固废课件第5章1

山东建筑大学市政与环境工程学院 4 堆肥腐熟度评价
固体废物处理与处置
生物学指标 呼吸作用 微生物种群和数量 酶学分析 化学指标 pH/COD/BOD /碳氮比 氮 碳氮比/氮 碳氮比 化物/腐殖酸 化物 腐殖酸 堆肥腐熟度评价 指标 植物毒性 发芽指数 植物生长
物理学指标 气味 粒度 色度 气味/粒度 粒度/色度 温度
– 反应后： 反应后：
400 = 1.23mol 12 × 12 + 20 × 1 + 10 × 16
2、确定反应前后有机物物质的量的比： 、确定反应前后有机物物质的量的比：
n=1.23/1.23=1
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3、确定a、b、c、d、w、x、y、z，并确定 和s的值。 、确定 、 、 、 、 、 、 、 ，并确定r和 的值 的值。
山东建筑大学市政与环境工程学院 二好氧堆肥的基本原理与过程 1 好氧堆肥的基本原理
在有氧的条件下， 在有氧的条件下， 依靠好氧微生物（ 依靠好氧微生物（ 细菌和真菌） 细菌和真菌）的作 用来进行。 用来进行。 途径： 途径：有机废物中 的可溶性有机物质 被微生物直接吸收 ；而不溶性的胶体 有机物质 可 溶性物质， 溶性物质，再渗入 细胞。 细胞。
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堆肥化： 堆肥化： 依靠自然界广泛分布的微生物， 依靠自然界广泛分布的微生物，有控制地促进可 生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化 学过程。 学过程。 堆肥： 堆肥： 堆肥化制得的产物称为堆肥。 堆肥化制得的产物称为堆肥。 是一类腐殖质含量很高的疏松物质， 是一类腐殖质含量很高的疏松物质，也称为 腐殖土” “腐殖土”
温度： 温度：中温阶 30~45℃ 段30~45℃，高 温阶段45~60℃。 温阶段 ℃ 废物中的有机 物含量适宜
3影响 影响 因素
C/N比 比
含水率
颗粒度
最严格控制因 素，较适宜范 围：25~50。
最佳含水率： 最佳含水率： 50%~60%。当含水 。 率低于40% ，反应速 率低于 率降低。 率降低。
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5、进行物料衡算 、
物质 输入 合计 产出 合计 有机物 二氧化碳 水 有机物 氧气 重量(kg) 重量 1000 708 1708 400 (1.23*18*44=)974 (1.23*15*18=)332 1706
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4a + b 2c 3d b 3d ) H 2 O + dNH 3 C a H b Oc N d + ( )O2 → aCO2 + ( 4 2
根据上述化学计量式可以求出堆肥化生物分解过程的理论需氧量。 根据上述化学计量式可以求出堆肥化生物分解过程的理论需氧量。
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3
4
其它生物 处理方法
厌氧消 化处理
2
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第一节 一基本概念： 一基本概念： 堆肥化、堆肥 堆肥化、
固体废物的好氧堆肥处理
堆肥化条件：好氧，中温或高温条件。 堆肥化条件：好氧，中温或高温条件。 最终产物：堆肥产品（稳定的人工腐殖质）。 最终产物：堆肥产品（稳定的人工腐殖质）。 堆肥对象：庭院废物、有机生活垃圾、 堆肥对象：庭院废物、有机生活垃圾、 有机剩余污泥、农业废弃物， 畜禽粪便。 有机剩余污泥、农业废弃物，人、畜禽粪便。
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O
2
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%
min
耗 氧 速 率
0.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 天数
生产现场堆肥实验耗氧曲线
0.03～0.5)mgO2/gVSh ～
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植物毒性分析法
– 是检验有机质腐熟度最精确和最有效的方法 是检验有机质腐熟度最精确和最有效的方法. – 用十字花科植物种子检验植物毒性,不仅能检验堆肥样 用十字花科植物种子检验植物毒性 不仅能检验堆肥样 品中的残留植物毒性,而且能预计毒性的发展 而且能预计毒性的发展. 品中的残留植物毒性 而且能预计毒性的发展
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2 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， 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↗45~60℃ 维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~60℃
嗜温性微生物、多为难分解物 嗜温性微生物、 温度↘ 质，温度↘ 腐殖质增多 稳定化
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有机物好氧生物分解十分复杂，用通式 有机物好氧生物分解十分复杂， 表示为： 表示为：
有 机 物 ＋ O2 ＋ 营 养 物 细 胞 质 ＋ H2O+CO2+NH3+SO42- ＋抗性有机物＋热量 抗性有机物＋
微生物
异化， 异化，同化
– – – – C30H50O25: a=30, b=50, c=25, d=0 有机物 残留有机物 C12H20O10: w=12, x=20, y=10, z=0 r = 0.5 [b-nx-3(d-nx)] = 15 s = a-nw = 18
4、求出需氧量： 求出需氧量：
– O2的系数＝ 0.5(ny+2s+r-c) =18 的系数＝ – 需氧量＝18×1.23 × 32=708kg 需氧量＝ ×
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的 嗜温性细菌、酵母菌、 可溶性物质，淀粉、糖类，温度↗45℃ 可溶性物质，淀粉、糖类，温度↗45℃
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提供氧、保证 较好的通风条 件。 供氧量 温度和 有机物 含量 pH值 值
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最佳的堆肥条件： 最佳的堆肥条件： pH值：7.5~8.5 值
理想的粒度： 理想的粒度： 25~75mm
山东建筑大学市政与环境工程学院 4 堆肥腐熟度评价
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腐熟度衡量堆肥进行程度的指标， 腐熟度衡量堆肥进行程度的指标，但未形成完整的评价 指标体系。 指标体系。 堆肥腐熟度：是指堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过 堆肥腐熟度：是指堆肥中的有机质经过矿化、 程最后达到稳定的程度。 程最后达到稳定的程度。 堆肥腐熟的基本含意： ）通过微生物的作用， 堆肥腐熟的基本含意：1）通过微生物的作用，堆肥的 产品要达到稳定化、无害化； ） 产品要达到稳定化、无害化；2）堆肥产品的使用不影 响作物的生长和土壤的耕作能力。 响作物的生长和土壤的耕作能力。
过程 产物
山东建筑大学市政与环境工程学院 好氧堆肥化 厌氧堆肥化
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通常所说的堆肥化一般指好氧堆肥化。 通常所说的堆肥化一般指好氧堆肥化。 欧洲一些国家对堆肥化概念进行了统一： 欧洲一些国家对堆肥化概念进行了统一：“在有控制的条 件下，微生物对固体和半固体 固体和半固体有机物的好氧中温或高温分 件下，微生物对固体和半固体有机物的好氧中温或高温分 并产生稳定腐殖质的过程” 解，并产生稳定腐殖质的过程”。 我国常用定义:是在有氧存在状态下， 我国常用定义:是在有氧存在状态下，好氧微生物对废物中 的有机物进行分解转化的过程；最终产物主要是CO 的有机物进行分解转化的过程；最终产物主要是CO2、H2O、 热量和腐殖质。 热量和腐殖质。 好氧堆肥堆温高，一般在50 50℃，最高可达80 80好氧堆肥堆温高，一般在50-60 ℃，最高可达80-90 ℃ ， 也称为高温快速堆肥。 也称为高温快速堆肥。
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—耗氧速率 耗氧速率
由于耗氧速率数据测定受原料成分影响较 只要在堆层中氧供应充分， 小，只要在堆层中氧供应充分，耗氧速 率的数据就比较稳定可靠， 率的数据就比较稳定可靠，实验室测定 和生产现场的测试结果相当吻合。 和生产现场的测试结果相当吻合。这种 一致性表明， 一致性表明，耗氧速率的变化反映了堆 肥处理的本质过程。因此，可以建议用 肥处理的本质过程。因此，可以建议用 耗氧速率作为城市垃圾堆肥发酵稳定化 的定量指标。 的定量指标。
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在堆肥过程中， 在堆肥过程中，好氧微生物的主要生命活动形 式为：分解有机物的同时消耗氧产生CO2，研 式为：分解有机物的同时消耗氧产生 究表明， 究表明， CO2的产生速率与耗氧速率具有很好 的相关性。耗氧速率或CO2的产生速率（mg 的产生速率（ 的相关性。耗氧速率或 氧/g挥发性物质min或mgCO2/g挥发性物质min）标 或 ） 志了有机物分解的程度和堆肥反应的进行程度， 志了有机物分解的程度和堆肥反应的进行程度， 因此，以耗氧速率或CO2生成速率作为腐熟标 因此，以耗氧速率或 准是符合生物学原理的。 准是符合生物学原理的。
ny + 2 s + r c )O2 → nC w H x O y N z + sCO2 + rH 2 O + (d nx) NH 3 C a H b Oc N d + ( 2
式中，r=0.5 [b-nx-3(d-nx)]; 式中，r=0.5 [b-nx-3(ds=a-nw s=a-
如果有机物完全分解， 如果有机物完全分解，则反应式表示为
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如果将固废中有机物表示为C a H b Oc N d ，难以进一步降解的抗性有机物（最终存 难以进一步降解的抗性有机物（ 在于堆肥产品中） 在于堆肥产品中）表示为
Cw H xOy N z
，则可用反应式分别表示为： 则可用反应式分别表示为：
(1)、有机物的氧化（细胞的异化作用） (1)、有机物的氧化（细胞的异化作用）
(2)、细胞质的合成（同化作用） (2)、细胞质的合成（同化作用）
ny nz 1 n(C x H y O z ) + NH 3 + nx + 5 x O2 → C 5 H 7 NO2 + (nx 5)CO2 + (ny 4) H 2 O 4 2 2
(3)、细胞质的分解（内源呼吸） (3)、细胞质的分解（内源呼吸）
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第五章 固体废物的生物处理
概述： 生物处理的对象：废物中可生物降解的有机物； 途经：微生物的代谢作用； 作用：稳定、能源、回收有用物质。 方法：
山东建筑大学市政与环境工程学院 第五章 固体废物的生物处理
1
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好氧堆 肥处理 处理方法 微生物 浸出
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生物活性法
呼吸作用 微生物种群和数量 酶学分析 – 通过分析相关的酶活力，可间接反映微生物的代谢活 通过分析相关的酶活力， 性和酶特定底物的变化情况。此种方法需进一步研究。 性和酶特定底物的变化情况。此种方法需进一步研究。
呼吸作用
耗氧速率 CO2产生速率
方法
– 种子发芽实验 – 植物生长实验
堆肥的腐熟水平可以用植物的生长量来表示。 堆肥的腐熟水平可以用植物的生长量来表示。
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植物毒性可用发芽指数(GI) 来评价，通过 植物毒性可用发芽指数(GI) 来评价， 以十字花科植物种子进行发芽试验， 以十字花科植物种子进行发芽试验，根据 其发芽率和根长可得出植物的发芽指数： 其发芽率和根长可得出植物的发芽指数：
堆肥处理的种子发芽率 × 种子根长 GI (%) = ×100 对照的种子发芽率 × 种子根长
பைடு நூலகம்
当GI>50%时认为堆肥基本腐熟并达到了可 >50%时认为堆肥基本腐熟并达到了可 接受的程度； 达到80% 85%时 80%接受的程度；当GI达到80%-85%时，堆肥完 全腐熟。 全腐熟。
C 5 H 7 NO2 (细胞质） 5O2 → 5CO2 + 2 H 2 O + NH 3 + 能量 +
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例：固体废物好氧堆肥需氧量计算
试计算氧化1000kg有机固体废物的需氧量。已知：有机废物化学组成式 有机固体废物的需氧量。已知： 试计算氧化 有机固体废物的需氧量 为[C6H7O2(OH)3]5，反应后的残留物为400kg，残留有机物的化学式 反应后的残留物为 ， 为[C6H7O2(OH)3]2。 。 解： 1、求出反应前后有机物的物质的量： 、求出反应前后有机物的物质的量： 1000 – 反应前： 反应前： = 1.23mol 30 × 12 + 50 × 1 + 25 × 16