(11)--10 有机固体废弃物与废气的微生物处理.ppt

化学成分：有机废物、无机废物形 状：固体废物、泥状废物危害状况：有害废物、一般废物来 源：工业废弃物、城市垃圾、农业固体废弃物固体废物废弃物无害化、资源化、减量化，变废为宝，净化环境废弃物无害化、资源化、减量化，变废为宝，净化环境 简单堆放法 围海造地法 堆肥处置法 焚烧处置法 卫生填埋法第第10章章 有机固体废物与废气有机固体废物与废气的微生物处理的微生物处理第一节第一节 固体有机废物的堆肥处理技术固体有机废物的堆肥处理技术堆肥化堆肥化(composting)：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。促进可被微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥堆肥(compost)：深褐色、质地松散、有泥土味深褐色、质地松散、有泥土味的物质。这种物质的养料价值不高，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。良剂，其主要成分是腐殖质。v 在在有有氧氧状状态态下下，好好氧氧微微生生物物对对有有机机废废物物进进行行分分解解转化的过程。转化的过程。v 最终产物主要是最终产物主要是H2O、CO2、热量和腐殖质。热量和腐殖质。v 好好氧氧堆堆肥肥主主要要用用于于处处理理城城市市垃垃圾圾，堆堆肥肥周周期期短短，能连续操作，因此，也称为高温快速堆肥。能连续操作，因此，也称为高温快速堆肥。一、好氧堆肥一、好氧堆肥一、好氧堆肥一、好氧堆肥 (aerobic composting)特点：高温堆肥（一般在50-60，极限可达80-90）1.基本特征 堆制 升温 高温 降温 腐熟1-2d50-60中温菌嗜热菌中温菌寄生虫和病原菌被杀死30-40 一次发酵二次发酵有机堆肥好氧分解的过程 在堆肥过程中，好氧菌通过自身的生命活动，以废物中的有机在堆肥过程中，好氧菌通过自身的生命活动，以废物中的有机物为养料，将其一部分氧化分解成简单的无机物并释放出微生物为养料，将其一部分氧化分解成简单的无机物并释放出微生物生长所需的能量，将其另一部分合成为新的细胞物质，使微物生长所需的能量，将其另一部分合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖。生物生长繁殖。2.堆肥过程及其微生物 发热阶段发热阶段v 为堆肥化的初期阶段,微生物旺盛繁殖，将堆肥中易分解的有机物，释放出大量的热量，使堆肥温度不断升高.v 堆肥中的微生物以中温好氧的细菌和真菌为主，常见的有无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌。高温阶段高温阶段(50)v 一些复杂的有机物如纤维素、半纤维素、果胶质等开始迅速分解。与此同时，堆肥中的腐殖质开始形成。v 高温阶段微生物：好热性的细菌、放线菌和真菌，达到70以上，嗜热性微生物死亡热量温度微生物恢复生命活动热量。v堆肥可以维持一个自然调节的较为持久的高温期，这对堆肥的快速腐熟起着重要作用。降温阶段降温阶段v 嗜热微生物活动减弱，产热量减少，温度逐渐下降，当温度下降到40以下时，中温性微生物又渐渐成为优势菌群，残留物进一步分解，腐殖质继续不断地积累，堆肥进入腐熟阶段。熟化阶段熟化阶段3.有机堆肥好氧分解条件：碳碳氮氮比比 C:N25:130:1发酵最好。过高，缺氮，周期长，过低，氮损失。有有机机质质含含量量 20-80%为宜。太低，升温慢，太高，供氧不足（发臭）碳磷比碳磷比C:P=75150适宜。湿湿度度30，含水量控制在45；45，50左右。在用生活垃圾制堆肥时，一般以50-60%为宜。过高，氧不足 供氧量供氧量 一般为0.050.2m3/minm2。温温度度嗜温菌发酵最适温度3040，嗜热菌发酵最适温度5560。堆肥过程的最佳温度为3555。pHpH值值 整个发酵过程pH5.58.5。中中性性或弱碱性。或弱碱性。粒度粒度理想的粒度是2575mm。4.好氧堆肥工艺(1)间歇式发酵工艺间歇式发酵工艺 v原料一批一批地发酵，一批原料堆积完后不再添加新料，待完原料一批一批地发酵，一批原料堆积完后不再添加新料，待完成发酵后成为腐殖土运出。成发酵后成为腐殖土运出。v采用该发酵工艺可露天进行，故又称为野积式堆肥或露天堆肥，采用该发酵工艺可露天进行，故又称为野积式堆肥或露天堆肥，也有建堆肥仓以进行全天候生产的。也有建堆肥仓以进行全天候生产的。间歇式发酵工艺一般采用二次发酵方式：第一次发酵采用机械强制通风，发酵10天，60高温保持5天以上，使肥料达到无害化，然后进行机械分选，去除非堆肥腐殖质。二次发酵一般在发酵仓进行，10天左右，可达到腐熟化。发酵仓有长方形池式、倾斜床式、立式圆筒式，并配有通风管、搅拌装置。立式圆筒静态发酵仓(2)连续式发酵工艺连续式发酵工艺 v 采用机械设备连续进料和连续出料方式发酵，原料在一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。v 该工艺发酵时间短，能杀灭病原体，防止异味，成品肥质量较高。v主要有滚筒式堆肥工艺和立式堆肥工艺。达诺发酵器达诺发酵器 滚筒式堆肥工艺滚筒式堆肥工艺(达诺生物稳定法达诺生物稳定法)v关键设备是达诺发酵器，其外形类似工业回转窑。关键设备是达诺发酵器，其外形类似工业回转窑。v预先被破碎的废物靠与筒体表面的摩擦沿旋转方向提升，同时借预先被破碎的废物靠与筒体表面的摩擦沿旋转方向提升，同时借助自重落下。通过如此反复升落，物料被均匀地翻动并与通入的助自重落下。通过如此反复升落，物料被均匀地翻动并与通入的空气接触，借助微生物作用进行发酵。空气接触，借助微生物作用进行发酵。立式堆肥工艺立式堆肥工艺 v主要设备为立式堆肥发酵塔，塔体通常由主要设备为立式堆肥发酵塔，塔体通常由58层组成。层组成。v堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内的堆肥物料通过不堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内的堆肥物料通过不同形式的机械运动，由塔顶一层层地向塔底移动。同形式的机械运动，由塔顶一层层地向塔底移动。v一般经过一般经过58天的好氧发酵，堆肥物即由塔顶移动至天的好氧发酵，堆肥物即由塔顶移动至塔底完成一次发酵。塔底完成一次发酵。v立式堆肥发酵塔通常为密闭结构，塔内温度分布为从立式堆肥发酵塔通常为密闭结构，塔内温度分布为从上层至下层逐渐升高，即最下层温度最高。上层至下层逐渐升高，即最下层温度最高。5-8天完成一次发酵天完成一次发酵立式堆肥发酵塔立式堆肥发酵塔立式堆肥发酵塔立式堆肥发酵塔卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒简仓式堆肥发酵仓简仓式堆肥发酵仓箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池5.堆肥发酵装置堆肥发酵装置立式多层移动床式发酵塔 立式多层圆筒式发酵塔 卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池二、厌氧堆肥二、厌氧堆肥厌氧堆肥 在无氧条件下，借厌氧微生物的作用，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。n厌氧堆肥的最终产物是厌氧堆肥的最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。热量和腐殖质。特点：1）堆置方式与好氧堆肥法相同2）堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长3）简便、省工4）封堆后1个月左右翻堆1次 厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺较简单，厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺较简单，成本低，对原料的适应性强，成品肥中氮素保留较多，但工艺条件较难成本低，对原料的适应性强，成品肥中氮素保留较多，但工艺条件较难控制，堆肥周期长，有机物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，控制，堆肥周期长，有机物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，有机物分解不完全，产品质量低，肥效差。有机物分解不完全，产品质量低，肥效差。1.厌氧堆肥的生物学原理v厌氧堆肥发酵过程。2.影响厌氧发酵的因素(1)温度温度 低低温温发发酵酵(20)：温度随气候变化，产气率不高，病原微生物难于杀灭。中中温温发发酵酵(30(3039)39)：最佳温度为37，这是甲烷菌的第一个最佳活性温区，产气量中等。高温发酵高温发酵(50(5055)55)：适宜温度为53，这是甲烷菌的第二个最佳活性温区，产气量最高，杀灭率较高，管理复杂。(2)pH在产酸菌和产CH4菌共存的厌氧消化过程中，系统的pH值应控制在6.57.5之间，最佳值为7.07.2。(3)搅拌拌搅拌作用：使发酵原料分布均匀，增加微生物与原料的接触面，加快产气速度，提高产气量和原料利用率；防止原料浮面结壳，使产生的沼气迅速排出。防止局部酸的积累。3.厌氧堆肥方法v 厌氧堆肥方式与好氧堆肥法相同，但堆内不设通风系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长。v 一般厌氧堆肥要求封堆后一个月左右翻堆一次，以利于微生物活动使堆料腐熟。第二节卫生填埋法（Sanitarylandfills）及渗滤液 生活垃圾1.卫生填埋法卫生填埋法 v卫生填埋法指将垃圾在填埋场里卫生填埋法指将垃圾在填埋场里分层填埋分层填埋的处理方法。的处理方法。由废物层和覆土层构成一个填埋单元，由一系列填埋由废物层和覆土层构成一个填埋单元，由一系列填埋单元构成一个填埋层，当填埋至设计高度后再盖上一单元构成一个填埋层，当填埋至设计高度后再盖上一层层0.90.91.21.2m m的土壤，压实后就得到了一个完整的卫生的土壤，压实后就得到了一个完整的卫生填埋场。填埋场。v其原理同堆肥法其原理同堆肥法 卫生填埋方法卫生填埋方法 卫生填埋主要有三种方法，即卫生填埋主要有三种方法，即v沟槽法沟槽法(excavated cellexcavated cell)v地面法地面法(area)area)v斜坡法斜坡法(canyon/depression)(canyon/depression)沟槽法(excavated cell)v沟槽法是把垃圾铺撒在预先挖好的沟槽内，然后压实，再把沟槽内挖出的部分土作为覆盖材料撒在垃圾上压实，即成为基础的填筑单元结构。地面法(area)v地面法也称面积法，是把垃圾直接铺撒在天然的土地表面上，按设计的厚度分层压实，用薄层黏土覆盖，然后再整体压实。斜坡法(canyon/depression)v斜坡法是把固体废物直接撒在天然的斜坡上，压实后利用工作面前可直接取到的土壤加以覆盖，然后压实，如此往复填埋。2.渗滤液 v垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，其水质和水垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，其水质和水量随垃圾成分、当地气候、大气降水、水文、填量随垃圾成分、当地气候、大气降水、水文、填埋时间及填埋工艺等因素的影响而显著变化。埋时间及填埋工艺等因素的影响而显著变化。渗滤液的来源主要有：渗滤液的来源主要有：q降水：降雨、降雪；降水：降雨、降雪；q地表迳流；地表迳流；q地下水；地下水；q垃圾含水：垃圾本身含有机组分厌氧分解产生垃圾含水：垃圾本身含有机组分厌氧分解产生的水分。的水分。垃圾渗滤液的处理方法垃圾渗滤液的处理方法(1)利用城市污水厂进行合并处理利用城市污水厂进行合并处理(2)渗滤液单独处理渗滤液单独处理(3)填埋场内循环喷洒处理填埋场内循环喷洒处理第三节第三节 气体有机废物的微生物处理气体有机废物的微生物处理挥发性有机化合物（挥发性有机化合物（VOC）石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放的常见的，可能具有毒性，致癌性，易燃易爆及破坏的常见的，可能具有毒性，致癌性，易燃易爆及破坏臭氧层的污染物。（氯乙烯、苯、多环芳烃，如氯氟臭氧层的污染物。（氯乙烯、苯、多环芳烃，如氯氟烃烃(CFC）和含氢氯氟烃）和含氢氯氟烃(HCFC)。VOC 与非甲烷总烃n非甲烷总烃是除甲烷外的烃类；n由于挥发性有机物从定义上大于非甲烷总烃，所以VOCS的范围大于非甲烷总烃。n实际应用中，非甲烷总烃（NMHC）应用于如油类挥发等气态污染物中以烃类为主的评价。VOCS指含有其他非烃类有机污染物，如苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、卤代有机物等一、基本原理一、基本原理液相或固相介质液相或固相介质二氧化碳、水等二氧化碳、水等 气体有机物气体有机物微生物降解 吸附吸附乙醇、硫醇酚、甲酚、吲哚脂肪酸、乙醛、酮、二硫化碳氨和胺 生物过滤生物过滤 悬浮生长系统悬浮生长系统附着生长系统附着生长系统 工业废气生物处理的基本原理工业废气生物处理的基本原理 水吸收水吸收微生物微生物净化后气体净化后气体有机废气有机废气有机成分有机成分简单无机物简单无机物二、处理方法二、处理方法微生物吸收工艺二、处理方法二、处理方法生物滤池（生物过滤箱）生物滤池（生物过滤箱）针对有机堆肥臭气去除的生物滤池针对有机堆肥臭气去除的生物滤池微生物滴滤工艺第二节第二节 气体有机废物的微生物处理气体有机废物的微生物处理二、处理方法二、处理方法第二节第二节 气体有机废物的微生物处理气体有机废物的微生物处理二、处理方法二、处理方法第二节第二节 气体有机废物的微生物处理气体有机废物的微生物处理二、处理方法二、处理方法