固体废物生物处理
农林固体废物的厌氧生物处理的工艺流程
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固体废物的处理方法
固体废物的处理方法固体废物是指人类在生产、生活和其他活动中产生的，已经丧失原有价值或虽未丧失原有价值但被抛弃或需要作为固体废物进行处理的物质。
随着工业化和城市化的发展，固体废物的产生量逐年增加，如何有效地处理这些废物，防止对环境和人类健康造成不良影响，是一个亟待解决的问题。
以下是一些常见的固体废物处理方法：1.填埋法填埋法是一种常见的固体废物处理方法，是将固体废物倒入专门的填埋场中，进行自然分解和降解。
填埋场一般由黏土或混凝土构成，设有防渗漏、排水和覆盖等设施，能够有效地防止废物对环境和人类健康的影响。
但是，填埋法也存在一些问题，例如填埋场占地较大，且容易产生二次污染。
2.焚烧法焚烧法是一种高温处理方法，是将固体废物在高温下进行燃烧，将其中的有机物质转化为二氧化碳和水蒸气。
焚烧法的优点是能够迅速处理大量废物，且占地面积小，但缺点是会产生有毒有害气体和灰烬，对环境和人类健康有一定影响。
3.热解法热解法是一种将固体废物在高温下进行热分解的方法，能够将有机物质转化为燃料气体和焦炭。
热解法的优点是能够产生有价值的燃料气体和焦炭，且不会产生二次污染。
但是，热解法需要高温条件，能耗较高，操作难度较大。
4.生物处理法生物处理法是一种利用微生物降解有机物质的方法，能够将有机物质转化为二氧化碳、水蒸气和微生物细胞。
生物处理法包括好氧堆肥、厌氧发酵和生物滤器等。
生物处理法的优点是能够减少废物量，且不会产生二次污染。
但是，生物处理法的处理速度较慢，且需要合适的条件才能保证微生物的生长和繁殖。
5.物理分离法物理分离法是一种利用不同物质之间的物理性质差异进行分离的方法，能够将固体废物中的不同成分进行分离和分类。
物理分离法包括重力分选、磁力分选、电力分选和光学分选等。
物理分离法的优点是能够将不同性质的物质进行分离和分类，且操作简单。
但是，物理分离法的处理速度较慢，且需要耗费大量的能源和人力。
综上所述，固体废物的处理方法有多种，每种方法都有其优缺点和适用范围。
固体废物的生物处理.ppt
(nx
ny 4
nz 2
5x)O2
（C细5H胞7 N质02）＋（n
5)CO2
ny 2
4
H
2O
能量
c. 细胞质的分解反应(decomposition reaction)
• 细胞质的分解反应是细胞质内源呼吸所引起的反应：
C5 H 7 NO2 5O2 5CO2 2H 2O NH 3 能量
嗜热性微生物（细菌、放线菌和真菌的一些群落）；分 解残留可溶性物质，纤维素、半纤维素、蛋白质，温度 ↗45~70℃，可有效杀灭虫卵和病原菌
好
嗜温性微生物为主，残余有机物 被分解，腐殖质不断积累，温度
氧
↘40 ℃左右
堆
肥
过
程
微生物进入一个新环 嗜温性细菌、酵母菌、放线菌为主，分解最 境，微生物适应环境 易分解的可溶性物质——淀粉、单糖、蛋白 过程，温度不升高。 质等，产生大量热能，温度↗45℃
堆肥化过程(composting process)
Ca HbOc Nd
ny
2S 2
r
c
O2
nCwH xOy N zFra biblioteksCO2
rH 2O
(d
nx)HN3
能量
式中：S＝a nw
r 0.5 • b nx 3(d nx)
若有机物完全分解，则反应式表示为：
Ca H bOc N d
a
b 3d 4
C 2
O2
aCO2
b 3d 2
H 2O dHN3
解反应可表示为：
Cs H t N u Ov aH 2O bO2 Cw H x N y Oz CH 2O(堆肥) ＋dH 2O(气) eH 2O(水) fCO2 gNH 3 能量
固体废物的生物处理名词解释
固体废物的生物处理名词解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊固体废物的生物处理呀！这可是个相当有意思的事儿呢。
你想想看，那些我们生活中产生的各种各样的固体废物，就好像是一群调皮捣蛋的“小怪兽”，堆在那里让人头疼。
但生物处理就像是一位神奇的“驯兽师”，能把这些“小怪兽”给驯服喽！比如说堆肥吧，这就像是给这些固体废物开了一场盛大的“派对”。
微生物们在里面欢快地玩耍、工作，把那些有机废物慢慢分解转化，最后变成了肥沃的土壤肥料。
这多厉害呀！就好像是把垃圾变成了宝贝，你说神奇不神奇？还有厌氧消化呢，这就像是让固体废物们去进行一次特别的“旅行”。
它们在一个相对安静的环境里，被微生物们慢慢分解，产生出沼气等有用的东西。
这不就跟我们人去经历一些事情然后成长一样嘛！生物处理的好处可多啦！它不仅能减少固体废物对环境的污染，还能让资源得到循环利用呢。
这就好比是给地球这个大“家”做了一次大扫除，让一切都变得更加干净、整洁、美好。
咱再想想，如果没有生物处理，那些固体废物岂不是要堆积如山，臭气熏天？那我们的生活环境得变成啥样呀！所以说呀，生物处理可真是太重要啦！而且生物处理相对来说还比较环保呢，不像有些处理方法可能会带来新的污染。
它就像是大自然的好朋友，和大自然和谐共处。
那我们在日常生活中能做点啥呢？很简单呀，我们可以做好垃圾分类，把那些适合生物处理的固体废物分出来，让它们能更好地被处理呀！这就像是给“驯兽师”提供更好的“道具”，让他们能更出色地完成工作。
总之，固体废物的生物处理就像是一场神奇的魔法，能把那些让人头疼的固体废物变得不再可怕。
让我们一起支持和参与生物处理吧，为我们的地球家园出一份力，让我们的生活更加美好！难道不是吗？。
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(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。
固体废物生物处理
搅拌翻堆设备
强制通风式固定垛发酵工艺（Aerated static pile）
该工艺与前者不同之处就在于物料在堆肥过程中不需要翻堆， 氧气的供应是通过机械鼓风或抽风方式来提供，该工艺在污泥堆 肥中应用非常普遍,其流程如图2-8所示。
具体做法
① 将脱水污泥与蓬松剂混合，体积比可为1:1, 1:2, 1:3； ② 在堆肥场地上铺设小木块或蓬松剂约20cm； ③ 在上述基础上，将污泥与蓬松剂的混合物堆成高约1.5～2M的垛； ④ 将垛的表面覆盖一层过筛后的堆肥产物(厚约20cm)或覆盖一层塑料
那些固体废物可进行生物处理？
无奈的处置方法——污泥的堆存
城市垃圾 污 泥
Continued
秸 秆 类
畜
禽
粪
便 类
中药药渣类
锯 木 屑
那些固体废物可进行生物处理(续）
此外，也有一些虽不是有机废物，但也能通过微生 物的直接与间接作用，去除其有害成分或通过生物处 理回收有益成分，从而达到废物资源化。如重金属或 有机物（如石油）污染的土壤、金属尾矿等。
#
Bacteria
Mesophilic
108
106
1011
6
Thermophilic
104
109
107
1
Actinomycetes
Thermophilic
104
108
105
14
Fungi
Mesophilic
106
103
Thermophilic
103
107
105
18
106
16
第三节 工艺装置
搅拌翻堆条垛式发酵工艺（Windrow composting）
工业固废处理方法
工业固废处理方法
工业固废的处理方法主要包括以下几种：
1.物理处理：通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、
利用或处置的形态。
这种方法包括压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取等。
其目的是便于运输和进一步处理。
2.化学处理：采用化学方法破坏固体废物中的有害成分，从而达到无害化，或将
其转变成为适于进一步处理、处置的形态。
其目的在于改变处理对象的化学性质，减少它的有害性。
这是危险废物最终处置前常用的预处理措施，其预处理原理和方法主要有氧化还原、中和、化学沉淀和化学溶解等。
3.生物处理：利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化或综
合利用。
生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理。
与化学处理方法相比，生物处理在经济上一般比较便宜，应用也普遍，但处理过程所需时间较长，处理效率有时不够稳定。
4.热处理：通过高温破坏和改变固体废物的组成和结构，同时达到减容、无害化
或综合利用的目的。
其方法包括焚烧、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等。
热值较高或毒性较大的废物采用焚烧法处理，能使其减量、缩小体积、去除毒性，并能回收热能。
5.固化处理：采用固化基材将废物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处
理过程，以减少废物对环境的污染。
主要用于有害废物和放射性废物，固化体的容积远比原废物容积大。
除以上方法外，还有分选回收、填埋和焚烧等方法。
在处理工业固废时，应根据固废的成分、性质、量等因素，选择最合适的处理方法。
同时，也要注意处理过程中可能产生的二次污染，确保处理过程的安全和环保。
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。
固体废物的处理与处置(微生物分解)
是在没有游离氧情况下，利用厌氧微生物新陈代谢
作用使固体有机质降解、转化成简单、稳定的化合物，
同时放出能量（其中大部分能量以CH4的形式出现），仅 少部分有机物转化成新的细胞质组分，减量化和资源化
效果明显。
4
第三节 固体废物好氧堆肥技术
一、基本概念 二、原料来源及质量控制 三、好氧堆肥原理 四、好氧堆肥过程技术参数及控制 五、好氧堆肥工艺过程 六、好氧堆肥方法及设备 七、堆肥腐熟度及其质量标准
固体废物微生物分解技术
知识点：固体废物的生物处理技术基本方法及一般原理、 堆肥化处理技术的生物机理、工艺流程原理、技 术参数及控制、堆肥产品质量控制标准与平定方 法、厌氧发酵技术原理、技术参数及控制方法、 厌氧发酵器选型及结构设计、厌氧发酵产物与利 用。
重 点：好氧中高温堆肥化工艺原理与过程控制技术和 方法、厌氧发酵处理的技术原理、生物化学机理、 技术参数及控制方法。
5
一、好氧堆肥（composting）定义
（聂永丰）：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 物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程。
（毕振明、娄性义）：是在人工控制的条件下，使来源于 生物的有机固体废物进行生物稳定作用 （Biostablization）的过程。
13
1、通风作用及其控制
作用：☆维持好氧微生物的生物活性；☆带走水蒸气，干化
D、腐熟阶段，在内源呼吸后期，只剩下部分难 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。
11
堆肥的结果是废弃物中有机物向稳定化程度 较高的腐殖质方向转化,腐殖质的形成十分复杂， 其生物学过程示意如下：
12
四、堆肥化过程技术参数及控制 1、通风作用及其控制 2、含水率及其控制 3、仓内温度及其控制 4、有机质含量 5、颗粒度 6、碳氮比（C/N） 7、碳磷比 8、pH值
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。
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堆肥原料
碳氮是堆肥微生物所需要的主要能量来源和物质来源，合 适的碳氮比是保证堆肥成功的关键因素之一，因此，堆肥常 需要含碳较多的原料与含氮多的原料合理搭配（20：1~30：1 ） 。
好氧堆肥是在有氧条件下，好氧微生物通过自身的分解代谢和 合成代谢过程，将一部分有机物分解氧化成简单的无机物，从中 获得微生物新陈代谢所需要的能量，同时将一部分的有机物转化 合成新的细胞物质的过程（见图2-2）。
固体废物的生物处 理
何谓生物处理？
利用生物体或生物体的某些组成部分或某些功能，来处 理固体废弃物，使其无害化，或者采用生物方法和技术在 使废弃物无害化的同时来生产或回收有用的产品。简言之 ，凡采用与生物有关的技术来处理利用固体废物的方法， 都可称之固体废物生物处理技术。
它是固体废物稳定化、无害化处理的重要方式之一，也 是实现固体废物资源化、能源化的系统技术之一。
好氧堆肥的基本工艺程序
搅拌翻堆条垛式发酵工艺（Windrow composting）
物料以垛状堆置，可以排列成多条平行的条垛，条垛的 断面形状通常为三角形或梯形， 物料的成垛堆放可以用铲 车进行操作（见图2-6a）。在大规模的条垛系统中，物料的 翻动可通过移动式翻堆设备进行，图2-6b是融翻堆、粉碎、 测温、测氧于一体的可移动的堆肥翻堆设备。 对于湿度较高的有机物，例如，城市污泥，畜禽粪便等 等在堆置前必须与干燥的蓬松剂或调理剂混合，使其混合 后堆料的含水率为55-65%。蓬松剂可采用各种农业秸秆、 稻壳、木屑、树皮、甘蔗渣和干燥的回流堆肥产物等。
生物活动提供物质和能量来源。如城市垃圾、污泥 、农业秸秆、畜禽粪便、药渣等
那些固体废物可进行生物处理？
无奈的处置方法——污泥的堆存
城市垃圾
污 泥
Continued
秸 秆 类
畜 禽 粪 便 类
中药药渣类
锯 木 屑
那些固体废物可进行生物处理(续）
此外，也有一些虽不是有机废物，但也能通过微生 物的直接与间接作用，去除其有害成分或通过生物处 理回收有益成分，从而达到废物资源化。如重金属或 有机物（如石油）污染的土壤、金属尾矿等。
配方优化
小型发酵场构建(研究型 ) 野外大型发酵场 (应用型 ) 基质化
应用效 果
配方优化
作用机理与应用技术研究 有机废弃物基质化和肥料化生产与应用配套 技术
难点
一、污泥和畜禽粪便等高湿物料堆肥面临 的问题 • 投资与运行成本 • 臭味控制 • 干燥
二、采用的工艺： 强制间歇通风工艺
工艺流程
：
蓬松剂
图2-5是采用翻堆供氧和强制通风供氧进行污泥堆肥的温度变化图 ，从中可明显区分出不同堆肥阶段。
翻堆供氧
强制通风供氧
堆肥过程中微生物群落变化 Organism Mesophilic Thermophilic Stabilization Specie stage stage stage s present -------------------- # g-1 -------------------#
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。
2）、高温阶段：当肥堆温度上升到45℃以上时，即进入高温
阶段。通常从堆积发酵开始，只须 3天时间肥堆温度便能迅速地 升高到55℃ ，1周内堆温可达到最高值（最高温可达 80℃）。此 时，嗜温性微生物受到抑制，嗜热性微生物逐渐取而代之。除前 一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解转化外，半纤维 素、纤维素、蛋白质等复杂有机物 也开始强烈分解。 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，仅有嗜热性放线菌和细菌 活动；温度上升到70℃以上时，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。 高温对于堆肥的快速腐熟起到重要作用，在此阶段中堆肥内 开始了腐殖质的形成过程，并开始出现能溶解于弱碱的黑色物质 。通过高温能有效杀灭有机废弃物中病原物，按我国高温堆肥卫 生标准（GB7959-87），要求堆肥最高温度达 50～55℃以上，持 续5-7天。表2-3列举了常见的病原物致死温度和时间，表2-4为我 国高温堆肥的卫生标准。
堆肥中的微生物学
细菌 原核细胞类型 微生物 真核细胞类型 蓝绿藻 直菌 藻类 原生动物 霉菌 酵母菌
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。 微生物类型较多，主要是细菌、真菌和放线菌。其 中细菌主要利用水溶性单糖等，放线菌和真菌对于分 解纤维素和半纤维素物质具有特殊的功能。
与非生物处理方法相比，生物处理技术具有 成本低廉， 能耗低，简便易行，无或少二次污染，生产效率或物质转 化效率高等优点。
生物处理的方法有哪些？ 1. 微生物进行的方法
好氧堆肥技术（高温快速堆肥技术）；
厌氧发酵技术（沼气化） 糖化、蛋白化和乙醇化技术； 饲料化技术：将有机废弃物转化为食用菌栽培基质 并形成担子菌发酵饲料；
堆肥类型
按堆制过程的需氧过程可分为好氧堆肥和厌氧堆肥；按原 料发酵所处状态可分为发酵仓式堆肥和无发酵装置系统堆肥； 无发酵装置好氧堆肥系统又分为露天条垛式翻堆供氧堆肥法和 固定堆强制通风堆肥法两种。
好氧堆肥化是在通风条件下，有游离氧存在时进行的分解 发酵过程。好氧堆肥堆温高，一般在55℃以上，可维持7-11天 ，极限可达80℃以上，亦称高温堆肥法。由于好氧堆肥法具有 堆肥周期短、无害化程度圾、畜禽粪便和农业秸秆等堆肥中 被广泛采用。
石油污染土壤
的生物修复
研究概念
一、固体废物的好氧堆肥处理
堆肥化是在有控制的条件下，使有机废弃物在微生物（主 要为细菌）作用下，发生降解，并同时使有机物发生生物稳定 作用（向稳定的腐殖质方向转化）的过程。堆肥化后的产物称 之为堆肥。 堆肥技术在中国源远流长，是古代劳动人民的智慧结晶， 是为人类所掌握的“第一种”生物技术（First biotechnology)。现在在欧美的社区与个人庭院非常流行。
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
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。
污泥 混合与调节水分，温度等 强制通风
部分循 环
后熟 干燥 筛分
蓬松剂循环使用
出售或进一步深加工
负压吸风式间歇通风
污泥堆料 空气
导气层
阀门
抽风机 腐熟肥堆 尾气过滤
正压鼓风式间歇通风
污泥堆料
空气
导气层
阀门
鼓风机
研究用堆肥场，5-8吨/ 次
20-50吨/次（中试）
主要工艺参数 1、适宜的C/N比为15－40，即污泥与蓬松剂（药渣）按体 积比1:1～1:3混合； 2 、 水份控制在 60 － 65 ％，最直观的判断是“手紧握堆肥 物料，有水迹出现，但水珠不滴出”为度。 3、肥堆的高度不超过2M； 4 、适宜通风强度为0.35m3/t·min，每隔3小时通风30min ；为原位快速使场地周围无恶臭，通风工艺为：在堆肥前三 天，采用低风量的连续负压抽风（0.1 m3/t· min)，三天后采 用正常的间歇强制通风。可保证堆肥自始至终无恶臭
108 104 106 109 1011 107 6 1
Bacteria Mesophilic Thermophilic Actinomycetes Thermophilic
Fungi Mesophilic Thermophilic
104
108
105
14
106 103
103 107
105 106
18 16
发酵仓式堆肥法
现代化的城市垃圾堆肥法通常由预处理（包括分选、破碎、 含水率和 C/N 比的调整等）、一次发酵（也称主发酵，指从发酵 初期开始，经中温、高温然后到达温度开始下降的整个过程，一 般为2～3周）、二次发酵（也称后发酵，指堆肥经过高温阶段， 温度开始下降直至温度稳定至 35-40 ℃、达到腐熟的阶段，一般 需 3-4 周）、后处理（包括去除杂质和进行必要的破碎处理）、 脱臭及贮存等工序组成。
搅拌翻堆设备
强制通风式固定垛发酵工艺（Aerated static pile） 该工艺与前者不同之处就在于物料在堆肥过程中不需要翻堆， 氧气的供应是通过机械鼓风或抽风方式来提供，该工艺在污泥堆 肥中应用非常普遍,其流程如图2-8所示。
具体做法
① ② ③ ④ 将脱水污泥与蓬松剂混合，体积比可为1:1, 1:2, 1:3； 在堆肥场地上铺设小木块或蓬松剂约20cm； 在上述基础上，将污泥与蓬松剂的混合物堆成高约1.5～2M的垛； 将垛的表面覆盖一层过筛后的堆肥产物(厚约20cm)或覆盖一层塑料 薄膜； ⑤ 将鼓风机或抽风机与通风管道连接，肥堆堆积 3-4 天后开始通风， 通风方式可以采用肥堆温度或氧气反馈装置自动调节。例如，在温 度低于45℃时，风机开始工作，提供氧气，促进微生物的活动；当 温度处于 45 ～70 ℃时，风机停止工作；当温度高于 70 ℃时，风机再 度工作，以降低肥堆的温度。也可以通过定时器控制风机的工作， 例如，可每隔3小时通风15～30分钟。 ⑥ 若采用抽风方式，风机出来的气体通常先通过腐熟后的堆肥过滤脱 臭，再排入大气。 ⑦ 通常堆肥 4 周后，肥堆翻堆一次，并停止通风，让其后熟，若需要 得到高度腐熟的堆肥，后熟时间最好为30天以上。 ⑧ 堆腐后的物料通常需要干燥，可以采用自然露天晾干的方法，也可 以重新将鼓风机开启，保持大风量来驱逐水分。