固体废物处理与利用精选PPT.ppt
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1、固体废物处理与利用第1页,此课件共60页哦一、生物冶金技术一、生物冶金技术l l概念:利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的概念:利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的概念:利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的概念: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,称为微生物浸有价金属组分,使其得以利用的过程,称为微生物浸有价金属组分,使其得以利用的过程,称为微生物浸有价金属组分,使其得以利用的过程,称为微生物浸出,也称为生物冶金。出,也称为生物冶金。出,也称为生物冶金。出,也称为生物冶金。l l主要用于回收主要用于回收主要用于回收主要用于回收含硫含硫含硫含硫矿
2、业固体中的有价金属,如铜、金、矿业固体中的有价金属,如铜、金、矿业固体中的有价金属,如铜、金、矿业固体中的有价金属,如铜、金、铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛。铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛。铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛。铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛。(一)浸出微生物(一)浸出微生物(一)浸出微生物(一)浸出微生物l l主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化铁硫杆菌、铁氧化钩端主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化铁硫杆菌、铁氧化钩端主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化铁硫杆菌、铁氧化钩端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。螺菌和嗜酸热硫化叶菌等。螺菌和嗜酸热硫化叶菌等。螺菌和嗜酸热硫化叶菌
3、等。l l特点:化能自养菌;嗜酸好气;起生物催化剂作用。特点:化能自养菌;嗜酸好气;起生物催化剂作用。特点:化能自养菌;嗜酸好气;起生物催化剂作用。特点:化能自养菌;嗜酸好气;起生物催化剂作用。第2页,此课件共60页哦1 1 1 1、细菌的直接作用:细菌的直接作用:细菌的直接作用:细菌的直接作用:附着于矿物表面的细菌直接催附着于矿物表面的细菌直接催附着于矿物表面的细菌直接催附着于矿物表面的细菌直接催化矿物使化矿物使化矿物使化矿物使矿物氧化分解矿物氧化分解矿物氧化分解矿物氧化分解,并从中,并从中,并从中,并从中直接得到能源和其他直接得到能源和其他直接得到能源和其他直接得到能源和其他矿物营养元素矿
4、物营养元素矿物营养元素矿物营养元素满足自身生长需要。满足自身生长需要。满足自身生长需要。满足自身生长需要。2 2 2 2、细菌的间接作用:细菌的间接作用:细菌的间接作用:细菌的间接作用:依靠细菌的依靠细菌的依靠细菌的依靠细菌的代谢产物代谢产物代谢产物代谢产物硫酸硫酸硫酸硫酸铁的氧化作用铁的氧化作用铁的氧化作用铁的氧化作用,细菌,细菌,细菌,细菌间接间接间接间接地从矿物中获得生长所需地从矿物中获得生长所需地从矿物中获得生长所需地从矿物中获得生长所需的能源和基质。的能源和基质。的能源和基质。的能源和基质。(二)浸出机理(二)浸出机理一、生物冶金技术一、生物冶金技术第3页,此课件共60页哦(三)浸出
5、方法(三)浸出方法1 1 1 1、槽浸:槽浸:槽浸:槽浸:是将是将是将是将细菌酸性硫酸高铁浸出剂细菌酸性硫酸高铁浸出剂细菌酸性硫酸高铁浸出剂细菌酸性硫酸高铁浸出剂与与与与废物废物废物废物在反应槽中混在反应槽中混在反应槽中混在反应槽中混合,机械搅拌合,机械搅拌合,机械搅拌合,机械搅拌通气通气通气通气或气升搅拌,然后从浸出液中回收金属。或气升搅拌,然后从浸出液中回收金属。或气升搅拌,然后从浸出液中回收金属。或气升搅拌,然后从浸出液中回收金属。适用于适用于适用于适用于高品位、贵金属高品位、贵金属高品位、贵金属高品位、贵金属的浸出。的浸出。的浸出。的浸出。2 2 2 2、堆浸法:堆浸法:堆浸法:堆浸法
6、:在在在在倾斜倾斜倾斜倾斜的地面上,不渗漏的的地面上,不渗漏的的地面上,不渗漏的的地面上,不渗漏的基础盘床基础盘床基础盘床基础盘床,矿业废物堆,矿业废物堆,矿业废物堆,矿业废物堆积其上,积其上,积其上,积其上,喷洒浸出剂喷洒浸出剂喷洒浸出剂喷洒浸出剂,从,从,从,从浸出液浸出液浸出液浸出液中回收金属。中回收金属。中回收金属。中回收金属。3 3 3 3、原位浸出法:原位浸出法:原位浸出法:原位浸出法:利用自然或人工形成的矿区地面裂缝,将利用自然或人工形成的矿区地面裂缝,将利用自然或人工形成的矿区地面裂缝,将利用自然或人工形成的矿区地面裂缝,将浸出浸出浸出浸出剂注入矿床剂注入矿床剂注入矿床剂注入矿
7、床中,从矿床中中,从矿床中中,从矿床中中,从矿床中抽出浸出液抽出浸出液抽出浸出液抽出浸出液回收金属。回收金属。回收金属。回收金属。一、生物冶金技术一、生物冶金技术第4页,此课件共60页哦二、生物浮选技术二、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概念:以微生物作为浮选药剂对废物中的重金属加以分概念:以微生物作为浮选药剂对废物中的重金属加以分概念: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离,使其得以利用的过程。主要用于回收低品位离,使其得以利用的过程。主要用于回收低品位离,使其得以利用的过程。主要用于回收低品位非硫非硫非硫非硫尾矿和
8、废石尾矿和废石尾矿和废石尾矿和废石中有价金属。中有价金属。(一)微生物的表面性质(一)微生物的表面性质1 1、微生物表面具有不同的电性和电量微生物表面具有不同的电性和电量。2 2、微生物表面具有不同程度的润湿性。微生物表面具有不同程度的润湿性。取决于取决于表面脂肪酸基等疏水基团所占面积与亲水区表面脂肪酸基等疏水基团所占面积与亲水区面积之比。面积之比。据此据此可分别作为可分别作为浮选调整剂、捕收剂、絮凝剂浮选调整剂、捕收剂、絮凝剂和分散剂和分散剂等使用。等使用。第5页,此课件共60页哦(二)微生物浮选药剂浮选机理(二)微生物浮选药剂浮选机理1 1、微生物絮凝剂:选择性絮凝颗粒,将颗粒连接微生物絮
9、凝剂:选择性絮凝颗粒,将颗粒连接成絮团。成絮团。疏水性微生物形成絮团的速度更快。性能类疏水性微生物形成絮团的速度更快。性能类疏水性微生物形成絮团的速度更快。性能类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似或优于聚丙烯酰胺的性质,如浮油藻类和草分支杆似或优于聚丙烯酰胺的性质,如浮油藻类和草分支杆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。菌等,架桥絮凝。菌等,架桥絮凝。菌等,架桥絮凝。2 2、微生物调整剂:通过直接吸附或表面氧化作用实微生物调整剂:通过直接吸附或表面氧化作用实现。现。3 3、微生物捕收剂:微生物本身、其代谢产物(糖、微
10、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)脂肽、磷脂、脂肪酸、中性脂)等等表面活性剂表面活性剂都都可作为浮选捕收剂使用。可作为浮选捕收剂使用。二、生物浮选技术二、生物浮选技术适当条件下还可作为起泡剂使用第6页,此课件共60页哦三、生物转化技术三、生物转化技术之一好氧堆肥之一好氧堆肥生物转化技术生物转化技术生物转化技术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就是利用微生物的分解、转化将固体废物中易于生物就是利用微生物的分解、转化将固体废物中易于生物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
11、固体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。废物无害化的一种处理方法。废物无害化的一种处理方法。废物无害化的一种处理方法。(一)堆肥化的定义与分类(一)堆肥化的定义与分类(一)堆肥化的定义与分类(一)堆肥化的定义与分类l l堆肥化堆肥化堆肥化堆肥化(Composting)(Composting)是在控制条件下,使来源于生物的有机废物发生生物是在控制条件下,使来源于生物的有机废物发生生物是在控制条件下,使来源于生物的有机
12、废物发生生物是在控制条件下,使来源于生物的有机废物发生生物稳定作用稳定作用稳定作用稳定作用(Biostablization)(Biostablization)的过程。的过程。的过程。的过程。具体讲就是依靠自然界广泛分布的细菌、具体讲就是依靠自然界广泛分布的细菌、具体讲就是依靠自然界广泛分布的细菌、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
13、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。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。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。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。l l废物经过堆肥化处理,制得的成品叫做堆肥废物经过堆肥化处理,制得的成品叫做堆肥废物经过堆肥化处理,制得的成品叫做堆肥废物经过堆肥化处理,制得的成品叫做堆肥(Compost)(Compost)。它是一类棕色的、。它是一类棕色的、。它是一类棕色的、。它是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质,故也称为泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质,故也
14、称为泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质,故也称为泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质,故也称为“腐殖土腐殖土腐殖土腐殖土”。第7页,此课件共60页哦分类: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。种。种。种。1 1 1 1、好氧堆肥(高温堆肥):、好氧堆肥(高温堆肥):、好氧堆肥(高温堆肥):、好氧堆肥(高温堆肥):在通气条件好,氧气充足的条件下在通气条件好,氧气充足的条件下在通气条件好,氧气充足的条件下在通气条件
15、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。通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。特点:一般在特点:一般在特点:一般在特点:一般在5555555560606060时比较好,有时可高达时比较好,有时可高达时比较好,有时可高达时比较好,有时可高达8080808090909090,堆制周,堆制周,堆制周,堆制周期短,也称为高温堆肥或高温快速堆肥期短,也称为高温堆肥或高温快速堆肥期短,也称为高温堆肥或高温快速堆肥期短,也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。2 2 2 2、厌氧堆肥:是、厌氧堆肥:是、厌氧堆肥:是、厌氧堆肥:是在
16、氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。特点:堆制温度低,工艺较简单,成品堆肥中氮素保留比较多,特点:堆制温度低,工艺较简单,成品堆肥中氮素保留比较多,特点:堆制温度低,工艺较简单,成品堆肥中氮素保留比较多,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,需但堆制周期过长,需但堆制周期过长,需但堆制周期过长,需3 3 3 312121212个月,异味浓烈,分解不够充分。个月,异味浓烈,分解不够充分。个月,异味浓烈,分解不够充分。个月,异味浓烈,分
17、解不够充分。第8页,此课件共60页哦合成合成合成合成(同同同同化化化化作作作作用用用用)氧化氧化氧化氧化堆肥有机物堆肥有机物(含含C、H、O、N、S、P),氧,微生物氧,微生物细胞物质细胞物质细胞物质细胞物质(微生物繁殖微生物繁殖微生物繁殖微生物繁殖)COCO2 2,HH2 2OO,NHNH3 3,POPO4 42-2-,SOSO4 42-2-能量能量能量能量随水或气随水或气随水或气随水或气体排入环境体排入环境体排入环境体排入环境释放能量释放能量释放能量释放能量转化为热转化为热转化为热转化为热供生物合成用供生物合成用供生物合成用供生物合成用(异异异异化化化化作作作作用用用用)+腐殖物腐殖物腐殖
18、物腐殖物质质质质+(二)好氧堆肥原理(二)好氧堆肥原理1、好氧堆肥过程、好氧堆肥过程堆肥有机物分解过程图堆肥有机物分解过程图堆肥有机物分解过程图堆肥有机物分解过程图 第9页,此课件共60页哦堆制初期,堆制初期,1545,嗜温性微生物,嗜温性微生物利用堆肥中利用堆肥中可溶性有机物可溶性有机物进行旺盛繁殖。进行旺盛繁殖。温度不断上升温度不断上升,此,此阶段以阶段以中温、需氧型中温、需氧型微生物为主,一些无芽孢细菌,微生物为主,一些无芽孢细菌,真菌和放线菌真菌和放线菌。在目前的堆肥化设备中,此阶段一。在目前的堆肥化设备中,此阶段一般在般在12小时小时以内。以内。(1)中温阶段(产热或起始阶段)中温阶
19、段(产热或起始阶段)第10页,此课件共60页哦45以上,嗜热性微生物为主,复杂的有机物以上,嗜热性微生物为主,复杂的有机物如如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。5050左右主要是嗜热性真菌和放线菌;左右主要是嗜热性真菌和放线菌;左右主要是嗜热性真菌和放线菌;左右主要是嗜热性真菌和放线菌;6060时,几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动;时,几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动;时,几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动;时,几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动;7070以上大多数嗜热性微生物不适应,大批死亡、休眠。以上大多数嗜热性微生物不适应,大批死亡、休眠。以
20、上大多数嗜热性微生物不适应,大批死亡、休眠。以上大多数嗜热性微生物不适应,大批死亡、休眠。大多数微生物在大多数微生物在4565范围范围内最活跃,所以内最活跃,所以最最佳温度一般为佳温度一般为55,最易分解有机物,病原菌和最易分解有机物,病原菌和寄生虫大多数可被杀死寄生虫大多数可被杀死。(2)高温阶段)高温阶段第11页,此课件共60页哦微微微微生生生生物物物物活活活活性性性性示示示示意意意意图图图图1.1.微生物活性微生物活性2.O2.O2 2利用率利用率0 0时间时间对数增长期对数增长期减速增长期减速增长期内源呼吸期内源呼吸期微生物在高温阶段的微生物在高温阶段的生长过程生长过程细分为:细分为:
21、对数生长期、减速生对数生长期、减速生长期和内源呼吸期长期和内源呼吸期。此后,堆积层内开始发生腐殖质的形成过程。此后,堆积层内开始发生腐殖质的形成过程。第12页,此课件共60页哦在在内源呼吸后期内源呼吸后期,只剩下部分,只剩下部分较难分解的较难分解的有机物和新形成的腐殖质有机物和新形成的腐殖质,此时,此时微生物的活性微生物的活性下降,发热量减少,温度下降下降,发热量减少,温度下降。嗜温性嗜温性微生物微生物又占优势,又占优势,腐殖质不断增多且稳定化腐殖质不断增多且稳定化,堆肥进堆肥进入腐熟阶段,需氧量和含水量降低。入腐熟阶段,需氧量和含水量降低。降温后,需氧量大大减少,含水率也降低。降温后,需氧量
22、大大减少,含水率也降低。堆肥物孔隙增大,氧扩散能力增强堆肥物孔隙增大,氧扩散能力增强,此时只须,此时只须自然通风,自然通风,最终使堆肥稳定,完成堆肥过程。最终使堆肥稳定,完成堆肥过程。(3)降温阶段)降温阶段(腐熟阶段腐熟阶段)第13页,此课件共60页哦2、好氧堆肥化反应机理、好氧堆肥化反应机理 有机物的氧化有机物的氧化有机物的氧化有机物的氧化l l不含氮的有机物(不含氮的有机物(Cx xHy yOz z)CxHy yOz +(x x+1/2y-1/2-1/2z z)O)O2 2x xCO2+1/2+1/2yH2 2O+O+能量能量能量能量l l含氮的有机物含氮的有机物含氮的有机物含氮的有机物
23、(C(Cs sHt tNu uOOvaH2O)CsHt tNuOv va aHH2 2O+b bOO2CCwHHxNyOz z c cHH2 2O(堆肥堆肥)+d dHH2 2O(气气)+e eH2 2O(O(液液液液)+)+f fCO2+g gNH3+能量能量能量能量l l由于氧化分解减量化所以堆肥成品由于氧化分解减量化所以堆肥成品(CwHxNyOzcH2O)与与堆肥原料堆肥原料(CsHtNuOvaH2O)之比为之比为0.30.5。通常可。通常可取如下数值范围:取如下数值范围:w=510,x=717,y=1,z=28。第14页,此课件共60页哦细胞质的合成(包括有机物的氧化以细胞质的合成(包
24、括有机物的氧化以NHNH3 3为氮源)。为氮源)。为氮源)。为氮源)。n(Cx xHyOz z)+NHNH3+(nx+ny/4-nz/2-5/2-5x x)O)O2CC5H7NONO2(细胞质细胞质)+(nxnx-5)CO2 2+1/2(+1/2(nyny-4)H2O+O+能量能量能量能量细胞质的氧化细胞质的氧化细胞质的氧化细胞质的氧化C C5 5H7NO2 2(细胞质细胞质细胞质细胞质)+5O)+5O25CO5CO2+2H2 2O+NHO+NH3 3+能量能量能量能量第15页,此课件共60页哦好好好好氧氧氧氧堆堆堆堆肥肥肥肥化化化化能能能能提提提提供供供供杀杀杀杀灭灭灭灭病病病病原原原原体体
25、体体所所所所需需需需要要要要的的的的热热热热量量量量,(病病病病原原原原体体体体)细细细细胞胞胞胞的的的的热热热热死死死死主要是由于酶的热灭活所致。主要是由于酶的热灭活所致。主要是由于酶的热灭活所致。主要是由于酶的热灭活所致。其依据的理论主要是热灭活理论。其依据的理论主要是热灭活理论。其依据的理论主要是热灭活理论。其依据的理论主要是热灭活理论。热灭活有关理论指出:热灭活有关理论指出:热灭活有关理论指出:热灭活有关理论指出:(1)(1)温温温温度度度度超超超超过过过过一一一一定定定定范范范范围围围围时时时时,以以以以活活活活性性性性型型型型存存存存在在在在的的的的酶酶酶酶将将将将明明明明显显显显
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