环境工程微生物学有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落.pptx

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1、11.1.1 堆肥法堆肥法堆肥化(composting)是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可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(compost)是堆肥化的产品。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称“腐殖质”，可作为优质的土壤改良剂和农肥。第第1页页/共共36页页1.好氧堆肥(aerobic composting)v 在在有有氧氧状状态下下，好好氧氧微微生生物物对有有机机废物物进行行分分解解转化的化的过程。程。v 最最终产物主要是物主要是H2O、CO2、热量和腐殖量和腐殖质。v 好好氧氧堆堆肥肥主主要要用用于于处理理城城市市垃垃圾圾，堆堆肥肥系

2、系统的的温温度度一一般般为5065，最最高高可可达达8090，堆堆肥肥周周期期短短，能能连续操操作作，因因此此，也也称称为高高温温快快速速堆堆肥。肥。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第2页页/共共36页页厌氧堆肥厌氧堆肥(anaerobic composting)anaerobic composting)在在无无氧氧条条件件下下，厌厌氧氧微微生生物物对对有有机机物物进进行行分分解解转化的过程。转化的过程。厌氧堆肥的最终产物是厌氧堆肥的最终产物是CHCH4 4、COCO2 2、热量热量和和腐殖质腐殖质。厌厌氧氧堆堆肥肥过过程程中中，空空气气与与发发酵酵原原料料隔隔绝绝，堆堆制制温

3、温度度低低，工工艺艺较较简简单单，成成本本低低，对对原原料料的的适适应应性性强强，成成品品肥肥中中氮氮素素保保留留较较多多，但但工工艺艺条条件件较较难难控控制制，堆堆肥肥周周期期长长，有有机机物物分分解解速速度度缓缓慢慢，处处理理效效率率低低，容容易易产产生生恶恶臭臭，有有机机物物分分解解不不完完全全，产产品品质量低，肥效差。质量低，肥效差。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第3页页/共共36页页有机堆肥好氧分解的过程 在堆肥在堆肥过程中，好氧菌通程中，好氧菌通过自身的生命活自身的生命活动，以，以废物中物中的有机物的有机物为养料，将其一部分氧化分解成养料，将其一部分氧化分解成简单

4、的无机物的无机物并并释放出微生物生放出微生物生长所需的能量，将其另一部分合成所需的能量，将其另一部分合成为新的新的细胞物胞物质，使微生物生，使微生物生长繁殖。繁殖。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第4页页/共共36页页2.堆肥过程及其微生物 发热阶段段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。一、有机固体废物的好氧堆肥一、有机固体废物的好氧堆肥 第第5页页/共共36页页 高温高温阶段段(50)v 一些复杂的有机物如纤维素、半纤维素、果胶质

5、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，v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。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。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第6页页/共共36页页 降温降温阶段段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。熟化熟化阶段段一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第7页页/共共36页页3.有机堆肥好氧分解要求的条

6、件 碳氮比碳氮比 C:N25:130:1发酵最好。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，一般以含水量为55为最佳。一、有机固体废物的好氧堆肥一、有机固体废物的好氧堆肥 第第8页页/共共36页页 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 整个发酵过程pH5.58.5。粒度粒度 理想的粒度是2575mm。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第9页页/共共36页页4.好氧堆肥工艺(1)间歇式歇式发酵工

7、酵工艺v原料一批一批地原料一批一批地发酵，一批原料堆酵，一批原料堆积完后不再完后不再添加新料，待完成添加新料，待完成发酵后成酵后成为腐殖土运出。腐殖土运出。v采用采用该发酵工酵工艺可露天可露天进行，故又称行，故又称为野野积式式堆肥或露天堆肥，也有建堆肥堆肥或露天堆肥，也有建堆肥仓以以进行全天候生行全天候生产的。的。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第10页页/共共36页页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

8、长方形池式、倾斜床式、立式圆筒式，并配有通风管、搅拌装置。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第11页页/共共36页页立式圆筒静态发酵仓一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第12页页/共共36页页(2)连续式式发酵工酵工艺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。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第13页页/共共36页页达诺发酵器 滚筒式堆肥工筒式堆肥工艺(达达诺生物生物稳定法定法)v关关键设备是达是达诺发

9、酵器，其外形酵器，其外形类似工似工业回回转窑。窑。v预先被破碎的先被破碎的废物靠与筒体表面的摩擦沿旋物靠与筒体表面的摩擦沿旋转方向提升，方向提升，同同时借助自重落下。通借助自重落下。通过如此反复升落，物料被均匀地翻如此反复升落，物料被均匀地翻动并与通入的空气接触，借助微生物作用并与通入的空气接触，借助微生物作用进行行发酵。酵。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第14页页/共共36页页 立式堆肥工立式堆肥工艺v主要主要设备为立式堆肥立式堆肥发酵塔，塔体通常由酵塔，塔体通常由58层组成。成。v堆肥物料由塔堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内的堆肥物料通入塔内，在塔内的堆肥物料通过不同形式的

10、机械运不同形式的机械运动，由塔，由塔顶一一层层地向塔底移地向塔底移动。v一般一般经过58天的好氧天的好氧发酵，堆肥物即由塔酵，堆肥物即由塔顶移移动至塔底完成一次至塔底完成一次发酵。酵。v立式堆肥立式堆肥发酵塔通常酵塔通常为密密闭结构，塔内温度分布构，塔内温度分布为从上从上层至下至下层逐逐渐升高，即最下升高，即最下层温度最高。温度最高。一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第15页页/共共36页页一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第16页页/共共36页页立式多层移动床式发酵塔一、固体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第17页页/共共36页页立式多层圆筒式发酵塔一、固

11、体废物的好氧堆肥一、固体废物的好氧堆肥 第第18页页/共共36页页1.厌氧堆肥的生物学原理v厌氧堆肥是有机物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有CH4和CO2等气体产生的厌氧发酵过程。二、固体废物的厌氧堆肥二、固体废物的厌氧堆肥 第第19页页/共共36页页2.影响厌氧发酵的因素(1)温度温度 低低温温发酵酵(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。高温高温发酵酵(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

12、杂。二、固体废物的厌氧堆肥二、固体废物的厌氧堆肥 第第20页页/共共36页页(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。二、固体废物的厌氧堆肥二、固体废物的厌氧堆肥 第第21页页/共共36页页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

13、腐熟。二、固体废物的厌氧堆肥二、固体废物的厌氧堆肥 第第22页页/共共36页页11.1.2 卫生填埋法（Sanitary landfills）及渗滤液1.卫生填埋法生填埋法v卫生填埋法指将垃圾在填埋生填埋法指将垃圾在填埋场里里分分层填埋填埋的的处理方理方法。由法。由废物物层和覆土和覆土层构成一个填埋构成一个填埋单元，由一系列元，由一系列填埋填埋单元构成一个填埋元构成一个填埋层，当填埋至，当填埋至设计高度后再盖高度后再盖上一上一层0.90.91.21.2m m的土壤，的土壤，压实后就得到了一个完整后就得到了一个完整的的卫生填埋生填埋场。v其原理同堆肥法其原理同堆肥法 第第23页页/共共36页页卫

14、生填埋方法生填埋方法 卫生填埋主要有三种方法，即生填埋主要有三种方法，即v沟槽法沟槽法(excavated cell)excavated cell)v地面法地面法(area)area)v斜坡法斜坡法(canyon/depression)canyon/depression)第第24页页/共共36页页沟槽法(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。第第25页页/共共36页页沟槽法示意沟槽法示意图第第26页页/共共36页页地面法(area)v地面法也称面积法，是把垃圾直接铺撒在天然的土

15、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。第第27页页/共共36页页地面法示意地面法示意图第第28页页/共共36页页斜坡法(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。第第29页页/共共36页页斜坡法示意斜坡法示意图第第30页页/共共36页页2.渗滤液v垃圾渗垃圾渗滤液是一种高液是一种高浓度有机度有机废水，其水水，其水质和和水量随垃圾成分、当地气候、大气降水、水文、水量随垃圾成分、当地气候、大气降水、水文、填埋填埋时间及填埋工及填埋工艺等因素的影响而等因素的影响而显著著变

16、化。化。渗渗滤液的来源主要有：液的来源主要有：降水：降雨、降雪；降水：降雨、降雪；地表地表迳流；流；地下水；地下水；垃圾含水：垃圾本身含有机垃圾含水：垃圾本身含有机组分分厌氧分解氧分解产生的水分。生的水分。第第31页页/共共36页页垃圾渗垃圾渗滤液的液的处理方法理方法(1)利用城市利用城市污水厂水厂进行合并行合并处理理(2)渗渗滤液液单独独处理理(3)填埋填埋场内循内循环喷洒洒处理理第第32页页/共共36页页11.2 废气的生物处理11.2.1 工工业废气生物气生物处理的基本原理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 第第33页页/共共36页页11.2.2 废气生物处理的工艺1.生物吸收工生物吸收工艺第第34页页/共共36页页2.微生物滴滤工艺3.微生物微生物过滤工工艺第第35页页/共共36页页感谢观看！感谢观看！第第36页页/共共36页页