固體廢物堆肥處理技術(shù)課件

固體廢物堆肥處理技術(shù)固體廢物堆肥處理技術(shù)1內(nèi)容1概述2堆肥化的基本原理3好氧堆肥化的基本工藝過程4堆肥化處理過程的幾種組合形式5影響固體廢物堆肥化的主要因素內(nèi)容1概述21概述1、堆肥化定義堆肥化（composting）是在人工控制下，在一定的水分、碳氮比和通風(fēng)條件下，通過微生物的發(fā)酵作用，將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。更科學(xué)一點(diǎn)講：堆肥化是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，人為地將可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥(compost）。有機(jī)固體廢物的堆肥化技術(shù)是進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理的重要方式之一，也是實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化、能源化的技術(shù)之一。1概述1、堆肥化定義3在自然界中存在著大量依靠有機(jī)物生活的微生物，它們有氧化分解有機(jī)物并將其轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的巨大功能（生物能）。而且具有分布廣，繁殖快，容易發(fā)生變異等特性。正是這些微生物（分解者），作為生態(tài)系統(tǒng)組成的重要環(huán)節(jié)，不斷進(jìn)行著有機(jī)物的分解與無機(jī)化（礦化），促進(jìn)了上述循環(huán)的正常進(jìn)行。在自然界中存在著大量依靠有機(jī)物生活的微生物，它們有氧化分解有4另一方面，人們生產(chǎn)和生活過程中不斷產(chǎn)生各種各樣的固體廢物，對整個社會而言就是生產(chǎn)––消費(fèi)––廢物的一個不斷的循環(huán)系統(tǒng)。人類通過各種手段，借助于上述微生物的生物能，對固體廢物進(jìn)行生物處理，實(shí)現(xiàn)固體廢物（主要是有機(jī)固體廢物）的穩(wěn)定化、無害化與資源化的技術(shù)就統(tǒng)稱為固體廢物的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。另一方面，人們生產(chǎn)和生活過程中不斷產(chǎn)生各種各樣的固體廢物，對52、堆肥化的重要意義（1）對城市固體廢物進(jìn)行處理消納，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無害化，可以避免或者減輕城市垃圾的大量堆積，影響市容及城市垃圾自然腐敗，散發(fā)臭氣，傳播疾病，從而對環(huán)境造成的惡劣影響。（2）可促進(jìn)上述自然界物質(zhì)循環(huán)與人類社會化物質(zhì)循環(huán)的統(tǒng)一，可以把固體廢物中的適用組分盡快地重新納入自然循環(huán)（例如生產(chǎn)堆肥用以施肥、改造土壤，可回歸農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中去）；2、堆肥化的重要意義6（3）可以將大量有機(jī)固體廢物通過各種工藝轉(zhuǎn)換成有用的物質(zhì)和能源（例如產(chǎn)生沼氣、生產(chǎn)葡萄糖、微生物蛋白質(zhì)等）。（4）堆肥化可減重、減容均約為50％。（3）可以將大量有機(jī)固體廢物通過各種工藝轉(zhuǎn)換成有73、生物轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)（1）微生物的代謝作用微生物同所有生物一樣，在生命活動過程中從周圍環(huán)境吸取養(yǎng)料，并在體內(nèi)不斷進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化和交換作用，這種過程稱之為新陳代謝，簡稱代謝。代謝作用大體上分二大類：物質(zhì)分解及提供能量的代謝稱為分解代謝；消耗能量合成生物體的代謝，稱為合成代謝，兩種代謝是不可分割，互為依存的。3、生物轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)8（2）微生物的種類在固體廢物生物處理過程中，有各種微生物發(fā)揮作用。微生物種類繁多，大致可以作如下分類：（2）微生物的種類9對于所有微生物來說，凡是生活時需要氧氣的都可以稱為好氧微生物，只有在無氧環(huán)境中才能生長的稱為厭氧微生物，在無氧和有氧的環(huán)境中都能生活的統(tǒng)稱為兼氧性微生物。固體廢物堆肥處理技術(shù)課件10（3）生物處理方法根據(jù)在處理過程中起作用的微生物對氧氣要求的不同，生物處理可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。（3）生物處理方法11好氧生物處理法這是一種在提供游離氧的條件下，以好氧微生物為主使有機(jī)物降解、穩(wěn)定的無害化處理方法。固體廢物中存在的各種有機(jī)物（分子量大、能位高）作為微生物的營養(yǎng)源，經(jīng)過一種生化反應(yīng)，逐級釋放能量，最終轉(zhuǎn)化成分子量小，能位低物質(zhì)而穩(wěn)定下來，達(dá)到無害化的要求，以便利用或進(jìn)一步妥善處理，使其回到自然環(huán)境中去。好氧生物處理法12厭氧生物處理法這是在沒有游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對有機(jī)物進(jìn)行降解、穩(wěn)定的一種無害化處理。在這種厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡單、穩(wěn)定的化合物，同時釋放能量。其中，大部分能量以CH4形式出現(xiàn)，這是一種可燃?xì)怏w，可回收利用。同時，僅少量有機(jī)物被轉(zhuǎn)化、合成為新的細(xì)胞組成部分。厭氧生物處理法134、固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用（1）堆肥化隨著生產(chǎn)力發(fā)展和科技進(jìn)步，堆肥化技術(shù)得到不斷改進(jìn)。一方面，人工堆肥是有機(jī)肥，對改善土壤性能與提高肥力維持農(nóng)作物長期的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)方面都是有益的，是農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)需要的。4、固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用14另一方面，各國有機(jī)固體廢物數(shù)量逐年增加，需要對其處理的衛(wèi)生要求也日益嚴(yán)格，從節(jié)省資源與能源角度出發(fā)，有必要把實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢物資源化作為固體廢物無害化處理、處置的重要手段。有機(jī)固體廢物的堆肥化能同時滿足上述兩方面要求，所以得到各國應(yīng)有的重視。另一方面，各國有機(jī)固體廢物數(shù)量逐年增加，需要對其處理的衛(wèi)生要15（2）沼氣化有機(jī)固體廢物沼氣化是另一種成熟的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。沼氣亦稱生物氣，是有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定的水分、溫度、酸堿度條件下，經(jīng)過多種微生物的發(fā)酵分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的氣體混合物。污泥厭氧消化過程產(chǎn)生的消化氣體。城市固體廢物填埋場生物降解過程中產(chǎn)生的生物氣以及廣大農(nóng)村用農(nóng)業(yè)廢物厭氧發(fā)酵收集的氣體都是沼氣。因此，沼氣化技術(shù)應(yīng)用面十分廣泛。（2）沼氣化16沼氣是一種比較清潔且熱值較高的氣體燃料，固體廢物的沼氣化對節(jié)約能源、增加有機(jī)肥料、改善環(huán)境衛(wèi)生都有重要作用，因而是一種經(jīng)濟(jì)而理想的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。沼氣是一種比較清潔且熱值較高的氣體燃料，固體廢物的沼氣化對節(jié)175、堆肥的作用使用堆肥后，能夠增加土壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，形成土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并有一系列作用：（1）使土質(zhì)松軟，多孔隙易耕作，增加保水性、透氣性及滲水性，改善土壤的物理性能；（2）肥料成分中氮、鉀、銨等都以陽離子形態(tài)存在。由于腐殖質(zhì)帶陰電荷，吸附陽離子，有助于粘土保住陽離子，即保住養(yǎng)分提高保肥能力。腐殖質(zhì)陽離子交換容量是普通粘土的幾倍到幾十倍；5、堆肥的作用18（3）腐殖質(zhì)有螯合作用和緩沖作用。對于作物有害的銅、鋁、鎘等重金屬可與腐殖質(zhì)發(fā)生螯合反應(yīng)而降低其危害程度，有利于植物生長。當(dāng)土壤中腐殖質(zhì)多時，即使肥料施得過多或過少，也不易受到損害；即使氣象條件惡化也可減輕其影響；即使其他條件稍微惡化，也能減少沖擊和緩和影響。例如水分不足時，可防止植物枯萎，起到似類于緩沖器的作用。（3）腐殖質(zhì)有螯合作用和緩沖作用。對于作物有害的銅、鋁、鎘等19（4）堆肥是緩效性肥料。腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長的作用，也有助于根系發(fā)育和伸長；將富有微生物的堆肥施于土中可增加土壤中微生物數(shù)量。微生物分泌的各種有效成分能直接或間接地被植物根吸收而起到有益作用，故堆肥是晝夜均有效的肥料。（4）堆肥是緩效性肥料。腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長的作用20（5）堆肥是CO2的供給源。如與外界空氣隔絕的密封罩內(nèi)CO2氣濃度低，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CO2。（6）總之，腐殖質(zhì)能改善土壤物理的，化學(xué)的，生物的性質(zhì)，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長的良好狀態(tài)。腐殖質(zhì)又有增進(jìn)化肥肥效的作用。（5）堆肥是CO2的供給源。如與外界空氣隔絕的密封罩內(nèi)CO221堆肥的用途很廣，既可以用作農(nóng)田、綠地果園、葡萄園、菜園、苗圃、畜牧場、庭院綠化、風(fēng)景區(qū)綠化、農(nóng)業(yè)等的種植肥料，也可以作蘑菇蓋面、過濾材料、隔音板及制作纖維板等。堆肥的用途很廣，既可以用作農(nóng)田、綠地果園、葡萄園、菜園、苗圃22堆肥用途一覽表堆肥用途一覽表236、堆肥的原料堆肥的原料很廣泛，有城市生活垃圾，由紙漿廠、食品廠等排水處理設(shè)施排出的污泥及下水污泥，糞尿消化污泥、家畜糞尿、樹皮、鋸末、糠殼、秸桿等等。在我國堆肥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。6、堆肥的原料24城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物數(shù)量，碳氮比，水分等等常常不能滿足要求，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。配入糞便或某些污泥可以有效地調(diào)整碳氮比和水分，并能得到氮、磷、鉀含量較高的有機(jī)肥。此外不少農(nóng)業(yè)廢物也是堆肥的重要原料。城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物數(shù)量，碳氮比，水分25我國實(shí)施的城鎮(zhèn)建設(shè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，[CJ/T3059–1996]“城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)評價指標(biāo)”中規(guī)定，堆肥原料特性有：密度：適用于堆肥的垃圾密度一般為350~650kg/m3；組成成分（濕重）%：堆肥原料必須按下表分類統(tǒng)計各組成成分，其中有機(jī)物含量不少于20%；含水率：適合堆肥的垃圾含水率為40%~60%；碳氮化（C/N）:適合堆肥的垃圾碳氮比為20:1~30:1。我國實(shí)施的城鎮(zhèn)建設(shè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，[CJ/T3059–1996]“267、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量及衛(wèi)生要求（1）堆肥產(chǎn)品質(zhì)量（以干基計）粒度：農(nóng)用堆肥產(chǎn)品粒度不大于12mm，山林果園用堆肥產(chǎn)品粒度不大于50mm；含水率：≤35%；pH值：6.5~8.5；全氮（以N計）：≥0.5%；全磷（以P2O5計）：≥0.3%；7、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量及衛(wèi)生要求27全鉀（以K2O計）：≥1.0%；有機(jī)質(zhì)（以C計）：≥10%；重金屬含量：總鎘（以Cd計）≤3mg/kg；總汞（以Hg計）≤5mg/kg；總鉛（以Pb計）≤100mg/kg；總鉻（以Cr計）≤300mg/kg；總砷（以As計）≤30mg/kg；（2）無害化衛(wèi)生要求堆肥溫度（靜態(tài)堆肥工藝）：>55℃持續(xù)5d以上?；紫x卵死亡率：95%~100%；糞大腸菌值：10–1~10–2

；全鉀（以K2O計）：≥1.0%；282堆肥化的基本原理自然界中有很多微生物具有氧化、分解有機(jī)物的能力，而城市有機(jī)廢物則是堆肥化微生物賴以生存，繁殖的物質(zhì)條件。根據(jù)生物處理過程中起作用的微生物對氧氣要求不同，可以把固體廢物堆肥分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化。好氧堆肥化是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時進(jìn)行的分解發(fā)酵過程，由于堆肥堆溫高，一般在55℃~65℃，有時高達(dá)80℃，故亦稱高溫堆肥化。厭氧堆肥化是利用厭氧微生物發(fā)酵造肥。2堆肥化的基本原理自然界中有很多微生物具有氧化、分解有機(jī)物29由于好氧堆肥化具有發(fā)酵周期短，無害化程度高，衛(wèi)生條件好，易于機(jī)械化操作等特點(diǎn)，故國內(nèi)外用垃圾、污泥、人畜糞尿等有機(jī)廢物制造堆肥的工廠，絕大多數(shù)都采用好氧堆肥化。由于好氧堆肥化具有發(fā)酵周期短，無害化程度高，衛(wèi)生條件好，易于302.1好氧堆肥化基本原理1、原理介紹好氧堆肥化是在有氧條件下，依靠好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌）的作用來進(jìn)行的。在堆肥化過程中，有機(jī)廢物中的可溶性有機(jī)物質(zhì)可透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物直接吸收，而不溶的膠體有機(jī)物質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。2.1好氧堆肥化基本原理31微生物通過自身的生命代謝活動，進(jìn)行分解代謝（氧化還原過程）和合成代謝（生物合成過程），把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，并放出生物生長、活動所需要的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。可用下圖簡要地說明這種過程。微生物通過自身的生命代謝活動，進(jìn)行分解代謝（氧化還原過程）和32可用下列關(guān)系式反映堆肥化過程中有機(jī)物氧化分解關(guān)系。CSHtNUOV·aH2O+bO2→CWHXNYOZ·CH2O+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+能量由于堆溫較高，部分水以蒸氣形式排出。堆肥成品CWHXNYOZ·CH2O與堆肥原料CSHtNUOV·aH2O之比為0.3~0.5（這是氧化分解減量化的結(jié)果）。通?？扇∪缦聰?shù)值范圍：w=5~10,x=7~17,y=1,z=2~8。2、堆肥化過程好氧堆肥化從廢物堆積到腐熟的微生物生化過程比較復(fù)雜，但大致可分為三個階段：可用下列關(guān)系式反映堆肥化過程中有機(jī)物氧化分解關(guān)系。33（1）中溫階段（亦稱產(chǎn)熱階段）。堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜溫性微生物較為活躍并利用堆肥中可溶性有機(jī)物旺盛繁殖。它們在轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過程中，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。此階段微生物以中溫、需氧型為主，通常是一些無芽胞細(xì)菌。適合于中溫階段微生物種類極多，其中最主要是細(xì)菌、真菌和放線菌，細(xì)菌特別適應(yīng)水溶性單糖類，放線菌和真菌對于分解纖維素和半纖維素物質(zhì)具有特殊功能；（1）中溫階段（亦稱產(chǎn)熱階段）。堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜34（2）高溫階段當(dāng)肥堆溫度升到45℃以上時，即進(jìn)入高溫階段。在這階段，嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡，嗜熱性微生物逐漸代替了嗜溫性微生物的活動，堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)分解轉(zhuǎn)化，復(fù)雜的有機(jī)化合物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開始被強(qiáng)烈分解。通常，在50℃左右進(jìn)行活動的主要是嗜熱性真菌和放線菌；溫度上升到60℃時，真菌幾乎完全停止活動，僅有嗜熱性放線菌與細(xì)菌在活動；溫度升到70℃以上時，對大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜，微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。（2）高溫階段35與細(xì)菌的生長繁殖規(guī)律一樣，可將微生物在高溫階段生長過程細(xì)分為三個時期，即對數(shù)生長期，減速生長期和內(nèi)源呼吸期。在高溫階段微生物活性經(jīng)歷了三個時期變化后，堆積層內(nèi)開始發(fā)生與有機(jī)物分解相對應(yīng)的另一過程，即腐殖質(zhì)的形成過程，堆肥物質(zhì)逐步進(jìn)入穩(wěn)定化狀態(tài)；與細(xì)菌的生長繁殖規(guī)律一樣，可將微生物在高溫階段生長過程細(xì)分為36（3）腐熟階段在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分較難分解及難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，此時微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。在此階段嗜溫微生物又占優(yōu)勢，對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)，此時只須自然通風(fēng)。（3）腐熟階段373、熱滅活與無害化熱滅活有一種溫度—時間效應(yīng)關(guān)系。熱滅活作用是溫度與時間兩者的函數(shù)。一般設(shè)計認(rèn)為殺滅蛔蟲卵的條件也可殺滅原生動物，孢子等，故可以把蛔蟲卵作為滅菌程度的指標(biāo)生物（它的耐熱性能與其他腸道病原體大致相當(dāng)）。3、熱滅活與無害化38好氧堆肥化無害化工藝條件。根據(jù)上述熱滅活概念分析可得出理論上好氧堆肥無害化工藝條件如下：堆層溫度55℃以上需維持5-7天；堆層溫度70℃則需維持3-5天。即堆肥溫度較高維持時間較短時，可以達(dá)到同樣的無害化要求。好氧堆肥化無害化工藝條件。根據(jù)上述熱滅活概念分析可得出理論上392.3厭氧堆肥化過程的原理通過厭氧消化有機(jī)廢物，可以加速有機(jī)物質(zhì)的穩(wěn)定，使有機(jī)廢物無害化，更主要的目的是通過厭氧分解產(chǎn)生沼氣，收集后做為能源利用。厭氧發(fā)酵過程有機(jī)廢物的厭氧發(fā)酵過程就是有機(jī)物質(zhì)在特定的厭氧條件下，微生物將有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解，其中一部分碳素物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳。在這個轉(zhuǎn)化作用中，被分解的有機(jī)碳化物中的能量大部轉(zhuǎn)化儲存在甲烷中，僅一小部分有機(jī)碳化物氧化成二氧化碳，釋放的能量作為微生物生命活動的需要。因此，在這一分解過程中，僅積儲少量的微生物細(xì)胞。2.3厭氧堆肥化過程的原理通過厭氧消化有機(jī)廢物，可以加速401、厭氧發(fā)酵的微生物學(xué)過程由于厭氧發(fā)酵的原料來源復(fù)雜，參加反應(yīng)的微生物種類繁多，使得厭氧發(fā)酵過程中物質(zhì)的代謝、轉(zhuǎn)化和各種菌群的作用等非常復(fù)雜。目前，對厭氧發(fā)酵的生化過程有三種見解，即兩階段理論、三階段理論和四階段理論。（1）兩階段理論1、厭氧發(fā)酵的微生物學(xué)過程41（2）三階段理論1979年由布賴恩提出，將厭氧發(fā)酵分成三個階段，即三個細(xì)菌營養(yǎng)群。（2）三階段理論42（3）四階段理論將厭氧發(fā)酵過程分為四個階段，每個階段有獨(dú)特的微生物菌群。各類群細(xì)菌的有效代謝均相互密切連貫，達(dá)到一定的平衡，不能單獨(dú)分開，是相互制約和促進(jìn)的過程。為了便于研究不同營養(yǎng)類群的細(xì)菌，才分成四個階段。（3）四階段理論432、厭氧發(fā)酵微生物（1）不產(chǎn)甲烷菌在沼氣發(fā)酵過程中，不直接參與甲烷形成的微生物統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷菌，包括的種類繁多，有細(xì)菌、真菌和原生動物三大群。其中細(xì)菌的種類最多，作用也最大。已知的細(xì)菌有18屬，51種，近年來又發(fā)現(xiàn)了許多種。按呼吸類型分為專性厭氧菌、好氧菌和兼性厭氧菌。其中以專性厭氧菌為主，種類和數(shù)量最多。2、厭氧發(fā)酵微生物44不產(chǎn)甲烷菌的作用主要為：①為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)，將復(fù)雜的大分子有機(jī)物降解為簡單的小分子有機(jī)化合物，為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)基質(zhì)；②為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件；③為產(chǎn)甲烷菌消除部分有毒物質(zhì)；④和產(chǎn)甲烷菌一起，共同維持發(fā)酵的pH值。不產(chǎn)甲烷菌的作用主要為：①為產(chǎn)甲烷菌提供營養(yǎng)，將復(fù)雜的大分子45（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)生甲烷而成為一個獨(dú)特類群，在70年代后期被分類學(xué)家確認(rèn)。產(chǎn)甲烷菌有5個特點(diǎn)：①嚴(yán)格厭氧，對氧和氧化劑非常敏感；②要求中性偏堿環(huán)境條件；③菌體倍增時間較長，有的4-5天才繁殖1代；④只能利用少數(shù)簡單化合物作為營養(yǎng)，所有產(chǎn)甲烷幾乎都能利用分子氫；⑤代謝的產(chǎn)物主要是CH4和CO2。（2）產(chǎn)甲烷菌463、厭氧發(fā)酵的有機(jī)物分解代謝過程厭氧發(fā)酵是把碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等在厭氧條件下經(jīng)過多種細(xì)菌的協(xié)同作用下，首先分解成簡單穩(wěn)定的物質(zhì)，最后生成甲烷和二氧化碳等沼氣的主要成份。在排出的殘渣中存在有環(huán)狀化合物的聚合物--腐殖酸可做田間糧食生產(chǎn)的肥料。3、厭氧發(fā)酵的有機(jī)物分解代謝過程47（1）碳水化合物的分解代謝一般的碳水化合物包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、糖類、淀粉等和果膠質(zhì)等。厭氧發(fā)酵的原料如農(nóng)業(yè)廢物等主要含碳水化合物，其中纖維素的含量最大。所以，厭氧發(fā)酵的速度與消化池中纖維素分解的快慢密切相關(guān)。（1）碳水化合物的分解代謝48纖維素的分解能夠水解纖維素的酶有許多種，不同種類的纖維素的水解消化速度也不同。纖維素酶可以把纖維水解成葡萄糖，反應(yīng)式為：(C6H10O5)n(纖維素)+nH2O=nC6H12O6(葡萄糖)葡萄糖經(jīng)細(xì)菌的作用繼續(xù)降解成丁酸、乙酸最后生成甲烷和二氧化碳等氣體?？偟漠a(chǎn)氣過程可用下述的綜合表達(dá)式表達(dá)：

C6H12O6=3CH4+3CO2糖類的分解先由多糖分解為單糖，然后是葡萄糖的酵解過程，與上述相同。纖維素的分解49（2）類脂化合物的分解代謝類脂化合物一般是指脂肪、磷脂、游離脂肪酸、蠟脂、油脂，在厭氧發(fā)酵的原料中含量很低。這類化合物的主要水解產(chǎn)物是脂肪酸和甘油。然后，甘油轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岣视椭M(jìn)而生成丙酮酸。在沼氣菌的作用下，丙酮酸被分解成乙酸，然后形成甲烷和二氧化碳。（2）類脂化合物的分解代謝50（3）蛋白質(zhì)類的分解代謝主要是含氮的蛋白質(zhì)化合物，在厭氧發(fā)酵原料中占有一定的比例。在農(nóng)家污水和豬圈廢物中，蛋白質(zhì)的含量最高可達(dá)20%。在細(xì)菌的作用下水解成多肽和氨基酸。其中的一部分氨基酸繼續(xù)水解成硫醇、胺、苯酚、硫化氫和氮；一部分分解成有機(jī)酸、醇等其它化合物，最后生成甲烷和二氧化碳；還有一些氨基酸作為產(chǎn)沼細(xì)菌的養(yǎng)分形成菌體。（3）蛋白質(zhì)類的分解代謝514、沼氣的性質(zhì)（1）物理性質(zhì)沼氣的主要成份是甲烷，其它伴生氣體還有二氧化碳、氮?dú)?、一氧化碳、氫氣、硫化氫和極少量的氧氣。一般在沼氣中甲烷的含量介于50%-60%；二氧化碳在30%左右。由此可見，甲烷的性質(zhì)決定了沼氣的主要性質(zhì)。4、沼氣的性質(zhì)52（2）沼氣的化學(xué)性質(zhì)甲烷實(shí)際上是一種優(yōu)質(zhì)的氣體燃料，在與適量的空氣混合發(fā)生燃燒時，可產(chǎn)生一種淡蘭色的火焰，其火焰溫度最高可達(dá)1400℃，同時放出大量的熱。它與氧氣在常壓下進(jìn)行反應(yīng)的活化能是20Kcal/mol。甲烷燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式為：CH4+2O2=CO2+2H2O+881.3KJ/mol（2）沼氣的化學(xué)性質(zhì)53沼氣是一種很好的燃料，1m3的沼氣燃燒發(fā)熱量相當(dāng)于1kg煤或是0.7kg汽油，能發(fā)電1.25kWh。沼氣是一種很好的燃料，1m3的沼氣燃燒發(fā)熱量相當(dāng)于1kg煤或542.3堆肥過程的動力學(xué)原理2.3.1酶促反應(yīng)動力學(xué)2.3.2微生物反應(yīng)動力學(xué)2.3堆肥過程的動力學(xué)原理2.3.1酶促反應(yīng)動力學(xué)553好氧堆肥化的基本工藝過程3.1好氧堆肥的基本工藝及分類1、好氧堆肥化方式分類固體廢物堆肥化歷史悠久，其工藝發(fā)展至今已形成多種方式，大致有如下分類與發(fā)展趨勢：厭氧堆肥化→好氧堆肥化；露天堆積(敞開式)→封閉式；無發(fā)酵裝置→有發(fā)酵裝置；3好氧堆肥化的基本工藝過程3.1好氧堆肥的基本工藝及分類56人工土法→機(jī)械化；慢速→半快速→快速；靜態(tài)發(fā)酵→動態(tài)發(fā)酵；其中還有各種過渡形式。國外無發(fā)酵裝置堆肥化工藝，可分為攪拌式和固定式固體床兩種。人工土法→機(jī)械化；57顯然，快速、有發(fā)酵裝置、機(jī)械化（動態(tài)）、好氧堆肥化是最先進(jìn)的，具有堆肥周期短（3-7天），物料混合均勻，供氧效果好，機(jī)械化程度高，便于大規(guī)模連續(xù)操作運(yùn)行等特點(diǎn)。特別用在產(chǎn)生大量城市垃圾的大城市堆肥化系統(tǒng)是很有前途的。這也是今后發(fā)展推廣的方向。當(dāng)前，國內(nèi)外運(yùn)用最廣的堆肥化方式是快速高溫二次發(fā)酵堆肥化工藝。適合于有機(jī)污泥堆肥化系統(tǒng)的兩種條垛式工藝流程如下：顯然，快速、有發(fā)酵裝置、機(jī)械化（動態(tài)）、好氧堆肥化是最先進(jìn)的58（1）攪拌翻堆條垛式發(fā)酵工藝在條垛式堆肥化系統(tǒng)中，物料以垛狀堆置，可以排列成多條平行的條垛，在大規(guī)模的條垛系統(tǒng)中，對垛的翻動是通過可移動翻堆設(shè)備來進(jìn)行的。條垛的斷面形狀可以是長方形、不規(guī)則四邊形和三角形，具體采用哪種斷面形狀取決于堆肥化物料的特性和用于翻堆的設(shè)備。條垛式系統(tǒng)用于各種有機(jī)污泥的堆肥化是很有效的。由于條垛式堆肥化采用了機(jī)械化操作，因而生產(chǎn)率高，成本低，但占地面積較大。（1）攪拌翻堆條垛式發(fā)酵工藝59對于溫度較高的有機(jī)物采用條垛式方法堆肥，必須摻進(jìn)一部分干燥的回流堆肥產(chǎn)物，摻入量以混合后物料含水量≤60%為宜。堆成垛后，其形狀不易變化，而且由于物料的松散性和多孔性大大改善，使得翻堆更有效地促進(jìn)空氣交換。將碎木塊、木屑、禾桿或稻殼之類的調(diào)理劑同脫水污泥進(jìn)行混合(此時加與不加干堆肥化產(chǎn)物都可)，也能達(dá)到上述同樣的效果。對于溫度較高的有機(jī)物采用條垛式方法堆肥，必須摻進(jìn)一部分干燥的60該發(fā)酵工藝流程圖可示意如下：用條垛式方法生產(chǎn)堆肥的一次發(fā)酵周期通常約3~4周，在有利的氣候條件下，一般能使最終堆肥的固體含量達(dá)到60~70%。該發(fā)酵工藝流程圖可示意如下：61（2）強(qiáng)制通風(fēng)式固定垛發(fā)酵工藝強(qiáng)制通風(fēng)式固定垛發(fā)酵工藝與前者不同之處在于物料堆肥化過程中不進(jìn)行翻堆，供氧是通過機(jī)械抽風(fēng)使空氣滲透到料堆內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)的。此外，在堆肥化供料中不采用回流堆肥，而主要在脫水污泥中以加入木屑之類膨脹劑來調(diào)整濕度和改善物料的松散性。污泥與木屑的容積比一般為1:2~1:3。也可采用其他合適材料作膨脹劑。（2）強(qiáng)制通風(fēng)式固定垛發(fā)酵工藝62下圖所示為通風(fēng)式固定垛系統(tǒng)工藝流程：下圖所示為通風(fēng)式固定垛系統(tǒng)工藝流程：63其垛堆步驟如下：將污泥與膨脹劑混合；將木屑或其他膨脹劑沿多孔通風(fēng)管鋪開；將污泥與木屑的混合物在備用的床上堆成有一定深度的垛體；將垛的表面覆蓋一層過篩的或半過篩的堆肥物；將風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管連接起來。從風(fēng)機(jī)出來的氣體應(yīng)先脫臭后再排入大氣。通常用熟堆肥來進(jìn)行過濾脫臭。通風(fēng)垛堆的停存時間一般是三周。干化可在堆肥化期間通過保持大風(fēng)量或在貯料堆中強(qiáng)制通風(fēng)來完成，也可以輔成長條進(jìn)行露天風(fēng)干。其垛堆步驟如下：642、好氧堆肥化工藝過程現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)、通常由前（預(yù)）處理，主發(fā)酵（亦可稱一次發(fā)酵，一級發(fā)酵或初級發(fā)酵）、后發(fā)酵（亦可稱二次發(fā)酵、二級發(fā)酵或次級發(fā)酵）、后處理、脫臭及貯存等工序組成。2、好氧堆肥化工藝過程65（1）前處理采取破碎、分選等預(yù)處理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物質(zhì)含量，并使堆肥物料粒度和含水率達(dá)到一定程度的均勻化。因?yàn)橐紤]到保持一定程度的孔隙率與透氣性能，以便均勻充分地通風(fēng)供氧，適宜的粒徑范圍是12~60mm，最佳粒徑需視物料物理而定。當(dāng)以人畜糞便，污水污泥餅等為主要原料時，由于其含水率太高等原因，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，有時需添加菌種和酶制劑，以促進(jìn)發(fā)酵過程正常進(jìn)行。（1）前處理66降低水分增加透氣性、調(diào)整碳氮比的主要方法是添加有機(jī)調(diào)理劑和膨脹劑。所謂“調(diào)理劑”是指加進(jìn)堆肥化物料中干的有機(jī)物，借以減少單位體積的重量并增加與空氣的接觸面積，以利于好氧發(fā)酵，也可以增加物料中有機(jī)物數(shù)量。理想的調(diào)理劑是干燥的，較輕而易分解的物料。常用的有木屑、稻殼、禾桿、樹葉等等；降低水分增加透氣性、調(diào)整碳氮比的主要方法是添加有機(jī)調(diào)理劑和膨67所謂“膨脹劑”是指有機(jī)的或無機(jī)的三維固體顆粒，當(dāng)它加入濕堆肥化物料中時，能有足夠的尺寸保證物料與空氣的充分接觸，并能依靠粒子間接觸起到支撐作用，普遍使用的膨脹劑是干木屑，花生殼、廠礦成粒狀的輪胎，小塊巖石等物質(zhì)。所謂“膨脹劑”是指有機(jī)的或無機(jī)的三維固體顆粒，當(dāng)它加入濕堆肥68（2）主發(fā)酵主發(fā)酵主要在發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行，靠強(qiáng)制通風(fēng)或翻堆攪拌來供給氧氣，供給空氣的方式隨發(fā)酵倉種類而異。在發(fā)酵倉內(nèi)，由于原料和土壤中存在的微生物作用而開始發(fā)酵，首先是易分解物質(zhì)分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時產(chǎn)生熱量使堆溫上升。這時微生物吸收有機(jī)物的碳、氮等營養(yǎng)成分，在合成細(xì)胞質(zhì)自身繁殖的同時，將細(xì)胞中吸收的物質(zhì)分解而產(chǎn)生熱量。（2）主發(fā)酵69發(fā)酵初期物質(zhì)的分解作用是靠嗜溫菌（生長繁殖最適宜溫度為30~40℃）進(jìn)行的。隨著堆溫的升高，最適宜溫度45~65℃的嗜熱菌取代了嗜溫菌，能進(jìn)行高效率的分解。氧的供應(yīng)情況與保溫床的良好程度對堆料的溫度上升有很大影響。如堆肥化過程原理中所述，后面將進(jìn)入降溫階段。通常將溫度升高到開始降低為止的階段，稱為主發(fā)酵期，以城市生活垃圾為主體的城市固體廢物好氧堆肥化的主發(fā)酵期約為4~12d。發(fā)酵初期物質(zhì)的分解作用是靠嗜溫菌（生長繁殖最適宜溫度為30~70（3）后發(fā)酵經(jīng)過主發(fā)酵的半成品被送去后發(fā)酵。在主發(fā)酵工序尚未分解的易分解及較難分解的有機(jī)物可能全部分解，變成腐殖酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥成品。后發(fā)酵也可以在專設(shè)倉內(nèi)進(jìn)行，但通常把物料堆積到1~2米高度，進(jìn)行敞開式后發(fā)酵，此時要有防止雨水的設(shè)施。為提高后發(fā)酵效率，有時仍需進(jìn)行翻堆或通風(fēng)。（3）后發(fā)酵71后發(fā)酵時間的長短，決定于堆肥的使用情況。例如堆肥用于溫床（能利用堆肥的分解熱）時，可在主發(fā)酵后直接利用。對幾個月不種作物的土地，大部分可以使用不進(jìn)行后發(fā)酵的堆肥，即直接施用堆肥，而對一直在種作物的土地，則有必要使堆肥的分解進(jìn)行到能不致奪取土壤中氮的穩(wěn)定化程度（即充分腐熟）。后發(fā)酵時間通常在20~30天以上。顯然，不進(jìn)行后發(fā)酵的堆肥，其使用價值較低。后發(fā)酵時間的長短，決定于堆肥的使用情況。例如堆肥用于溫床（能72（4）后處理經(jīng)過二次發(fā)酵后的物料中，幾乎所有的有機(jī)物都變細(xì)碎和變了形，數(shù)量也減少了。然而，在城市固體廢物發(fā)酵堆肥時，在前處理工序中還沒有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等雜物依然存在，因此，還要經(jīng)過一道分選工序以去除雜物，可以用回轉(zhuǎn)式振動篩，振動式回轉(zhuǎn)篩，磁選機(jī)，風(fēng)選機(jī)，慣性分離機(jī)、硬度差分離機(jī)等預(yù)處理設(shè)備分離去除上述雜質(zhì)，并根據(jù)需要（如：生產(chǎn)精制堆肥）進(jìn)行再破碎。后處理工序除分選，破碎設(shè)備外，還包括打包裝袋、壓實(shí)造粒等設(shè)備，在實(shí)際工藝過程中，根據(jù)實(shí)際需要來組合后處理設(shè)備。（4）后處理73（5）脫臭在堆肥化工藝過程中，每個工序系統(tǒng)有臭氣產(chǎn)生，主要有“氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類”等，必須進(jìn)行脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學(xué)除臭劑除臭；水、酸、堿水溶液等吸收劑吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附劑吸附法等等。其中，經(jīng)濟(jì)而實(shí)用的方法是熟堆肥氧化吸附除臭法。將源于堆肥產(chǎn)品的腐熟堆肥置入脫臭器，堆高約0.8~1.2m，將臭氣通入系統(tǒng)，使之及時被生物分解和吸附，其“氨、硫化氫”去除效率均可達(dá)98%以上。也可用特種土壤（如白堊土等）代替堆肥，此種設(shè)備稱土壤脫臭過濾器。（5）脫臭74（6）貯存堆肥的供應(yīng)期多半是集中在秋天和春天（中間隔半年）。因此，一般的堆肥化工廠有必要設(shè)置至少能容納6個月產(chǎn)量的貯藏設(shè)備。堆肥成品可以在室外堆放，但此時必須有不透雨水的覆蓋物。貯存方式可直接堆存在二次發(fā)酵倉內(nèi)，或袋裝后存放。加工、造粒、包裝可在貯藏前也可在貯存后銷售前進(jìn)行。要求包裝袋干燥而透氣，如果密閉和受潮會影響堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量。（6）貯存754堆肥化處理過程的幾種組合形式國內(nèi)不同堆肥處理技術(shù)的區(qū)別主要在于：①有無預(yù)處理系統(tǒng)及預(yù)處理設(shè)備的組合形式；②有無發(fā)酵倉及倉的結(jié)構(gòu)形式差異；③一次發(fā)酵的進(jìn)料及出料方式及設(shè)備；④后處理系統(tǒng)的完善程度；⑤堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量及使用對象。4堆肥化處理過程的幾種組合形式國內(nèi)不同堆肥處理技術(shù)的區(qū)別76第一種：杭州市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)第一種：杭州市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)77發(fā)酵倉出料機(jī)械較先進(jìn)，半動態(tài)堆肥化能縮短發(fā)酵周期是該工藝的重要特點(diǎn)，其它工藝特點(diǎn)有：熱量利用好，溫度自下而上地依次傳遞，損失少。在高寒地區(qū)生產(chǎn)堆肥時，如果采用靜態(tài)間歇式堆肥，腐熟垃圾出倉后，新裝入垃圾升溫困難。該堆肥生產(chǎn)過程，就可以解決高寒地區(qū)堆肥生產(chǎn)升溫困難的問題。發(fā)酵倉出料機(jī)械較先進(jìn)，半動態(tài)堆肥化能縮短發(fā)酵周期是該工藝的重78發(fā)酵倉內(nèi)堆肥物的翻堆是隨出料機(jī)的轉(zhuǎn)動出料和堆肥物的自上而下塌落完成的，無需外加動力，故節(jié)省能源。該發(fā)酵倉堆肥物發(fā)酵均勻，可避免靜態(tài)堆肥中出現(xiàn)的“死角”或“夾生”現(xiàn)象。該發(fā)酵倉在堆肥過程中，由于連續(xù)進(jìn)出料，有利于微生物接種，發(fā)酵升溫快，也有利于引入(或培植)微生物新菌種，使之優(yōu)化。發(fā)酵倉內(nèi)堆肥物的翻堆是隨出料機(jī)的轉(zhuǎn)動出料和堆肥物的自上而下塌79第二種：武漢市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)武漢市生活垃圾堆肥廠設(shè)在北郊塔子湖邊。該工藝采用先發(fā)酵，后分選的工藝。設(shè)備投資及操作費(fèi)用低，且全料進(jìn)倉發(fā)酵，從無害衛(wèi)生化角度看比較有利，但發(fā)酵倉容積的有效利用率及堆肥產(chǎn)品降解率較低。第二種：武漢市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)80第三種：上海安亭機(jī)械化堆肥處理技術(shù)該處理系統(tǒng)工藝流程框圖如“圖4-2-10”所示。整個工藝由五個系統(tǒng)組成：①堆肥發(fā)酵倉；②機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)；③水份調(diào)節(jié)系統(tǒng)；④輸送系統(tǒng)；⑤機(jī)械篩分-破碎系統(tǒng)。該工藝特點(diǎn)是：日處理量大，達(dá)300t/d。原料供給靠船隊(duì)輸送并配以橋式起重運(yùn)輸系統(tǒng)。由于輸送系統(tǒng)特殊，故投資較國內(nèi)其他處理廠高。該工藝采取不預(yù)篩分破碎的工藝方法，故未設(shè)前處理工藝，但對堆肥產(chǎn)品后處理工序設(shè)置了有效的機(jī)械篩分-破碎系統(tǒng)。已達(dá)到工業(yè)性生產(chǎn)水平。第三種：上海安亭機(jī)械化堆肥處理技術(shù)81固體廢物堆肥處理技術(shù)課件82第四種：天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)(即LD50-100型生活垃圾堆肥生產(chǎn)線)整條工藝路線分為前處理、發(fā)酵、后處理三大工序。第四種：天津大港機(jī)械化堆肥處理技術(shù)831184該工藝特點(diǎn)是：前處理工序主要采用機(jī)械化程度較高的生活垃圾處理專用設(shè)備。發(fā)酵工序分為兩個階段：一次發(fā)酵為好氧發(fā)酵階段，通過微生物的自然分解以達(dá)到消滅病菌的目的。二次發(fā)酵工序?yàn)閰捬醢l(fā)酵階段，使一次發(fā)酵過程中未能降解的可堆肥物進(jìn)一步腐熟。該工藝特點(diǎn)是：85后處理工序通過精篩和去石工藝，可進(jìn)一步去除雜質(zhì)提高堆肥質(zhì)量，精堆肥可以進(jìn)一步添加不同比例的氮、磷、鉀、無機(jī)肥料及微量元素，制成適于不同作物生長的專用有機(jī)復(fù)合肥料，售價可以隨著堆肥所含營養(yǎng)成分的比例成倍的增長，具有較好的市場前景。后處理工序通過精篩和去石工藝，可進(jìn)一步去除雜質(zhì)提高堆肥質(zhì)量，86第五種：雞西簡易高溫堆肥處理技術(shù)雞西市屬遼寧省，依據(jù)東北冬夏溫差大的特點(diǎn)，首創(chuàng)了兩套發(fā)酵工藝流程。即夏季炎熱，垃圾、糞便易造成城市環(huán)境的污染。迅速解決垃圾、糞便的無害化處理是垃圾處理的關(guān)鍵。為此，采用垃圾先分選、破碎，然后與糞便混合進(jìn)行好氧發(fā)酵的無害化處理。而在冬季，由于氣候寒冷，最低氣溫可達(dá)-38℃。冬季的垃圾、糞便對環(huán)境污染較夏季已顯得不很突出，為此，采用了垃圾、糞便先厭氧發(fā)酵六個月(11月至第二年4月)后再分選、破碎的工藝。第五種：雞西簡易高溫堆肥處理技術(shù)87（a）夏季堆肥工藝主要工藝設(shè)備有板式給料機(jī)、生活垃圾篩選機(jī)、臥式破碎機(jī)及混合攪拌機(jī)。一次發(fā)酵采用敞開式，有1.5m高圍墻的發(fā)酵場地(共建有兩座發(fā)酵場，容積各為1500m3)。在發(fā)酵場內(nèi)進(jìn)行垃圾糞便混合物料條垛式堆肥化。平時堆料用塑料薄膜覆蓋，定期進(jìn)行裝載機(jī)機(jī)械翻堆，以保證好氧發(fā)酵條件(物料間氧含量可大于10%)。一次發(fā)酵10d，達(dá)到無害化。二次發(fā)酵20d，可基本腐熟。（a）夏季堆肥工藝88固體廢物堆肥處理技術(shù)課件89圖4-2-14

夏季堆肥工藝流程圖圖4-2-14夏季堆肥工藝流程圖90經(jīng)多年探索及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該工藝采用將城市生活垃圾及糞便按7:3混合，堆制成長10m、寬8m、高2m的堆體，發(fā)酵10d取出一部分作為熱源，再覆蓋以新的垃圾及糞便(垃圾和糞便的比7:3)堆制成同上大小的堆體，發(fā)酵期從當(dāng)年的11月份至第二年的4月份，共6個月。然后將腐熟后垃圾肥進(jìn)行篩分、破碎，直接出售。篩分、破碎是利用夏季適用的垃圾處理機(jī)械設(shè)備。對厭氧堆肥化進(jìn)行溫度跟蹤監(jiān)測，證明堆溫能夠升到55~60℃左右，達(dá)到無害化工藝要求。經(jīng)多年探索及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該工藝采用將城市生活垃圾及糞便按7:391固體廢物堆肥處理技術(shù)課件92影響堆肥化過程（特別是主發(fā)酵）的因素很多，對于快速高溫二次發(fā)酵堆肥工藝來說，通風(fēng)供氧、堆料含水率、溫度是最主要的發(fā)酵條件，其他條件包括：有機(jī)質(zhì)含量、顆粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。1通風(fēng)的作用及控制通風(fēng)供氧是好氧堆肥化生產(chǎn)的基本條件之一，在機(jī)械堆肥生產(chǎn)系統(tǒng)里，要求至少有50%的氧滲入到堆料各部分，以滿足微生物氧化分解有機(jī)物的需要。5影響固體廢物堆肥化的主要因素影響堆肥化過程（特別是主發(fā)酵）的因素很多，對于快速高溫二次發(fā)93通風(fēng)量主要決定于微生物的活動程度、有機(jī)物的分解速率、物料的含水率以及物料顆粒的大小密切相關(guān)?？捎孟率酵扑愠隼碚撋涎趸纸庑枰难鯕饬浚ㄔ撽P(guān)系式反映堆肥化過程中有機(jī)物氧化分解關(guān)系）：CSHtNUOV·aH2O+bO2→CWHXNYOZ·CH2O+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+能量通風(fēng)量主要決定于微生物的活動程度、有機(jī)物的分解速率、物料的含94再折算成理論空氣量。為便于估算需氧化量包括供料可降解度，提出如下的化學(xué)計量式：CaHbNcOd+0.5(nz+2s+r–d)O2→nCwHxNyOz+sCO2+rH2O+(c–ny)NH3

式中r=0.5[b-nx-3(c-ny)]，s=a-nw，n為降解效率(摩爾轉(zhuǎn)化率<1)，CaHbNcOd和CwHxNyOz分別代表堆肥原料和堆肥產(chǎn)物的成分。再折算成理論空氣量。為便于估算需氧化量包括供料可降解度，提出95例5-2：用一種成分為C31H50NO26的堆肥物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的好氧堆肥化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果，每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg，測定產(chǎn)品成分為C11H14NO4，試求每1000kg物料的化學(xué)計算理論需氧量。解：可算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質(zhì)量為852kg，則參加過程的有機(jī)物摩爾數(shù)=1000/852=1.173千摩爾。堆肥產(chǎn)品C11H14NO4的千摩爾質(zhì)量為224kg，算出每摩爾參加過程的殘余有機(jī)物摩爾數(shù)，即n=200/1.173×224=0.76；例5-2：用一種成分為C31H50NO26的堆肥物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)96由已知條件：a=31,b=50,c=1,d=26,w=11,x=14,z=1,y=4，可算出：r=0.5[50–0.76×14–3(1–0.76×1)]=19.32；S=31–0.76×11=22.64。過程所需的氧量為：W=0.5[0.76×4+2×22.64+19.32–26]×1.173×32=781.5kg。實(shí)際的堆肥化系統(tǒng)必須提供超出計算需氧量（二倍以上）的過程空氣以保證充分的好氧條件。主發(fā)酵強(qiáng)制通風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：靜態(tài)堆肥取0.05~0.2Nm3/min·m3堆料，動態(tài)堆肥則依生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。由已知條件：a=31,b=50,c=1,d=26,w97通風(fēng)的其他作用：干化作用空氣受到堆肥化物料的加熱，不飽和的熱空氣可以帶走水蒸氣，從而干化物料。干化的發(fā)生是氧化作用的一部分，也是堆肥化過程取得的重要收益。在高溫堆肥化后期，主發(fā)酵排出廢氣溫度較高，容納水氣量將隨溫度升高按指數(shù)規(guī)律增加，因此就是在外界環(huán)境空氣呈飽和狀態(tài)或相對濕度（Φ）相當(dāng)高時，也可從堆肥中帶走大量水分。通風(fēng)的其他作用：98通風(fēng)供氧與帶走水氣兩者是有關(guān)聯(lián)的，但完成兩種目的所需空氣量不同。有時能同時滿足，有時后者需要空氣量更多，例如以污泥糞便等含水率高的物料為主要堆肥原料時，則干化空氣需要量將明顯增加，在實(shí)際通風(fēng)操作時應(yīng)注意這一點(diǎn)。調(diào)節(jié)堆肥化溫度通風(fēng)的另一作用是從堆肥發(fā)酵倉系統(tǒng)向外散熱，這對堆溫度的調(diào)節(jié)，尤其在進(jìn)入降溫階段溫度的控制是必要的。通風(fēng)供氧與帶走水氣兩者是有關(guān)聯(lián)的，但完成兩種目的所需空氣量不99通風(fēng)方法與控制：常用的通風(fēng)方式有：（1）

自然通風(fēng)供氧；（2）

向肥堆內(nèi)插入通風(fēng)管（主要用在人工土法堆肥工藝）；（3）

利用斗式裝載機(jī)及各種專用翻推機(jī)橫翻堆通風(fēng)；（4）

用風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧，后兩者是現(xiàn)代化堆肥廠主要采用方式，常配合使用。因?yàn)樾柩趿亢投逊饰锪纤旨岸蚜蠝囟让芮邢嚓P(guān)，一般在堆肥過程中常用堆層溫度的變化，用儀表反饋來控制通風(fēng)量以保證堆肥過程處于微生物生長的理想狀態(tài)。通風(fēng)方法與控制：100另外，氧的吸收率（或稱耗氧速率）是衡量生物氧化作用及有機(jī)物分解程度的重要評價參數(shù)，故對于機(jī)械化連續(xù)堆肥生產(chǎn)系統(tǒng)，可以通過測定排氣中氧的含量（或CO2含量）以確定發(fā)酵倉內(nèi)氧的濃度及氧的吸收率，排氣中氧的適宜體積濃度值是14~17%，可以此為指標(biāo)來控制通風(fēng)供氧量。另外，氧的吸收率（或稱耗氧速率）是衡量生物氧化作用及有機(jī)物分1012含水率微生物需要從周圍環(huán)境中不斷吸收水分以維持其生長代謝活動，微生物體內(nèi)水及流動狀態(tài)水是進(jìn)行生化反應(yīng)的介質(zhì)，微生物只能攝取溶解性養(yǎng)料，水分是否適量直接影響堆肥發(fā)酵速度和腐熟程度，所以含水率是好氧堆肥化的關(guān)鍵因素之一。從理論上講為維持微生物活性含水率高達(dá)90%仍是適宜的，但受到各種限制。2含水率102固體廢物含水率的高低主要取決于其物理組成。一般規(guī)律是：①有機(jī)物百分含量<50%時；最適宜含水率45~50%；②有機(jī)物百分含量達(dá)到60%時，最適宜含水率也可達(dá)到60%；③當(dāng)無機(jī)物灰分多，物料含水率<30%時，微生物繁殖慢、分解過程遲緩，當(dāng)含水率<12%時，微生物的繁殖會停止。固體廢物含水率的高低主要取決于其物理組成。一般規(guī)律是：①有機(jī)103（1）最大含水量受到物質(zhì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（即物料吸收大量水分、仍能保持其結(jié)構(gòu)的完整性）限制。例如禾桿的最大含水量為75~85%；鋸木屑最大含水量為75~90%；城市垃圾最大含水量為65%。在堆肥化過程中，最大含水量也稱“極限水分”。即從透氣性角度出發(fā)，將固體粒子內(nèi)部細(xì)孔被水填滿時的水分含量稱為堆肥操作中的極限水分。（1）最大含水量104垃圾成分的極限含水率（2）臨界水分“臨界水分”是既考慮了微生物活性需要，又考慮到保持物料孔隙率與透氣性需要的綜合指標(biāo)。當(dāng)含水率超過65%，水就會充滿物料顆料間的空隙，使空氣含量減少，堆肥將由好氧向厭氧轉(zhuǎn)化，溫度也急劇下降，將形成發(fā)臭的中間產(chǎn)物（硫化氫、硫醇、氨等）和因硫化物而導(dǎo)致堆料腐敗發(fā)黑。綜上所述，綜合堆肥化各種因素可得到適宜水分范圍為45~60%（wt%）（符合城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)評價指標(biāo)的規(guī)定），以55%為最佳。垃圾成分的極限含水率105（3）堆肥物料含水率調(diào)節(jié)與控制

當(dāng)以城市垃圾為主要堆肥原料時，有時含水率偏低，?？膳湟约S水或污泥來調(diào)節(jié)水分，也可用一定量的回流堆肥來進(jìn)行調(diào)節(jié)。堆肥物料的水分調(diào)節(jié)可根據(jù)采用回流堆肥工藝的物料平衡進(jìn)行。（3）堆肥物料含水率調(diào)節(jié)與控制106上圖是好氧堆肥化物料平衡圖。圖中：Xc–––城市垃圾原料的濕重；Xp–––堆肥產(chǎn)物的濕重；Xr–––回流堆肥產(chǎn)物的濕重；Xm–––進(jìn)入發(fā)酵混合物料的總濕重；Sc–––原料中固體含量（重量%）；Sp=Sr–––堆肥產(chǎn)物和回流堆肥的固體含量（重量%）；Sm–––進(jìn)入發(fā)酵倉混合物料的固體含量（重量%）。固體廢物堆肥處理技術(shù)課件107固體廢物堆肥處理技術(shù)課件108固體廢物堆肥處理技術(shù)課件109固體廢物堆肥處理技術(shù)課件1103堆肥過程的溫度及其控制對堆肥化系統(tǒng)而言，溫度是影響微生物活動和堆肥工藝過程的重要因素。堆肥中微生物分解有機(jī)物進(jìn)行分解代謝會釋放出熱量，這是堆料溫度上升的熱源。堆肥化過程溫度的變化速率受到氧氣的供應(yīng)狀況及發(fā)酵裝置、保溫條件等影響。對于靠酶促進(jìn)行的堆肥生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，溫度對過程的宏觀影響比較復(fù)雜，且主要由于不同種類微生物的生長對溫度具有不同的要求。3堆肥過程的溫度及其控制111堆肥溫度與微生物生長的關(guān)系堆肥溫度與微生物生長的關(guān)系112溫度過低是不利的，分解反應(yīng)速度慢，也達(dá)不到熱滅活、無害化要求，嗜熱菌發(fā)酵最適宜溫度是50~60℃。由于高溫分解較中溫分解速度要快，并且高溫堆肥又可將蟲卵、病原菌、寄生蟲、孢子等殺滅，達(dá)到無害化要求，所以一般都采用高溫堆肥。但溫度過高也不利，例如當(dāng)溫度越過70℃時，放線菌等有益細(xì)菌（有的對農(nóng)業(yè)有益，存活于植物根部周圍，使植物受到良好的影響而茁壯成長），將全部被殺死。且孢子進(jìn)入形成階段，并呈不活動狀態(tài)，使分解速度相應(yīng)變慢，所以適宜的堆肥化溫度為55~60℃。堆肥過程中溫度的控制十分必要，在實(shí)際生產(chǎn)中往往通過溫度—通風(fēng)反饋系統(tǒng)來完成溫度的自動控制。溫度過低是不利的，分解反應(yīng)速度慢，也達(dá)不到熱滅活、無害化要求1134有機(jī)質(zhì)含量

研究表明，高溫好氧堆肥化過程中，最適宜的有機(jī)物含量變化范圍為20%—80%，太小太大都不合適。①當(dāng)＜20％時，不能產(chǎn)生足夠的熱量來維持堆肥化過程所需要的溫度，影響無害化；同時，還限制堆肥微生物的生長繁殖，最終導(dǎo)致堆肥工藝失敗。②當(dāng)＞80%時，因?yàn)榇藭r對通風(fēng)量要求很高，往往達(dá)不到完全好氧而產(chǎn)生惡臭，也不能使好氧堆肥工藝順利進(jìn)行。③實(shí)踐證明，在堆肥過程中適量的無機(jī)物（煤灰等）對增大堆肥的孔隙率，提高通風(fēng)供氧的效率很有好處。4有機(jī)質(zhì)含量研究表明，高溫好氧堆肥化過程中，最適宜的有機(jī)1145顆粒度堆肥化所需的氧氣，是通過堆肥原料顆粒的空隙提供的，而空隙的大小則取決于顆粒的大小。物料顆粒的平均適宜粒度為12—60mm，當(dāng)然最佳粒徑隨垃圾的物理特性而變化。①紙張、紙板的平均尺寸要求在38—50mm之間。②材質(zhì)較硬的廢物粒度要求小些，在5—10mm之間。③廚房食品的垃圾為主的廢物，其尺寸要大一些，以免破碎成漿狀物料，妨礙好氧發(fā)酵。④從經(jīng)濟(jì)方面考慮，破碎得越小，動力消耗越大，增加處理費(fèi)用。5顆粒度堆肥化所需的氧氣，是通過堆肥原料顆粒的空隙提供的，1156碳氮比（C/N）

C/N過高或過低都可能導(dǎo)致微生物活性不高，甚至無法存活，最終使堆肥化過程無法進(jìn)行。研究表明，城市垃圾作為堆肥原料時，最佳的C/N為（26—35)：1。當(dāng)堆肥化原料C/N不在此范圍內(nèi)時，需添加其他物料進(jìn)行調(diào)節(jié)。6碳氮比（C/N）C/N過高或過低都可能導(dǎo)致微生物活性不116由此可見，當(dāng)用秸稈、垃圾堆肥時，需添加C/N低的固體廢物或氮肥，以使C/N調(diào)到較低水平。①C/N太低（<20：l）時，可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對過剩，則氮將變成銨態(tài)氮而揮發(fā)，導(dǎo)致氮元素大量損失而降低肥效。②C/N太高（>40：1）時，可供消耗的碳元素多，氮素養(yǎng)料相對缺乏，細(xì)菌和其他．生物的發(fā)展受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢，發(fā)酵過程加長。③若C/N更高，則導(dǎo)致堆肥產(chǎn)品的C/N也高，施入土壤后，將奪取土壤中的氮素，影響作物生長。表6-3為不同C/N的堆肥化情況。由此可見，當(dāng)用秸稈、垃圾堆肥時，需添加C/N低的固體廢物或氮1177碳磷比（C/P）除了C、N之外，P也是微生物必需的營養(yǎng)之一。如垃圾堆肥時添加污泥，就使得污泥含有豐富的磷。堆肥化適宜的C/P為75—150。7碳磷比（C/P）除了C、N之外，P也是微生物必需的營養(yǎng)之1188pH值pH值是微生物生長一個重要的環(huán)境條件。適宜的pH值可使微生物有效地發(fā)揮作用，使堆肥化得以順利進(jìn)行。通常pH值在7.5—8.5時，可獲得最大的堆肥化速率。同樣當(dāng)堆料的pH值不在此范圍時，可添加其他物料予以調(diào)節(jié)，如當(dāng)pH<7.5時，可添加石灰。pH值在堆肥化過程中隨著時間和溫度的變化而變化。8pH值pH值是微生物生長一個重要的環(huán)境條件。適宜的pH值1196堆肥腐熟度的評價指標(biāo)

堆肥腐熟的基本含意為：通過微生物的作用，堆肥的產(chǎn)品要達(dá)到穩(wěn)定化、無害化，即對環(huán)境不產(chǎn)生不良影響；堆肥產(chǎn)品的使用不影響作物的生長和土壤的耕作能力。直觀的判定標(biāo)準(zhǔn)：不再進(jìn)行激烈的分解。如成品的溫度較低（感），呈茶褐色或黑色（視），不產(chǎn)生惡臭（嗅），手感松軟而碎。為制定堆肥質(zhì)量及評價裝置的性能，必須有科學(xué)定量的判定標(biāo)準(zhǔn)。

6堆肥腐熟度的評價指標(biāo)堆肥腐熟的基本含意為：1201、物理參數(shù)評價指標(biāo)①堆肥后期溫度自然降低；②不在吸引蚊蠅；③不在有令人討厭的臭味；④出現(xiàn)白色或灰白色菌絲（由于真菌生長）；⑤堆肥產(chǎn)品呈現(xiàn)疏松的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；⑥高品質(zhì)堆肥應(yīng)是深褐色，均勻，并發(fā)出令人愉快的泥漿氣味。物理方法只能作出初步判斷，難以進(jìn)行定量分析。

1、物理參數(shù)評價指標(biāo)1212、化學(xué)參數(shù)評價指標(biāo)作為腐熟度的判定標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)參數(shù)主要有：pH值、COD、Vs、C/N等。①pH值。pH值隨堆肥化的進(jìn)行而變化，可作為評價腐熟程度的一個指標(biāo)。發(fā)酵初期pH=6.5-7.5；腐熟的堆肥pH=8-9。②揮發(fā)性固體（有機(jī)質(zhì)或全碳）含量從。隨堆肥化過程進(jìn)行，揮發(fā)性固體含量下降。一般，堆肥產(chǎn)品的V，應(yīng)小于65％。③化學(xué)需氧量COD。腐熟后COD降低85%，可信度良好。④C/N。未腐熟（35-50)：l，腐熟后（10-20):1。2、化學(xué)參數(shù)評價指標(biāo)1223、用工藝參數(shù)作為堆肥腐熟度判定標(biāo)準(zhǔn)（l）溫度在堆肥化過程中，堆料的溫度會經(jīng)歷升溫、高溫到降溫三個階段，溫度升高是因有機(jī)物分解釋放能量所致。故可通過檢測堆肥工藝過程的溫度變化，來判斷有機(jī)物降解及穩(wěn)定化（或腐熟）情況。（2）耗氧速率堆肥化過程中，好氧微生物分解有機(jī)物時消耗氧并產(chǎn)生CO2,O2的消耗或的CO2產(chǎn)生速率反映了有機(jī)物的分解程度和堆肥化的進(jìn)行程度。因此，用好氧速率或CO2的生成速率可判斷堆肥的腐熟程度。3、用工藝參數(shù)作為堆肥腐熟度判定標(biāo)準(zhǔn)1237堆肥化設(shè)備堆肥設(shè)備包括物料處理、翻堆、反應(yīng)器和除臭設(shè)備。

7堆肥化設(shè)備堆肥設(shè)備包括物料處理、翻堆、反應(yīng)器和除臭設(shè)備。1241、攪拌式發(fā)酵裝置1、攪拌式發(fā)酵裝置1252、多段豎爐式發(fā)酵塔多段豎爐式發(fā)酵塔是立式多段發(fā)酵設(shè)備之一，整個立式設(shè)備被水平分隔成多段（層）。物料在各段上堆積發(fā)酵，靠重力從上往下移動。多段豎爐式發(fā)酵塔與污泥焚燒用的多段豎爐相似而得名。多段豎爐式發(fā)酵倉2、多段豎爐式發(fā)酵塔126111273、筒倉式發(fā)酵倉筒倉式發(fā)酵倉為單層園筒狀（或矩形），發(fā)酵倉深度一般為4–5m，大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。通常筒倉式發(fā)酵倉是一種在園筒倉的下部設(shè)置排料裝置（如螺桿出料機(jī)）由倉底用高壓離心機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)供氧，以維持倉內(nèi)堆料的好氧發(fā)酵。原料從倉頂加入，為防止下料時，在倉內(nèi)形成架橋起拱現(xiàn)象（形成穹窿），筒倉直徑由上到下逐漸變大或者需安裝簡單的消除起拱設(shè)施。一般經(jīng)過6~12d的發(fā)酵周期，由倉底出料。因此是靜態(tài)式堆肥化過程。3、筒倉式發(fā)酵倉128由于筒倉式靜態(tài)發(fā)酵倉結(jié)構(gòu)簡單、螺桿出料較方便可靠，在我國已得到廣泛應(yīng)用。例如無錫、杭州等地堆肥廠均用此種類型或其改進(jìn)形式，取得較好效果。固體廢物堆肥處理技術(shù)課件129螺旋攪拌式發(fā)酵倉的示意圖如下圖所示。這也是動態(tài)式筒式發(fā)酵倉的一種形式。經(jīng)預(yù)處理工序分選破碎的廢物被運(yùn)輸機(jī)送到倉中心上方，靠設(shè)在發(fā)酵倉上部與天橋一起旋轉(zhuǎn)的輸送帶向倉壁內(nèi)側(cè)均勻地加料，用吊裝在天橋下部的多個螺絲鉆頭來旋轉(zhuǎn)攪拌，使原料邊混和邊摻入到正在發(fā)酵的物料層內(nèi)。螺旋攪拌式發(fā)酵倉的示意圖如下圖所示。這也是動態(tài)式筒式發(fā)酵倉的1304、水平（臥式）發(fā)酵滾筒有多種形式。其中典型形式為著名的達(dá)諾(Dano)式滾筒。為世界各國最廣泛采用的發(fā)酵設(shè)備之一，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可以采用較大粒度的物料，使預(yù)處理設(shè)備簡單化，物料在滾筒內(nèi)反復(fù)升高、跌落，同樣可使物料的溫度、水分均勻化，達(dá)到曝氣的目的，可以完成物料預(yù)發(fā)酵的功能。4、水平（臥式）發(fā)酵滾筒131固體廢物堆肥處理技術(shù)課件132固體廢物堆肥處理技術(shù)課件133固體廢物堆肥處理技術(shù)課件134固體廢物堆肥處理技術(shù)課件135固體廢物堆肥處理技術(shù)課件136固體廢物堆肥處理技術(shù)課件137固體廢物堆肥處理技術(shù)課件138固體廢物堆肥處理技術(shù)課件139固體廢物堆肥處理技術(shù)課件140固體廢物堆肥處理技術(shù)課件141固體廢物堆肥處理技術(shù)固體廢物堆肥處理技術(shù)142內(nèi)容1概述2堆肥化的基本原理3好氧堆肥化的基本工藝過程4堆肥化處理過程的幾種組合形式5影響固體廢物堆肥化的主要因素內(nèi)容1概述1431概述1、堆肥化定義堆肥化（composting）是在人工控制下，在一定的水分、碳氮比和通風(fēng)條件下，通過微生物的發(fā)酵作用，將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^程。更科學(xué)一點(diǎn)講：堆肥化是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，人為地將可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥(compost）。有機(jī)固體廢物的堆肥化技術(shù)是進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理的重要方式之一，也是實(shí)現(xiàn)固體廢物資源化、能源化的技術(shù)之一。1概述1、堆肥化定義144在自然界中存在著大量依靠有機(jī)物生活的微生物，它們有氧化分解有機(jī)物并將其轉(zhuǎn)化為無機(jī)物的巨大功能（生物能）。而且具有分布廣，繁殖快，容易發(fā)生變異等特性。正是這些微生物（分解者），作為生態(tài)系統(tǒng)組成的重要環(huán)節(jié)，不斷進(jìn)行著有機(jī)物的分解與無機(jī)化（礦化），促進(jìn)了上述循環(huán)的正常進(jìn)行。在自然界中存在著大量依靠有機(jī)物生活的微生物，它們有氧化分解有145另一方面，人們生產(chǎn)和生活過程中不斷產(chǎn)生各種各樣的固體廢物，對整個社會而言就是生產(chǎn)––消費(fèi)––廢物的一個不斷的循環(huán)系統(tǒng)。人類通過各種手段，借助于上述微生物的生物能，對固體廢物進(jìn)行生物處理，實(shí)現(xiàn)固體廢物（主要是有機(jī)固體廢物）的穩(wěn)定化、無害化與資源化的技術(shù)就統(tǒng)稱為固體廢物的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。另一方面，人們生產(chǎn)和生活過程中不斷產(chǎn)生各種各樣的固體廢物，對1462、堆肥化的重要意義（1）對城市固體廢物進(jìn)行處理消納，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化、無害化，可以避免或者減輕城市垃圾的大量堆積，影響市容及城市垃圾自然腐敗，散發(fā)臭氣，傳播疾病，從而對環(huán)境造成的惡劣影響。（2）可促進(jìn)上述自然界物質(zhì)循環(huán)與人類社會化物質(zhì)循環(huán)的統(tǒng)一，可以把固體廢物中的適用組分盡快地重新納入自然循環(huán)（例如生產(chǎn)堆肥用以施肥、改造土壤，可回歸農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中去）；2、堆肥化的重要意義147（3）可以將大量有機(jī)固體廢物通過各種工藝轉(zhuǎn)換成有用的物質(zhì)和能源（例如產(chǎn)生沼氣、生產(chǎn)葡萄糖、微生物蛋白質(zhì)等）。（4）堆肥化可減重、減容均約為50％。（3）可以將大量有機(jī)固體廢物通過各種工藝轉(zhuǎn)換成有1483、生物轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)（1）微生物的代謝作用微生物同所有生物一樣，在生命活動過程中從周圍環(huán)境吸取養(yǎng)料，并在體內(nèi)不斷進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化和交換作用，這種過程稱之為新陳代謝，簡稱代謝。代謝作用大體上分二大類：物質(zhì)分解及提供能量的代謝稱為分解代謝；消耗能量合成生物體的代謝，稱為合成代謝，兩種代謝是不可分割，互為依存的。3、生物轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)149（2）微生物的種類在固體廢物生物處理過程中，有各種微生物發(fā)揮作用。微生物種類繁多，大致可以作如下分類：（2）微生物的種類150對于所有微生物來說，凡是生活時需要氧氣的都可以稱為好氧微生物，只有在無氧環(huán)境中才能生長的稱為厭氧微生物，在無氧和有氧的環(huán)境中都能生活的統(tǒng)稱為兼氧性微生物。固體廢物堆肥處理技術(shù)課件151（3）生物處理方法根據(jù)在處理過程中起作用的微生物對氧氣要求的不同，生物處理可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。（3）生物處理方法152好氧生物處理法這是一種在提供游離氧的條件下，以好氧微生物為主使有機(jī)物降解、穩(wěn)定的無害化處理方法。固體廢物中存在的各種有機(jī)物（分子量大、能位高）作為微生物的營養(yǎng)源，經(jīng)過一種生化反應(yīng)，逐級釋放能量，最終轉(zhuǎn)化成分子量小，能位低物質(zhì)而穩(wěn)定下來，達(dá)到無害化的要求，以便利用或進(jìn)一步妥善處理，使其回到自然環(huán)境中去。好氧生物處理法153厭氧生物處理法這是在沒有游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對有機(jī)物進(jìn)行降解、穩(wěn)定的一種無害化處理。在這種厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡單、穩(wěn)定的化合物，同時釋放能量。其中，大部分能量以CH4形式出現(xiàn)，這是一種可燃?xì)怏w，可回收利用。同時，僅少量有機(jī)物被轉(zhuǎn)化、合成為新的細(xì)胞組成部分。厭氧生物處理法1544、固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用（1）堆肥化隨著生產(chǎn)力發(fā)展和科技進(jìn)步，堆肥化技術(shù)得到不斷改進(jìn)。一方面，人工堆肥是有機(jī)肥，對改善土壤性能與提高肥力維持農(nóng)作物長期的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)方面都是有益的，是農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)需要的。4、固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用155另一方面，各國有機(jī)固體廢物數(shù)量逐年增加，需要對其處理的衛(wèi)生要求也日益嚴(yán)格，從節(jié)省資源與能源角度出發(fā)，有必要把實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢物資源化作為固體廢物無害化處理、處置的重要手段。有機(jī)固體廢物的堆肥化能同時滿足上述兩方面要求，所以得到各國應(yīng)有的重視。另一方面，各國有機(jī)固體廢物數(shù)量逐年增加，需要對其處理的衛(wèi)生要156（2）沼氣化有機(jī)固體廢物沼氣化是另一種成熟的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。沼氣亦稱生物氣，是有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定的水分、溫度、酸堿度條件下，經(jīng)過多種微生物的發(fā)酵分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的氣體混合物。污泥厭氧消化過程產(chǎn)生的消化氣體。城市固體廢物填埋場生物降解過程中產(chǎn)生的生物氣以及廣大農(nóng)村用農(nóng)業(yè)廢物厭氧發(fā)酵收集的氣體都是沼氣。因此，沼氣化技術(shù)應(yīng)用面十分廣泛。（2）沼氣化157沼氣是一種比較清潔且熱值較高的氣體燃料，固體廢物的沼氣化對節(jié)約能源、增加有機(jī)肥料、改善環(huán)境衛(wèi)生都有重要作用，因而是一種經(jīng)濟(jì)而理想的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。沼氣是一種比較清潔且熱值較高的氣體燃料，固體廢物的沼氣化對節(jié)1585、堆肥的作用使用堆肥后，能夠增加土壤中穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，形成土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并有一系列作用：（1）使土質(zhì)松軟，多孔隙易耕作，增加保水性、透氣性及滲水性，改善土壤的物理性能；（2）肥料成分中氮、鉀、銨等都以陽離子形態(tài)存在。由于腐殖質(zhì)帶陰電荷，吸附陽離子，有助于粘土保住陽離子，即保住養(yǎng)分提高保肥能力。腐殖質(zhì)陽離子交換容量是普通粘土的幾倍到幾十倍；5、堆肥的作用159（3）腐殖質(zhì)有螯合作用和緩沖作用。對于作物有害的銅、鋁、鎘等重金屬可與腐殖質(zhì)發(fā)生螯合反應(yīng)而降低其危害程度，有利于植物生長。當(dāng)土壤中腐殖質(zhì)多時，即使肥料施得過多或過少，也不易受到損害；即使氣象條件惡化也可減輕其影響；即使其他條件稍微惡化，也能減少沖擊和緩和影響。例如水分不足時，可防止植物枯萎，起到似類于緩沖器的作用。（3）腐殖質(zhì)有螯合作用和緩沖作用。對于作物有害的銅、鋁、鎘等160（4）堆肥是緩效性肥料。腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長的作用，也有助于根系發(fā)育和伸長；將富有微生物的堆肥施于土中可增加土壤中微生物數(shù)量。微生物分泌的各種有效成分能直接或間接地被植物根吸收而起到有益作用，故堆肥是晝夜均有效的肥料。（4）堆肥是緩效性肥料。腐殖化的有機(jī)物具有調(diào)節(jié)植物生長的作用161（5）堆肥是CO2的供給源。如與外界空氣隔絕的密封罩內(nèi)CO2氣濃度低，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CO2。（6）總之，腐殖質(zhì)能改善土壤物理的，化學(xué)的，生物的性質(zhì)，使土壤環(huán)境保持適于農(nóng)作物生長的良好狀態(tài)。腐殖質(zhì)又有增進(jìn)化肥肥效的作用。（5）堆肥是CO2的供給源。如與外界空氣隔絕的密封罩內(nèi)CO2162堆肥的用途很廣，既可以用作農(nóng)田、綠地果園、葡萄園、菜園、苗圃、畜牧場、庭院綠化、風(fēng)景區(qū)綠化、農(nóng)業(yè)等的種植肥料，也可以作蘑菇蓋面、過濾材料、隔音板及制作纖維板等。堆肥的用途很廣，既可以用作農(nóng)田、綠地果園、葡萄園、菜園、苗圃163堆肥用途一覽表堆肥用途一覽表1646、堆肥的原料堆肥的原料很廣泛，有城市生活垃圾，由紙漿廠、食品廠等排水處理設(shè)施排出的污泥及下水污泥，糞尿消化污泥、家畜糞尿、樹皮、鋸末、糠殼、秸桿等等。在我國堆肥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。6、堆肥的原料165城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物數(shù)量，碳氮比，水分等等常常不能滿足要求，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。配入糞便或某些污泥可以有效地調(diào)整碳氮比和水分，并能得到氮、磷、鉀含量較高的有機(jī)肥。此外不少農(nóng)業(yè)廢物也是堆肥的重要原料。城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物數(shù)量，碳氮比，水分166我國實(shí)施的城鎮(zhèn)建設(shè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，[CJ/T3059–1996]“城市生活垃圾堆肥處理廠技術(shù)評價指標(biāo)”中規(guī)定，堆肥原料特性有：密度：適用于堆肥的垃圾密度一般為350~650kg/m3；組成成分（濕重）%：堆肥原料必須按下表分類統(tǒng)計各組成成分，其中有機(jī)物含量不少于20%；含水率：適合堆肥的垃圾含水率為40%~60%；碳氮化（C/N）:適合堆肥的垃圾碳氮比為20:1~30:1。我國實(shí)施的城鎮(zhèn)建設(shè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，[CJ/T3059–1996]“1677、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量及衛(wèi)生要求（1）堆肥產(chǎn)品質(zhì)量（以干基計）粒度：農(nóng)用堆肥產(chǎn)品粒度不大于12mm，山林果園用堆肥產(chǎn)品粒度不大于50mm；含水率：≤35%；pH值：6.5~8.5；全氮（以N計）：≥0.5%；全磷（以P2O5計）：≥0.3%；7、堆肥產(chǎn)品質(zhì)量及衛(wèi)生要求168全鉀（以K2O計）：≥1.0%；有機(jī)質(zhì)（以C計）：≥10%；重金屬含量：總鎘（以Cd計）≤3mg/kg；總汞（以Hg計）≤5mg/kg；總鉛（以Pb計）≤100mg/kg；總鉻（以Cr計）≤300mg/kg；總砷（以As計）≤30mg/kg；（2）無害化衛(wèi)生要求堆肥溫度（靜態(tài)堆肥工藝）：>55℃持續(xù)5d以上?；紫x卵死亡率：95%~100%；糞大腸菌值：10–1~10–2

；全鉀（以K2O計）：≥1.0%；1692堆肥化的基本原理自然界中有很多微生物具有氧化、分解有機(jī)物的能力，而城市有機(jī)廢物則是堆肥化微生物賴以生存，繁殖的物質(zhì)條件。根據(jù)生物處理過程中起作用的微生物對氧氣要求不同，可以把固體廢物堆肥分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化。好氧堆肥化是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時進(jìn)行的分解發(fā)酵過程，由于堆肥堆溫高，一般在55℃~65℃，有時高達(dá)80℃，故亦稱高溫堆肥化。厭氧堆肥化是利用厭氧微生物發(fā)酵造肥。2堆肥化的基本原理自然界中有很多微生物具有氧化、分解有機(jī)物170由于好氧堆肥化具有發(fā)酵周期短，無害化程度高，衛(wèi)生條件好，易于機(jī)械化操作等特點(diǎn)，故國內(nèi)外用垃圾、污泥、人畜糞尿等有機(jī)廢物制造堆肥的工廠，絕大多數(shù)都采用好氧堆肥化。由于好氧堆肥化具有發(fā)酵周期短，無害化程度高，衛(wèi)生條件好，易于1712.1好氧堆肥化基本原理1、原理介紹好氧堆肥化是在有氧條件下，依靠好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌）的作用來進(jìn)行的。在堆肥化過程中，有機(jī)廢物中的可溶性有機(jī)物質(zhì)可透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物直接吸收，而不溶的膠體有機(jī)物質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。2.1好氧堆肥化基本原理172微生物通過自身的生命代謝活動，進(jìn)行分解代謝（氧化還原過程）和合成代謝（生物合成過程），把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，并放出生物生長、活動所需要的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體?？捎孟聢D簡要地說明這種過程。微生物通過自身的生命代謝活動，進(jìn)行分解代謝（氧化還原過程）和173可用下列關(guān)系式反映堆肥化過程中有機(jī)物氧化分解關(guān)系。CSHtNUOV·aH2O+bO2→CWHXNYOZ·CH2O+dH2O(氣)+eH2O(液)+fCO2+gNH3+能量由于堆溫較高，部分水以蒸氣形式排出。堆肥成品CWHXNYOZ·CH2O與堆肥原料CSHtNUOV·aH2O之比為0.3~0.5（這是氧化分解減量化的結(jié)果）。通?？扇∪缦聰?shù)值范圍：w=5~10,x=7~17,y=1,z=2~8。2、堆肥化過程好氧堆肥化從廢物堆積到腐熟的微生物生化過程比較復(fù)雜，但大致可分為三個階段：可用下列關(guān)系式反映堆肥化過程中有機(jī)物氧化分解關(guān)系。174（1