第五章固體廢物的生物處理

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

第五章固體廢物生物處理

BiologicalTreatmentofSolidWaste

固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

【概念】堆肥化厭氧消化微生物浸出

【方法原理】堆肥原理；厭氧消化原理；微生物浸出機(jī)理。

本章重點(diǎn)固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

處理方法好氧堆肥處理厭氧消化處理微生物浸出其它生物處理方法堆肥化（composting）:在人工控制的環(huán)境下,依靠自然界中廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程厭氧消化:也稱厭氧發(fā)酵，指在厭氧狀態(tài)下利用微生物使固體廢物中有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4和CO2的過程微生物浸出:利用微生物新陳代謝過程或代謝產(chǎn)物將廢物中目的元素轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹軤顟B(tài)并得以分離的過程蚯蚓床技術(shù)廢物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白等1423固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

基本原理堆肥過程中同化、異化作用反應(yīng)式。物質(zhì)變化、能量釋放與獲取堆肥過程堆肥過程四階段，物質(zhì)、溫度、微生物相變化影響因素六個(gè)主要因素堆肥工藝四種工藝，六個(gè)階段及內(nèi)容堆肥設(shè)備四類123451好氧堆肥處理評價(jià)指標(biāo)6四類，15個(gè)好氧堆肥演示

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1好氧堆肥處理異化作用

同化作用

細(xì)胞物質(zhì)(微生物繁殖)

CO2,H2O,NH3,PO43-,O42-

能量

堆肥有機(jī)物(含C，H，O，N，P，S，Cl)、氧和微生物轉(zhuǎn)入環(huán)境

釋放、轉(zhuǎn)化為熱

+

好氧堆肥基本原理固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1好氧堆肥處理好氧堆肥過程適應(yīng)新環(huán)境嗜溫性細(xì)菌、酵母菌、放線菌分解最易分解的可溶性物質(zhì)，淀粉、糖類增多，溫度↗45℃嗜熱性微生物、細(xì)菌；殘留可溶性物質(zhì)，纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)，溫度↗45~70℃嗜溫性微生物、多為難分解物質(zhì)，木質(zhì)素，溫度↘固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1好氧堆肥處理好氧堆肥過程

1－40℃以下2—40～50℃3—高于60℃4—常溫堆體內(nèi)部溫度分布

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1好氧堆肥處理影響因素堆肥化效果供氧量含水率溫度和有機(jī)物含量孔隙度C/N和C/PpH例：用下列兩種廢物（落葉和活性污泥）混合進(jìn)行堆肥，計(jì)算它們的用量，使混合原料的C/N達(dá)到堆肥的適宜比例，同時(shí)計(jì)算混合原料的水分是否達(dá)到要求，若不能，計(jì)算需加入的水量。落葉：C/N—50.0，N—0.7%，含水率—50%活性污泥：C/N—6.3，N—5.6%，含水率—75%（C/N為25.0）（50~60%）2.Determinetheamountofsludgetobeaddedto1lbofleavestoachieveaC/Nrateof25(d)Findthemoisturecontent:Moisture=0.75lbwater0.75lbwater+0.58lbdrymatter=56%1lbleaves+0.33lbsludge固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1好氧堆肥處理堆肥工藝主發(fā)酵

分選、破碎、篩分、混合、養(yǎng)分及水分調(diào)節(jié)發(fā)酵倉或露天堆積，強(qiáng)制或翻堆攪拌供氧主發(fā)酵期4~12d前處理

1

2

后發(fā)酵

進(jìn)一步分解難分解有機(jī)物，條堆或靜態(tài)堆肥，20~30d3

貯存夏冬需貯存，容納6個(gè)月的貯存設(shè)備；干燥透氣6

脫臭

產(chǎn)生氨、硫化氫、甲基硫醇、胺類等?；瘜W(xué)除臭劑；堿、水溶液過濾；熟堆肥、沸石等吸附劑吸附5

后處理

分選設(shè)備去除塑料、玻璃金屬、小石塊；加入N、P、K制復(fù)肥4

工藝類型：條垛式、強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)垛、反應(yīng)器、塔式固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1好氧堆肥處理堆肥化設(shè)備

堆肥化設(shè)備破碎設(shè)備混合設(shè)備輸送設(shè)備分離設(shè)備斗式裝載機(jī)或推土機(jī)、垮式翻堆機(jī)、側(cè)式翻堆機(jī)反應(yīng)器（垂直、傾斜及水平固體流）鼓風(fēng)機(jī)、流量計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)生物過濾器：熟化的堆肥、樹皮、木片、粒狀的泥炭等，負(fù)荷為80~120m3?m-3?h-1)，出氣溫度維持在20~40℃；

物料處理設(shè)備翻堆設(shè)備反應(yīng)器堆肥系統(tǒng)除臭設(shè)備固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1好氧堆肥處理腐熟杜評價(jià)指標(biāo)

化學(xué)指標(biāo)pH/COD/BOD/VS/碳氮比/氮化物/腐殖酸

工藝指標(biāo)溫度耗氧速率400mg/(kg·h)堆肥腐熟度評價(jià)指標(biāo)

物理學(xué)指標(biāo)氣味/粒度/色度

生物學(xué)指標(biāo)呼吸作用/生物活性/發(fā)芽指數(shù)固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

1好氧堆肥處理參考資料

[1]柴曉利,張華,趙由才.固體廢物堆肥原理與技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2005年9月[2]王巖.殖業(yè)固體廢棄物快速堆肥化處理[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2005年8月[3].uk

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2厭氧消化原理厭氧消化影響因素厭氧消化工藝厭氧消化設(shè)備1234厭氧消化處理固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理厭氧消化原理

有機(jī)物微生物

有機(jī)酸，醇類，O2，NH3，H2S等，能量，微生物

細(xì)胞物質(zhì)

CO2，CH4等，能量

抗性物質(zhì)

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2厭氧消化處理厭氧消化原理

細(xì)胞物質(zhì)(微生物繁殖)

有機(jī)酸、醇類、CO2、H2S、NH3、能量

堆肥有機(jī)物(C、N、O、H、P、S等)

細(xì)胞物質(zhì)

CO2、CH4等，能量

酸性發(fā)酵階段

堿性發(fā)酵階段

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2厭氧消化處理厭氧消化的影響因素添加物和抑制物厭氧條件/Eh接種物溫度原料配比攪拌pH其它因素固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理厭氧消化工藝

根據(jù)消化溫度劃分工藝類型高溫消化工藝自然溫度消化工藝最佳溫度范圍是47~55℃，此時(shí)有機(jī)物分解旺盛，消化快，物料在厭氧池內(nèi)停留時(shí)間短

。適用于城市垃圾、糞便和有機(jī)污泥的處理。培養(yǎng)高溫消化菌、維持高溫投料和排料、攪拌目前我國農(nóng)村都采用這種消化類型。這種工藝的消化池結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、施工容易、便于推廣，但受季節(jié)影響明顯消化周期須視季節(jié)和地區(qū)的不同加以控制固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理厭氧消化工藝

根據(jù)投料運(yùn)轉(zhuǎn)方式劃分工藝類型間歇式消化工藝半連續(xù)消化工藝兩步消化工藝一次投料發(fā)酵，運(yùn)轉(zhuǎn)期中不添加新料，當(dāng)發(fā)酵周期結(jié)束后，取出舊料再重新投入新料發(fā)酵。啟動(dòng)時(shí)一次性投入較多的消化原料，當(dāng)產(chǎn)氣量趨于下降時(shí)，開始定期添加新料和排出舊料，以維持比較穩(wěn)定的產(chǎn)氣率。農(nóng)村較適用

兩個(gè)反應(yīng)器；根據(jù)兩段理論設(shè)計(jì)固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理厭氧消化工藝

池底污泥或消化料液

消化產(chǎn)氣

加水封池

入池堆漚

大換料

拌料接種

備料

肥料

定期或不定期出料

定期或不定期加料

活性污泥或其他接種物

間歇式消化工藝半連續(xù)消化工藝固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理消化器紅泥塑料沼氣池：批量進(jìn)料半塑式沼氣池/二塊模式全塑沼氣池/袋式全塑沼氣池/干濕交替消化沼氣池水壓式消化池水壓式沼氣池具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低、施工方便；但由于溫度不穩(wěn)定，產(chǎn)氣量不穩(wěn)定，因此原料利用率低。

長方形甲烷消化池氣體儲藏室與消化室相同，位于消化室的上方，設(shè)一貯水庫調(diào)節(jié)氣體儲藏室壓力。固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理水壓式沼氣池固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理長方形甲烷消化池通水穴貯水庫固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

2厭氧消化處理參考資料

[1]周孟津,張榕林,藺金.沼氣實(shí)用技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2004年1月[2]/

[3].cm

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3微生物浸出微生物浸出內(nèi)容提要

微生物浸出史浸礦細(xì)菌細(xì)菌浸出機(jī)理細(xì)菌浸出工藝細(xì)菌浸出處理放射性廢渣固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3微生物浸出微生物浸出史

1887年發(fā)現(xiàn)1922年浸出ZnS1947年發(fā)現(xiàn)ThiolacillusFerrooniclans

1954年高效1958年專利申請1

2

3

4

5

20~40年工業(yè)應(yīng)用歷史貧礦、尾礦、廢渣U、Zn、Mn、As、Ni、Co、Mo等固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3微生物浸出浸礦微生物

菌種

主要生理特性

最佳pH

氧化鐵硫桿菌Fe2+Fe3+、S2O32-SO42-

2.5~5.3

氧化鐵桿菌

Fe2+Fe3+

3.5

氧化硫鐵桿菌

SSO42-、Fe2+Fe3+

2.8

氧化硫桿菌

SSO42-、S2O32-SO42-

2.0~3.5

聚生硫桿菌

SSO42-、H2SSO42-

2.0~4.0

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3微生物浸出浸礦機(jī)理

化學(xué)反應(yīng)說直接作用說固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste

3微生物浸出細(xì)菌浸出工藝

浸出

布液：噴灑法灌溉法垂直管法均勻分布pH<2金屬回收

循環(huán)浸出置換電積其它金屬

菌液再生

調(diào)pH礦堆氧化再生池

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3微生物浸出浸出處理放射性廢渣

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3微生物浸出參考資料

[1]浸礦技術(shù)委員會.浸礦技術(shù).北京：原子能出版社.1994年10月