固废第五章固体废物生物处理

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1、第五章固体废物生物处理5.1概述生物处理的对象以生物源物质为主要组分的各种固体废物易腐生活垃圾农业废弃物食品加工废物同济大学固体废物处理与资源化研究所生物处理的对象生物源物质的化学分析生物质组成可溶性糖、纤维素、半纤维素、木质素蛋白质（水溶、非水溶）、脂肪营养元素N、P、K、Ca、Mg、Fe其他盐度、有害元素、有害化合物同济大学固体废物处理与资源化研究所生物处理的途径好氧/兼性废物水溶性有机物非水溶性有机物水解微生物代谢热量CO2+H2O+N2+NH3+腐殖质NOx-O2生物量同济大学固体废物处理与资源化研究所生

2、物处理的途径厌氧废物水溶性非水溶性水解糖类蛋白质脂肪酸酸化/发酵VFA氨基酸乳酸醇类乙酸化乙酸CO2H2NH4+H2O甲烷化CH4+CO2NH4+生物塑料PHA聚乳酸氢回收腐殖质同济大学固体废物处理与资源化研究所生物处理的途径其他Vemicomposting废物初腐化蚯蚓代谢蚓粪蚓体同济大学固体废物处理与资源化研究所生物处理的途径基质化利用废物水解营养液微生物体酶其他微生物蛋白质同济大学固体废物处理与资源化研究所生物处理的应用堆肥无害化、稳定化、有机质循环农业/生活垃圾处理受污染土壤处理同济大学固体废物处理与资源化

3、研究所生物处理的应用厌氧消化稳定化、能源利用、有机质循环农业/生活垃圾/食品工业废物/污泥处理其他高附加值利用生物可降解聚合物、H2、电能、酶制剂同济大学固体废物处理与资源化研究所5.2固体废物堆肥化堆肥工艺的定义与分类定义在受控条件下，通过微生物对有机物的代谢过程，使生物源废物转化为稳定的有机残余物，堆肥产物应具有在堆存和运输过程中不腐败发臭、相容于植物生长的特性分类进—出料间歇/连续物料运动静态/动态代谢环境高温/中温好氧/厌氧同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理计量方程不含氮有机物的氧化含氮有机

4、物的氧化细胞质的合成细胞质的氧化同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理例题某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1：3，含氮有机物计量分子式为：C12H16O6N,不含氮有机物计量分子式为：C2H3O;若堆肥过程中有机物的降解率均为60%,其中转化为生物质的重量占1/10，生物质的计量分子式为：C5H7O2N；腐熟堆肥分子式为：C15H18O4N，不考虑生物质的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物30%）堆肥化所需的理论空气量（m3）。空气中含氧21%（体积比），每mol氧体积为0.0224m3同济

5、大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理解：以1kg为计算单位1）转化为生物质的含碳有机物量及其耗氧量取n=5，配平前式：同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理2）其余含碳有机物降解耗氧量同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理3）含氮有机物降解耗氧量取m=3配平4）总耗氧量=106+563+118=787g换算为每吨原料，即需空气2623Nm3同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理堆肥化微生物细菌：化能异养型细菌化能自养型细菌放线菌真菌：霉菌酵母菌原生动物同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原

6、理堆肥过程与微生态启动阶段主导微生物：真菌、放线菌代谢：升温阶段主导微生物：细菌、放线菌代谢：高温阶段主导微生物：细菌、（放线菌）代谢：胞外酶生物质细胞溶解性基质好氧代谢溶解性基质无机物+细胞质+热量好氧代谢溶解性基质无机物+细胞质+热量同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理降温阶段主导微生物：放线菌、真菌、原生动物代谢：腐熟阶段主导微生物：放线菌、真菌、原生动物、自养型细菌代谢：胞外酶非溶解性有机物无机物+细胞质+热量溶解性基质好氧代谢原生动物细胞质生物体+残余物+无机物胞外酶非溶解性有机物无机物+细胞质+

7、热量溶解性基质好氧代谢原生动物细胞质生物体+残余物+无机物特征微生态替换型代谢同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理堆肥过程的影响因素物料指标影响适宜值有机物含量与组成生物代谢>30%含水率生物代谢、传质40~60%空隙率传质>40%C/N生物代谢20~35同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理原料有机物含量对堆肥过程的影响成品质量--要求有机物含量>10%，堆肥过程有机物降解率45%原料有机物含量应>19.8%达到升温与干化要求--升温>55℃×5d60%蒸发潜热--干化初含水率55%终含水率45

8、%有机物热值18MJ/kg原料有机物含量>30%可满足2方面的要求同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥化原理原料含水率与空隙率对堆肥过程的影响生物过程含水率下限23%，无上限孔隙氧传递过程堆体应保持一定的空隙率含水率与空隙率相关--物料达到田间含水率物料内孔隙为水分饱和堆肥过程的物料含水率应基本与田间含水率相当新鲜垃圾田间含水率55~70%腐熟堆肥