固體廢物生物處理技術(shù)

第三篇固體廢物生物處理技術(shù)西南交通大學(xué)李啟彬內(nèi)容和要求1、概述2、好氧生物處理技術(shù)

⑴好氧生物處理基本原理⑵好氧生物處理工藝過程⑶生物好氧處理設(shè)備⑷生物好氧處理設(shè)施運(yùn)行管理3、厭氧生物處理技術(shù)

⑴厭氧生物處理基本原理及技術(shù)要求⑵厭氧生物處理反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素

⑶厭氧生物處理工程案例分析概述（B）

固體廢物的生物處理技術(shù)是指利用微生物的代謝作用，在有氧或缺氧的條件下對固體廢物中的分子量大、能位高的有機(jī)物進(jìn)行分解，使之轉(zhuǎn)化為分子量小、能位低的簡單物質(zhì)，達(dá)到固體廢物減量化、無害化和資源化的目標(biāo)，以便利用或采取進(jìn)一步妥善處理的技術(shù)。

概述（B）生物處理技術(shù)包括好氧堆肥、厭氧發(fā)酵和生物酶解技術(shù)。機(jī)械生物處理（MBT）MunicipalSolidWasteTreatmentSystemMBT(MechanicalBiologicalTreatment).flv第一章好氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)好氧生物處理基本原理（C）一、好氧生物處理的基本原理

堆肥有機(jī)物（含C、N、O、P、S）氧氣，微生物細(xì)胞物質(zhì)（微生物繁殖）CO2、H2O、NH3、PO43－、SO42－能量合成氧化排入環(huán)境釋放、轉(zhuǎn)換為熱或提供生物合成用＋有機(jī)物的好氧堆肥分解過程二、好氧生物處理的幾個階段一個完整的好氧堆肥過程包括升溫階段（堆肥初期，15-45℃）、高溫階段（45℃以上，有機(jī)物降解強(qiáng)烈，嗜熱微生物為主）、降溫階段（嗜溫微生物為主）和腐熟階段。第一章好氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)好氧生物處理基本原理（C）三、好氧生物處理的影響因素有機(jī)含量和營養(yǎng)物水分含量溫度

C/N比

pH值氧濃度：在好氧堆肥的通風(fēng)供氧過程中，對于強(qiáng)制通風(fēng)靜態(tài)條垛堆肥，采用時(shí)間控制的通風(fēng)方式要求堆體內(nèi)氧濃度在10-15%，而對于密閉反應(yīng)器系統(tǒng)，采用氧含量控制的通風(fēng)方式要求堆體內(nèi)氧濃度在15-20%。

第一章好氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)好氧生物處理基本原理（C）四、好氧生物處理無害化工藝條件熱滅活與無害化無害化條件：堆體溫度55℃以上維持5-7d，或堆體溫度70℃維持3-5d第一章好氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)好氧生物處理基本原理（C）第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）一、前處理破碎：12-60mm，太小影響通風(fēng)供氧分選：剔除惰性物調(diào)節(jié)水分、C/N比

第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）二、主發(fā)酵主發(fā)酵可在露天或發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行，通過翻堆或強(qiáng)制通風(fēng)向堆積層或發(fā)酵裝置內(nèi)的物料供給氧氣。采用翻堆作業(yè)進(jìn)行通風(fēng)時(shí)，堆體高度不超過1.8m。發(fā)酵初期物質(zhì)的分解是靠嗜溫菌30－40℃為最適宜生長溫度進(jìn)行的，由于堆溫上升，最適宜溫度為45－65℃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，將堆溫升高至開始降低為止的階段作為主發(fā)酵階段。對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4-12d。第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）三、后發(fā)酵經(jīng)過主發(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1－2m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)處理。后發(fā)酵時(shí)間一般在20－30d，需將含水率降至不高于35%。第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）四、后處理分選去除預(yù)處理未去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等。若生產(chǎn)精堆肥，應(yīng)進(jìn)行再破碎。生產(chǎn)復(fù)合肥，需加入N、P、K。第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）五、脫臭產(chǎn)生臭氣物質(zhì)：氨、硫化氫、甲硫醇、胺類等

除臭方法：吸收法；高溫分解法；臭氧氧化法；吸附法；生化法等。對于中等臭源，可用熟堆肥氧化吸附除臭法第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）六、貯存貯存6個月堆肥產(chǎn)量為宜。第一章好氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)好氧生物處理工藝過程（A）第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）

原料接收設(shè)備→預(yù)處理設(shè)備→布料設(shè)備→一次發(fā)酵設(shè)備→二次發(fā)酵設(shè)備→后處理設(shè)備→產(chǎn)品深加工設(shè)備

一、供料進(jìn)料設(shè)備地磅秤：不低于20t/h卸料臺進(jìn)料門貯料倉裝載機(jī)械進(jìn)料漏斗運(yùn)輸機(jī)械

第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）二、預(yù)處理設(shè)備破袋機(jī)破碎機(jī)篩選機(jī)混合攪拌機(jī)

第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）三、堆肥化設(shè)備

第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）好氧靜態(tài)堆肥工藝第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）第一章好氧生物處理技術(shù)

第三節(jié)生物好氧處理設(shè)備（A）動態(tài)發(fā)酵倉靜態(tài)發(fā)酵倉矩形固定式梨翻倒發(fā)酵池第一章好氧生物處理技術(shù)

第四節(jié)生物好氧處理設(shè)施運(yùn)行管理（A）一、供料進(jìn)料系統(tǒng)：如板式給料機(jī)作業(yè)前和作業(yè)時(shí)檢查，故障排除后或確定無故障時(shí)需空轉(zhuǎn)3-5min，方可重新滿負(fù)荷運(yùn)行。二、預(yù)處理系統(tǒng)三、主發(fā)酵系統(tǒng)四、后發(fā)酵系統(tǒng)

見講義p79-85

堆肥實(shí)例——香港沙嶺堆肥廠

禽畜農(nóng)戶用承辦商提供的防漏廢物收集桶存放禽畜廢物，承辦商的收集車會定期到農(nóng)場收集禽畜廢物。部份禽畜廢物會送到沙嶺堆肥廠進(jìn)行堆肥處理，其余便運(yùn)往堆填區(qū)處置。禽畜廢物運(yùn)到沙嶺堆肥廠后會加入木糠，以維持最佳濕度，然后排列放置。此外，承辦商會每天用堆肥機(jī)攪拌及翻動堆肥一次，以提供足夠氧氣，進(jìn)行堆肥處理。整個堆肥處理過程需時(shí)約8周，堆肥產(chǎn)品會售作泥土改良劑。為確保堆肥質(zhì)素，承辦商每月會測試樣本。收集禽畜廢物用木糠作為混合物把堆肥排列放置把堆肥翻動堆肥產(chǎn)品以20公斤包裝，售作土壤改良劑沙嶺堆肥廠生產(chǎn)的堆肥成品測試結(jié)果參數(shù)20051月2月3月4月5月酸堿值6.07.27.16.15.9濕度(%w/w)6067535755化學(xué)需氧量(mg/kg)3,500,0005,000,0004,100,0004,000,0003,600,000總凱氏氮(mg/kg)22,00026,00020,00018,00024,000碳氮比7:18:110:110:18:1總磷(mg/kg)3,4009,5005,3005,8008,200

實(shí)例——餐廚垃圾生物處理成都市中心城區(qū)餐廚垃圾無害化處理項(xiàng)目

建設(shè)地點(diǎn)：成都市雙流縣西航港街道辦事處江安村；建設(shè)單位：四川嘉博文生物科技有限公司；建設(shè)內(nèi)容：包括預(yù)處理車間、生化處理車間、產(chǎn)品加工車間、污水處理設(shè)施、生活辦公綜合用房及綠化、水、電等；用地面積：約30畝；建設(shè)規(guī)模：日處理餐廚垃圾200噸；總投資：7000萬。餐廚廢棄物處理廠生化處理車間資源型高速高溫生化處理機(jī)在技術(shù)上采用高速高溫?zé)嵫h(huán)加熱的發(fā)酵干燥技術(shù)。發(fā)酵干燥爐內(nèi)物料加熱時(shí)，循環(huán)風(fēng)溫度始終控制在250℃至400℃之間；物料發(fā)酵和干燥的溫度始終控制在65℃至75℃之間；微生物水分活度在逐漸降低，以確保除特定菌群外的大部分微生物菌的無法生存，同時(shí)爐內(nèi)壓力始終保持在-0.01Kpa至-0.04Kpa之間；設(shè)備采用PLC（可編程邏輯控制器）智能電氣儀表控制著發(fā)酵干燥爐內(nèi)的溫度、壓力、和氧氣的供給，間接控制著物料的濕度，平衡氣相，保證菌群特定的發(fā)酵環(huán)境，促進(jìn)其快速繁殖。單位條件下物料的生產(chǎn)周期，包括發(fā)酵、干燥和冷卻的時(shí)間不超過10小時(shí)。餐廚垃圾在生化處理機(jī)經(jīng)過高溫微生物菌接種，均勻攪拌后，高溫好氧發(fā)酵、烘干、穩(wěn)定熟化后的物料排入皮帶輸送機(jī)中，其產(chǎn)出物的主要成分是芽胞桿菌及乳酸菌、酵母菌等的代謝物。5實(shí)例——污泥蚯蚓養(yǎng)殖項(xiàng)目位于雙流區(qū)金橋鎮(zhèn)昆山社區(qū)1、4、7組，占地面積197畝，主要建設(shè)內(nèi)容為：污泥收集池900m2（上部結(jié)構(gòu)為彩鋼大棚1200m2）、發(fā)酵大棚4032m2、草料大棚兩座共計(jì)4400m2、機(jī)械停放棚636m2、蚯蚓養(yǎng)殖大棚30000m2、半成品堆場900m2、辦公區(qū)生活板房120m2、生活物資庫房60m2、工人宿舍84m2，配套建設(shè)停車場、地磅及綠化等。項(xiàng)目建成后，形成年產(chǎn)蚯蚓糞約16200噸、蚯蚓約280噸的能力。

第二章厭氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)厭氧生物處理基本原理及技術(shù)要求(C)一、微生物學(xué)過程H2,CO2醇類、羧基酸（乙酸除外）乙酸可溶有機(jī)物CH4,CO2產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌同型產(chǎn)乙酸菌發(fā)酵細(xì)菌耗氫產(chǎn)甲烷菌20%52%4%76%24%72%28%乙酸產(chǎn)甲烷菌復(fù)雜有機(jī)物水解菌1、水解階段復(fù)雜的非溶解性聚合物轉(zhuǎn)化為溶解性單體或二聚體的過程。2、發(fā)酵階段水解產(chǎn)生可溶性小分子有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸的過程。3、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段發(fā)酵階段的產(chǎn)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸、氫、二氧化碳的過程。4、產(chǎn)甲烷階段

產(chǎn)甲烷菌利用乙酸、H2和CO2生成甲烷氣體的過程。第二章厭氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)厭氧生物處理基本原理及技術(shù)要求(C)二、有機(jī)物分解代謝過程纖維素+營養(yǎng)物外纖維酶例：(C6H12O5)n+H2O→n(C6H12O6)可溶性葡萄糖+營養(yǎng)物例：C6H12O6=2CH3CHOHCOOH（乳酸）C6H12O6=CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2C6H12O6=2CH3CH2OH+2CO2產(chǎn)酸菌階段2：酸化細(xì)菌細(xì)胞+揮發(fā)性脂肪酸+CO+H+其它產(chǎn)物（醇類、乳酸等）產(chǎn)甲烷菌細(xì)胞例：4H2+CO2=CH4+2H2O2CH3CH2OH+CO2=2CH3COOH+CH4CH3COOH=CH4+CO22CH3CH2CH2COOH+2H2O+CO2=4CH3COOH+CH4階段3：甲烷化細(xì)菌細(xì)胞+CH4+CO2（在液相中）CH4和CO2傳遞到氣相中階段1：水解第二章厭氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)厭氧生物處理基本原理及技術(shù)要求(C)二、有機(jī)物分解代謝過程纖維素纖維素酶，H2O纖維二糖纖維二糖酶，H2O葡萄糖半纖維素多聚糖類單糖+糖醛酸H2,CO2,乙酸,丁酸,甲酸和醇類等H2OH2O半纖維酶多聚糖酶發(fā)酵蛋白質(zhì)蛋白酶(內(nèi)肽酶)，H2O蛋白胨蛋白酶(內(nèi)肽酶)，H2O多肽氨基酸肽酶(外肽酶)，H2O第二章厭氧生物處理技術(shù)

第一節(jié)厭氧生物處理基本原理及技術(shù)要求(C)第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）

厭氧發(fā)酵系統(tǒng)由罐體、攪拌系統(tǒng)、換熱和保溫系統(tǒng)、沼氣輸出和沼渣液排料系統(tǒng)組成。一、類型干式、濕式連續(xù)式、序批式完全混合式、活塞流式(1)濕式厭氧消化工藝（含固率10-15%）氣液分離器排到空氣混合池化學(xué)污泥或市政污泥加料真空過濾器固體到垃圾填埋場消化器60℃泵泥漿氣體分離器CH4CO2其他能量轉(zhuǎn)化單元空氣分離器重組分磁分離器粉碎器城市固體廢棄物鐵類物質(zhì)消化氣過濾輕組分

濕式厭氧消化工藝流程圖第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）⑵干式厭氧消化（含固率20-40%）與濕式厭氧消化工藝基本相同，只是污泥的脫水和處置工作量相對較少。由于固體濃度更高，氨濃度等環(huán)境參數(shù)的影響較大。難點(diǎn)：生物反應(yīng)在高固體含量條件下進(jìn)行；輸送、攪拌；需要讓進(jìn)料和接種物充分混合，防止反應(yīng)器局部有機(jī)負(fù)荷超高以及消化物質(zhì)的酸化。優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)器單位體積的需水量低，產(chǎn)氣量高;

缺點(diǎn):運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)有限。第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）

攪拌浮渣層塑料加水磁選進(jìn)料金屬沉淀高溫消毒產(chǎn)氣中溫水解（第一階段）水和固體殘?jiān)逊驶a(chǎn)甲烷（第二階段，固定膜反應(yīng)器）液體液體回流兩相“濕-濕”厭氧消化系統(tǒng)固體脫水2單相厭氧消化工藝和兩相厭氧消化工藝第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）3序批式和連續(xù)式序批式連續(xù)式第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）新成熟老4高溫消化工藝和常溫消化工藝高溫消化工藝50-60℃

中溫消化工藝30-40℃

自然溫度消化工藝第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素

物理因素：溫度、水力停留時(shí)間、粒徑、含固率、攪拌

化學(xué)因素：有機(jī)負(fù)荷、pH、堿度、VFA、氨氮、營養(yǎng)物質(zhì)、C/N、鹽分、重金屬毒性第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素（一）物理因素1、溫度在環(huán)境條件中，以溫度的影響較為明顯。根據(jù)溫度的不同，可把發(fā)酵過程分為常溫發(fā)酵（20～25℃）、中溫發(fā)酵（30～40℃）和高溫發(fā)酵（50～60℃）。在中溫發(fā)酵條件下，有機(jī)負(fù)荷為2.5～3.0kg/(m3.d)，甲烷產(chǎn)氣量約1～1.3m3/(m3.d)；在高溫發(fā)酵條件下，有機(jī)負(fù)荷為6.0～7.0kg/(m3.d)，甲烷產(chǎn)氣量約3.0～4.0m3/(m3.d)。高溫發(fā)酵對殺滅病原微生物效果較佳。第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素（一）物理因素2、水力停留時(shí)間3、粒徑

20-40mm4、含固率含固率低：反應(yīng)器容積大；含固率高：流動性差、混合性差、固體沉降、堵塞、形成浮渣層高效生物膜反應(yīng)器（UASB等）：低于2%

全混型反應(yīng)器：8-12%

機(jī)械混合反應(yīng)器：≤12%

干式：≥20%第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素（一）物理因素5、攪拌作用：使消化物質(zhì)均一化，避免死區(qū)和沉泥；提高物質(zhì)和微生物的接觸機(jī)會；有利于去除有毒副產(chǎn)物類型：泵循環(huán)、機(jī)械攪拌、氣體攪拌6、接種數(shù)量第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素（二）化學(xué)因素1、有機(jī)負(fù)荷

中溫發(fā)酵，2.5～3.0kg/(m3.d)；高溫發(fā)酵，有機(jī)負(fù)荷為6.0～7.0kg/(m3.d)第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素（二）化學(xué)因素2、pH、堿度、VFA

pH：水解、發(fā)酵菌及產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌5～6.5，甲烷菌6.6～7.5（6.8～7.4最佳）

堿度:＞2000mg/L

VFA:＜2000mg/L第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影響因素（二）化學(xué)因素3、營養(yǎng)物質(zhì)

厭氧微生物除要求一定比例的C、N、P基質(zhì)外，還對鐵、鎳、鈷等微量元素具有要求。垃圾中一般都具有厭氧降解反應(yīng)所需要的營養(yǎng)元素。合成細(xì)胞的C：N約為5：1，由于尚需要作為能源的碳，故要求C：N達(dá)到10～20：1為宜。如C：N過高，細(xì)胞的氮量不足，系統(tǒng)的緩沖能力低，pH值容易降低；C：N太低，氮量過多，pH值可能上升，氮鹽容易積累，會抑制發(fā)酵進(jìn)程。第二章厭氧生物處理技術(shù)

第二節(jié)厭氧生物反應(yīng)器類型及其運(yùn)行影響因素（A）二、厭氧生物處理影