湖北工业大学固体废物生物处理技术

5、堆肥处理存在的问题
①
②
③ ④
堆肥质量不易稳定； 原料来源不同、随季节变化，给标 准化处理带来困难； 物料温度不均匀； 受社会、文化、经济因素的影响；
2、腐熟堆肥的特征
① ② ③
表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或 棕黑色： 秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无 粪臭，散发出泥土气味，不招引蚊蝇； pH8-9，呈弱碱性。

城市生活垃圾
– 1995年己超过1亿t，每年增长10％(全世界平均 年增长速度8.42％)。无害化处理的不足10％。

污水处理厂干污泥
– 每年产生约2 × 105 t，以湿污泥计约为(38~50) l05t，且以每年20％的速度增长。

农业废弃物
– 作物秸秆、草木枝叶、人和畜禽粪便等。作物秸 秆每年产量约（5~6)l08t。（薪柴、就地焚烧） – 集约化畜禽生产，粪便年排放量约18.8×108 t。

腐熟肥料的优点
1、提供养份比较全面。有机肥是一种完全肥料。含有 作物所需要的营养成份和各种有益元素，而且养份比 例全面，许多养分可以被多种植物直接吸收利用。因 此，有机肥施得越多，越有利于土壤养分比例平衡， 越有利于作物对土壤养分的吸收和利用，不会因多施 有机肥而造成土壤某种营养元素大量增加，破坏土壤 养份平衡。 2、有机肥料可以改善土壤结构，形成微团聚体。微团 聚体对自身和加入的水分及营养物质具有较大的吸储 能力、释供能力和转化能力，从而改善土壤的理化性 质，提高土壤缓冲能力和保肥供肥能力。
55℃,45min内死亡 50-56℃,5-10d死亡 50℃;3d死亡 45℃,60d死亡
4. 降温和腐熟保肥阶段（后发酵、二次发酵，20-30d）

主发酵的半成品中尚未分解的易分解有机物和较难分解 的有机物进一进行分解，使之变成腐殖酸 , 氨基酸等比较稳 定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。 一般把物料堆积到 1-2 m 高，进行后发酵，并要有防止 雨水流入的装置。有的场合还需要翻堆和通风，通常不进行 通风，而是每周进行一次翻堆。
好氧堆制定义的含义

原料为可生物降解废物，固体或半固体； 人工控制下进行 ；

多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的
微生物起主导作用。


堆制过程好氧、放热，为稳定化过程 ；
能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、
安全性；
四、好氧堆肥的工艺流程
1.
前处理
– 家畜粪尿, 污泥：调整水分和 C/ N 比，或者添加菌种和酶。 – 城市生活垃圾：破碎和分选，调整垃圾的粒径 – 去除非堆肥物质目的： – a 如不去除，会使发酵仓容积增大；


5. 后处理
经过两次发酵后的物料中，几乎所有的有机物 都变细碎和变形，数量减少了。
然而，城市生活垃圾堆肥时，在预分选工序没有 去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等物依 然存在。因此，还需要经过一道分选工序，去除 杂物，并根据需要进行再破碎（如生产精制堆 肥）。
6. 脱臭
部分堆肥工艺和堆肥物在原料、堆制过程和结束后 会产生臭味。 去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭，碱水和水 溶液过滤，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤 在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止 臭气逸散。较为多用的除臭装置是堆肥过滤器，当 臭气通过该装置，恶臭成分被堆肥（熟化后的）吸 附，被其中好氧微生物分解。也可用特种土壤代替 堆肥使用，这种过滤器叫土壤脱臭过滤器。
几种常见病菌与寄生虫的死亡温度
名称 沙门氏伤寒菌 沙门氏菌属 志贺氏杆菌 大肠杆菌 死亡情况
46℃以上不生长;55-60℃,30min内 死亡 56℃1h内死亡,60℃,15-20min死亡
名称 血吸虫卵 蝇蛆 霍乱产弧菌 炭疽杆菌
死亡情况 53℃;1d死亡 51-56℃;1d死亡 65℃;30d死亡 50-55℃;60d死亡
b 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； c 非堆肥物质妨碍发酵过程； d 非堆肥物质（不包括电池类）也可在后处理工序去除
– 调整粒径的目的：均匀化原料、水份，表面积增大，可提高 微生物发酵速度。 – 控制粒径范围是 2 ～ 60 mm 。物料结构坚固，则粒径应小 些。决定垃圾粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎 得越细小，动力消耗就越大，处理垃圾的费用就会增加。
2. 发热阶段（主发酵前期，1-3d）
堆肥阶段初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用 堆肥中最容易分解的可溶性物质（如淀粉、糖类） 迅速增殖，释放出热量，使堆肥温度不断升高
3. 高温阶段（主发酵、一次发酵，3-8d）

堆肥温度上升至50℃以上，即进入高温期。 是有机质的分解和有害生物的杀灭最有效 的时期。
三、堆制过程中的生物及其演替
1．一般规律

参与的主要是微生物，包括：
堆肥法技术发展


堆肥法过程是20世纪发展起来的科学技术。
1922年，贝卡里采用密闭容器对有机物料进行厌氧发 酵再通入空气进行好氧发酵的方法在意大利取得专利， 并在意大利和法国广泛应用。 1925年，印度人爱德华· 霍华德将堆肥化推向系统化和 工厂化，开发了用垃圾、人粪尿、污水污泥、树叶或 秸秆等混合物料进行好氧发酵的班加罗法，将堆肥化 技术向前推进了一大步。 1932年，荷兰VAW公司在搅拌方法方面对班加罗法进 行改进，采用起重抓斗车翻堆方式，并于1932年建立 了范· 曼奈法工艺堆肥厂。 德国的Schweinfurt和瑞士Biel采用固定式固定床法工艺 对磨碎物料进行堆肥。
7. 贮藏
堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬就必须积存，
所以要建立储存六个月生产量的设备储存方式 可直接堆存在发酵池中或袋装，要求干燥而透 气，闭气和受潮会影响制品的质量。
Composting pile
4、堆肥处理的优点
① 有机废物分解并达到稳定化
易腐败的有机废物和有毒废物被转化为比较稳
定的物质，体积大大缩小(40％~60％干有机质 被分解) ，便于处置和运输。有毒化学品(如农 药) 形成腐殖质，消除毒性。
第七章 固体废物的生物处理
固体废物是指人类在生产、生活和消费 等活动中产生的固态、半固态和高浓度 液态丢弃物。 固体废物种类复杂，按成分可分为有机 物和无机物，按形状可分固体和泥状的， 按其危害状况可分为有毒的、有害的和 一般的；按其来源可分为工业的、农业 的、生活的和混合的等。

1、城市固体有机废弃物现状

腐熟肥料的优点


3、有机肥在土壤中能形成腐殖质，不仅可以直接营养 作物，而且腐殖质以胶膜形式凝聚在矿质颗粒表面， 同多种金属离子形成水溶性和非水溶性的结合物或螯 合物对微量元素的有效性起控制作用。 4、有机肥可以缓慢、均衡地供给作物所必需的养分， 其营养是慢慢溶出，不易发生浓度障害。而超量的施 用化肥极易形成盐类浓度障害。
堆肥法的基本原理


堆肥化的实质是有机固体废弃物在微生物的作用下， 利用生物化学反应实现转化和稳定化的过程。 根据处理过程中起作用的微生物对氧气的要求的不同， 堆肥化可分为好氧法和厌氧法两种。 好氧法是在通气条件下通过好气性微生物活动使有机 废弃物得到降解稳定的过程，此过程速度快，堆肥温 度高。 厌氧堆肥实际是微生物的固体发酵，对有机固体废物 进行降解与稳定化，需通过更复杂的生物化学反应， 该过程堆肥速度较慢，堆肥时间是好氧堆肥法的3-4倍 甚至更多。
– 腐殖化过程 ； – 高温型好氧微生物成为优势种。主要是好热 性细菌、放线菌和真菌的一些种群；
– 杀灭病原生物，50~60℃持续6~7d，可有效 杀灭虫卵和病原菌。
3. 高温阶段（主发酵、一次发酵，3-8d）


各种好热性微生物的最适温度各不相同，因此，随着 堆肥中温度的上升，好热性微生物也随之发生变化： 在50℃左右，主要是嗜热性真菌和放线菌，如嗜热性 真菌属（Thermomyces）、褐色嗜热放线菌 （Actinomyces thermofuscus）、普通小单胞菌 （Micromonos poravulgaris）等； 温度升高到60℃时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜 热性放线菌和细菌在活动，缓慢的分解有机物； 温度升高到70℃时，大多数嗜热性微生物已不适宜， 相继大量死亡或进入休眠状态。
② 干化作用
人粪尿、动物粪便和污泥含水达80％~95％，
经过堆制处理，大大降低其含水率。
4、堆肥处理的优点
③
杀灭有害生物
– 堆制过程释放大量热能，堆温较高。据测 定，60~70℃维持3d，可使脊髓灰质炎病
毒、病原细菌和蛔虫卵失活。
– 堆温50~60℃，持续6~7d，即可杀灭病原 和虫卵。
④
堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂
腐熟肥料的优点

5、提高土壤的保肥保水能力。 所有的有机肥料都有 较强的阳离子代换能力，可以吸收更多的钾、铵、镁 、锌等营养元素，防止淋失，提高土壤保肥能力，尤 其是腐熟的有机肥保肥能力更明显。温室是接近封闭 或半封闭的设施，气密性好，在有机肥分解过程中可 释放出大量的二氧化碳，不易外逸，成为供给植物光 合作用原料的重要来源。






1933年，在丹麦出现Dano堆肥装置，该装置是一种卧 式旋转圆筒生物反应器，曾在西欧和日本得到广泛应 用，在20世纪70年代最为流行，目前世界上约有150家 这样的工厂。 20世纪70年代至80年代，由于城市生活垃圾中的成分 日趋复杂，特别是无机成分日益复杂化，限制了一些 机械化程度高的堆肥工艺的推广和利用，堆肥处理曾 一度被土地填埋和焚烧所替代。 进入80年代后期，由于可供填埋的土地资源日益紧张， 焚烧垃圾二次污染严重，用堆肥技术来处理各种有机 废弃物又重新引起各国的关注与重视。
55℃,1h内死亡
绝大部分,55℃,1h死亡; 60℃, 15~20min死亡
阿米巴涂
50℃;3d死亡 美洲钩虫 流产布鲁土菌 酿脓链球菌 化脓性细菌 结核分枝杆菌 牛结核杆菌 蛔虫卵 钩虫卵 鞭虫卵
68℃,死亡
71℃,50min内死亡 45℃,50min内死亡 61℃,3min内死亡 54℃,10min内死亡 50℃,10min内死亡
Mushrooms (Agaricus bisporus) growing in compost
3、处理有机固体废物的方法

主要有堆肥法、填埋法、焚烧法
处理方法
类型
应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
堆肥法和填埋法 生物处理法 处理可生物降解的 有机固体废物
处理不可随意排放 化学处理法 的危险性废物以及 生活垃圾等
焚烧法
Incinerator Diagram

腐熟指茎、叶、秆等难分解有机物经发酵腐烂 成有效肥分和腐殖质的过程。 腐殖质是指已死的生物体在土壤中经微生物分 解而形成的有机物质。黑褐色，含有植物生长 发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥 力。影响腐殖质形成的因素有土壤湿度和通气 状况、温度、土壤反应及土壤有机质碳氮比值 。腐殖质能够增加可以让空气和水进入的空隙 ，也同样产生植物必须的氮、硫磺、钾和磷。
第一节 堆肥法生物处理
一、堆肥的概念及其优缺点 1、堆肥的概念 堆肥法指的是在控制条件下，利用微生物的 生化作用，将废弃物中的有机物质分解、腐 熟并转化成稳定腐殖土的微生物学过程。 有机质

微生物
无机物、矿物质+腐殖质+能量
堆肥处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物 质和有机物质，故称为堆肥(Compost)。
2、固体有机废物的处理和处置原则
①
②
③
资源化、无害化、减量化和稳定化。 资源化 有机固体废物被称为“放错地点 的原料”，为“二次资源”或“再生资 源”，可用于生产生物能源、生物肥料和 饲料。 无害化 杀灭或去除固体废弃物中的病原 菌、害虫和寄生虫（害虫和寄生虫卵）、 杂草种子和有害化学物质，处置过程需符 合国家的无害化标准。 减量化 经过最终处理、处置的部分能减 量到最少的程度。
66℃,15-20min内死亡,有时有67℃ 死亡
布氏杆菌
猪丹毒杆菌 猪瘟病毒 口蹄疫病毒 小麦黑穗病 菌 稻热病菌 麦蛾卵 二化螟卵 小豆象虫 绕虫卵
55℃;60d死亡
50℃;15d死亡 50-60℃;30d死亡 60℃;30d死亡 54℃;10d死亡 51-52℃;10d死亡 60℃;5d死亡 55℃;3d死亡 60℃;4d死亡 50℃;1d死亡