第五章 固体废物生物处理

堆肥发酵周期的长短是评价堆肥工艺好坏的一个 重要指标。碳氮比、通风量、温度和水分等是否处 于最佳条件均能使发酵周期受到直接影响。传统的 静态堆肥法，依靠自然通风和翻堆来实现好氧堆肥 的全过程，因此，发酵周期需时2~3个月，有时甚至 长达半年。而目前一些高效快速动态堆肥技术，可 使堆肥发酵周期控制在7d以内，有的一次发酵时间 仅需2~3d。
③营养元素:足够的K和微量元素对于微生物的新陈 代谢是必须的，一般它们不是限制条件。 ④ pH值:堆肥微生物最佳的pH=7.5~8.5。
好氧堆肥的影响因素
物理因素 ①温度:一般认为最佳温度在50~65℃之间。
②颗粒尺寸:适宜的粒径范围是12~60mm。
③含水率:堆肥原料的最佳含水率通常是在50%~60%。
化学方法
生物活性法 1.耗氧速率；2.微生物种群和数量；3.酶学分析；
植物毒性分 1、种子发芽2、植物生物量 析法
卫生学检测 致病微生物指标等
评估成熟堆肥的常用方法、指标和参数
表观鉴别法（物理） ① 温度：与环境温度趋于一致，不再有明显变化 ② 气味：具有潮湿泥土的气味。 ③ 颜色：黑褐色或黑色。 ④ 质地：质地疏松，手捏之成团，松之即散；草 茎树叶之类用手一拉即断。
好氧堆肥的过程（重点）
好氧堆肥的影响因素
化学因素 ①C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1 较好，最佳 为25:1~35:1; C/P比在75~150为宜。为保证成品肥料 中的C/N比为(10～20):1，初始原料的一般C/N比都 高于最佳值，多为35:1。
②氧浓度:适宜的氧浓度为18%，最低不应小于8%。
发酵周期与堆肥腐熟度的概念
堆肥腐熟度：堆肥腐熟度是指成品堆肥的稳定程 度。在工程上，它是衡量堆肥反应完成的信号，在 农业上，它是堆肥质量的指标。

固体废弃物的处理与处置
Treatment & Disposal of Solid Wastes
环境工程系 杨治广 Tel:15093757322 2011、9—2011、12
第五章 固体废物的生物处理
第一节 固体废物的好氧堆肥处理
第二节固体废物的厌氧消化处理
第三节固体废物的微生物浸出
第四节固体废物的其他生物处理技术
嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维 素、蛋白质，温度↗45~70℃
好 氧 堆 肥 过 程
适应新环境 （驯化阶段）
嗜温性微生物、多为难分解物质， 温度↘
嗜温性细菌、酵母菌、放线菌分解最易分解的可溶性物质， 淀粉、糖类增多，温度↗45℃（产热阶段）
供氧量由化学式计算
颗粒度2-60mm
翻堆设备
斗式装载机或推土机、垮式
堆 肥 化 设 备
破碎设备 冲击磨、破碎机等 混合设备 搅拌机、装载机等
翻堆机、侧式翻堆机
输送设备 带式、刮板输送机等
分离设备 筛子 应堆肥产品质量高、操
堆肥化设备
作员少、臭味控制有效、 空间限制少、 环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流
有毒有害化学物质的混入，从而使得堆肥化产品作为肥料或土壤改良剂的价
值大大降低，不妥当的处理还可能带来对土壤的污染和对农作物的危害。
堆肥原料：
随着人类生活水平的日益提高，相应产生越来越多的固体废弃物，在这 些固体废弃物中，有相当大一部分是有机废物，特别是农牧渔业及其产品加 工产生的废弃物；生活用品废弃物，如废纸张、废布、废塑料袋等等生活垃 圾；人、畜、禽粪便；污水处理厂产生的有机废物污泥等，含有大量的有机 成分。有机废物进入环境，由于其中夹带大量病菌，会传染疾病；产生含高 浓度有机物的渗滤液，严重污染地下水和地表水；如堆积量过大，会因缺氧 产生大量沼气，聚积而出，遇明火发生爆炸，引起火灾，造成人身伤亡。因 此，如何处理这部分有机废物，加速有机物质的稳定，使有机废物无害化， 是必须解决的环境问题。 生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。

高分子有机物的水解速度很慢，主要受物料的性质、微生 物的浓度、温度和pH等条件的制约。
主要有机物的水解反应：
蛋白质+nH2O→氨基酸＋脂肪酸＋NH3＋CO2＋H2S
C3H5(RCO)3O3H2OC3H5(OH)33RCOOH
(脂肪）
（甘油） （脂肪酸）
2(C6H10O5)nnH2OnC12H22O112nC6H12O6 （碳水化合物）（双糖） （单糖）
70(CH4)+30(C02)
5950
700
67(CH4)+33(C02)
5650
a. 理论产气量的计算
在计算沼气发酵原料的理论产气量时，必须首先分别测定 各种发酵原料中碳水化合物(A)、蛋白质(B)和脂肪(C)的 含量，然后用下式计算出每克发酵原料的CH4和CO2的理论 产量。 CH4产量E（L）＝0.37A+0.49B+1.04C CO2产量D（L）＝0.37A+0.49B+0.36C 式中的A、B、C可在表中查到。
例 ， 以 稻 草 为 原 料 ， 其 A 、 B 、 C 值 分 别 为 ： 0.6026 ， 0.0316，0.0321。则： E=0.37×0.6026+0.49×0.0316+1.04×0.0321=0.2718(L/g) D=0.37×0.6026+0.49×0.0316+0.36×0.0321=0.2500(L/g)
发酵原料料浆的配制计算
将所需的各种发酵原料配制成料浆，可根据料浆中所 要求的总固体百分含量计算出加水量。
MTSXXM W10% 0
式中：MTS一发酵料浆中总固体Wt％； M 一各种原料的总固体Wt％； X一各种原料的重量(kg)； W一需加入的水量(kg)

家畜粪尿 调整水分 调整C/N比
城市垃圾
前
破碎
处
理
分选
去除非堆肥物质的理由
➢ 如不去除，会使发酵仓容积增大； ➢ 传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、 绳子
缠卷或被竹、金属等绞入而影响操作； ➢ 非堆肥物质妨碍发酵过程； ➢ 非堆肥物质虽然也可在后处理工序去除，但干
电池等物质里所含的重金属一旦混人堆肥原料， 就不能在后处理时选出，而混到成品堆肥中。
较为多用的除臭装置是堆肥脱臭机经引风机迚入生物除臭器的臭气和有机废气不喷淋而下的循环液在特制滤层填料从内到外互相交融使臭气和有机废气溶解由气相迚入液相微生物菌群通过代谢作用将臭气污染物一部分转换成细胞物质一部分转换为营养物质如含硫的被氧化分解成sso等离子
5-1 固体废物的好氧堆肥处理
5-2 固体废物的厌氧消化处理
• 发酵初期物质的分解发酵作用是靠中温菌 (30-40℃是 为量适宜生长温度)进行的，随着堆温上升，最适宜温度 45-65℃的高温菌取代了中温菌。在此温度下，各种病原 菌均可被杀死 如下表。一般将温度升高到开始降低为止 的阶段称为主发酵阶段，以生活垃圾为主体的城市垃圾及 家畜粪尿好氧堆肥，主发酵期约为3-10d。
• 为了保证成品堆肥中一定的碳氮比(一般为25-35:1)和 在堆肥过程中有理想的分解速度，必须调整好堆肥原料的 碳氮比(生活垃圾碳氮比一般在24:1左右)。一般调整的方 法是加人人粪尿，牲畜粪以及城市污泥等。表2-3所示的 有机废物的氮含量和碳氮比均较低，用来
• 调整堆肥原料的碳氮比能收到较理想的效果。
根据堆肥的温度变化过程，可将其分为三个阶段， 起始阶段，高温阶段和熟化阶段。
起始阶段，嗜温细菌、放线菌、酵母菌和真菌分解 有机物中易降解的葡萄糖、脂肪和碳水化合物，分解 所产生的热量又促使堆肥物料温度继续上升。当温度 升到40一50℃时，则进入堆肥过程的第二阶段— 高 温阶段。