第九章可生化降解固体废物的处理与利用同济大学环境科学与工程学院考研资料——水污染控制工程，固体废物处理与处置教学课件

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1、第九章可生化降解固体废物的处理与利用本章重点好氧堆肥程序、工艺、影响因素有机物的厌氧发酵过程影响发酵的因素第一节好氧堆肥有机固体废物的堆肥化技术是一种最常用的固体废物生物转换技术，是对固体废物进行稳定化、无害化处理的重要方式之一，也是实现固体废物资源化，能源化的系统技术之一。堆肥化的基本概念定义：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程叫做堆肥化。堆肥化的产物称作堆肥。堆肥的定义包含了好氧堆肥和厌氧堆肥，而在欧盟，堆肥化过程仅限定于好氧堆肥。总之，堆肥化是一种受控制的生物降解和转化的过程。垃圾堆肥产品中含有有机质和P

2、、K等多种植物所需的养分,施用后,不仅可以提高农林等产品的产量,而且可以明显改善土壤的物理、化学、生物学性状,因而有望成为发展粮食、蔬菜、花卉、林木生产等方面的有效资源。使用堆肥的作用1.施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性质土壤容重随堆肥用量的增加而减小,总团粒结构和水稳团粒结构均有增加趋势,同时土壤固相容积逐渐减少,液相和气相容积逐渐增加,提高了土壤孔隙度和毛管孔隙度,从而提高了土壤的通气透水和田间持水量,明显改善了土壤的物理性质。施用堆肥可提高土壤的阳离子代换量,改善土壤对酸碱的缓冲能力,提供养分交换和吸附的活性位点,从而提高土壤保肥性。2.施用堆肥促进植物产量和品质的提高3.施用堆肥

3、增加土壤的微生物活性,可修复被污染的土壤4.堆肥是缓效性肥料，不会对农作物产生伤害。5.堆肥是CO2的供给源。使用堆肥过量的不良影响施用过量堆肥可引起土壤砂化垃圾堆肥虽含有多种养分,但普遍存在着有机质含量高,而腐殖质含量水平低下,以及有较大比例的砾石成分,长期施用于大田会导致土壤砂化。重金属污染重金属污染是垃圾堆肥施用过程中的一个重要问题。堆肥的原料堆肥的原料很广泛，有城市生活垃圾、污泥、农业废弃物、动物粪便等。城市生活垃圾是最主要的原料，但其中可堆肥物数量、碳氮比、水分等常常不能满足要求，需要进行适当的预处理。堆肥原料的特性密度350~650kg/m3组成成分有机物含量不少于20%含

4、水率40%~60%碳氮比20:1~30:1堆肥的基本原理在有氧的条件下，依靠耗氧微生物来进行的。有机废物中的可溶性物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被吸收；而不溶性的胶体有机物质，先被吸附到微生物体外，依靠分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢和合成代谢。堆肥化过程大致可分为以下三个阶段：中温阶段（产热阶段）高温阶段腐熟阶段中温阶段:在发酵之前,垃圾中就存在着各种有害的、无害的菌类,当温度和其他条件适宜时,各类微生物菌群即开始繁殖,利用一定的养料和微量元素来发展自己的群体。当温度达到25℃以上时,中温微生物菌类进入旺盛的繁殖期,开始活跃地对有

5、机物进行分解和代谢。20h左右温度就能升到50℃以上,以无芽孢菌、芽孢菌和霉菌等嗜温好氧性微生物为主的菌类,它们将单糖、淀粉、蛋白质等易分解的有机物迅速分解。在供热和微生物消化过程中,热量不断积累,这样能节省消化时间。高温阶段:达到温度45℃以上时,中温微生物受到了抑制或死亡,除了易腐有机物继续分解外,一些较难分解的有机物,如纤维素、木质素也逐渐被分解。此时嗜热真菌、好热放线菌、好热芽孢杆菌等微生物活动占了优势,腐殖质开始形成。当温度升到70℃以上时大量的嗜热菌类死亡或进入休眠状态,在各种酶的作用下,有机质仍在继续分解,热量的产生会由于死亡的微生物酶的作用消退而逐渐降低温度,温度低于7

6、0℃以下时,休眠好热的微生物又重新活跃起来并产生新的热量,经过反复几次保持在70℃的高温水平,腐殖质已经基本形成,堆肥物质初步稳定。腐熟阶段（降温阶段）:当高温持续一段时间后,随着微生物活动的减弱,温度开始下降到40℃左右,其中易腐熟的物质已成熟,剩下几乎大部分是纤维素,木质纤维素和其他稳定物质,这些物质不需要再加以分解,让它们在土壤中更有利于完全分解。由于土壤的微生物的存在和代谢,更容易促进植物的生长。热灭活和无害化控制消灭垃圾中的病原体有多种方法：堆肥化、厌氧或好氧消化、热干化、巴氏灭菌消毒、电离辐射处理、掺加石灰化学处理、发酵沉卵方法等。好氧堆肥化能提供杀灭病原体的热量。病原体细

7、胞的热死主要是由于酶的热灭活所致。理论上堆层温度55℃以上需要5~7天；70℃则需要维持3~5天。好氧堆肥过程现代化堆肥生产，通常由前处理、主发酵（一次发酵、一级发酵或初级发酵）、后发酵（二次发酵、二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。1.前处理去除不可发酵的组分，调整水分和碳氮比，有时需要添加菌种和酶制剂，以促进发酵正常进行。2.主发酵在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气。3.后发酵经过主发酵的半成品被送去后发酵。等到