固体废物生物处理

（驯化阶段）
淀粉、糖类增多，温度↗45℃（产热阶段）
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1 好氧堆肥处理
供氧量由化学式计算
颗粒度12-60mm
影 含水率50-60%
堆肥化效果
响 温度和有机物含量
因 1 55-60，2 20-80%3
4
素 前处理
输送设备 带式、刮板输送机等
分离设备 筛子
堆肥化设备
应堆肥产品质量高、操
生物过滤器：熟化的堆
作员少、臭味控制有效、
肥、树皮、木片、粒状的
空间限制少、 环境影响小等优
泥炭等，负荷为80~120 m3·m-3·h-1)，出气温度维持在
点。垂直、倾斜及水平固体流
+
能量
本 原
转入环境
释放、转化 为热
理
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1 好氧堆肥处理
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
嗜温性微生物、多为难分解物质，
堆
温度↘
肥
过
程
适应新环境 嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质，
生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。
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1 好氧堆肥处理
好
氧
同化作用
细胞物质 (微生物繁殖)
堆 肥 基
堆肥有机物(含C，H， O ， N ， P ， S ， Cl) 、 氧和微生物
异化作用
CO2,H2O,NH3 ,PO43-, O42-
筛分：去除影响堆 肥物使用的大颗粒 物质 重力分选：去除堆 肥中的硬质杂物以 提高堆肥质量 专用肥配制：添加 无机肥料，使之成 为复合肥料
臭味物质：氨、 堆肥季节：春秋两
硫化氢、甲基硫 季使用，在夏冬两
醇、胺类等。
季就需积存，6个月
去除方法：化学 贮存方式：可直接
除臭剂除臭，碱 堆存在发酵池中或
水和水溶液过滤， 装袋，要求干燥透
熟堆肥或活性炭、 气，闭气和受潮回
沸石等吸附剂吸 影响堆肥产品的质
附法等
量。
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1 好氧堆肥处理
堆 肥 化 设 备
物料处理设备
翻堆设备
破碎设备 冲击磨、破碎机等 混合设备 搅拌机、装载机等
斗式装载机或推土机、垮式 翻堆机、侧式翻堆机
其它生物 4 处理方法
处理方法
厌氧消 2 化处理
微生物浸出: 利用微生物新陈代谢
微生物 过程或代谢产物将废物中目的元素 浸出 转变为易溶状态并得以分离的过程
厌氧消化: 也称厌氧发酵， 指在厌氧状态下利用微生 物使固体废物中有机物转 3 变为CH4和CO2的过程
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固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
堆肥的经济效益：
堆肥化处理的经济效益主要有两方面，一是对固体废物的消纳作用，二是 作有机肥料和土壤调节剂。前者由于其可以将固体废物直接转化为有机肥料， 还原大自然，它不像填埋处理需要占用大量的土地，也不像焚烧那样产生大 量尾气，从资源化的角度，可以说是最理复杂，要得到理想的堆 肥化产品，除了需要传统的发酵过程外，必须设置复杂的分选、破碎过程， 从而大大增加了堆肥化处理的费用。同时，由于固体废物中大量杂质和有毒 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。
微生物学性质 污染物
细菌群体真菌和放线菌群体自养硝 化细菌纤维素分解活性脲酶活性
重金属总量可浸提重金属量重金属 的生物有效性难降解有机污染物含 量
变化 增大 不一 增大升高增大 增大增多增多增强增强
增大增大增大增大
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艺 分及水分 调节
堆搅拌供 条堆或静 小石块； 碱、水溶液过滤； 燥透气 氧主发酵 态堆肥， 加入N、P、熟堆肥、沸石等
期4~12d 20~30d K制复肥 吸
附剂吸附
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表 堆肥工艺各工序的功能
前处理工序
发酵工序
堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取
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堆肥的历史：
1925年--印度的农艺学家埃·霍华德（Albert Howard）发明“印多尔法”。 1932年意大利人贝卡里留把厌氧发酵和好氧发酵结合一起，把物料先放在密闭系 统进行厌氧发酵，然后再送入空气进行好氧发酵。 1933年，丹麦出现达诺法(利用回转窑发酵仓进行好氧发酵)并在西欧和日本得到 应用。德国开发了巴登·巴登法 1940年，美国使用发酵槽进行机械化堆肥，厄普·托马斯法(Earp-Thomas法)。 国际上出现了机械化较强的发酵装置――立流移动式搅拌发酵仓。 20世纪60年代，日本已经建成堆肥厂30多座。 从20世纪70年代初开始，化肥大规模的使用；同时，城市生活垃圾的成分也发生 了变化，垃圾中不可生物分解的成分日益增多，导致机械化程度较高的堆肥工艺较难 推广和堆肥产品的品质差、生产效率低等。堆肥逐渐不再为人们所重视，许多堆肥厂 陆续停产关闭。 近年来，由于垃圾填埋场地的缺乏和垃圾焚烧可能导致的大气污染，垃圾卫生填 埋和焚烧处理方法在某些方面受到较多的限制，堆肥处理又受到了较多的重视。
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堆肥的作用：
(1)改善土壤的物理性能 施用堆肥对土壤性质的影响主要包括三个方面：土壤物理性质，天然化学 性质和土壤微生物性质。
土壤性质 化学性质
表 施用堆肥对土壤性质的可能影响
类别 有机质含量N、P、S含量K、Ca、Mg 含量pH值CEC
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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。
施用绿肥对荒漠绿洲地的改良效果
容重/(g/cm3)
1.35 1.38
水稳性团粒/％ ＞0.25mm 6.1 4.6
＜0.25mm 93.9 95.4
速效氮(mg/kg)
100 60
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堆肥的作用： (2) 肥料养分比较全面，成分比较多样化，其中还含有多种植物生长所必
处理
未用堆 肥 用堆肥
有机质 含量/ ％ 2.06
4.43
增加/ ％
115
施用有机肥对土壤理化性质的改变
容重
容重 /(g/cm3)
1.62
降低 /(g/cm3)
总空隙度
含量/ 增加/
％
％
35.1
1.15
40
57.8 60
持水量
持水量 /％
14.1
增加/ ％
23.6 67
pH值
5.9 7.3
处理
亚田凊 对照
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堆肥意义：
①对城市固体废物进行处理消纳,实现稳定化、无害化，可以避免和减轻垃 圾的大面积堆积，影响市容和城市垃圾自然腐败、散发臭气、传播疾病，从 而对人体和环境造成的危害。
②可以将固体废物中的适用组分尽快地纳入自然循环系统（如堆肥可回归 农田生态系统中），促进自然物质循环与人类社会物质循环的统一；
后处理工序
脱臭
贮存
选料：控制垃 圾投入量和投 入比例 分选：废品回 收，去除部分 非堆肥物质和 有害产品 破碎：将选出 的大块可堆肥 物破碎为适合 堆肥的程度 混合：调整垃 圾水分、碳氮 比至一定值
一次发酵（主发 酵）：进行最初 的微生物分解， 系高温发酵，是 实现垃圾无害化 的阶段，4-12d 二次发酵（后发 酵）：进行无害 化处理后的垃圾 进一步腐熟，使 之成为熟堆 肥,20-30d
主发酵
后发酵
5 后处理
C/N（25）和C/P （75-150）
pH76.5-8.5
脱臭
贮存
及 分选、破 发酵仓或 进一步分 分选设备 产生氨、硫化氢、 夏冬需贮存，
工 碎、筛分、 露天堆积，解难分解 去除塑料、甲基硫醇、胺类 容纳6个月的 混合、养 强制或翻 有机物， 玻璃金属、等。化学除臭剂； 贮存设备；干
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蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
1 好氧堆 肥处理
堆肥化（composting）: 在 人工控制的环境下，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
生物处理：指直接或间接利用生物体的机能，对固体废 物的某些组成进行转化以建立降低或消除污染物产生的 生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同时又生产有 用物质的工程技术。 作用：采用生物处理技术，利用微生物（细菌、放线菌、 真菌）和动物（蚯蚓等）或植物的新陈代谢作用，（各 种工艺）分解废物中的有机质，回收有用的物质和能源， 实现有机废物的减量化、资源化和无害化，既变废为宝， 又解决环境污染。
③可以将大量有机固体废物通过某种工艺转换成有用的物质和能源（如产 生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白等）；
④堆肥化可减重、减容均约50%。由于城市固体废物和农业废物数量巨大， 其中农业物质资源（秸秆、稻壳、甘蔗渣、花生壳等）年产6×108t左右， 城市垃圾年产生量约1.4×108t，可生物转换利用的成分多，在当前世界上普 遍存在自然资源短缺及能源紧张的情况下，堆肥化回收和利用技术的开发具 有深远的意义。
需的微量元素，满足植物生长对不同养分的需求。 (3)肥效期较长堆肥属缓效性肥料，堆肥养分的释放缓慢、持久，故肥效
期较长，有利于满足农作物长时间内对养分的需求，也不会出现施用化肥那 样短暂有效或施肥过头的情况。并且堆肥中氮、钾、铵等都是以阳离子形态 存在，由于腐殖质带阴电荷，有吸附阳离子的作用，有助于粘土保住阳离子， 既能保住养分提高保肥能力，使粘土的离子交换容量提高几十倍。
固体废物生物处理
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
【概念】堆肥化 厌氧消化 生物处理 浸出率 增容比
重点
【方法原理】 堆肥原理； 厌氧消化原理； 微生物浸出机理。
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1 好氧堆肥处理
堆肥化：在有控制的条件下，微生物对 固体、半固体的有机废物进行好氧的中 温或高温分解，并产生稳定腐殖质的过 程。
4 堆肥工艺
6 评价指标 5 堆肥设备 四类，15个
四类
3 影响因素 六个阶段及内容
2 堆肥过程 六个主要因素
1 基本原理 堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化
(4)微生物的作用强堆肥中含有大量有益微生物，是一种“生物肥料”。 施用堆肥可以增加土壤中微生物的数量，通过微生物的活动改善土壤的结构 和性能，微生物分泌的各种有效成分还可直接或间接地被植物吸收而起到有 益的作用。
(5)腐殖质具有螯合作用，施用堆肥时，一方面由于其中的螯合剂能和铝、 铁等金属结合，使稳定状态变成易分解状态，所以能促进有机物分解，促进 氮肥和其它养分的供应。另一方面对于作物有害的铜、铅、镉等重金属也可 与腐殖质反应而降低其危害程度，利于作物生长。