第五章固体废物的堆肥化处理
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。
第五章_固体废物的处理与资源化
农业生产（秸秆）、畜禽饲养（粪便）、农副产品加工以及 农村居民生活所产生的废物。
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分类
矿业 废物
表4－1－1 固体废物的分类、来源和主要组成物 来源
主要组成物
矿山、选冶
废矿石、尾矿、金属、废木砖瓦、石灰等
冶金、交通、机械金属结构 金属、矿渣、砂石、模型、陶瓷、边角料、涂料、管道绝热材料、粘接剂、废木、
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3 半封闭型填埋场
介于自然衰减型和全封闭型之间，顶部封闭系统
一般要求不高，底部一般设置单密封系统和渗滤 液收排系统，大气降水仍会部分进入填埋场，渗 滤液也可能会部分渗漏进入下包气带和地下含水 层，但大部分被收集排出。
处置城市生活垃圾的卫生填埋场一般属自然衰减
型或半封闭型填埋场
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5、固体废物资源化
(1)资源化的含义 “资源化”，即废物的再循环利用，回收能源
和资源。 固体废物资源化：采取各种措施从固体废物中回 收有利用价值的物质和能源的过程。
随着工业发展速度的增长和生活水平的提高，固 体废物的数量以惊人的速度不断上升。在这种情况下， 如果能大规模地建立资源回收系统，必将减少原材料 的采用，减少废物的排放量、运输量和处理量。
4、固体废物的最终处置
海洋处置：包括深海投弃和海上焚烧 陆地处置：包括土地耕作、永久贮存或贮留地贮存、 土地填埋、深井灌注、深地层处置
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第二节 固体废物的处理与处置
4、固体废物的最终处置——土地填埋
① 土地填埋处置的分类 ② 填埋场的基本构造
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填埋场的构造
1 自然衰减型填埋场：
允许渗滤液由填埋场底部渗透，利用下部包气带
《固体废物处理与处置》教案
《固体废物处理与处置》教案第一章：固体废物的概念与分类1.1 教学目标让学生了解固体废物的定义、来源和特点使学生掌握固体废物的分类方法和分类体系1.2 教学内容固体废物的定义和来源固体废物的特点固体废物的分类方法和分类体系1.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的概念、来源和特点案例分析：分析不同类型的固体废物及其分类方法小组讨论：探讨固体废物分类体系的建立和优化1.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第二章：固体废物的环境影响2.1 教学目标使学生了解固体废物对环境的影响让学生掌握固体废物处理与处置的环境保护原则2.2 教学内容固体废物对环境的影响固体废物处理与处置的环境保护原则2.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物对环境的影响及其原因案例分析：分析固体废物处理与处置的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物处理与处置的环境保护措施2.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第三章：固体废物的回收与利用3.1 教学目标让学生了解固体废物的回收与利用方法使学生掌握固体废物回收与利用的技术和工艺3.2 教学内容固体废物的回收与利用方法固体废物回收与利用的技术和工艺3.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的回收与利用方法及其原理案例分析：分析固体废物回收与利用的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物回收与利用的优化措施3.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第四章：固体废物的减量化处理4.1 教学目标使学生了解固体废物的减量化处理方法让学生掌握固体废物减量化处理的技术和工艺4.2 教学内容固体废物的减量化处理方法固体废物减量化处理的技术和工艺4.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的减量化处理方法及其原理案例分析：分析固体废物减量化处理的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物减量化处理的优化措施4.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第五章：固体废物的无害化处理5.1 教学目标让学生了解固体废物的无害化处理方法使学生掌握固体废物无害化处理的技术和工艺5.2 教学内容固体废物的无害化处理方法固体废物无害化处理的技术和工艺5.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的无害化处理方法及其原理案例分析：分析固体废物无害化处理的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物无害化处理的优化措施5.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第六章：固体废物处理与处置的法律与政策6.1 教学目标使学生了解固体废物处理与处置相关的国家法律法规让学生掌握固体废物处理与处置的政策体系6.2 教学内容固体废物处理与处置的国家法律法规固体废物处理与处置的政策体系6.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物处理与处置相关的国家法律法规及其主要内容案例分析：分析固体废物处理与处置政策实施的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物处理与处置政策的优化措施6.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第七章：固体废物的资源化与能源化7.1 教学目标让学生了解固体废物的资源化与能源化方法使学生掌握固体废物资源化与能源化的技术和工艺7.2 教学内容固体废物的资源化与能源化方法固体废物资源化与能源化的技术和工艺7.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的资源化与能源化方法及其原理案例分析：分析固体废物资源化与能源化的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物资源化与能源化的优化措施7.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第八章：固体废物的填埋处理8.1 教学目标使学生了解固体废物的填埋处理方法让学生掌握固体废物填埋处理的技术和工艺8.2 教学内容固体废物的填埋处理方法固体废物填埋处理的技术和工艺8.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的填埋处理方法及其原理案例分析：分析固体废物填埋处理的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物填埋处理的优化措施8.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第九章：固体废物的焚烧处理9.1 教学目标让学生了解固体废物的焚烧处理方法使学生掌握固体废物焚烧处理的技术和工艺9.2 教学内容固体废物的焚烧处理方法固体废物焚烧处理的技术和工艺9.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的焚烧处理方法及其原理案例分析：分析固体废物焚烧处理的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物焚烧处理的优化措施9.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第十章：固体废物的堆肥化处理10.1 教学目标使学生了解固体废物的堆肥化处理方法让学生掌握固体废物堆肥化处理的技术和工艺10.2 教学内容固体废物的堆肥化处理方法固体废物堆肥化处理的技术和工艺10.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的堆肥化处理方法及其原理案例分析：分析固体废物堆肥化处理的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物堆肥化处理的优化措施10.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第十一章：固体废物处理与处置的经济效益分析11.1 教学目标使学生了解固体废物处理与处置的经济成本让学生掌握固体废物处理与处置的经济效益分析方法11.2 教学内容固体废物处理与处置的经济成本固体废物处理与处置的经济效益分析方法11.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物处理与处置的经济成本及其影响因素案例分析：分析固体废物处理与处置成功案例的经济效益小组讨论：探讨固体废物处理与处置的经济效益优化措施11.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第十二章：固体废物的风险评估与管理12.1 教学目标让学生了解固体废物风险评估的方法使学生掌握固体废物风险管理的原则与策略12.2 教学内容固体废物的风险评估方法固体废物的风险管理原则与策略12.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物风险评估的方法及其应用案例分析：分析固体废物风险管理成功案例及存在的问题小组讨论：探讨固体废物风险管理的优化措施12.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第十三章：固体废物的可持续处理与处置13.1 教学目标使学生了解固体废物的可持续处理与处置方法让学生掌握固体废物可持续处理与处置的原则13.2 教学内容固体废物的可持续处理与处置方法固体废物可持续处理与处置的原则13.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物的可持续处理与处置方法及其原理案例分析：分析固体废物可持续处理与处置的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物可持续处理与处置的优化措施13.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第十四章：固体废物处理与处置的未来发展趋势14.1 教学目标让学生了解固体废物处理与处置的现状使学生掌握固体废物处理与处置的未来发展趋势14.2 教学内容固体废物处理与处置的现状固体废物处理与处置的未来发展趋势14.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物处理与处置的现状及其挑战案例分析：分析固体废物处理与处置未来发展的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物处理与处置的未来发展趋势14.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现第十五章：固体废物处理与处置的实践项目15.1 教学目标使学生了解固体废物处理与处置的实践项目让学生掌握固体废物处理与处置项目实施与管理的方法15.2 教学内容固体废物处理与处置的实践项目介绍固体废物处理与处置项目实施与管理的方法15.3 教学过程课堂讲解：介绍固体废物处理与处置实践项目的实施与管理案例分析：分析固体废物处理与处置实践项目的成功案例和存在的问题小组讨论：探讨固体废物处理与处置实践项目的优化措施15.4 作业与评估课堂表现：评估学生在小组讨论中的参与度和表现重点和难点解析本文主要介绍了固体废物处理与处置的十五个章节，涵盖了固体废物的概念、分类、环境影响、回收与利用、减量化处理、无害化处理、法律法规、资源化与能源化、填埋处理、焚烧处理、堆肥化处理、经济效益分析、风险评估与管理、可持续处理与处置、未来发展趋势以及实践项目等内容。
固体废物的好氧堆肥处理
环境学院：固体废物处理与处置
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2、好氧堆肥化过程
堆肥是一系列微生物活动的复杂过程，包含着堆肥 原料的矿质化和腐殖化过程。
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补充知识点三：矿质化和腐殖化
有机物生物降解会向两个方向转化：
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异化作用就是生物的分解代谢。是生物体将体 内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。 呼吸作用是异化作用中重要的过程。 简单说，异化作用就是把自己变成非己。 异化作用的实质是生物体内的大分子，包括蛋 白质、脂类和糖类被氧化并在氧化过程中放出 能量。 有氧的异化作用中，糖、脂类、蛋白质等变为 含羧基的化合物并进行了脱羧的酶促反应，生 成二氧化碳；而氢则由脱氢酶激活在线粒体内 经过呼吸链的传递将底物还原逐步释放能量， 自身被氧化生成水。
供氧量 含水率 温度和有机物含量 颗粒度 C/N比和C/P比 pH值
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3.1 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。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。
环境学院：固体废物处理与处置
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1、好氧堆肥的基本原理
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。
腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存 在，也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合，成为重要的胶 体物质。
固体废物处理与处置(好氧堆肥)
理、建堆、翻堆和储存4个工序组成。主要技术环节有以
下几点：
（1）场地
①空间：应足够大。
②场地表面：必须坚固和有坡度。当采用坚硬的 材料(如道路沥青和混凝土)时，场地表面坡度 不小于1%；当采用不够坚硬的材料(如砾石和炉 渣)时，其坡度应不小于2%。 ③渗滤液收集和排除系统：至少包括排水沟和贮 水池。面积大于20,000m2的场地或雨量多的地 区都必须建贮水池，用以收集堆肥渗滤液和雨 水。 ④其它设施：屋顶、挡风墙。
3、堆肥无害化的机理——热灭活理论
好氧堆肥化能提供杀灭病原体所需要的热量，（病原体）细胞 的热死主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是热 灭活理论。 热灭活有关理论指出：
(1)温度超过一定范围时，以活性型存在的酶将明显降低，大部 分将呈变性(灭活)型。细胞会失去功能而死亡。
(2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或 者低温长时间同样有效。 (3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。 实际因素会限制热灭活效率，所以实际操作时，堆肥无害化 温度—时间条件要比理论上更高一些。即在较高的温度维持 较长时及主要技术环节
不同堆肥技术的主要区别在于维持堆体物料均匀 及通气条件所使用的技术手段的不同。堆肥化系 统有多种分类方法。 按堆制方式可分为间歇堆积法和连续堆积法； 按需氧程度分为有好氧堆肥和厌氧堆肥； 按温度分为有中温堆肥和高温堆肥； 按技术分为有露天堆肥（野积式堆肥）和机械密封 堆肥（工厂化机械堆肥） ； 按原料发酵所处状态分为静态发酵法和动态发酵法。
固体废物处理与资源化-第五章 第二节 厌氧消化
主要有机物的水解反应：
蛋白质+nH2O→氨基酸＋脂肪酸＋NH3＋CO2＋H2S
C3H5(RCO)3O3H2OC3H5(OH)33RCOOH
(脂肪）
（甘油） （脂肪酸）
2(C6H10O5)nnH2OnC12H22O112nC6H12O6 （碳水化合物）（双糖） （单糖）
70(CH4)+30(C02)
5950
700
67(CH4)+33(C02)
5650
a. 理论产气量的计算
在计算沼气发酵原料的理论产气量时，必须首先分别测定 各种发酵原料中碳水化合物(A)、蛋白质(B)和脂肪(C)的 含量，然后用下式计算出每克发酵原料的CH4和CO2的理论 产量。 CH4产量E（L）＝0.37A+0.49B+1.04C CO2产量D（L）＝0.37A+0.49B+0.36C 式中的A、B、C可在表中查到。
例 ， 以 稻 草 为 原 料 ， 其 A 、 B 、 C 值 分 别 为 ： 0.6026 ， 0.0316，0.0321。则： E=0.37×0.6026+0.49×0.0316+1.04×0.0321=0.2718(L/g) D=0.37×0.6026+0.49×0.0316+0.36×0.0321=0.2500(L/g)
发酵原料料浆的配制计算
将所需的各种发酵原料配制成料浆，可根据料浆中所 要求的总固体百分含量计算出加水量。
MTSXXM W10% 0
式中：MTS一发酵料浆中总固体Wt％； M 一各种原料的总固体Wt％； X一各种原料的重量(kg)； W一需加入的水量(kg)
第五章-固体废物生物处理
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。
固体废物处理和资源化利用堆肥处理技术
固体废物处理和资源化利用堆肥处理技术废弃物或垃圾是我们日常生活和经济活动产生的不可避免的副产品。
为了保护环境，减少废弃物对环境的影响，并实现资源的最大化利用，应该采用适当的处理技术。
固体废物处理和资源化利用堆肥处理技术是一种有效的处理废弃物和垃圾的技术。
本文将介绍固体废物处理和资源化利用堆肥处理技术的基本原理，工作流程和应用。
基本原理堆肥处理技术是一种通过自然酵母、细菌等微生物的代谢作用，将有机物质转化为有用的肥料的过程。
堆肥处理的基本原理是将有机物质放置在透气性好的容器中，适当控制水分和通气条件，利用微生物的代谢作用将有机物质分解为含有养分的有机肥料。
废弃物或垃圾通常是有机物质和无机物质的混合物，通过堆肥处理技术，可以将有机物质分解为有用的肥料，从而实现废弃物的资源化利用。
工作流程堆肥处理技术的工作流程是比较简单的，需要注意的是控制水分和通气条件。
一般的工作流程如下：1.准备容器：准备透气性好的容器，可以使用简单的堆肥桶或大型堆肥仓。
2.添加有机废弃物：将有机废弃物放入容器中，可添加厨余垃圾、菜叶菜根、落叶枯枝、废纸等。
3.排列方式：将有机废弃物排列在一起，叠加时注意控制每层之间的距离，以便进行通气和观察。
4.加水和控制水分：根据废弃物的含水率，加水并加以控制，使堆中的水分与有机物质达到最佳比例，一般为60%-70%。
5.加入引发菌：可添加发酵剂或引发菌，有利于加速废弃物的分解和发酵过程。
6.控制通气和温度：要保证充分通气，可以通过反复翻动堆料、叠放等方式。
同时，要控制堆肥的温度，以控制微生物的活动，一般维持在50℃左右。
7.反复翻动：堆肥的反复翻动可以使有机废弃物更充分地与空气发生接触，加速分解和变质。
经过一段时间的处理，废弃物经过分解和发酵变成黑褐色的肥料，富含养分和微生物，可以应用在农田中。
应用固体废物处理和资源化利用堆肥处理技术的应用范围非常广泛，包括家庭和企业废弃物，都可以采用堆肥处理技术进行处理。
固体废物处理与处置(厌氧发酵)ppt课件
(4)有毒物质
①重金属离子对甲烷发酵的抑制－使酶发生变性或者 沉淀。与酶结合产生变性；与氢氧化物使酶沉淀。
②阴离子的毒害：主要是S2- ，来源：无机硫酸盐还 原；蛋白质分解释放出S2-。
③氨的毒害： [NH4+]>150mg/L ，发酵受抑制。
物质浓度
碱金属和碱土金属Ca2+ ， Mg2+ ，Na+ ，K+ 重金属Cu2+ ，Ni2+ ，Zn2+ ， Hg2+ ，Fe2+ H+和OH ―
n 原料的收集和预处理； n 接种物的选择和富集； n 沼气发酵装置形状选择； n 启动和日常运行管理； n 副产品沼渣和沼液的处置等技术措施。
1、传统沼气发酵工艺类型
(1)根据发酵温度分类 高温发酵：产气率高，但CH4比例低且不稳定； 中温发酵：产气率较高，能量回收较理想，应用普遍。太阳
能保温。
④甲烷化阶段：乙酸和H2 被甲烷细菌(乙酸分解甲
烷细菌和H2氧化甲烷细 菌)利用生成甲烷。
(四)、影响发酵的环境条件
(1)温度因素：随着温度升高有机物分解速度加快，产气量增大。 温度变化范围为(±1.5~2.0)℃。
①低温发酵：低于20℃ ，产气量低，受气候影响大，不加料情 况下35d。
②中温发酵： 37℃ ，产气量约1~1.3m3/(m3 ·d)；发酵时间20d ， 卫生化低。
n 浮沉式气罩由水封池和气罩两部 分组成。当沼气压力大于气罩重 量时，气罩便沿水池内壁的导向 轨道上升，直至平衡为止。当用 气时，罩内气压下降，气罩也随 之下沉。
n 特点： 将发酵间与贮气间分开， 具有压力低、发酵好、产气多等 优点。 顶浮罩式沼气贮气池造价 比较低，但气压不够稳定。侧浮 罩式沼气贮气池气压稳定，比较 适合发酵工艺的要求，但对材料 要求比较高，造价昂贵。
固体废物处理(中)
一、固体废物生物处理技术——堆肥化1.生物处理是以固体废物中的可降解有机物为对象，使之转化为稳定产物、能源和其他有用物质的一种处理技术。
2.固体废物生物处理的作用：稳定化和消毒杀菌；废物减量化；回收能源；回收物质。
3.堆肥化：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。
其产物称为堆肥、腐殖土。
4.堆肥化分类：按堆肥物料运动形式可分为:静态发酵法和动态发酵法；按堆制过程微生物需氧程度可分为:好氧法和厌氧法；按堆肥堆制方式可分为:野积式堆积法和装置式堆积法；按堆肥原料是否在一个发酵设施中完成生物降解的全过程可分为:一次性堆肥和二次性堆肥。
5.好氧堆肥化：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CO2、H2O、热量和腐殖质。
好氧堆肥堆温高，一般在50~60 ℃。
具有发酵周期短，无害化程度高，易于操作等特点，被广泛采用。
也称为高温快速堆肥。
6.厌氧堆肥化：是在无氧存在状态下，利用厌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CO2、CH4、热量和腐殖质。
堆制温度低，工艺简单，成品中氮素保留比较多，但堆制周期长，需3～12个月，异味浓烈，分解不充分。
7.我国所谓的简易堆肥化技术，就是建立在厌氧条件下的发酵分解过程。
8.堆肥中起重要作用的微生物是细菌和真菌。
9.堆肥化过程温度变化：四个阶段，每一阶段有其独特的微生物类群：潜伏阶段，中温阶段，高温阶段（微生物按其活性可为三个时期：对数生长期、减速生长期和内源呼吸期），熟化阶段。
10.堆肥化的影响因素：有机质含量（20%-80%）、粒度（25-75mm）、碳氮比（26-35：1）、含水率（50%-65%）、温度（35-55度）、通风、pH（6.5-8.5）、接种11.通风：提供氧气，通过供氧量的控制调节最适宜的温度，加大通风量取出水份；通风方式：自然扩散法，翻堆法，强制通风法，翻堆与强制通风相结合法，被动通气法。
固体废物的堆肥化
方程式中 O2 的系数 = (ny + 2s + r – c)/2 = 18 需氧量=18×1.23×103×32 = 708×103g = 708kg 5. 进行物料平衡分析，见表 5-1。
5-3-3 水分
制造堆肥时，堆积物的含水率为影响堆肥过程的关键因素。堆积物含水率 40~70%时， 较适合于好氧微生物的活动，尤其在堆肥发酵过程中，以含水率 60~70%最佳，含水率低于 40%时，则发酵被抑制，而高于 70%时会产生厌氧状态。
产优质堆肥是一个很重要的过程。
5-3 堆肥化过程中微生物的作用
堆肥化处理是微生物作用于有机废物的生化降解过程，微生物是堆肥过程中的主体。堆 肥微生物的来源主要有两个方面，首先是ᅄ自有机废物中原有的大量微生物族群，一般而言 城市废物中的微生物数量约为 1014~1016 个/kg；另一个主要来源则为人工添加的特殊菌种。 这些菌种于一定条件下对某些有机废物具有较强的分解能力，且具有活性强、繁殖快、分解 速度快等特点，能加速堆肥反应的进行，缩短堆肥腐熟稳定化所需的时间。
2. 反应前后有机物的摩尔数比：n = (1.23×103)/ (1.23×103 )= 1 3. 确定 a、b、c、d、w、x、y、z，并计算出 r 和 s 的值：
有机废物[C6H7O2(OH)3]5 = C30H50O25：a=30, b=50, c=25, d=0 残余物[C6H7O2(OH)3]2 = C12H20O10：w=12, x=20, y=10, z=0
微生物生存有关的环境因素包括温度、湿度、pH 值、氧气及营养盐等，其影响如下。
5-3-1 温度
固体废物处理与资源化利用 课后作业答案第五章
1.好氧堆肥化的基本原理、好氧堆肥化的微生物生化过程分别是什么？如何评价堆肥的腐熟程度？（1）基本原理：好氧堆肥是利用好氧微生物代谢使生物质废物降解稳定，不再易腐发臭，成为相容于植物生长的土壤调理剂的过程。
（2）过程：潜伏阶段：部分微生物产生适应酶，其细胞物质开始增加，但微生物总数尚未增加；而另一些微生物因不适应新环境而死亡。
此阶段微生物会大量分泌水解酶，部分固体废物会被水解成可溶性物质。
升温阶段：已适应特定环境的微生物，利用物料中的易降解有机物，旺盛繁殖，在转换和利用生化能的过程中，多余的生化能以热能的形式释放，使堆置环境温度不断上升。
高温阶段：当堆层温度升高到45℃以上，嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物逐渐替代了嗜温性微生物的活动，无聊中残留的和新形成的可溶性有机物急需分解转化，复杂的有机化合物也开始被剧烈分解。
微生物对易降解有机物的高速降解，必然使其代谢逐步受到有机物可利用性的限制，代谢和生长速率下降，因代谢而产生的热量减少。
当产生的热量低于散失的热量时，堆层温度开始下降。
降温阶段：当堆体温度下降到45℃以下时，嗜温性微生物又重新占据优势。
嗜温性微生物对剩下的较难降解的有机物做进一步分解，并逐渐形成腐殖质。
腐熟阶段：经过以上四个阶段，物料中剩下的是难降解有机物。
此阶段为嗜温性的，细菌和放线菌数目有所下降，真菌会大量繁殖，难降解有机物会被缓慢分解，腐殖质不断增多、聚合度和芳构化程度不断提高。
（3）评价方式：腐熟程度的评价指标有物理学指标、化学指标和生物学指标。
物理学指标包括表观指标和堆层温度。
化学指标包括易降解有机物和难降解有机物、有机物含量、氮试验法、碳氮比和腐殖类物质的变化。
生物指标包括植物分析法、好氧速率法、厌氧产气法和综合评定法。
2.何谓厌氧消化？简述厌氧消化的生物化学过程。
厌氧消化工艺有哪些类型？试比较它们的优缺点。
固体废物厌氧消化反应器搅拌的主要作用是什么？（1）厌氧消化是有机物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定，同时伴有甲烷和二氧化碳等气体产生的过程。
固体废物处理与资源化-第五章 第一节好氧堆肥
（2）细胞物质的合成
细胞质的同化作用是以NH3作为氮源，细 胞质的合成作用包括有机物的氧化过程。
nxC H yO zN3H (n xn 4 yn 2 z5x)O 2 （ C 5H 7细 N2O ＋ 胞 n（ 质 5)C2） O n2 y4H 2O能量
（3）细胞物质的氧化
细胞质的分解反应是细胞质内源呼吸所 引起的反应：
2N 24 H 3O 2 7 4 C2 H H3 C 2 O N 1 3 O （ C 5 H 7N 细 2 O 2H 胞 0 2 O 4H 质 2
（4）腐熟阶段
由于硝化细菌生长缓慢，只有在低于40℃的温度 下才有活性，所以硝化反应通常是在有机物分解 完成后才开始进行。氮在转化为硝酸盐后才能被 植物吸收。因此熟化阶段对于生产优质堆肥是一 个很重要的过程。
（3）高温阶段
温度>45℃ 从废物堆积开始发酵，不到一周的时间，堆温一般可达到65～
70℃，或者更高。此时，嗜温菌受到抑制或死亡，嗜热菌大量 繁殖，逐渐替代嗜温菌的活动。 高温阶段最有利于有机物的降解，除前一阶段残留的和新形成 的可溶性有机物继续得到分解外，其它的固体有机物(纤维素、 半纤维素、木质素、蛋白质等)也开始强烈分解。 50℃左右时，嗜热性真菌和放线菌都很活跃。 60℃时，真菌不再适于生存，只有嗜热性放线菌和细菌仍
通风量主要决定于微生物的活动程度、有机物的分解速率、 物料的含水率以及物料颗粒的大小密切相关。可用下式推算出 理论上氧化分解需要的氧气量（该关系式反映堆肥化过程中有 机物氧化分解关系）： CSHtNUOV·aH2O+bO2→CWHXNYOZ·CH2O+dH2O( 气 )+eH2O( 液)+fCO2+gNH3+能量
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第五章固体废物的生物处理一、名词解释1．厌氧消化答：厌氧消化又称厌氧发酵，是指在厌氧状态下利用厌氧微生物使固体废物中有机物转变为CH4和CO2的过程。
厌氧消化具有过程可控性、降解快、生产过程全封闭且产物可再利用的特点。
厌氧消化可以去除废物中30％～50％的有机物并使之稳定化。
由于能源危机和石油价格的上涨，许多国家开始寻找新的替代能源，使得厌氧消化技术显示出其优势。
2．固体废物的生物处理答：固体废物的生物处理是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。
利用生物处理有机固体废物是一种投资少、见效快、简单易行且效益高的工艺技术。
3．堆肥化答：堆肥化是指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。
堆肥化实际上是利用微生物在一定条件下对有机物进行氧化分解的过程，因此根据微生物生长的环境可以将堆肥化分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种。
4．一级发酵答：一级发酵又称主发酵，是指在堆肥时，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，使堆温上升的过程。
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。
5．腐熟度答：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，是衡量堆肥进行程度的指标。
由于堆肥的腐熟度评价是一个很复杂的问题，迄今为止，还未形成一个完整的评价指标体系。
评价指标一般可分为物理学指标、化学指标、生物学指标以及工艺指标。
6．微生物浸出答：微生物浸出是指利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的有价金属组分，使其得以利用的过程，又称生物冶金。
主要用于回收含硫矿业固体中的有价金属，如铜、金、铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛。
《固体废物处理与处置》章节笔记
《固体废物处理与处置》章节笔记第一章：固体废物概述一、引言固体废物是现代社会不可避免的现象，随着工业化和城市化进程的加快，固体废物的产量和种类也在不断增加。
固体废物的处理与处置问题已成为全球性的环境问题，对人类健康和生态环境构成了严重威胁。
二、固体废物的定义与分类1. 定义固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的，失去了原有使用价值或被抛弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质。
这些废物可能包含有机物、无机物、生物体、化学品等多种成分。
2. 分类（1）按来源分类：- 工业固体废物：来源于工业生产过程中的废渣、废料、废品等。
- 生活固体废物：居民日常生活中产生的垃圾，如厨余、塑料、纸张、玻璃、金属等。
- 农业固体废物：农业生产过程中产生的废弃物，如秸秆、粪便、农膜等。
- 危险固体废物：具有毒性、腐蚀性、感染性、放射性等特性的废物，如废电池、废药品、医疗废物等。
（2）按性质分类：- 有机废物：含有碳元素的废物，如食物残渣、植物秸秆、皮革等。
- 无机废物：不含碳元素的废物，如玻璃、陶瓷、砖瓦等。
- 生物废物：来源于生物体或与生物活动相关的废物，如动物尸体、粪便等。
- 放射性废物：含有放射性元素的废物，如核工业产生的废料。
三、固体废物的来源与特征1. 来源- 工业来源：矿山开采、制造业、建筑业、化工等行业产生的固体废物。
- 农业来源：种植业、养殖业、农产品加工等过程中产生的固体废物。
- 生活来源：居民日常生活、商业、服务业等活动中产生的固体废物。
- 其他来源：如医疗机构、科研单位、教育机构等产生的特殊废物。
2. 特征- 物理性质：包括形状、大小、颜色、密度、含水率、堆积密度等。
- 化学性质：包括酸碱性、氧化还原性、稳定性、可燃性、反应性等。
- 生物性质：包括腐败性、传播疾病的能力、生物降解性等。
四、固体废物处理与处置的重要性1. 环境影响- 土壤污染：固体废物中的有害成分渗入土壤，影响土壤结构和肥力。
第五章 固体废物的生物处理
m C = 50 × 0.0035 = 0.175 kg
对于1kg 1kg的污泥 ②对于1kg的污泥 m水 = 1 × 0.75 = 0.75kg
m干物质 = 1 − 0.75 = 0.25kg
mC = 6.3 × 0.014 = 0.0882kg
堆肥化原理和影响因素（ 二、堆肥化原理和影响因素（P127) 好氧微生物使堆肥原料中的有机 （一）原理 物转化为稳定的腐殖质过程。 物转化为稳定的腐殖质过程。 1、好氧堆肥原理 、好氧堆肥原理 合成 腐殖 细胞物质 + 物质 堆肥有机物
(含C、H、O、N 、 S 、P)， P)， 氧，微生物 (同化作用) 同化作用) (微生物繁殖) 微生物繁殖)
s = a − nw
y=1，z=4,可得 由a=31,b=50,c=1,d=26,w=11,x=14, y=1，z=4,可得
] r = 0.5[50 − 0.76 × 14 − 3 × 1 − 0.76 × 1）= 19.32 （
s = 31 − 0 .76 × 11 = 22 .64
4）堆肥过程所需氧量
固体物质变成溶于水的 物质。细菌再将其分 物质。 解成不同的产物。 解成不同的产物。
0 .175 + x （0 .0882） = 25 0 .0035 + x （0 .0014） x = 0 .33 kg
计算混合后的C/N C/N和含水率 （3）计算混合后的C/N和含水率 对于0.33kg 0.33kg的污泥 ①对于0.33kg的污泥
m 水 = 0.33 × 0.75 = 0.25 kg
图5-2 好氧堆肥化过程示意图
潜伏阶段(驯化阶段) （1）潜伏阶段(驯化阶段)： 中温阶段（产热阶段） （2）中温阶段（产热阶段） 嗜温性微生物利用废物中的可溶性物质大量繁殖， 可溶性物质大量繁殖 嗜温性微生物利用废物中的可溶性物质大量繁殖，并 释放热量，堆层温度不断上升。 释放热量，堆层温度不断上升。 （3）高温阶段 堆层温度达到45℃以上：以嗜热性微生物为主。可溶 堆层温度达到45℃以上：以嗜热性微生物为主。 45℃以上 性有机物质继续分解，复杂的有机物质开始被强烈分解 开始被强烈分解。 性有机物质继续分解，复杂的有机物质开始被强烈分解。 腐熟阶段：易分解的有机物大部分被分解， （4）腐熟阶段：易分解的有机物大部分被分解，微生物 活性下降，温度降低，腐殖质增多。 活性下降，温度降低，腐殖质增多。
第五章 固体废物的生物处理
第五章固体废物的生物处理--习题与思考
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。
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？
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。
4．如何评价堆肥的腐熟程度？
5．何谓厌氧发酵？简述厌氧发酵的生物化学过程。
6．分析厌氧发酵的三阶段理论和两阶段理论的异同点。
7．影响厌氧发酵的因素有哪些？在进行厌氧发酵工艺设计时应考虑哪些问题？
8．厌氧发酵装置有哪些类型？试比较它们的优缺点。
9．简述生活垃圾蚯蚓处理的工艺流程。
为什么可以用蚯蚓处理农业废弃物？
10．分析蚯蚓处理固体废弃物的优点及其局限性。
11．用一种成分为C31H50NO26的堆肥物料进行实验室规模的好氧堆肥试验。
试验结果，每1000堆料
在完成堆肥化后仅剩200kg，测定产品成分为C11H14NO4，试求每1000kg物料的化学计算理论需
氧量。
12. 废物混合最适宜的C/N比计算：树叶的C/N比为50，与来自污水处理厂的活性污泥混合，活性污
泥的C/N比为6.3。
分别计算各组分的比例使混合C/N比达到25。
假定条件如下：污泥含水率为
75%；树叶含水率为50%；污泥含氮率为5.6%；树叶含氮率为0.7%。
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第五章 城市固体废物的堆肥化技术
第二节 好氧堆肥化
一.好氧堆肥化的原理
好氧堆肥化是在有氧的条件下，依靠好氧微生物的作用而进行的。
在堆肥化过程中，有机废物中的可溶性有机物透过微生物的细胞壁和 细胞膜被微生物直接吸收，而不溶的胶体有机物质，则先被吸附在微 生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质后再渗入细胞。 微生物通过自身的生命活动，进行分解代谢和合成代谢，把吸收的部 分有机物氧化成简单的无机物，
1. 改善土壤的物理性能 2.有助于保持土壤养分，提高保肥能力 3.能够抑制活性铝和磷酸盐结合的有害作用;使稳定状态变为易分解 状态；能够促进有机物的分解，促进氮肥和其它养分的供应；对作 物有害的铜、氯、镉等重金属也可与腐殖质反应而降低其危害程度， 有利于植物生长。 4.腐殖质有缓冲作用 5.堆肥是缓效性肥料 6.腐殖化的有机物具有调节植物生长的作用，有助于根系的发育和 伸长，有利于扩大根部范围。
6.贮藏
第五章 城市固体废物的堆肥化技术足微生物氧化分解有机物需要的主要方式。通风量主要
取决于有机物含量、挥发度、可降解系数等，还与微生物活动的强烈 程度、有机物的分解速度以及堆肥化物料的粒度密切相关。 2. 含水率
微生物在生长繁殖和分解有机物的过程中需要一定量的水分溶解有 机物以利于微生物的摄取，同时水分的蒸发可以调节物料之间的温度。 微生物的生长和对氧的要求均在含水率为50－60%时达到峰值，过高 的水分会充满物料颗粒间的空隙，使空气含量大大减少，堆肥由好氧 状态转为厌氧状态，温度难以升高，而且营养物质容易被淋溶流失； 水分太低则不利于微生物的生长需要，有机物也难以分解，当水分低 于12%时，微生物的生长繁殖就会停止。 3.有机质和营养物的含量
7.将富有微生物的堆肥施于土壤中可增加土壤中的微生物量，微生 物分泌的各种有效成分能直接或间接地被植物根系吸收，而起到有 益作用。
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
三. 堆肥的原料
生活垃圾、有机污泥、人和禽畜粪便及农林废物等都含有堆肥 微生物所需要的各种基质—碳水化合物、脂类、蛋白质等，因而是 常用的堆肥原料。
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
Composting Technologies for Municipal Solid Wastes
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
第一节 堆肥化的概念
一.堆肥化及堆肥的概念
1. 堆肥化(Composting) 堆肥化是依靠自然界中广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生
我国实施的《城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标》 （CJ/T3059-1996）规定适合于堆肥化的垃圾密度一般为350～ 650kg/m3；有机物的含量不低于20%；含水率为40～60%；碳氮比 （C/N）为20:1～30:1。
四.堆肥的质量及卫生要求
1. 堆肥的质量要求 （1）粒度，农田用堆肥粒度小于12mm，果园用堆肥粒度小于50mm； （2）含水率，≤35%； （3）pH，6.5～8.5； （4）总氮 ≥0.5%；（5）总磷≥0.3%； （6）总钾≥1.0%；（7）有机质 ≥10%；（8）重金属，总镉≤3mg/kg；总汞≤5mg/kg；总铅 ≤100mg/kg；总铬≤300mg/kg；总砷≤30mg/kg。 2. 堆肥的无害化卫生要求 （1）堆肥温度（静态堆肥工艺），>55℃持续5d以上； （2）蛔虫卵死亡率，95%～100%； （3）粪大肠菌，10-1～10-2。
物，人为可控制地促进可生物降解的固体有机物向稳定的腐殖质转 化的生物化学过程称为堆肥化。
2. 堆肥(Compost) 堆肥化的产物称为堆肥，是一种深褐色、质地疏松、有泥土
气味的物质，类似于腐殖质土壤，故也称“腐殖土”；是一种具有 一定肥效的土壤改良剂和调节剂。
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
二. 堆肥的作用
3.降温阶段 降温阶段又称腐熟阶段。在内源呼吸后期，堆肥中只剩下较难分解
及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，温度开始下降。在此阶段嗜温性微生物又占优势，对残余较难 分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且达到稳定化，堆肥化 进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水率也降低，堆肥物的 孔隙增大，氧扩散能力增强，这时只需自然通风。
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
四.好氧堆肥化工艺
1.原料预处理 主要包括原料的分选、破碎、筛分、含水率和碳氮比的调
整，以及添加菌种和酶 2.原料主发酵
是微生物进行有机物分解，实现垃圾无害化的初级阶段 3.原料后发酵
是进行垃圾无害化处理后的进一步腐熟阶段，称为熟堆肥化 阶段 4.后处理
后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理 5.脱臭
并释放出生物生长、 活动所需的能量；
合成 同化作用
细胞物质 （微生物繁殖）
同时，把另一部分 堆肥有机物（含C、N、
有机物转化、合成
O、H、P、S）、氧气、 微生物
为新的细胞物质，
使微生物生长繁殖， 从而产生更多的生
氧化 异化作用
+ CO2、H2O、NH3、 PO43-、SO42-
能量
物体。如图所示：
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
2.高温阶段 当堆料温度达到45℃以上时，即进入高温阶段。在这个阶段，嗜温
性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物逐渐代替嗜温性微生物继 续分解转化堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质；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。在高温阶段， 不同的嗜热性微生物的最适宜温度是不同的，在温度上升的过程中， 嗜热性微生物种群是互相接替的。通常在50℃左右活动的微生物主要 是嗜热性真菌和放线菌；当温度上升到60℃时，真菌几乎完全停止活 动，仅有嗜热性放线菌等在活动；当温度升到70℃以上时，对大多数 嗜热性微生物已不适宜，大量死亡或进入休眠状态。
排入环境
释放转换为热量
第五章 城市固体废物的堆肥化技术
二.好氧堆肥化的类型 1.条垛式堆肥化 2.好氧静态堆肥化 3.发酵仓堆肥化（反应器系统）
三.好氧堆肥化过程 1.中温阶段（亦称产热阶段）
在堆肥化的初期阶段，堆层基本处于中温（15～45℃）状态， 细菌、真菌和放线菌等嗜温性微生物较为活跃，它们利用堆肥中的 糖类、淀粉类等可溶性有机物进行生长繁殖。它们在转换和利用化 学能的过程中，将一部分化学能转变为热能，使堆料的温度不断上 升。适合于中温阶段的微生物种类较多，主要以中温、需氧型为主， 通常是一些无芽孢细菌。