有機廢棄物處理技術(shù)現(xiàn)狀

1、有機廢棄物處理技術(shù)現(xiàn)狀隨著工農(nóng)業(yè)的開展和人類生活水平的提升,產(chǎn)生的固體廢棄物越來越多.例如,歐盟國家在其開展過程中,每年約產(chǎn)生25億t的廢棄物,其中,有機固體廢棄物占有相當(dāng)?shù)谋壤?在我國,農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物的數(shù)量亦十分可觀,其中占主要地位的是禽畜糞便.據(jù)測算,禽畜糞便的年產(chǎn)生量1988年為18.8億t,1995年增加至24.9億t,分別是同年工業(yè)固體廢棄物的3.4倍和3.9倍.1998年的數(shù)字更是驚人,到達(dá)35億t.隨著我國禽畜養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步開展,這一數(shù)字還將上升.美國將有機固體廢棄物分為7種根本類型：1.動物糞便;2.作物殘留物;3.生活污泥;4.食品生產(chǎn)廢棄物;5.工業(yè)有機廢棄物;6.木材

2、加工生產(chǎn)廢棄物;7.生活垃圾.而動物糞便和作物殘留物分別占其農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物總量的21.8%和51.7%.在固體廢物中占相當(dāng)大一局部的有機固體廢棄物,含有大量的致病菌可以傳播疾病；在堆積過程中它們產(chǎn)生含高濃度滲濾液,嚴(yán)重污染環(huán)境；同時,還會產(chǎn)生沼氣,具有潛在的危險.因此,如何加速固體有機廢棄物的穩(wěn)定化,使其無害化和資源化,是亟待解決的問題之一.現(xiàn)階段有機廢棄物的再利用方法主要有以下四種處理方式：1.堆肥處理用作肥料;2.加工成飼料;3.制成燃料;4.熔化.其中堆肥處理方式制成的肥料可以用于改良土壤和提升土壤肥力,減少有毒有害物質(zhì)的排放,使可回收利用的物質(zhì)與能量得到最大限度的回收與利用,促進(jìn)農(nóng)

3、業(yè)的可持續(xù)開展.有些有機物廢棄物通過資源化利用可以轉(zhuǎn)化為飼料,不僅可以解決目前人類面臨的資源短缺和環(huán)境污染兩大難題,而且對于緩解人畜爭糧的矛盾,實現(xiàn)畜牧業(yè)循環(huán)經(jīng)濟,建立節(jié)約型社會也具有十分重要的意義.堆肥是指利用自然界中廣泛存在的微生物,通過人為的調(diào)節(jié)和限制,促進(jìn)可生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程.根據(jù)堆肥微生物生長的環(huán)境差異,可以將堆肥分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種.好氧堆肥是將要堆腐的有機物料與填充料按一定比例混合,在適宜條件下堆腐,使微生物繁殖并降解有機質(zhì),高溫殺死其中的病菌及雜草種子,從而使有機固體廢棄物到達(dá)穩(wěn)定化.由于好氧堆肥堆體溫度高一般在50?,65?,故乂稱為高溫好

4、氧堆肥.厭氧堆肥化是在無氧條件下,厭氧微生物對廢物中的有機物進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化的過程.通常所說的堆肥化一般是指好氧堆肥化,這是由于厭氧微生物對有機物分解速度緩慢,處理效率低,容易產(chǎn)生惡臭,其工藝條件也較難限制,因此利用較少;而好氧堆肥中堆肥溫度較高,堆肥微生物活性強,有機物分解速度快,降解更徹底;而且在堆肥過程中,經(jīng)過高溫的滅菌作用,能夠殺死固體廢物中的病原菌、寄生蟲卵等,提升堆肥的平安性能.堆肥的對象可以分為城市固體廢棄物MSW和農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物兩大類.而利用堆肥方法處理固體廢棄物是一種集處理和資源循環(huán)再生利用于一體的生物方法,其終極產(chǎn)品為有機肥料,應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),有利于作物的生長發(fā)育.城市固體

5、廢棄物MSW堆肥,利用有氧過程提升有機物的生物分解率,微生物使有機物質(zhì)分解成二氧化碳、水、無機物以及穩(wěn)定的有機物;二氧化碳和水釋放到空氣中,無機物和有機物轉(zhuǎn)化為可以再利用的糞肥物質(zhì)；釋放的水和二氧化碳通常使廢物減小25%,60%.產(chǎn)生的堆肥能夠作為一種改進(jìn)劑,可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)園藝和景觀美化等.城市固體廢棄物堆肥化綜合處理技術(shù)包括分選處理系統(tǒng)、有機物好氧發(fā)酵系統(tǒng)和配制有機復(fù)混肥系統(tǒng).這3個工藝系統(tǒng)構(gòu)成生活垃圾堆肥化綜合處理的統(tǒng)一體.堆肥化綜合處理工藝中,分選是關(guān)鍵,好氧發(fā)酵是主體,配制有機復(fù)混肥是目的.其中的好氧發(fā)酵系統(tǒng)是將固體廢棄物堆成條垛,長10,15m、寬2,4m、高1.5,2m,參加疏松劑及

6、其它添加劑,與水充分混合后靜置于空氣中目的是為了使廢棄物迅速、徹底地完成好氧發(fā)酵,可以完全吸附發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有害氣體在200?且15,20天腐熟期內(nèi),將垛堆攪拌1,2次,起供氧、散熱和發(fā)酵均勻的作用,此后靜置堆放3,5個月即可完全腐熟.為了加快發(fā)酵速度和免去攪拌的勞動,可在垛底設(shè)打孔的供風(fēng)管,用鼓風(fēng)機在發(fā)酵期內(nèi)強制通風(fēng),此后靜置堆放2,4個月即可完全腐熟.城市固體廢棄物(MSW)堆肥與城市固體廢棄物(MSW)衛(wèi)生填埋相比具有以下明顯優(yōu)勢,1.減少土地占用、節(jié)約投資、充分利用廢物資源;2.通過轉(zhuǎn)移廢物,延長土地填埋場的使用壽命;3.無害化程度高;4.配制成了高效系列有機復(fù)混肥.但是,此法也并不

7、是完全沒有缺點的,占地面積大、腐熟慢、處理時間長、效率低,易受天氣的影響,對地表水及地下水易造成污染等缺陷是目前無法防止的.農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物堆肥,不同于城市固體廢棄物(MSW)的堆肥,農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物既有通過好氧發(fā)酵的處理技術(shù)也有厭氧發(fā)酵的處理技術(shù).農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物的好氧高溫發(fā)酵法,在自然或人工強化接種的條件下,通過微生物利用有機固體廢棄物的有機組分,如蛋白質(zhì)、多糖、酯類等,在好氧狀態(tài)下,通過固體發(fā)酵產(chǎn)生的高溫(一般不低于55?,并維持這種溫度3天以上)使農(nóng)業(yè)有機固體廢棄物腐殖化得過程,在這個過程中形成50?65?的高溫,可以殺死雜草種子和蟲卵.生產(chǎn)高效、平安、符合衛(wèi)生指標(biāo)的堆肥(好氧發(fā)

8、酵)具體來說可以分為兩個方面:一是堆肥化處理調(diào)控技術(shù);二是腐熟度評價.堆肥化處理調(diào)控技術(shù)的關(guān)鍵在于,1.簡易條垛堆的堆制,簡易條垛堆的大小可根據(jù)所處理廢物的量確定,堆體積過小不利于溫度上升,一般應(yīng)?8m?(2mX21nx2m).為減少熱量過度散失,可在條垛堆外表覆蓋薄膜.靜態(tài)強制通氣處理方式可在堆體的底部以30?為間隔均勻排放數(shù)條支管,并在管壁上以15?巧為間隔均勻打通氣孔,支管末端密封后與總管相連,總管與空氣壓縮機連通.2.C/N值調(diào)節(jié)與調(diào)理劑的選擇,最適合微生物生長的C/N值為25:1,假設(shè)C/N值過低,堆肥中的易以NH形式揮發(fā)損失并散發(fā)出臭味,且C缺乏會抑3制微生物生長,降低對有機質(zhì)的分

9、解作用;C/N值過高那么微生物缺N而生長受阻,降低有機質(zhì)的分解速度,實際生產(chǎn)中一般堆肥起始以25:130:1左右為準(zhǔn).有機固體廢物值較低,不利于微生物的生長活動,堆肥時需加人一些高C/N值物質(zhì)加以調(diào)節(jié),理想的調(diào)理劑是一些枯燥、疏松、較輕的有機物,能提升堆料中C的數(shù)量并改善堆體結(jié)構(gòu),以利堆體通氣.3.pH值調(diào)節(jié),堆肥物料的pH值是影響微生物生長的重要因素之一,JerisJ.S.等發(fā)現(xiàn)微生物在高溫階段最大分解水平為pH7.58.5oEpsteinE.等發(fā)現(xiàn)高溫階段維持時間最長為pH6.59.6間.,6.5或,9.6均未到達(dá)美國環(huán)保署規(guī)定的堆肥最高溫度必須在55?保持5d以上的要求.一般認(rèn)為堆肥pH

10、值限制在6.58.5間為佳,堆制過程可參加一些酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié).4.濕度限制,堆料中過多的水分占據(jù)氣體交換的自由空間,使好氧發(fā)酵無法進(jìn)行,影響堆肥溫度和分解速度.WileyJ.S.等認(rèn)為水分含量為55%69%有利于城市垃圾堆肥溫度的升高.JerisJ.S.等認(rèn)為65%的含水量為最適濕度條件.金家志等認(rèn)為70%的含水量為最正確濕度條件.5.溫度限制,溫度直接影響微生物的活動及種群組成和數(shù)量,并進(jìn)一步影響有機物的分解速率及腐殖化過程.堆肥過程中溫度先升后降,第1階段為升溫和中溫階段,堆肥開始后隨微生物對有機質(zhì)的不斷分解釋放出熱量,堆肥溫度由環(huán)境溫度速升至45?并繼續(xù)升至60?;第2階段為高溫

11、階段,嗜熱微生物活動和有機質(zhì)分解進(jìn)一步增強,堆肥溫度保持60?65?,大局部有機質(zhì)分解在此階段進(jìn)行,成為堆肥過程中溫度限制的主要對象;第3階段為降溫和冷卻階段,隨大局部有機質(zhì)被分解,微生物活動開始減緩,堆肥溫度開始下降并進(jìn)人后熟冷卻階段,重新回到環(huán)境溫度.高溫階段溫度過高會鈍化某些微生物活動而降低堆肥化效率,GoluekeC.G等認(rèn)為堆肥最高溫度應(yīng)小于60?飛5?.BachP.D等認(rèn)為60?是有機固體廢棄物的最正確堆肥溫度.有機固體廢棄物堆肥過程中必須保持一定高溫和持續(xù)時間殺滅病原菌以達(dá)無害化.金家志等發(fā)現(xiàn),當(dāng)最高溫度時50?時全部殺滅蛔蟲卵需48h,60?以上時需24h,50?時可使44%的

12、大腸桿菌群失活,72h可使56%大腸桿菌群失活；當(dāng)最高溫度為65?70?時24h即可使大腸桿菌存活率為零.實踐生產(chǎn)中堆肥最高溫度應(yīng)限制在60?飛5?間并保持至少10、：14d以殺滅病原菌.6.0供給與限制,0是好氧堆肥化處理有機固體廢物的22必要條件,直接影響微生物的生長活動.簡易垛形堆的供給主要通過翻堆和強制通氣完成.當(dāng)0供給缺乏時堆體內(nèi)發(fā)生厭氧反響而產(chǎn)生復(fù)原性物質(zhì)如HS和小分子有機酸等,惡臭味22污染周圍環(huán)境并對植物生長產(chǎn)生毒害作用.當(dāng)翻堆頻率過高或強制通風(fēng)量過大時堆肥物料失水過多乂產(chǎn)生干化作用,導(dǎo)致微生物生長活動減弱甚至停止.故對物料發(fā)酵處理時必須解決好翻堆和通風(fēng)問題.不同物料對通氣量的

13、要求與堆肥物料的物理性質(zhì)有關(guān),很難給出一個確定通氣量.一般污泥等質(zhì)地勃重物料最正確通氣量為150200nli家禽糞便墊料等質(zhì)地疏松物料最正確通氣量為50100ml/m?mino腐熟度評價,堆肥腐熟度評價是保證有機固體廢棄物到達(dá)無害化處理的必要環(huán)節(jié),目的是評價堆肥產(chǎn)品是否熟化,以確定其能否平安應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn).用于腐熟度評價的指標(biāo)和方法有物理方法、化學(xué)方法、微生物活性、酶學(xué)分析以及植物毒性分析等,其中較常用和簡便的有溫度、固相值、液相值、矛含量及水荃、種子的發(fā)芽系數(shù)等.1.當(dāng)堆肥到達(dá)腐熟后,已經(jīng)過了高溫階段,溫度那么應(yīng)保持和外界環(huán)境溫度一致或接近.2.一般認(rèn)為,穩(wěn)定或已經(jīng)腐熟的堆肥固相C/X應(yīng)該?

14、20左右.3.認(rèn)為腐熟堆肥的液相值為5:1飛：1,且與堆肥物料無關(guān).4.當(dāng)NH-N含量,400mg/kg時堆肥腐熟.5.水荃、種子的發(fā)芽系數(shù)達(dá)50%表示堆肥已達(dá)腐4熟.堆肥農(nóng)業(yè)利用的優(yōu)勢：1.提升土壤肥力,主要有土壤物理性狀的變化,有助于提升土壤中有機質(zhì)的含量,改善土壤的持水性能;土壤化學(xué)性質(zhì)的變化,有效提升施肥層土壤的有機質(zhì)含量和植物所需養(yǎng)分的供給水平;土壤生物性狀的變化,堆肥化處理過程結(jié)束后,終產(chǎn)品堆肥中仍含有大量的微生物,因此,堆肥施入土壤后,土壤中真菌、放線菌、細(xì)菌、纖維素分解菌、好氧性的亞硝化細(xì)菌都有顯著增加；與此同時,土壤酶活性、土壤微生物生物量C、P也有明顯增加；因堆肥的礦化作用

15、,土壤空氣中CO濃度的增幅更是驚人.2.提2高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量,評價農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)應(yīng)綜合考慮其外觀、營養(yǎng)成分以及耐貯性等多方面的因素.結(jié)果說明,施用堆肥以庭院廢棄物為原料堆制而成的處理,其收獲產(chǎn)品中的硝態(tài)氮含量顯著低于施氮化學(xué)氮肥處理,硝態(tài)與維生素C的比值更趨合理.而且在相同的貯藏期和貯藏條件下,以堆肥生產(chǎn)產(chǎn)品的干物質(zhì)損失量最少,這與其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,抗降解水平較強有關(guān).3.作為無土栽培的基質(zhì),溫室無土栽培基質(zhì)可分為無機、有機兩大類.與無機栽培基質(zhì)相比,有機基質(zhì)的優(yōu)勢在于其更高的緩沖性能、適宜的水氣比、較強的微生物活性以及對土壤中一些植物病原菌的抑制作用.厭氧消化是指在厭氧條件下,依賴兼性菌和專性

16、菌等微生物共同作用,對有機物進(jìn)行生物降解生成CH和CO的過程.該工藝最大的優(yōu)點就是能夠產(chǎn)生沼氣,可用于發(fā)電和供熱,427實現(xiàn)能源的高效回收利用,有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全歐洲厭氧消化沼氣的產(chǎn)量以甲烷計為1.5X103-Im?d,同時該工藝處理過程中CO排放量少較焚燒和堆肥,消化產(chǎn)物沼渣、沼液成2為潛在的優(yōu)質(zhì)肥料.厭氧消化工藝,反響系統(tǒng)可分為單項系統(tǒng)和兩項系統(tǒng).但目前在歐洲運行的處理有機廢物的大型厭氧消化匚程中,90%都是采用單相系統(tǒng),由于從應(yīng)用角度出發(fā),單相系統(tǒng)將厭氧消化的水解酸化和甲烷氣化階段融合在一個反響器中,具有設(shè)計簡單和投資、維護(hù)資金較少的優(yōu)點.影響厭氧消化的因素,1.TS濃度,含水率是有機廢

17、物厭氧發(fā)酵過程中的重要影響因素.在有機廢物的高固體厭氧發(fā)酵中,基質(zhì)的含水率提升有一個極限閾值,不同基質(zhì)的厭氧發(fā)酵具有不同的優(yōu)化含水率條件.2.溫度,溫度也是影響微生物生命活動過程的重要因素之一.對有機廢物厭氧發(fā)酵過程而言,由于其有機質(zhì)含量高,為了提升反響進(jìn)程,縮短反響周期,常采用中溫或高溫發(fā)酵來進(jìn)行速度補償,如在中溫37?和高溫55?這兩個溫度下中烷菌活性較高,易于獲得高甲烷產(chǎn)量.3.pH,厭氧發(fā)酵液的pH值是調(diào)控發(fā)酵過程的主要環(huán)境因素,pH值除影響功能酶的活性外,還會導(dǎo)致發(fā)酵細(xì)菌代謝途徑的選擇,表現(xiàn)酸化產(chǎn)物的種類和產(chǎn)生量的變+化.4.氨氮,厭氧消化系統(tǒng)中的氨氮是由離子形式存在的鐵(NH)和非

18、離子形式存在的游離4氨(NH)的總和.高濃度的氨氮對產(chǎn)甲烷菌具有毒害作用.3厭氧消化技術(shù)由于其對能源的高效回收利用優(yōu)勢而備受關(guān)注.特別是對固體廢棄物中別離出的低熱值有機廢物,使其成為消化底物將為厭氧消化技術(shù)的應(yīng)用提供更為廣闊的市場.對有機固體廢棄物的再利用方式除了堆肥處理用作肥料還可以加工成飼料.具體來說就是以畜牧業(yè)產(chǎn)生的牛糞、豬糞、雞糞及城市生活有機廢棄物、餐飲有機廢棄物為原料,采用“以菌治菌的方法,利用沸石生物處理劑進(jìn)行飼料資源化處理,到達(dá)除臭和抑制殺滅病原微生物,使其無害化、飼料資源化之目的.再通過飼喂,表達(dá)了飼料的飼用價值.同時根據(jù)有機廢棄物飼料化處理工廠化生產(chǎn)工藝及配套技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn).方法步驟如下,1.采用有益微生物厭氧發(fā)酵技術(shù)和添加飼用沸石物理吸附技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)路線,讓許許多多的微生物駐扎多孔沸石中,形成有益微生物占主導(dǎo)地位的沸石生物處理劑.2.以新鮮牛糞、豬糞和雞糞為原料,利用畜禽糞便等有機廢棄物飼料資源化沸石生物處理劑,進(jìn)行飼料資源化過程.3.有機廢棄物處理飼料飼用,對需用飼料的畜禽進(jìn)行喂養(yǎng)觀察其生長發(fā)育,研究畜禽糞便處理飼料的飼