操作，與好氧處理相比厭氧消化不需要通風(fēng)動(dòng)力，設(shè)施簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，屬于節(jié)能型處理方法；產(chǎn)物可再利用，適于處理高濃度有機(jī)廢水和廢物，經(jīng)厭氧消化后的廢物基本得到穩(wěn)定，可以作農(nóng)肥、飼料或堆肥化原料；厭氧微生物的生長(zhǎng)速度慢，常規(guī)方法的處理效率低，設(shè)備體積大；厭氧過(guò)程中會(huì)產(chǎn)

10、生H2S等惡臭氣體。三、論述1. 使用堆肥能夠產(chǎn)生哪些積極的作用？使用堆肥能帶來(lái)一些積極的作用：（1）使土質(zhì)松軟，多孔隙，易耕作，改善土壤的物理性能，增加保水性、透水性及滲水性。（2）有吸附陽(yáng)離子的作用，有助于保住氮、鉀、銨等以陽(yáng)離子形態(tài)存在的肥料成分。腐殖質(zhì)陽(yáng)離子交換容量是普通粘土的幾倍到幾十倍。（3）腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的作用，也有助于根系發(fā)育和伸長(zhǎng)。（4）腐殖質(zhì)有緩沖作用 當(dāng)土壤中腐殖質(zhì)多時(shí)，肥料施得過(guò)多或過(guò)少，氣象條件的稍微惡化，都不易損害土壤的性能。例如水分不足時(shí)，腐殖質(zhì)多可起到類似于緩沖器的作用，防止植物枯萎。（5）堆肥是緩效性肥料 堆肥中的氮肥幾乎都以蛋白質(zhì)的形態(tài)存在，

11、當(dāng)施到田里時(shí)，蛋白質(zhì)經(jīng)氮微生物分解成氨氮，在旱地里部分變成硝酸鹽氮，兩者都是能被吸收的。施用堆肥不會(huì)出現(xiàn)施化肥那樣短暫有效或施肥過(guò)頭的情況，由于經(jīng)過(guò)上述過(guò)程緩慢持久地起作用，故不致對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生損害。（6）腐殖質(zhì)中某種成分由螯合作用，和酸性土壤中含量較多的活性鋁結(jié)合后，使其半數(shù)變成活性物質(zhì)，因而能抑制活性鋁和磷酸結(jié)合的有害作用。（7）堆肥是二氧化碳的供給源 如與外界空氣隔絕的密封罩內(nèi)二氧化碳濃度低，當(dāng)大量施用堆肥后，罩內(nèi)較高的溫度可促使堆肥分解放出的二氧化碳?？傊?，堆肥中的腐殖質(zhì)能改善土壤的物理、化學(xué)、生物性質(zhì)，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長(zhǎng)的良好狀態(tài)。堆肥的用途很廣，既可以用作農(nóng)田、綠地果園、苗

12、圃、畜牧場(chǎng)、庭院綠化、風(fēng)景區(qū)綠化等的種植肥料，也可以做過(guò)濾材料、隔音板機(jī)制作纖維板等。2、好氧堆肥過(guò)程一般分為幾個(gè)階段？各階段有何特點(diǎn)？固體廢物好氧堆肥過(guò)程一般分為四個(gè)階段：升溫階段、高溫階段、降溫階段、腐熟階段。（1）升溫階段（亦稱中溫階段）堆層溫度1545，嗜溫菌活躍，可溶性糖類、淀粉等消耗迅速，溫度不斷升高；以細(xì)菌、真菌、放線菌為主；堆肥初期，堆層基本呈中溫、嗜溫性微生物(中溫放線菌、蘑菇菌等)較為活躍，并利用堆肥中可溶性有機(jī)物質(zhì)(單糖、脂肪和碳水化合物)旺盛繁殖。它們?cè)谵D(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過(guò)程中，有一部分變成熱能，由于堆料有良好的保溫作用，溫度不斷上升。（2）高溫階段當(dāng)堆肥溫度上升到45

13、以上時(shí)，即進(jìn)入堆肥過(guò)程的第二階段一高溫階段。堆層溫度升至45以上，不到一周可達(dá)6570，隨后又逐漸降低。溫度上升到60時(shí)，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，溫度上升到70以上時(shí)，對(duì)大多數(shù)嗜熱性微生物己不適宜，微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)，除一些孢子外，所有的病原微生物都會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)死亡，其它種子也被破壞。其中：50左右，嗜熱性真菌、放線菌活躍；60左右，嗜熱性放線菌和細(xì)菌活躍；大于70，微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。（3）降溫階段 在此階段，中溫微生物又開(kāi)始活躍起來(lái)，重新成為優(yōu)勢(shì)菌，對(duì)殘余較難分解的有機(jī)物作進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多，且穩(wěn)定化。當(dāng)溫度下降并穩(wěn)定在40左右時(shí)，堆肥基本達(dá)到穩(wěn)定。（4）腐熟階段

14、堆體溫度降低后，嗜溫微生物又重新占優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘余較難分解的有機(jī)物作進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，此時(shí)堆肥即進(jìn)入腐熟階段。降溫后，需氧量大大減少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只需自然通風(fēng)即可。2. 分析堆肥過(guò)程中的主要影響因素。堆肥過(guò)程中主要影響因素有化學(xué)因素和物理因素。（1） 化學(xué)因素C/N比 C/N比影響有機(jī)物被微生物分解的速度。C/N比在1025之間時(shí)，有機(jī)物的分界速率最大。一般認(rèn)為城市固體廢物堆肥原料最佳C/N比在（2035）：1。C/P比 磷的含量對(duì)發(fā)酵有很大影響。堆肥料適宜的C/P比為75150。供氧量 對(duì)于好氧堆肥而言，氧氣是微生物賴以生存的條件，供氧量要

15、適當(dāng)，通常實(shí)際所需空氣量應(yīng)為理論空氣量的210倍。pH值 一般認(rèn)為PH在7.58.5時(shí)，可獲得最大堆肥速率。有機(jī)質(zhì)含量 這一因素影響堆料溫度與通風(fēng)供氧要求。如有機(jī)質(zhì)含量過(guò)低，分解產(chǎn)生的熱量不足以維持堆肥所需要的溫度，影響無(wú)害化處理；如果有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高，則給通風(fēng)供氧帶來(lái)困難，有可能產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，研究表明堆料最適合的有機(jī)質(zhì)含量為20%80%。 （2）物理因素：溫度 溫度是影響微生物活動(dòng)和堆肥工藝過(guò)程的重要因素。溫度過(guò)低，分解反應(yīng)速度慢，也達(dá)不到無(wú)害化要求；溫度過(guò)高，有益細(xì)菌將被殺死，且分解速度慢。適宜的堆肥化溫度為5560。顆粒度 堆肥化所需的氧氣是通過(guò)堆肥原料顆?？障豆┙o的?？障堵始翱障兜拇笮∪?/p>

16、決于顆粒大小及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。對(duì)堆肥原料顆粒的平均適宜粒度為1260mm，最佳粒徑隨垃圾物理特性而變化。含水率 含水率對(duì)于發(fā)酵過(guò)程影響很大。水的作用包括兩點(diǎn)：一是溶解有機(jī)物，參與微生物新陳代謝；二是調(diào)節(jié)堆體溫度。適宜含水率范圍為45-60%。3. 試述好氧堆肥的工藝流程。 好氧堆肥生產(chǎn)通常由前處理、主發(fā)酵、后發(fā)酵、后處理、貯存等工序組成。（1） 前處理（破碎、分選、篩分、調(diào)整水分、C/N比、添加菌種和酶制劑）以家畜糞便、污泥等為堆肥原料時(shí)，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，或者添加菌種和酶制劑。以城市垃圾為堆肥原料時(shí)，垃圾中含有粗大物件和不能堆肥的物質(zhì)，故前處理包括破碎、分選、篩分等工序，使堆料表

17、面積增大，便于微生物繁殖，從而提高發(fā)酵速度。適宜的粒徑范圍是1260mm。（2） 主發(fā)酵（一次發(fā)酵，4-12天）主發(fā)酵可在露天或發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)向堆積層或發(fā)酵裝置內(nèi)的物料供給氧氣。此時(shí)的物料在微生物的作用下開(kāi)始發(fā)酵，首先是易分解物質(zhì)被分解；與此同時(shí)，微生物則吸取有機(jī)物中的營(yíng)養(yǎng)成分，菌群增殖和有機(jī)物分解放出的熱量使堆溫上升。發(fā)酵初期物質(zhì)的分解是靠嗜溫菌3040為最適宜生長(zhǎng)溫度進(jìn)行的，由于堆溫上升，最適宜溫度為4565的嗜熱菌取代嗜溫菌，堆溫進(jìn)入高溫階段。通常，在嚴(yán)格控制通風(fēng)量的情況下，將堆溫升高至開(kāi)始降低為止的階段作為主發(fā)酵階段。對(duì)以生活垃圾為主體的城市垃圾和家畜糞便好氧堆肥而言，其主發(fā)酵期約為412天。（3）后發(fā)酵（二次發(fā)酵，20-30天）經(jīng)過(guò)主發(fā)酵的半成品被送往后發(fā)酵工序，在這里將此前尚未分解的易分解和較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成比較穩(wěn)定的腐殖質(zhì)類有機(jī)物，從而得到完全成熟的堆肥制品。在該工序中通常將物料堆積到12m后進(jìn)行發(fā)酵，一般進(jìn)行自然通風(fēng)，有時(shí)需加以翻堆或作必要的通風(fēng)處