固体废物的生物处理 (2)
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。
固废复习资料
一、名词解释1.固体废物：固体废物，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
2.生物处理: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。
3.资源化:固体废物“资源化”是指从固体废物中回收有用的物质和能源，加快物质循环，创造经济价值的广泛的技术和方法。
4.无害化：固体废物“无害化”是指通过采用适当的工程技术对废物进行处理，使其对环境不产生污染，不致对人体健康产生影响。
5.减量化：固体废物“减量化”是指通过实施适当的技术，一方面减少固体废物的排出量，另一方面减少固体废物容量。
通过适当的手段减少和减小固体废物的数量和体积。
6.热解:热解是将有机物在无氧或缺氧状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。
7. 固体废物的分选：固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用的废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。
8.固体废物处理：通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。
9.固体废物处置：是指对已无回收价值或确属不能再利用的固体废物，采取长期置于与生物圈隔离地带的技术措施，也是解决固体废物最终归宿的手段，故也称为最终处置技术。
10.破碎：破碎是指利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。
磨碎是指小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程。
11.堆肥化：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。
12.焚烧：生活垃圾和危险废物的燃烧（具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现、并伴有光辐射的化学反应现象）。
固体废物处理与处置复习
体废物处理与处置复习指导第一章绪论1、固体废物：指在生产、生活活动中产生的丧失原有利用价值，而被丢弃的固态或半固态物质。
（1）固体废物：指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
（2）固体废物的分类①按照化学性质可分为：有机固体废物和无机固体废物②按照污染特性可将固体废物分为：一般固体废物、危险废物和放射性固体废物。
③根据固体废物的来源可将其分为：工矿业固体废物、生活垃圾和其他固体废物三类。
④按照固体废物的形态可分为：固态、半固态、容器中的液态或气态（3）危险废物：是指列入国家危险废物名录或者国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的、具有危险特性的废物。
危险废物的主要特征并不在于它们的相态，而在于它们的危险特性，即具有毒性、腐蚀性、传染性、反应性、浸出毒性、易燃性、易爆性等独特性质，对环境和人体会带来危害，须加以特殊管理的物质。
2、固体废物污染带来的危害（1）对土壤环境的影响①占用大量的土地，破坏地貌和植被，破坏土壤的性质和结构；②杀灭土壤中的微生物使土壤丧失腐解能力；③有害物质还会在植物有机体内积蓄，通过食物链危及人体健康。
（2）对大气环境的影响①堆放的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，从而对大气环境造成污染②固体废物在运输和处理过程中，也能产生有害气体和粉尘。
（3）对水环境的影响固体废物随天然降水或地表径流进入河流，湖泊，或随风飘迁落入河流、湖泊、污染地面水，并随渗滤液渗透到土壤中，进入地下水，使地下水污染；废渣直接排入河流，湖泊或海洋，能造成更大的水体污染。
3、固体废物管理（1）三化原则：“减量化” “无害化”“资源化”（2）3C原则：避免产生（Clean）；综合利用（Cycle）；妥善处置（Control）（3）3R原则：减量化Reduce；再使用Reuse；再循环Recycle（4）全过程管理原则：产生一一收集一一运输一一综合利用一一处理一一贮存一一处置第二章固体废物的收集、贮存及清运1、城市垃圾贮存方式（p20）（1）家庭贮存（2）单位贮存（3）公共贮存（4）转运站贮存2、城市垃圾的清运方式（1）连续收集系统（2）非连续收集系统3、移动容器操作方法是指将装满垃圾的容器使用垃圾运输工具运往转运站或处理场，垃圾卸空后再将容器送回原处或其他垃圾集装点，如此重复循环进行垃圾清运。
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。
固体废物处理处置生物技术
01
高温阶段 堆肥温度上升到50℃以上时，即进 入堆肥过程的第二阶段一高温阶段。温 度上升到60℃时，真菌几乎完全停止活 动，温度上升到70℃以上时，对大多数 嗜热性微生物己不适宜，微生物大量死 亡或进入休眠状态，除一些孢子外，所 有的病原微生物都会在几小时内死亡， 其它种子也被破坏。
03
腐熟阶段 堆肥进入腐熟阶段，降温 后，需氧量大大减少，含水量 也降低，物料间隙率增大，氧 扩散能力强，此时只需自然通 风。
主发酵
主发酵可在露天或发酵装置内进行，通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装 置内的物料供给氧气。
发酵初期物质的分解是靠嗜温菌30－40℃为最适宜生长温度进行的，由于堆 温上升，最适宜温度为45－65℃的嗜热菌取代嗜温菌，堆温进入高温阶段。通常， 在严格控制通风量的情况下，将堆温升高至开始降低为止的阶段作为主发酵阶段。 对以生活垃圾为主体的城市垃圾和家畜粪便好氧堆肥而言，其主发酵期约为4－ 12天。
分批式发酵设备
餐厨废弃物处理厂生化处理车间
厌氧发酵
在无氧条件下，厌氧微生物将有机废弃物（包括城市垃圾、人畜粪便、植 物秸秆、污水处理厂的剩余污泥等）进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃 物无害化的过程。
厌氧堆肥的原理和废水厌氧消化原理相同。不同的是：废水厌氧消化 是液体发酵，厌氧堆肥是固体发酵，其发酵过程如下所示： 有机物质+厌氧菌+二氧化碳+水→甲烷+氨+脂肪酸+乙醛+硫醇+硫化氢
4. 好氧堆肥的优点
好氧堆肥分解有机物快，产热量大，堆肥升温快而能保持高温时间长，可有效 杀死致病微生物和虫卵。
腐熟速率快，腐熟程度高， 除臭效果好, 异臭物质如氨、硫化氢和硫醇在好氧条件下转化为无臭味的氧化
固废
名词解释1．固体废物的生物处理：答：就是以固体废物中可降解的有机物为对象，通过生物（微生物）的作用使之转化为水、二氧化碳或甲烷等物质的过程。
2．compost：答：堆肥化（composting）就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，以及由人工培养的工程菌等，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
堆肥化的产物叫堆肥(compost）。
3．一次发酵：答：通常指堆肥开始到堆肥温度升高再到开始降低为止的阶段。
在发酵池内进行。
一次发酵期约为4－12天。
4．二次发酵：答：二次发酵时将主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。
一般，把物料堆积到1～2米高度进行后发酵，后发酵时间一般在20－30天。
5.堆肥的腐熟度：答：堆肥的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。
6.蚯蚓处理技术：答：生活垃圾的蚯蚓处理技术是指将生活垃圾经过分选，除去垃圾中的金属、玻璃、塑料、橡胶等物质后，经初步破碎、喷湿、堆沤、发酵等处理，再经过蚯蚓吞食加工制成有机复合肥料的过程。
简答题1．堆肥过程中的碳氮比如何控制？答：C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；N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。
如果C/N比值过小，容易引起菌体衰老和自溶，造成N源浪费和酶产量下降；如果C/N比值过高，容易引起杂菌感染，同时由于没有足够量的微生物来产酶，会造成C源浪费和酶产量下降，也会导致成片堆肥的碳氮比过高，这样堆肥施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饥饿”状态，影响作物生长。
因此，应根据各种微生物的特性，恰当地选择适宜的C/N比值，C/N最佳为(25-35)：1。
2．适于堆肥的原料有什么特性？答：堆肥原料特性有：(1)密度350~650kg／m3；(2)组成成分(湿重)％有机物含量不少于20％(3)含水率40％~60％；(4)碳氮比(C／N) 20:1～30:13．简述好氧堆肥化的基本工艺过程。
固体废物的处理与处置总结（2篇）
固体废物的处理与处置总结固体废物的处理与处置是一个国家、社会和个人都面临的重要问题。
随着人口的增加和消费水平的提高，固体废物的产生量不断增加，同时，废物中也包含越来越多的有害物质和复杂的材料，给环境和人类健康带来了巨大的风险。
因此，采取有效的固体废物处理与处置措施，是实现可持续发展的重要前提。
固体废物的处理包括垃圾分类、垃圾减量、垃圾焚烧、垃圾填埋等方法。
其中，垃圾分类是一种最常见的处理方式，通过将废物按照材料、性质、可回收程度等分类，有助于提高资源的利用率，减少废物对环境的污染。
在许多国家和地区，政府和社会力量已经采取了一系列的措施来推广垃圾分类，比如设置分类回收垃圾桶、开展垃圾分类教育活动等。
垃圾减量是另一种重要的固体废物处理方式。
通过减少废物的产生量，可以减轻废物处理的压力，节约资源，保护环境。
垃圾减量的方法包括提高人们的环保意识，倡导绿色生活方式，促进产品设计的环保与可循环性等。
例如，一些国家已经对塑料袋实施了限制措施，鼓励人们使用环保袋。
此外，一些企业也致力于研发环保产品，推动绿色供应链的建设。
垃圾焚烧是一种将固体废物通过高温燃烧转化成灰渣、烟气等物质的处理方式。
焚烧过程中，可以通过适当的控制和处理，减少废气的排放和二次污染的产生。
焚烧后的废渣还可以作为建材或填埋场的覆盖物，实现资源的再利用。
然而，垃圾焚烧也存在一些问题，如排放出的废气和废渣中可能含有有害物质，需要特殊处理和防护措施。
垃圾填埋是一种将固体废物埋在地下的处理方式。
填埋能够有效地压缩废物体积，减少对土地的占用，并生成沼气等可再利用的能源。
然而，填埋也会导致废物降解过程中产生的有机质和化学物质渗出到地下水中，对环境和人类健康造成潜在的威胁。
因此，在进行填埋处理时，需要采取适当的防护措施，如设置垃圾渗滤液处理设施，保护地下水的安全和水质。
除了上述的处理方法外，还有一些其他的固体废物处理与处置方式。
例如，通过物化处理和化学处理，可以将废物转化为能源或新材料。
固体废物的生物处理
有机物的厌氧发酵分解
细胞物质 CO2、CH4 等、能量
一、厌氧消化原理
两段理论（重点）
将厌氧发酵分为产酸（酸性发酵）和产气（碱性发 酵）两个阶段，相应起作用的微生物分为产酸细菌和 产甲烷细菌。如下图所示
一、厌氧消化原理
二、好氧堆肥的工艺（重点）
1、前处理 以城市生活垃圾为堆肥原料时,包括破碎、分选、筛分 等工序 ；以家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，主要任 务是调整水分和碳氮比，或者添加菌种和酶制剂，以促 进发酵过程正常或快速进行。 降低水分、增加透气性、调整碳氮比的主要方法是添 加有机调理剂和膨胀剂。 2、主发酵（一次发酵） 将堆肥化物料温度升高到开始降低为止的阶段，称为主 发酵阶段（或主发酵期）。堆肥过程的中温阶段和高温 阶段，时间约4～12天。
评估成熟堆肥的常用方法、指标和参数
化学方法 ⑤腐殖质：用NaOH提取的腐殖质(HS)可分为胡敏 酸/腐殖酸(HA)、富里酸(FA)及未腐殖化的组分 (NHF)。堆肥开始时一般含有较高的非腐殖质成分 及FA，较低的HA，随着堆肥过程的进行， FA保持 不变或稍有减少，而HA大量产生，成为腐殖质的主 要部分。 一些腐殖质参数相继被提出，如腐殖化指数(HI)： HI=HA/FA；腐殖化率(HR)：HR=HA/(FA+NHF) 。 当HI值达到3，HR达到1.35时堆肥已腐熟。
堆肥发酵周期的长短是评价堆肥工艺好坏的一个 重要指标。碳氮比、通风量、温度和水分等是否处 于最佳条件均能使发酵周期受到直接影响。传统的 静态堆肥法，依靠自然通风和翻堆来实现好氧堆肥 的全过程，因此，发酵周期需时2~3个月，有时甚至 长达半年。而目前一些高效快速动态堆肥技术，可 使堆肥发酵周期控制在7d以内，有的一次发酵时间 仅需2~3d。
《固体废物处理与处置》课程笔记 (2)
《固体废物处理与处置》课程笔记第一章：绪论一、固体废物的定义、性质和分类1. 定义：固体废物是指在生产、建设、日常生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质，以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的液态和气态物品。
这些物质通常失去了原有的使用价值，或者因含有有害成分而不宜直接使用。
2. 性质：（1）物理性质：包括形态（块状、粒状、粉末状等）、颜色、密度、粒度分布、硬度、溶解性、挥发性、磁性、电导率等。
（2）化学性质：包括酸碱性、氧化还原性、可燃性、稳定性、毒性、腐蚀性等。
（3）生物性质：包括生物可降解性、病原体携带能力、腐败性等。
3. 分类：（1）按来源分类：- 生活垃圾：居民日常生活中产生的废物。
- 工业固体废物：工业生产过程中产生的固体废物。
- 农业固体废物：农业生产过程中产生的废物。
- 危险废物：具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性等危险特性的废物。
（2）按性质分类：- 有机废物：含有有机物质的废物，如食品残渣、纸张等。
- 无机废物：不含有机物质的废物，如玻璃、金属、砖瓦等。
- 有害废物：含有对人体健康或环境造成危害的物质的废物。
- 一般废物：不含有害成分，对环境和健康影响较小的废物。
二、固体废物产生量预测1. 预测方法：（1）时间序列分析法：利用历史数据的时间序列特征，通过趋势分析、季节性分析等手段预测未来的固体废物产生量。
（2）因果关系分析法：建立固体废物产生量与人口、经济、产业结构等影响因素之间的数学模型，进行预测。
（3）系统动力学方法：构建固体废物产生、处理和资源化利用的动态模拟模型，模拟不同政策和管理措施下的未来情景。
2. 影响因素：（1）人口数量和消费模式：人口增长和消费水平的提高会增加固体废物的产生量。
（2）经济发展水平：经济发展带动工业生产和消费，从而影响固体废物的产生。
（3）产业结构和布局：不同产业产生的固体废物类型和数量不同。
（4）技术进步：新技术应用可以减少固体废物的产生。
固体废物生物处理
堆肥中的微生物学
原核细胞类型
细菌 蓝绿藻
ห้องสมุดไป่ตู้
微生物 真核细胞类型
直菌 藻类
霉菌 酵母菌
原生动物
堆肥的微生物学过程
好氧堆肥的微生物学过程可大致分为如下三个阶段 ，每个阶段都有其独特的微生物类群：
1）、产热阶段：堆肥初期（通常在1-3天），肥堆 中嗜温性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营 养和能量来源，迅速增殖，并释放出热能，使肥堆温 度不断上升。此阶段温度在室温至45℃范围内，微生 物以中温、需氧型为主，通常是一些无芽胞细菌。
其发酵工艺流程见2-7
通常在堆置后每4-7天可翻堆一次，1个月后可停止翻堆，让其后 熟。 对于垃圾堆肥，堆肥前必须进行前处理，主要是对垃圾分选，去 除粗大的无机物，回收各种金属，玻璃，塑料等，提高物料中可 堆肥物质的比例。在前处理中有时需要对垃圾进行破碎处理，调 整垃圾的粒度，适宜的粒度范围是12～60mm。破碎与筛分可使原 料的表面积增大，便于微生物繁殖，提高发酵速度。垃圾堆肥通 常不需要加调理剂和蓬松剂，只有水分含量适宜，有机物含量达
3）、腐熟阶段：
➢在高温阶段末期，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。此时嗜 温性微生物再占优势，对残留较难分解的有机物作进一步分解 ，腐殖质不断增多且趋于稳定化，此时堆肥进入腐熟阶段。
➢降温后，需氧量大量减少，肥堆空隙增大，氧扩散能力增强， 此时只需自然通风。在强制通风堆肥中常见的后熟处理，即是 将通气堆翻堆一次后，停止通气，让其腐熟。
废弃物经过堆肥处理后，结构蓬松，无臭，病原菌能被大 幅度灭活，体积减少，水分含量降低。另外，废弃物腐殖化程 度极大提高，农地利用不会出现烧苗，烧根的现象。而且能极 大改善土壤结构性能，提高土壤保水保肥能力，堆肥本身又富 有大量的微生物，因而施用堆肥可明显提高土壤的生物活性， 可有效加速土壤物质的生物化学循环。
固体废弃物的生物处理
堆肥腐熟度评价 指标
• 工艺指标 温度 • 耗氧速率400 mg/(kg·h)
• 物理学指标 •气味/粒度/色度 •
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1
参 考
好氧堆肥处理
[1] 柴晓利,张华,赵由才.固体废物堆肥原理与技术[M].化学工业 出版社.2005年9月 [2] 王岩.殖业固体废弃物快速堆肥化处理[M].化学工业出版社. 2005年8月 [3]
2
参 考
1月
厌氧消化处理
[1] 周孟津,张榕林,蔺金.沼气实用技术.化学工业出版社.2004年
资
料
[2] /
[3] .cm
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
CO2,H2O,NH3,PO + 32异化作用 4 , O4 转入环境
能量
释放、转化 为热
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1
好 氧 堆 肥 过 程
适应新 环境
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℃ 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℃
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 颗粒度
影 含水率 C/N和C/P 堆肥化效果 响 pH 因 1 温度和有机物含量 2 6 3 4 5 素 前处理 主发酵 后发酵 后处理 脱臭 贮存 夏冬需贮存， 及 分选、破 发酵仓或 进一步分 分选设备 产生氨、硫化氢、 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 工 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 燥透气 堆搅拌供 条堆或静 小石块； 碱、水溶液过滤； 艺 分及水分 调节 氧主发酵 态堆肥， 加入N、P、 熟堆肥、沸石等
《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。
固体废物的其他生物处理技术
（1）农业废弃物的种类及性质
农业废弃物主要是指各种农作物的秸秆、皮壳、藤蔓、牧草残渣、树叶、花卉残枝、 蔬菜瓜果等。农业废弃物均属于碳水化合物，其主要成分有纤维素、半纤维素、木 质素、戊聚素等，此外还含有一定量的粗蛋白、粗脂肪等。例如，作物残体一般含 纤维素30%～45%，半纤维素16%～27%，木质素3%～13%。因此，农业废弃物都 能被蚯蚓分解转化，而形成优质有机肥料。
（2）农业废弃物的蚯蚓处理
①农业废弃物的发酵腐熟
a.废弃物的预处理:将杂草树叶、稻草、麦秸、玉米秸秆、高粱秸秆等 铡切、粉碎成1厘米左右；蔬菜瓜果、禽畜下脚料要切剁成小块，以利于发 酵腐烂。 b.发酵腐熟废弃物的条件: 第一，良好的通气条件。第二，适当的水分。 第三，微生物所需要的营养。第四，料堆内的温度度。第五，料堆的酸碱 度。
蚯蚓处理生活垃圾的工艺流程
蚯蚓处理生活垃圾的物料配比
城市生活垃圾及特点：有机物含量相当高，最高超过80％，最低30％左右
蚯蚓以垃圾中腐烂的有机物质为食 决定
垃圾中有机质含量
蚯蚓生长繁殖是否正常
研 究 表 明
城市生活垃圾中有机成分比例小于40％时，
就会影响到蚯蚓的正常生存与繁殖。
二、农业废弃物的蚯蚓处理技术
利用蚯蚓处理固体废弃物的优点及其局限性 1、优点 ①其过程为生物处理过程，无不良环境影响，对 有机物消化完全彻底，其最终产物较单纯堆肥具有 更高的肥效； ②使养殖业和种植业产生的大量副产物能合理地 得到利用，避免资源浪费； ③对废弃物减容作用更为明显，室验表明，单纯 堆肥法减容效果一般为15%-20%，经蚯蚓处理后， 其减容效果可超过30%； ④除获得大量高效优质有机肥外，还可以获得由 废弃物中生产的大量蚓体。
固废的生物处理
固废的生物处理技术:利用微生物的新城代谢作用使固体废物分解，矿化或氧化的过程，称为固体废物的生物处理技术。
包括 生物转化技术生物冶金技术*利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的有价组分，使废物中有价组分得以利用的过程，称为微生物浸出也称生物冶金。
*适用：回收矿物固体中的有价金属，如铜、金、锢、镍、锰等。
一、冶金用微生物生物冶金工业用的微生物种类很多，主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、铁氧化钩端螺菌和嗜酸热硫化叶菌等。
表11-5 浸矿细菌种类及其主要生理特征二．生物冶金机理：细菌的直接作用；细菌的间接催化作用（1）细菌的直接作用：认为附着于矿物表面的细菌能直接催化矿物而使矿物生物冶金 细菌名称 主要生理特征 最佳生存pH 氧化铁硫杆菌 氧化铁杆菌 氧化硫铁杆菌 氧化硫杆菌 聚生硫杆菌Fe 2+→Fe 3+，S 2O 32-→SO 42-Fe 2+→Fe 3+ S →SO 42-，Fe 2+→Fe 3+ S →SO 42-，S 2O 32-→SO 42 S →SO 42-，H 2S →SO 42-2.5～5.33.5 2.8 2.0～3.5 2.0～4.0氧化分解，并从中直接得到能源和其他矿物营养元素满足自身生长需要。
如细菌浸铜;（2）细菌的间接作用认为是依靠细菌的代谢产物—硫酸铁的氧化作用，细菌间接地从矿物中获得生长所需的能源和基质。
三、生物冶金方法：槽浸；堆浸；原位浸出（1）槽浸：一般适用于高品位、贵金属的浸出，将细菌酸性硫酸高铁浸出剂与废物在反应槽中混合，机械搅拌通气或气升搅拌，然后从浸出液中回收金属。
(2)堆浸：在倾斜的地面上，用水泥、沥青登台砌成不渗漏的基础盘床，把含量低的矿业固体废物堆积在其上，从上部不断喷洒细菌酸性硫酸高铁浸出剂，然后从流出的浸出液中回收金属。
OH CuSO O SO H S Cu OH SO Fe CuSO O SO H CuFeS 242422232424222212422182+−−→−++++−−→−++细菌细菌）（42422222272SO H FeSO O H O FeS +=++OH SO Fe O SO H FeSO 234224242224+−−→−++）（细菌O H SO Fe O SO H FeSO SO H O H O S SFeSO SO Fe FeS 2342242442220434222224223223+−−→−++−−→−+++=+）（）（细菌细菌42422222272SO H FeSO O H O FeS +=++(3)原位浸出：利用自然或人工形成的矿区地面裂缝，将细菌酸性硫酸高铁浸出剂注入矿床中，然后从矿床中抽出浸出液回收金属。
固体废物处理与处置必看重点
《固体废物处理与处置》第一章绪论1、▲固体废物（SW）：是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
（固体废物的固有特征：“废物”和“资源”的相对性；污染“源头”和富集“终态”的双重性；成分的多样性和复杂性；危害的潜在性、长期性和灾难性。
）固体废物分类：工业固体废物、城市固体废物、危险废物、农业固体废物2、▲工业固体废物（ISW）：是指在工业生产活动中产生的未列入《国家危险废物名录》或者根据国家规定的《危险废物鉴别标准》（GB 5085）认定其不具有危险特性的固体废物，又称为工业废物或工业垃圾。
一般工业固体废物分为Ⅰ类和Ⅱ类两类。
Ⅰ类：按照《固体废物浸出毒性浸出方法》（GB 5086）规定方法进行浸出试验而获得的浸出液中，任何一种污染物的浓度均未超过《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）中最高允许排放浓度，且pH值在6－9的一般工业固体废物。
Ⅱ类：按照《固体废物浸出毒性浸出方法》（GB 5086）规定方法进行浸出试验而获得的浸出液中，有一种或一种以上的污染物浓度超过《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）中最高排放浓度，或pH值在6－9之外的一般工业固体废物。
3、▲危险废物（HW）：是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的HW鉴别标准和方法认定的具有危险特性的废物。
(HW的特性: HW通常具有腐蚀性、毒（害）性、易燃性、反应性、感染性等特性。
HW常用的处理处置方法主要有：--固化--焚烧--安全填埋)4、▲城市固体废物：是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。
5、固体废物的污染控制可从以下方面入手：①最大限度减少固体废物的产生；②综合利用废物资源；③对残余固体废物进行最终处置。
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纤维素酶
纤维二糖酶
氧化酶
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
CO2+H2O
丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2 丁酸+乙酸+CO2+H2
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7
半纤维素的生物转化
存在于植物细胞壁中，含量很高
一般由聚戊糖、聚已糖和聚糖醛酸等组成
也有由木聚糖、半乳糖或粮醛等组成
分解速度比纤维素快
好氧分解
促进自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一 ➢ 生产堆肥来施肥、改造土壤，回归农田生态系统
将大量有机固体废物通过各种工艺转换成有用的物 质和能源 ➢ 产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质
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3
生物处理的分类
好氧生物处理
➢在提供游离氧的条件下，以好氧微生物为主使 有机物降解、稳定的无害化处理
厌氧生物处理
➢没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有 机物进行降解、稳定的无害化处理
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4
生物处理的应用
堆肥化
➢固体废物堆肥处理，可生产有机肥，改善土壤 性能和提高肥力，维持农作物高效高产。
沼气
➢在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度条 件下，经过多种微生的发酵作用产生的以甲烷 为主的气体混合物。
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14
堆肥产品质量要求
粒度
➢ 农用堆肥产品粒度≤ 12mm ➢ 山林果园用堆肥产品粒度≤ 50mm
含水率
➢ ≤ 35%
pH值
➢ 6.5~8.5
全氮
➢ 以N计，≥0.5%
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15
堆肥产品质量要求
全磷
➢ 以P2O5计，≥1.0% 全钾
➢ 以K2O计，≥10%
有机质
➢ 以C计，≥10%
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13
固体废物的堆肥化
堆肥化(Composting)
➢在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、 放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有 机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的 有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。
堆肥
➢废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥。
➢它是一类腐殖质含量很高疏松物质，也称腐殖 土。废物经过堆制，体积一般只有原体积的 50~70%。
堆肥有机物 (含C、N、H、P、S)
氧、微生物
分解 (异化作用)
CO2、H2O、NH3、 PO43; 能量
随水或气体排入环境
合成
细胞物质
(同化作用教学) ppt(微生物繁殖)
提供生物合成用19
好氧堆肥原理
有机物氧化
➢ 不含氮的有机物(CxHyOz)的氧化
C xH y O z (x 1 2y 1 2z)O 2 xC 2 1 2 O y2 H O 能量
厌氧分解 乙醇+CO2
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2
丁教酸学+pp乙t 酸+CO2+H2
10
脂肪类物质的生物转化
脂肪 类脂质
蜡质
+H2O 脂肪酶类
甘油+高级脂肪酸
+H2O 磷脂酶类
+H2O 酯酶类
甘油或其他醇类+高级脂肪酸 高级醇+高级脂肪酸
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11
蛋白质的生物转化
生物体的一种主要组成物质和营养物质 存在工业废水、生活污水和城市生活垃圾 分解有两个阶段：胞外水解和胞内分解 分解微生物主要有：好氧细菌、兼性厌氧菌、厌氧
➢ 含氮有机物(CsHtNuOv·aH2O)氧化
C sH tN u O va2 H O b2 O C w H xN yO zc2 H O (堆 )肥 d2 H O (气 ) e2 H O (水 )fC 2 O gN 3 能 H 量
菌、真菌和放线菌
蛋白酶
蛋白酶
肽酶
(内肽酶)
(内肽酶)
(内肽酶)
蛋白质
蛋白胨
多肽
氨基酸
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12
木质素的生物降解
高分子芳香族聚合物，存于植物组织细胞壁中 结构十分复杂，最难分解
CH2CH2CH3
H3CO
CH CHCH2OH
苯丙烷
OH 松柏醇
由木质素降解菌先降解为芳香族化合物，再由多 种微生物继续分解。
原果胶+H2O
原果胶酶
可溶性果胶+聚戊糖
可溶性果胶+H2O
果胶甲脂酶
果胶酸+甲醇
聚半乳糖酶
果胶酸+H2O
半乳糖醛酸
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9
淀粉的生物转化
一种多糖，分子式(C6H10O5)1200 异养微生物的能源和碳源
糊精酶 麦牙糖苷酶 葡萄糖苷酶
好氧分解 CO2+H2O
淀粉
糊精
麦牙糖
葡萄糖
丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵
重金属含量
➢ 总镉≤3mg/kg
➢ 总汞≤5mg/kg
➢ 总铅≤100mg/kg
➢ 总铬≤300mg/kg
➢ 总砷≤30mg/kg
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16
堆肥作用
土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性 及渗水性，改善土壤的物理性能。
保住土壤养分．提高保肥能力。 螯合作用 缓冲作用 调节植物生长的作用，有助于根系发育和伸长 增加土壤中微生物数量 作为CO2的供给源
CO2+H2O
半纤维素 +H2O 单糖+糖醛酸 聚糖酶
厌氧分解 发酵的种产物
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8
果胶质的转化
天然不溶性物质，高等植物的主要成分
主要由D-半乳糖醛通过α-1,4-糖苷键连接而成的直链高分 子化合物
分解微生物有好氧菌(枯草杆菌、多粘芽孢杆菌)、厌氧菌 (蚀果胶梭菌、费新尼亚浸麻梭菌)、真菌(青霉、曲霉、木 霉)和放线菌
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17
堆肥化系统分类
按堆制方式
➢间歇堆积法
➢连续堆积
按发酵所处状态
➢静态发酵法
➢动态发酵法
按堆制过程的氧程度
➢好氧法
➢厌氧法
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18
好氧堆肥
什么是好氧堆肥？
➢ 在有氧条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。 微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物 氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动 所需的能量，而另一部分有机则被合成新的细胞质，使 微生物不断生长繁殖，产生出更多的生物体的过程。
➢污泥厌氧消化、填埋场生物降解产生沼气
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5
微生物对固体废物的转化
纤维素的生物转化 半纤维素的转化 果胶质的转化 淀粉的生物转化 脂肪类物质的生物转化 蛋白质的生物转化 木质素的生物降解
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6
纤维素的生物转化
分子式(C6H10O5)1400~10000,有机固体废物的重要成分。 分解微生物：细菌、放线菌、真菌
固体废物的生物处理
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1
基本概念
什么是生化降解？
➢依靠自然界广泛分布的微生物的作用，通过生 物转化，将固体废物中易于生物降解的有机组 分转化为腐殖肥料、沼气或其他化学转化品， 如饲料蛋白、乙醇或糖类，从而达到固体废物 无害化的一种处理方法。
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2
生物降解的意义
对城市固体废物进行处理，实现稳定化、无害化 ➢ 减轻城市垃圾的大量堆积，影响市容