宁平《固体废物处理与处置》配套题库 课后习题(第五章 固体废物的生物处理)【圣才出品】

第五章固体废物的生物处理
1．简述固体废物堆肥化的定义，并分析固体废物堆肥化的意义和作用。

答：（1）固体废物堆肥化的定义
堆肥化是指在人工控制的条件下，依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程。

堆肥化的产物称为堆肥，即人工腐殖质。

（2）固体废物堆肥化的意义和作用
①对固体废物进行处理消纳，实现稳定化、减量化、无害化；
②促进固体废物的适用组分重新纳入自然循环；
③将大量有机固体废物转化为有用物质和能源，实现固体废物的资源化。

2．分析好氧堆肥的基本原理，好氧堆肥化的微生物生化过程是什么?
答：（1）好氧堆肥的基本原理
好氧堆肥是好氧微生物在与空气充分接触的条件下，使堆肥原料中的有机物发生一系列放热分解反应，最终使有机物转化为简单而稳定的腐殖质的过程。

在堆肥过程中，微生物通过同化和异化作用，把一部分有机物氧化成简单的无机物，并释放出能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，供微生物生长繁殖，好氧堆肥基本原理如图5-1所示。

图5-1 好氧堆肥基本原理示意图
（2）好氧堆肥化的微生物生化过程
①潜伏阶段（又称驯化阶段）
指堆肥化开始时微生物适应新环境的过程，即驯化过程。

②中温阶段（又称产热阶段）
在此阶段，嗜温性细菌、酵母菌和放线菌等嗜温性微生物利用堆肥中最容易分解的可溶性物质，如淀粉、糖类等而迅速增殖，并释放热量，使堆肥温度不断升高。

当堆肥温度升到45℃以上时，即进入高温阶段。

③高温阶段
在此阶段，嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动，堆肥中残留和新形成的可溶性有机物质继续分解转化，复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。

通常，在50℃左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；温度上升到60℃时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌与细菌活动；温度升到70℃以上时，对大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。

④腐熟阶段
当高温持续一段时间后，易分解的有机物（包括纤维素等）已大部分分解，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少。

温度下降。

在此阶段嗜温性微生物又占优势，对残余的较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段，堆肥可施用。

3．简述好氧堆肥的基本工艺过程，探讨影响固体废物堆肥化的主要因素。

答：（1）好氧堆肥的基本工艺过程
现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺，它通常由前（预）处理、主发酵（又称一级发酵或初级发酵）、后发酵（又称二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。

①前处理
前处理往往包括分选、破碎、筛分和混合等预处理工序。

主要是去除大块和非堆肥化物料如石块、金属物等。

此外，前处理还应包括养分和水分的调节，如添加氮、磷以调节碳氮比和碳磷比。

②主发酵
在堆肥时，由于原料和土壤中存在微生物的作用开始发酵，首先是易分解的物质分解，产生二氧化碳和水，同时产生热量，使堆温上升。

微生物吸收有机物的碳氮营养成分，在细菌自身繁殖的同时，将细胞中吸收的物质分解而产生热量。

③后发酵
后发酵是将主发酵工序尚未分解的易分解有机物和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全腐熟的堆肥制品。

此时，通常采用条堆或静态堆肥的方式，物料堆积高度一般为1～2m。

有时还需要翻堆或通气，但通常采用每周进行一次翻堆。

后发酵时间的长短取决于堆肥的使用情况，通常在20～30d。

④后处理
经过后发酵的物料中，几乎所有的有机物都被稳定化和减量化。

但在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、金属、小石块等杂物还要经过一道分选工序去除。

可以用回转式振动筛、磁选机、风选机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要进行再破碎（如生产精肥）。

也可根据土壤的情况，在散装堆肥中加入N、P、K等添加剂后生产复合肥。

⑤脱臭
常见的产生臭味的物质有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等。

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、沸石等吸附剂吸附法等。

其中，经济而实用的方法是熟堆肥吸附的生物除臭法。

⑥贮存
堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬两季就需贮存，所以一般的堆肥化工厂有必要设置至少能容纳6个月产量的贮存设备。

贮存方式可直接堆存在发酵池中或装袋，要求干燥透气，闭气和受潮会影响堆肥产品的质量。

（2）影响固体废物堆肥化的主要因素
①供氧量
氧气是堆肥过程有机物降解和微生物生长所必需的物质。

因此，保证较好的通风条件，提供充足的氧气是好氧堆肥过程正常运行的基本保证。

通风可使堆层内的水分以水蒸气的形式散失掉，达到调节堆温和堆内水分含量的双重目的，可避免后期堆肥温度过高。

但在高温堆肥后期，主发酵排除的废气温度较高，会从堆肥中带走大量水分，从而使物料干化，因此需考虑通风与干化间的关系。

②含水率
水分是维持微生物生长代谢活动的基本条件之一，水分适当与否直接影响堆肥发酵速率
和腐熟程度，是影响好氧堆肥的关键因素之一。

③温度和有机物含量
温度是堆肥得以顺利进行的重要因素。

堆肥初期，堆体温度一般与环境温度相一致，经过中温菌的作用，堆体温度逐渐上升。

随着堆体温度的升高，一方面加速分解消化过程；另一方面也可杀灭虫卵、致病菌以及杂草籽等，使得堆肥产品可以安全地用于农田。

堆体最佳温度为55～60℃。

④颗粒度
堆肥过程中供给的氧气是通过颗粒间的空隙分布到物料内部的，因此，颗粒度的大小对通风供氧有重要影响。

从理论上说，堆肥物颗粒应尽可能小，才能使空气有较大的接触面积，并使得好氧微生物更易更快将其分解。

如果太小，易造成厌氧条件，不利于好氧微生物的生长繁殖。

因此堆肥前需要通过破碎、分选等方法去除不可堆肥化物质，使堆肥物料粒度达到一定程度的均匀化。

⑤C／N比和C／P比
堆肥原料中的C／N比是影响堆肥微生物对有机物分解的最重要因子之一。

碳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；氮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。

⑥pH
pH是微生物生长的一个重要环境条件。

一般情况下，在堆肥过程中，pH有足够的缓冲作用，能使pH稳定在可以保证好氧分解的酸碱度水平。

适宜的pH可使微生物发挥有效作用，一般来说，pH在7.5～8.5之间，可获得最佳的堆肥效果。

4．如何评价堆肥的腐熟程度?
答：腐熟度是衡量堆肥进行程度的指标。

堆肥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。

堆肥腐熟度评价如表5-1所示。

表5-1 堆肥腐熟度评价方法。