固體廢物的生物處理技術

1、第3章 固體廢物的生物處理技術一、堆肥基礎知識1、用于堆肥的固體廢物 城市固體廢物、農(nóng)業(yè)固體廢物、污泥、糞便等2、堆肥化的分類 厭氧堆肥（發(fā)酵）好氧堆肥條垛式堆肥發(fā)酵倉式堆肥反應器式堆肥3、堆肥條件控制 （1）水分 （2）氧含量 （3）C/N （4）溫度堆肥溫度、水分和通風間的關系二、堆肥技術要點1、調(diào)理劑（1）調(diào)理劑分類： 微生物接種劑 營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑：起爆劑；N、P、K；重金屬鈍化劑 調(diào)理劑：降低含水率，堆成品回流或加干物料 膨脹劑：（2）調(diào)理劑的作用調(diào)節(jié)C/N比調(diào)節(jié)水分調(diào)節(jié)堆體的自由空域（堆體中的空氣體積與堆體總體積之比，F(xiàn)AS），堆肥合適的FAS值約為30%減少臭味的產(chǎn)生與散發(fā)減少養(yǎng)份的損

2、失： 影響氮素損失的因素主要有：物料的pH值、C/N、通風和是否添加覆蓋層等調(diào)節(jié)重金屬活性2、氮的轉(zhuǎn)化（1）氨化作用有機氮化物在微生物的分解作用下釋放出氨的過程, 稱為氨化作用。堆肥過程中的含氮有機物主要包括蛋白質(zhì)、核酸、尿素、尿酸和幾丁質(zhì)等, 它們都可以被各種細菌、放線菌和真菌完全或部分降解, 并釋放出氨。通常堆肥過程的所有條件幾乎都適合氨化微生物的生存。含氮有機物的氨化貫穿蛋白質(zhì)降解的全部過程, 在堆肥過程的幾個階段都有發(fā)生。（2）硝化作用把NH3 或NH4+ 氧化成NO3- 的過程稱為硝化作用。硝化作用分為兩個階段, 第一階段是由亞硝化細菌將NH4+ 氧化成NO2- ; 第二階段是由硝化

3、細菌的作用把NO2- 氧化成NO3- ; 亞硝化細菌和硝化細菌都是化能自養(yǎng)菌。除了自養(yǎng)硝化, 也存在真菌的異養(yǎng)硝化, 但在硝化作用中所占的比例比較低。硝化過程的最佳溫度大約在2535之間。硝化的最佳pH 為8.5, 但如果考慮微生物的耐受極限, 兩步的pH 是不同的, NH4+ 氧化: 7.59.5;NO2- 氧化: 5.510.5。pH 6 時, 硝化作用強度明顯下降。硝化作用需要足夠O2 的供給, O2 的有效性決定硝化過程的速度, 堆肥過程由于壓縮和浸濕限制了通風也抑制硝化作用。（3）反硝化作用在厭氧條件下, 微生物還原NO3- 為NO2-、NH4+、NO、NO2、N2O、N2 等的過程

4、被稱為反硝化作用。反硝化作用包括同化硝酸鹽還原作用和異化硝酸鹽還原作用。前者是指NO3- 用作微生物氮源時, 它被還原成NH4+, 然后合成有機氮，此過程消除了堆肥過程中NO3- 易流失、淋洗的途徑。后者常被稱為脫氮作用或狹義的反硝化作用。其主要過程如下:（4）無機氮化合物的固定作用從無機氮化合物到有機氮化合物的轉(zhuǎn)變被稱為氮的生物固定。微生物蛋白在整個堆肥過程中形成, 微生物利用NH4+ 作為氮源合成蛋白質(zhì)。如果NH4+ 不是可直接利用, 需要將NO3- 和NO2- 鹽轉(zhuǎn)化成NH4+ 提供氮源。而且, 整個堆肥過程中產(chǎn)生的腐殖質(zhì)物質(zhì)能結合含氮化合物。堆肥過程中能控制氨化過程發(fā)生的因素, 都有利

5、于固定過程的進行, 從而也起到減少氮素揮發(fā)損失的作用。（5）氣態(tài)含氮化合物的排放NH3 的排放：受通風量、溫度和pH 影響N2O 的排放：硝化和反硝化均會導致N2O 的排放3、通風（1）通風方式堆肥通風方式可分為: 自然通風、翻堆、被動通風、強制通風等。自然通風、翻堆、被動通風方式常用于條垛式堆肥系統(tǒng), 強制通風方式常用于強制通風靜態(tài)垛和大多數(shù)反應器堆肥系統(tǒng)。（2）通風控制方式時間控制時間溫度控制：初期由時間控制器控制，后期溫度控制O2 或CO2 含量的反饋控制溫度和O2 含量反饋控制（3）通風速率（4）通風對堆肥的作用 通風對堆體溫度的影響 通風對氮、磷轉(zhuǎn)化的影響通風方式對NH3 揮發(fā)有顯著

6、的影響, NH3 揮發(fā)量與通風量呈線性關系, 即隨著通風量的增加, NH3 揮發(fā)量也不斷增加; 在間歇通風與連續(xù)通風堆肥過程所排放的氣體中, 前者NH3 揮發(fā)量更大。 通風對能耗的影響4、堆肥微生物（1）堆肥過程中微生物數(shù)量的變化（2）堆肥過程中微生物種群的變化三、堆肥化研究進展和發(fā)展趨勢1、研究進展（1）堆肥設備與工藝研究進展 開放式堆肥系統(tǒng)：被動通風條垛式堆肥、強制通風靜態(tài)垛 發(fā)酵倉堆肥系統(tǒng)：攪動固定床式、旋轉(zhuǎn)倉式堆肥工藝： 一次發(fā)酵階段：含水率45%-60%，C/N為25-35，溫度55-65，周期3-10d； 二次發(fā)酵階段：含水率40%，溫度40 ，周期30-40d（2）堆肥化微生物學

7、研究進展 一是采用傳統(tǒng)的基于生理功能的篩選方法從堆肥或其它生態(tài)系統(tǒng)中選育高效菌株，并可能通過菌種的遺傳變異或基因重組尋找高效菌株，開發(fā)適應性強、高效的堆肥菌劑；二是進一步研究堆肥化中某些有機質(zhì)的微生物降解機理，特別是較難降解的物質(zhì)，如木質(zhì)素、纖維素和半纖維素等，為菌劑開發(fā)、過程控制、腐熟度快速檢測及堆肥技術的推廣應用打下生物學基礎；三是改善固體廢物顆粒間隙微生物生長繁殖以及生化降解反應的微生態(tài)環(huán)境，使之更有利于微生物對有機垃圾的分解反應。 （3）堆肥化控制研究進展 臭氣控制 重金屬污染防治 滲濾液控制與處理 （4）堆肥產(chǎn)品和技術的應用研究 堆肥產(chǎn)品的應用研究 堆肥處理有機物污染介質(zhì)：靜態(tài)曝氣堆、條形堆和堆肥反應器，可處理石油類、硝基芳香烴（炸藥類）、鹵代有機物、多環(huán)芳烴、人工合成有機物（農(nóng)藥、洗滌劑、防腐劑和染料等）、環(huán)境激素類和抗生物降解物等。 2、堆肥化發(fā)展趨勢（1）堆肥化微生物研究趨勢 木質(zhì)素在堆制過程中的降解機制研究； 針對固態(tài)發(fā)酵、復雜堆肥環(huán)境，探尋適宜的酶活測定方法； 運用現(xiàn)代生物學技術構建更多更加高效的降解菌； 探索木質(zhì)素降解菌與其它生物類群的生態(tài)系統(tǒng)關系，盡可能地減小微生物間的拮