有机固体废物堆肥与厌氧发酵

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❖ 厌氧生物处理化
在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、稳定的一种无害化处理。在这种 厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解， 转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中， 大部分能量以甲烷形式出现，这是一种可燃气体， 可回收利用。同时，仅少量有机物被转化、合成为 新的细胞组成部分。
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一、生物处理定义
生物处理就是以固体废物中的可降解有机物 或其他组分为对象，利用生物对其作用，转化为 稳定产物、能源和其他有用物质的一种处理技术。
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二、生物处理方法
❖ 好氧生物处理法
在提供游离氧的条件下，以好氧微生物为主使 有机物降解、稳定的无害化处理方法。固体废物存 在的各种有机物(相对分子质量大、能位高)作为微 生物的营养源，经过一种生化反应，逐级释放能量， 最终转化成相对分子质量小、能位低物质而稳定下 来，达到无害化的要求，以便利用或进一步妥善处 理，使其回到自然环境中去。
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❖ 含水率：适合堆肥的垃圾含水率为40-60%； ❖ 碳/氮比（C/N）：适合堆肥的C/N比为20：1~30：
1； ❖ 粒度：适合堆肥的物料粒度为12-60mm，蔬菜类易
腐废物尺寸可略大一些。
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三、堆肥化原理
好氧堆肥是以好氧菌为主对废物中的有机物进 行吸收、氧化、分解及转化，微生物把一部分有机 物氧化成简单的无机物，并释放出能量，把另一部 分有机物转化成为新的细胞物质，使微生物生长繁 殖，产生更多的生物体。
堆肥化技术又开始回升可编辑版
分类、分选技术发展
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二、原料来源及质量控制
1、原料来源
农业
生活垃圾
来源
林业
矿业
工业
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2、质量控制
❖ 密度（容重）：适于堆肥的垃圾密度为350650kg/m3；
❖ 组分（湿质）%：有机物≥20%，并按照易腐物（动 物性+植物性）、灰渣（≥15mm称渣砾，＜15mm 为灰土）和废品（纸类、布类、塑料、金属、玻璃） 分别统计用于堆肥化处理的城市生活垃圾组成成分。
四、简易沤肥的无害化处理
❖ 加生石灰法 ❖ 加农药处理法 ❖ 加尿素法
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第三节 有机固体废物堆肥化处理技术
一、基本概念 二、原料来源及质量控制 三、堆肥化原理 四、堆肥化工艺 五、堆肥化设备 六、堆肥化过程技术参数及控制 七、堆肥腐熟度及其质量标准 八、堆肥肥效与利用
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一、基本概念
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3、含水率 含水率需根据原料质量、性质、季节而定，一
般以30%--50%为适宜。 4、pH值
沤肥过程微生物一般适于在中性和弱碱性的环境 中生长繁殖。 5、空气供给
沤肥中需氧菌的活动需要有良好的通风，一般在 温度上升期通风量要大些，温度下降期应限制通风 量；冬季为保温，通风量要小些。 6、封泥 泥的厚度一般以5-6cm为可编宜辑版，冬季可适当加大厚度。10
1、堆肥化定义 在人工控制的条件下，利用自然界中广泛分布
的细菌、放线菌、真菌等微生物的新陈代谢作用， 在中高温好氧条件下，把固体废物中可降解的有机 物转化为稳定的腐殖质的过程。
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深褐色、质地松散、有泥土味的物质。这种物质的养料价 值不高，但却是一种极好的土壤调节剂和改良剂，其主要 成分是腐殖质。
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1、总的反应方程式
好氧微生物
有机SW+O2 杂质+Q
生物化学转化 CO2+H2O+细胞体+腐殖质+
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2、理论方程
C a H b N c O d 0 . 5 ( n 2 s z r d ) O 2 n w H x N C y O z s 2 C r 2 O H ( c O n ) N 3 yH
固体废物生物 处理
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第一节 概述
有机物是固体废物污染的重要来源
1、生活垃圾中50-60%是有机物，会腐烂变质，释放 臭气，污染环境；会孳生蚊蝇，危害健康。
2、粪便、污水处理厂污泥大部分是有机物，堆放过 程中会释放污染物，污染环境。
3、农业废弃物基本上全是有机物，倾倒水体中会释 放污染物；焚烧会污染大气。
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解 (1)计算出堆肥物料C31H50NO26千摩尔质量为852kg，则参 加过程的有机物摩尔数=(1000/852)kmol=1.173kmol；
(2)堆肥产品C11H14NO4的千摩尔质量为224kg，可算出每摩 尔参加过程的残余有机物摩尔数即n=200/(1.173×224)=0.76；
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二、简易沤肥方法
❖ 污水坑沤肥法 ❖ 平地沤肥法 ❖ 半坑式沤肥法
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三、简易沤肥的影响因素及其控制
1、原料有机成分含量 控制有机物含量25%以上，C/N比例约为25：1。
2、微生物量 为了加速沤肥的腐熟，可加入一些富含高温纤维分 解菌的骡、马粪或几经腐熟的堆肥体，加入量一般
为堆体的10%～20%。
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三、主要生物处理技术
❖ 堆肥化技术 ❖ 厌氧消化 ❖ 废物养殖蚯蚓 ❖ 微生物浸出回收金属
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第二节 沤肥技术
一、沤肥技术原理 利用需氧性微生物的活动，快速分解有机物，并
产生大量的热能使堆体内的温度不断上升，一般可 达到50--70℃，并维持一定时间，从而将堆料的病 菌、蠕虫卵、蝇蛆等杀死，达到无害化的目的，并 进行有机物的降解。
(3)由已知条件：a=31，b=50，c=1，d=26，w=11，x=14， y=1，z=4。可以算出
式中 r=0.5[b-nx-3(c-ny)]； s=a-nw；n为降解效率(摩尔转化率<1)； CaHbNcOd和CwHxNyOz分别代表堆肥原料和
堆肥产物的成分。
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例题
用一种成分为C31H50NO26的堆肥物料进 行实验室规模的好氧堆肥化试验。试验结果， 每1000kg堆料在完成堆肥化后仅剩下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。
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根据微生物生长的环境可将堆肥化分为： ❖ 好氧堆肥化 ❖ 厌氧堆肥化
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2、堆肥化发展过程
厌氧堆肥化
农业废弃物、落叶、杂草、粪便
城市生活垃圾
垃圾成分动植物残余、灰渣
好氧堆肥化、机械化堆肥 堆肥厂停产倒闭
垃圾产生速度快、产量大
工业革命，工业制成品及有 害物混入垃圾中
填埋、焚烧等缺陷