固体废物处理与利用

分类：根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过 程分成两种。
1、好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，氧气充足的 条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。
特点：一般在55～60℃时比较好，有时可高达80～90℃， 堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。
2、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发 酵堆肥。
由于氧化分解减量化所以堆肥成品 (CwHxNyOz•cH2O)与堆肥原料(CsHtNuOv•aH2O ) 之比为0.3~0.5。通常可取如下数值范围： w=5~10， x=7~17， y=1 ，z=2~8。
②细胞质的合成（包括有机物的氧化以NH3为氮源）。 n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4-nz/2-5x)O2 → C5H7NO2(细 胞质)+(nx-5) CO2+1/2(ny-4)H2O+能量
一、生物冶金技术
概念：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，称为微生 物浸出，也称为生物冶金。
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。
（一）浸出微生物 主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化铁硫杆菌、铁氧化钩
端螺菌和嗜酸热硫化叶菌等。 特点：化能自养菌；嗜酸好气；起生物催化剂作用。
（一）微生物的表面性质
1、微生物表面具有不同的电性和电量。
2、微生物表面具Hale Waihona Puke Baidu不同程度的润湿性。取决于 表面脂肪酸基等疏水基团所占面积与亲水区 面积之比。
据此可分别作为浮选调整剂、捕收剂、絮凝剂 和分散剂等使用。
二、生物浮选技术
（二）微生物浮选药剂浮选机理
1、微生物絮凝剂：选择性絮凝颗粒，将颗粒连 接成絮团。疏水性微生物形成絮团的速度更快。 性能类似或优于聚丙烯酰胺的性质，如浮油藻 类和草分支杆菌等，架桥絮凝。
2、堆浸法：在倾斜的地面上，不渗漏的基础盘床，矿 业废物堆积其上，喷洒浸出剂，从浸出液中回收金属。
3、原位浸出法：利用自然或人工形成的矿区地面裂缝， 将浸出剂注入矿床中，从矿床中抽出浸出液回收金属。
二、生物浮选技术
概念：以微生物作为浮选药剂对废物中的重金属加 以分离，使其得以利用的过程。主要用于回收低 品位非硫尾矿和废石中有价金属。
CO2，H2O， NH3 ，PO42-，
SO42-
+ 能量
随水或气 体排入环境
释放能量 转化为热
（1）中温阶段（产热或起始阶段）
堆制初期，15～45℃，嗜温性微生物利用堆 肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度不断 上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主， 一些无芽孢细菌，真菌和放线菌。在目前的 堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以内。
2、微生物调整剂：通过直接吸附或表面氧化作 用实现。
3、微生物捕收剂：微生物本身、其代谢产物 （糖、脂肽、磷脂、脂肪酸、中性脂）等表面 活性剂都可作为浮选捕收剂使用。
适当条件下还可作为起泡剂使用
三、生物转化技术—之一好氧堆肥
生物转化技术就是利用微生物的分解、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，从而达到固体废物无害化的一种处理方法。 （一）堆肥化的定义与分类 堆肥化(Composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机废物 发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。具体讲就是依靠自然 界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，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，其实质是一种发酵过程。 废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(Compost )。它是一 类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐 殖土”。
一、生物冶金技术
（二）浸出机理
1、细菌的直接作用：附着于矿物表面的细菌直接 催化矿物使矿物氧化分解，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。
2、细菌的间接作用：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。
一、生物冶金技术
（三）浸出方法
1、槽浸：是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。适用于高品位、贵金属的浸出。
降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。 堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须 自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。
2、好氧堆肥化反应机理
①有机物的氧化
不含氮的有机物（CxHyOz） CxHyOz +(x+1/2y-1/2z)O2 →xCO2+1/2yH2O+能量
含氮的有机物(CsHtNuOv•aH2O) CsHtNuOv•aH2O+bO2 →CwHxNyOz•cH2O(堆 肥)+dH2O(气)+eH2O(液)+f CO2+gNH3+能量
微 生 物 活 性 示 意 图
0
对数增长期
减速增长期
内源呼吸期
1.微生物活性 2.O2利用率
时间
微生物在高温阶段的生长过程细分为：对数生长期、减 速生长期和内源呼吸期。此后，堆积层内开始发生腐殖 质的形成过程。
（3）降温阶段(腐熟阶段)
在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的 有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性 下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物 又占优势，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进 入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。
特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比 较多，但堆制周期过长，需3～12个月，异味浓烈，分 解不够充分。
（二）好氧堆肥原理
1、好氧堆肥过程
堆肥有机物分解过程图
堆肥有机物 (含C、H、O、N
、S 、P)，
合成 (同化作用)
细胞物质 (微生物繁殖)
腐殖物
+质
供生物合成用
氧，微生物
氧化 (异化作用)
（2）高温阶段
45℃以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如 半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。
50℃左右主要是嗜热性真菌和放线菌；
60℃时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动；
70℃以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。
大多数微生物在45～65℃范围内最活跃，所以最佳 温度一般为55℃，最易分解有机物，病原菌和寄 生虫大多数可被杀死。