固废-第五章固体废物生物处理
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第五章_固体废物的生物处理
固体废弃物的处理与处置
Treatment & Disposal of Solid Wastes
环境工程系 杨治广 Tel:15093757322 2011、9—2011、12
第五章 固体废物的生物处理
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
第二节固体废物的厌氧消化处理
第三节固体废物的微生物浸出
第四节固体废物的其他生物处理技术
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维 素、蛋白质，温度↗45~70℃
好 氧 堆 肥 过 程
适应新环境 （驯化阶段）
嗜温性微生物、多为难分解物质， 温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质， 淀粉、糖类增多，温度↗45℃（产热阶段）
供氧量由化学式计算
颗粒度2-60mm
翻堆设备
斗式装载机或推土机、垮式
堆 肥 化 设 备
破碎设备 冲击磨、破碎机等 混合设备 搅拌机、装载机等
翻堆机、侧式翻堆机
输送设备 带式、刮板输送机等
分离设备 筛子 应堆肥产品质量高、操
堆肥化设备
作员少、臭味控制有效、 空间限制少、 环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流
有毒有害化学物质的混入，从而使得堆肥化产品作为肥料或土壤改良剂的价
值大大降低，不妥当的处理还可能带来对土壤的污染和对农作物的危害。
堆肥原料：
随着人类生活水平的日益提高，相应产生越来越多的固体废弃物，在这 些固体废弃物中，有相当大一部分是有机废物，特别是农牧渔业及其产品加 工产生的废弃物；生活用品废弃物，如废纸张、废布、废塑料袋等等生活垃 圾；人、畜、禽粪便；污水处理厂产生的有机废物污泥等，含有大量的有机 成分。有机废物进入环境，由于其中夹带大量病菌，会传染疾病；产生含高 浓度有机物的渗滤液，严重污染地下水和地表水；如堆积量过大，会因缺氧 产生大量沼气，聚积而出，遇明火发生爆炸，引起火灾，造成人身伤亡。因 此，如何处理这部分有机废物，加速有机物质的稳定，使有机废物无害化， 是必须解决的环境问题。 生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。
Treatment & Disposal of Solid Wastes
环境工程系 杨治广 Tel:15093757322 2011、9—2011、12
第五章 固体废物的生物处理
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
第二节固体废物的厌氧消化处理
第三节固体废物的微生物浸出
第四节固体废物的其他生物处理技术
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维 素、蛋白质，温度↗45~70℃
好 氧 堆 肥 过 程
适应新环境 （驯化阶段）
嗜温性微生物、多为难分解物质， 温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质， 淀粉、糖类增多，温度↗45℃（产热阶段）
供氧量由化学式计算
颗粒度2-60mm
翻堆设备
斗式装载机或推土机、垮式
堆 肥 化 设 备
破碎设备 冲击磨、破碎机等 混合设备 搅拌机、装载机等
翻堆机、侧式翻堆机
输送设备 带式、刮板输送机等
分离设备 筛子 应堆肥产品质量高、操
堆肥化设备
作员少、臭味控制有效、 空间限制少、 环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流
有毒有害化学物质的混入，从而使得堆肥化产品作为肥料或土壤改良剂的价
值大大降低，不妥当的处理还可能带来对土壤的污染和对农作物的危害。
堆肥原料：
随着人类生活水平的日益提高，相应产生越来越多的固体废弃物，在这 些固体废弃物中，有相当大一部分是有机废物，特别是农牧渔业及其产品加 工产生的废弃物；生活用品废弃物，如废纸张、废布、废塑料袋等等生活垃 圾；人、畜、禽粪便；污水处理厂产生的有机废物污泥等，含有大量的有机 成分。有机废物进入环境，由于其中夹带大量病菌，会传染疾病；产生含高 浓度有机物的渗滤液，严重污染地下水和地表水；如堆积量过大，会因缺氧 产生大量沼气，聚积而出，遇明火发生爆炸，引起火灾，造成人身伤亡。因 此，如何处理这部分有机废物，加速有机物质的稳定，使有机废物无害化， 是必须解决的环境问题。 生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。
第五章 固体废物的生物处理 固体废弃物的处理与资源化 教学课件
家畜粪尿 调整水分 调整C/N比
城市垃圾
前
破碎
处
理
分选
去除非堆肥物质的理由
➢ 如不去除，会使发酵仓容积增大； ➢ 传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、 绳子
缠卷或被竹、金属等绞入而影响操作； ➢ 非堆肥物质妨碍发酵过程； ➢ 非堆肥物质虽然也可在后处理工序去除，但干
电池等物质里所含的重金属一旦混人堆肥原料， 就不能在后处理时选出，而混到成品堆肥中。
较为多用的除臭装置是堆肥脱臭机经引风机迚入生物除臭器的臭气和有机废气不喷淋而下的循环液在特制滤层填料从内到外互相交融使臭气和有机废气溶解由气相迚入液相微生物菌群通过代谢作用将臭气污染物一部分转换成细胞物质一部分转换为营养物质如含硫的被氧化分解成sso等离子
5-1 固体废物的好氧堆肥处理
5-2 固体废物的厌氧消化处理
• 发酵初期物质的分解发酵作用是靠中温菌 (30-40℃是 为量适宜生长温度)进行的，随着堆温上升，最适宜温度 45-65℃的高温菌取代了中温菌。在此温度下，各种病原 菌均可被杀死 如下表。一般将温度升高到开始降低为止 的阶段称为主发酵阶段，以生活垃圾为主体的城市垃圾及 家畜粪尿好氧堆肥，主发酵期约为3-10d。
• 为了保证成品堆肥中一定的碳氮比(一般为25-35:1)和 在堆肥过程中有理想的分解速度，必须调整好堆肥原料的 碳氮比(生活垃圾碳氮比一般在24:1左右)。一般调整的方 法是加人人粪尿，牲畜粪以及城市污泥等。表2-3所示的 有机废物的氮含量和碳氮比均较低，用来
• 调整堆肥原料的碳氮比能收到较理想的效果。
根据堆肥的温度变化过程，可将其分为三个阶段， 起始阶段，高温阶段和熟化阶段。
起始阶段，嗜温细菌、放线菌、酵母菌和真菌分解 有机物中易降解的葡萄糖、脂肪和碳水化合物，分解 所产生的热量又促使堆肥物料温度继续上升。当温度 升到40一50℃时，则进入堆肥过程的第二阶段— 高 温阶段。
第五章 固体废物的生物处理314
生物处理技 术——堆肥 堆肥
腐熟阶段) （3）降温阶段 腐熟阶段 ）降温阶段(腐熟阶段
嗜温性微生物占优势，腐殖质不断增多且稳定化， 嗜温性微生物占优势，腐殖质不断增多且稳定化， 堆肥进入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。 堆肥进入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。 堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自 堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强， 然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。 然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。
生物处理技 术——堆肥 堆肥
生物处理技 术——堆肥 堆肥
好氧堆肥原理
堆肥有机物分解过程图
合成 细胞物质 (微生物繁殖) 微生物繁殖) 腐殖物 + 质
1、好氧堆肥过程 、
堆肥有机物 (含C、H、O、N P)， 、S 、P)， 氧，微生物
(同化作用) 同化作用)
供生物合成用
氧化 (异化作用) 异化作用)
3、后发酵（二次发酵） 后发酵（二次发酵） 腐殖酸、氨基酸等较稳定的有机物熟化阶段， 腐殖酸、氨基酸等较稳定的有机物熟化阶段，堆肥过 程的腐熟阶段，发酵时间通常在20 20～ d以上 以上。 程的腐熟阶段，发酵时间通常在20～30 d以上。 4、后处理 分选以去除杂物，并根据需要再破碎。 分选以去除杂物，并根据需要再破碎。 5、脱臭 6、贮存
CO2，H2O， NH3 ，PO42-， SO42-
+ 能量
随水或气 体排入环境
释放能量 转化为热
生物处理技 术——堆肥 堆肥
2、好氧堆肥化反应机理 、
①有机物的氧化
不含氮的有机物（ 不含氮的有机物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/4y-1/2z)O2 →xCO2+1/2yH2O+能量 能量 含氮的有机物(CsHtNuOv•aH2O) 含氮的有机物 CsHtNuOv•aH2O+bO2 →CwHxNyOz•cH2O(堆 堆 肥)+dH2O(气)+eH2O(液)+f CO2+gNH3+能量 气 液 能量
第五章-固体废物生物处理
堆肥过程氧浓度应大于10%，最低不小于5%，若低 于此限，氧成为限制因素，易使堆肥产生恶臭，可确 定需要通风时刻。
例 固体废物好氧反应需氧量的计算。试计算氧化1000kg 有机固体废物的理论需氧量，已知：有机废物化学组成式 为C31H50NO26，反应后的残余物为200kg，残余有机物 的化学组成式为C11H14NO4，堆肥过程表示如下：
解：1、确定树叶和污泥的C、N量： 1kg树叶：干物质= 1*(1-50%)=0.5kg
N=0.5*0.7%=0.0035kg C=0.0035*50=0.175kg
1kg污泥：干物质=1*(1-75%)=0.25kg N=0.25*5.6%=0.014kg C=0.014*6.3=0.0882kg
2、堆肥的增产作用
增加土壤养分 提高农作物产量：10-30%
目前堆肥产品存在的问题
肥效低：混合收集；大量的街道清扫渣土；玻 璃；废电池；小石子，等等。
成本高：大量的前处理：人工分拣、磁选、破 碎、筛分、风力分选，等等；
第三节 固体废物的厌氧消化处理
1、厌氧消化定义
厌氧消化是指在厌氧状态下，利用厌氧微 生物，有控制地使废物中可生物降解的有 机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化 学过程
好 氧 堆 肥 过 程
适应新 环境
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤 维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃
嗜温性微生物、多为难分解物 质，温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的 可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度↗45℃
三、堆肥化的影响因素及其控制
影
有机物含量
响
因 含水率
素
供氧量
含水率低于30%，分解速度缓慢，当水分低于 12%，微生物停止繁殖； 含水率超过65%，水会充满颗粒间空隙，使空气 含量减少，堆肥由好氧转向厌氧，温度急剧下降， 形成发臭的中间产物。
例 固体废物好氧反应需氧量的计算。试计算氧化1000kg 有机固体废物的理论需氧量，已知：有机废物化学组成式 为C31H50NO26，反应后的残余物为200kg，残余有机物 的化学组成式为C11H14NO4，堆肥过程表示如下：
解：1、确定树叶和污泥的C、N量： 1kg树叶：干物质= 1*(1-50%)=0.5kg
N=0.5*0.7%=0.0035kg C=0.0035*50=0.175kg
1kg污泥：干物质=1*(1-75%)=0.25kg N=0.25*5.6%=0.014kg C=0.014*6.3=0.0882kg
2、堆肥的增产作用
增加土壤养分 提高农作物产量：10-30%
目前堆肥产品存在的问题
肥效低：混合收集；大量的街道清扫渣土；玻 璃；废电池；小石子，等等。
成本高：大量的前处理：人工分拣、磁选、破 碎、筛分、风力分选，等等；
第三节 固体废物的厌氧消化处理
1、厌氧消化定义
厌氧消化是指在厌氧状态下，利用厌氧微 生物，有控制地使废物中可生物降解的有 机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化 学过程
好 氧 堆 肥 过 程
适应新 环境
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤 维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃
嗜温性微生物、多为难分解物 质，温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的 可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度↗45℃
三、堆肥化的影响因素及其控制
影
有机物含量
响
因 含水率
素
供氧量
含水率低于30%，分解速度缓慢，当水分低于 12%，微生物停止繁殖； 含水率超过65%，水会充满颗粒间空隙，使空气 含量减少，堆肥由好氧转向厌氧，温度急剧下降， 形成发臭的中间产物。
固废
名词解释1．固体废物的生物处理：答：就是以固体废物中可降解的有机物为对象，通过生物（微生物）的作用使之转化为水、二氧化碳或甲烷等物质的过程。
2．compost：答：堆肥化（composting）就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，以及由人工培养的工程菌等，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
堆肥化的产物叫堆肥(compost）。
3．一次发酵：答：通常指堆肥开始到堆肥温度升高再到开始降低为止的阶段。
在发酵池内进行。
一次发酵期约为4－12天。
4．二次发酵：答：二次发酵时将主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。
一般，把物料堆积到1～2米高度进行后发酵，后发酵时间一般在20－30天。
5.堆肥的腐熟度：答：堆肥的腐熟度是指堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。
6.蚯蚓处理技术：答：生活垃圾的蚯蚓处理技术是指将生活垃圾经过分选，除去垃圾中的金属、玻璃、塑料、橡胶等物质后，经初步破碎、喷湿、堆沤、发酵等处理，再经过蚯蚓吞食加工制成有机复合肥料的过程。
简答题1．堆肥过程中的碳氮比如何控制？答：C是堆肥化反应的能量来源，是生物发酵过程中的动力和热源；N是微生物的营养来源，主要用于合成微生物体，是控制生物合成的重要因素，也是反应速率的控制因素。
如果C/N比值过小，容易引起菌体衰老和自溶，造成N源浪费和酶产量下降；如果C/N比值过高，容易引起杂菌感染，同时由于没有足够量的微生物来产酶，会造成C源浪费和酶产量下降，也会导致成片堆肥的碳氮比过高，这样堆肥施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饥饿”状态，影响作物生长。
因此，应根据各种微生物的特性，恰当地选择适宜的C/N比值，C/N最佳为(25-35)：1。
2．适于堆肥的原料有什么特性？答：堆肥原料特性有：(1)密度350~650kg／m3；(2)组成成分(湿重)％有机物含量不少于20％(3)含水率40％~60％；(4)碳氮比(C／N) 20:1～30:13．简述好氧堆肥化的基本工艺过程。
固体废物的生物处理技术
第二节 堆肥化
一、 堆肥化基本概念与发展过程
5 堆肥化的发展
1925年 班加罗法Bangalore Process：英国人埃.霍 华德在印度将落叶、垃圾、粪便堆成1.5m高，隔数月翻 堆1-2次，进行6个月的厌氧发酵。
1932年，厌氧发酵＋好氧发酵：意大利人贝卡里将垃 圾在密闭系统中进行厌氧发酵后，再通入空气进行好氧 发酵。
两排发酵仓中间设出料皮带通道，出料时螺杆由两排仓的外侧向中间出料，通过两条皮带机送往中间处理，中间通道设排水口对发酵
2 堆肥化工艺的分类 仓内出料后渗出的水收集回用而使通道保持干燥，有利于出料皮带机的工作和养护。
第二节 堆肥化 三、好氧堆肥的影响因素与调控 2 好氧堆肥的条件控制 分选去除预分选未去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等，若生产精堆肥，应进行再破碎过程。
第二节 堆肥化
二、 堆肥化的基本原理
1 好氧堆肥的基本原理
合成 细胞物质 （微生物繁殖）
堆肥有机物
（含C、N、O、P、S）
氧气，微生物
CO2、H2O、NH3、 PO43－、SO42－
＋
氧化
能量
排入环境
释放、转换为热 或提供生物合成用
有机物的好氧堆肥分解过程
第二节 堆肥化
二、 堆肥化的基本原理
1 好氧堆肥的基本原理
第三阶段是90年代，这一阶段为推广应用阶段，堆肥处 理进一步发展。91年我国垃圾堆肥厂26座，3713t/d。96 年我国共有垃圾堆肥厂32座，5853t/d。2004年堆肥处理 量514万吨，占6.6%。此后由于销路问题，堆肥发展又受阻。
第二节 堆肥化
二、 堆肥化的基本原理
1 好氧堆肥的基本原理
第二节 堆肥化
第五章 固体废物的生物处理z
n(C6H12O6) (葡萄糖)
纤维素
+
n(C6H12O6) (葡萄糖)
微生物 6nH2O 6nCO2 能量
6nO2
12:35
20
例题 某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1： ， 某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为 ：3，含氮 有机物计量分子式为： 有机物计量分子式为：C12H16O6N, 不含氮有机物计量分子式 若堆肥过程中有机物的降解率均为60%, 其中转 为：C2H3O;若堆肥过程中有机物的降解率均为 若堆肥过程中有机物的降解率均为 化为生物质的重量占1/10，生物质的计量分子式为： 化为生物质的重量占 ，生物质的计量分子式为： C5H7O2N；腐熟堆肥分子式为：C15H18O4N，不考虑生物质 ；腐熟堆肥分子式为： ， 的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物30%）堆 的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物 ） 肥化所需的理论空气量（ ）。空气中含氧 空气中含氧21%（体积比） 肥化所需的理论空气量（m3）。空气中含氧 （体积比） 氧体积为0.0224 m3 ，每mol氧体积为 氧体积为
12:355b源自 回收能源人类生活中大量使用的各种生物物质是 重要的太阳能储存体， 重要的太阳能储存体，蕴藏着巨大的潜 在能源， 在能源，利用生物技术可使其转化为可 直接利用的能源， 直接利用的能源，开发生物能已经成为 一种时代的潮流。例如， 一种时代的潮流。例如，污泥和生活垃 圾的厌氧消化处理可使其中的有机物转 化为具有较高能源价值的沼气， 化为具有较高能源价值的沼气，井可进 一步转化为热能或电能。 一步转化为热能或电能。
12:35
12
b.厌氧堆肥(anaerobic b.厌氧堆肥(anaerobic composting) 厌氧堆肥
纤维素
+
n(C6H12O6) (葡萄糖)
微生物 6nH2O 6nCO2 能量
6nO2
12:35
20
例题 某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1： ， 某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为 ：3，含氮 有机物计量分子式为： 有机物计量分子式为：C12H16O6N, 不含氮有机物计量分子式 若堆肥过程中有机物的降解率均为60%, 其中转 为：C2H3O;若堆肥过程中有机物的降解率均为 若堆肥过程中有机物的降解率均为 化为生物质的重量占1/10，生物质的计量分子式为： 化为生物质的重量占 ，生物质的计量分子式为： C5H7O2N；腐熟堆肥分子式为：C15H18O4N，不考虑生物质 ；腐熟堆肥分子式为： ， 的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物30%）堆 的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物 ） 肥化所需的理论空气量（ ）。空气中含氧 空气中含氧21%（体积比） 肥化所需的理论空气量（m3）。空气中含氧 （体积比） 氧体积为0.0224 m3 ，每mol氧体积为 氧体积为
12:355b源自 回收能源人类生活中大量使用的各种生物物质是 重要的太阳能储存体， 重要的太阳能储存体，蕴藏着巨大的潜 在能源， 在能源，利用生物技术可使其转化为可 直接利用的能源， 直接利用的能源，开发生物能已经成为 一种时代的潮流。例如， 一种时代的潮流。例如，污泥和生活垃 圾的厌氧消化处理可使其中的有机物转 化为具有较高能源价值的沼气， 化为具有较高能源价值的沼气，井可进 一步转化为热能或电能。 一步转化为热能或电能。
12:35
12
b.厌氧堆肥(anaerobic b.厌氧堆肥(anaerobic composting) 厌氧堆肥
固废-第五章固体废物生物处理
适宜值
>5% v/v 45~65℃ 一次发酵3-15d 二次发酵 >30d 中性
同济大学固体废物处理与资源化研究所
2019/10/17
堆肥化原理
堆肥评价
卫生无害化：致病菌、寄生虫卵、有害昆虫卵 植物相容性：发芽率试验、植物生长试验 臭气 稳定化： 淀粉、org C/org C0、NO2--N、腐殖质、
2019/10/17
堆肥化原理
例题
某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1：3，含氮有机 物计量分子式为：C12H16O6N, 不含氮有机物计量分子式为： C2H3O;若堆肥过程中有机物的降解率均为60%, 其中转化为生物 质的重量占1/10，生物质的计量分子式为：C5H7O2N；腐熟堆肥 分子式为：C15H18O4N，不考虑生物质的进一步降解时，计算每 吨该种废物（含干有机物30%）堆肥化所需的理论空气量（m3）。 空气中含氧21%（体积比），每mol氧体积为0.0224 m3
营养元素
N、P、K、Ca、Mg、Fe
其他
盐度、有害元素、有害化合物
同济大学固体废物处理与资源化研究所
2019/10/17
生物处理的途径
好氧/兼性
热量
废物
水溶性有机物 非水溶性有机物
水解
微生物代谢
CO2+H2O+N2+NH3+腐殖质
NOx- O2
生物量
同济大学固体废物处理与资源化研究所
2019/10/17
第五章 固体废物生物处理
5.1 概 述
生物处理的对象
以生物源物质为主要组分的各种固体废物
易腐生活垃圾 农业废弃物 食品加工废物
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2021/2/14
同济大学固体废物处理与资源化研究所
堆肥化原理
解： 以1kg为计算单位
1）转化为生物质的含碳有机物量及其耗氧量 取n=5，配平前式：
5C2H3O
NH3
25 4
O2
C5H7O2 N
5CO2
11 2
H2O
生物质生成量=1kg 60% 1 0.06kg 60g 10
生物质分子量=5 12+7 1+114+2 16=113
生物处理的途径
基质化利用
废物
水解
营养液
微生物体 酶 其他微生物蛋白质
2021/2/14
同济大学固体废物处理与资源化研究所
生物处理的应用
堆肥 无害化、稳定化、有机质循环 农业/生活垃圾处理 受污染土壤处理
2021/2/14
同济大学固体废物处理与资源化研究所
生物处理的应用
厌氧消化 稳定化、能源利用、有机质循环 农业/生活垃圾/食品工业废物/污泥处理
同济大学固体废物处理与资源化研究所
2021/2/14
堆肥化原理
例题
某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1：3，含氮有机 物计量分子式为：C12H16O6N, 不含氮有机物计量分子式为：C2H3O; 若堆肥过程中有机物的降解率均为60%, 其中转化为生物质的重量 占1/10，生物质的计量分子式为：C5H7O2N；腐熟堆肥分子式为： C15H18O4N，不考虑生物质的进一步降解时，计算每吨该种废物 （含干有机物30%）堆肥化所需的理论空气量（m3）。空气中含氧 21%（体积比），每mol氧体积为0.0224 m3
mu - 3mv -15
mCtHuOwNv [
4
]O2 C15H18O4N (mt -15)CO2 (
2
)H2O (mv -1)NH3
细胞质的氧化
n
CxHyOx
NH3
nx
ny 4
nz 2
5
O2
C5H 7O2 N
nx5 CO21Fra bibliotek2ny
4 H2O
能量
C5H7O2N 5O2 5CO2 2H2O NH3 能量
耗氧量= 336 9 32 563g 43 4
同济大学固体废物处理与资源化研究所
2021/2/14
堆肥化原理
3）含氮有机物降解耗氧量 取m=3配平
3C12H16O6N 20O2 C15H18O4N 21CO2 12H2O 2NH3 含氮有机物分子量270，降解量1kg 60% 1 0.15kg 150g
代 谢：
非溶解性有机物 胞外酶 溶解性基质好氧代谢 无机物+细胞质+热量
细胞质 原生动物 生物体+残余物+无机物
第五章 固体废物生物处
理
5.1 概 述
生物处理的对象
以生物源物质为主要组分的各种固体废物 易腐生活垃圾 农业废弃物 食品加工废物
2021/2/14
同济大学固体废物处理与资源化研究所
生物处理的对象
生物源物质的化学分析 生物质组成 可溶性糖、纤维素、半纤维素、木质素 蛋白质（水溶、非水溶）、脂肪 营养元素 N、P、K、Ca、Mg、Fe 其他 盐度、有害元素、有害化合物
蛋白质 脂肪酸
氨基酸 乳酸 醇类
乙酸 甲烷化 CHNHO2H2O24+
CNHH44++CO2
聚乳酸 生物塑料PHA
氢回收
2021/2/14
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生物处理的途径
其他 Vemicomposting
废物
初腐化
蚯蚓代谢
蚓粪 蚓体
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4 耗氧量= 150 2032 118g
3 270
4）总耗氧量=106+563+118=787g
折算空气（标态）体积= 787 22.4 1 2623 L
换算为每吨原料，即需空气322623Nm30.21
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堆肥化原理
堆肥化微生物 细菌：化能异养型细菌 化能自养型细菌 放线菌 真菌：霉菌 酵母菌 原生动物
溶解性基质 好氧代谢 无机物+细胞质+热量
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堆肥化原理
降温阶段 主导微生物：放线菌、真菌、原生动物
代 谢： 非溶解性有机物 胞外酶 溶解性基质好氧代谢 无机物+细胞质+热量
腐熟阶段 细胞质 原生动物 生物体+残余物+无机物 主导微生物：放线菌、真菌、原生动物、自养型细菌
其他高附加值利用 生物可降解聚合物、H2、电能、酶制剂
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5.2 固体废物堆肥化
堆肥工艺的定义与分类
定义 在受控条件下，通过微生物对有机物的代谢过程，使生物源废物转 化为稳定的有机残余物，堆肥产物应具有在堆存和运输过程中不腐 败发臭、相容于植物生长的特性
含碳有机物分子量=2 12+3 1+116=43
消耗含碳有机物= 60 5 43 114g 113
耗氧量 60 25 32 106g 113 4
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堆肥化原理
2）其余含碳有机物降解耗氧量
9
3
C2H3O 4 O2 2CO2 2 H2O
其余含碳有机物降解量 1kg 60% 3 0.114 0.336kg 336g 4
分类 进—出料
间歇/连续
物料运动 代谢环境
静态/动态 高温/中温
好氧/厌氧
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堆肥化原理
计量方程 不含氮有机物的氧化
含CxH氮yO有x 机 物x 的4y 氧 2z化 O2
xCO2
y 2
H2O
能量
细m胞(u质 4的t -合3v成- 2w) - 67
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生物处理的途径
好氧/兼性
热量
废物
水溶性有机物 非水溶性有机物
水解
微生物代谢 NOx- O2
CO2+H2O+N2+NH3+腐殖质 生物量
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生物处理的途径
厌氧
水溶性
废物 非水溶性
腐殖质
水解
糖类 酸化/发酵 VFA 乙酸化
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堆肥化原理
堆肥过程与微生态 启动阶段 主导微生物：真菌、放线菌
代 谢：
升温阶段
生物质细胞
主导微生物：细菌、放线菌
胞外酶
溶解性基质
代 谢：
高主温导阶微段生物：细菌、溶（解放性线基菌质）好氧代谢 无机物+细胞质+热量
代 谢：
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