有机固体废物的堆肥化处理.

有机固体废物的堆肥化处理技术Copyright©FashionBrand.Allrightsreserved目录2019/12/251有机固体废物的分类•有机固体废物按来源分类，可分为：•1）农业有机固体废物•2）城市有机固体废物•3）工业有机固体废物农业有机固体废物农作物种植畜牧业农副产品加工城市有机固体废物人畜粪便餐厨垃圾市政一般垃圾污水处理厂污泥工业有机固体废物石油化石工业轻工业2019/12/25有机固体废物的危害•侵占土地，污染土壤•污染水体•污染大气•影响人类健康•影响市容和生活环境2019/12/252堆肥化概述•堆肥化—依靠自然界中的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为可控地促进可生物降解的固体有机物定向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。•关键：•1）原料：可降解有机废物；•2）人工控制，不同于自然腐烂；•3）实质：生化过程；•4）产物对环境无害。2019/12/25堆肥的作用及要求•堆肥的作用：•1）改善土壤物理性能•2）增加土壤中的腐殖质•3）保持土壤养分•4）缓效性肥料•堆肥的质量要求：2019/12/25堆肥化的分类•根据堆肥化过程中微生物对氧气的要求不同，可分为：•好氧堆肥—在通风条件下，通过好氧菌自身的生命活动对废物的进行吸收、氧化和分解的过程；•厌氧堆肥—在缺氧条件下利用厌氧微生物进行发酵分解的过程。2019/12/253好氧堆肥化堆肥有机物（含C、N、O、H、P、S）细胞物质（微生物繁殖）CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-能量合成氧化异化作用＋排入环境释放、转化为热量同化作用有机物好氧堆肥分解结构图2019/12/25好氧堆肥化的类型•1条垛式堆肥化在露天或棚架下，将堆肥物料以长条状或条堆堆放，进行好氧发酵。此过程需要定期翻动。2019/12/25•2好氧静态堆肥化即在条垛式系统中加上通风系统，以此来优化条垛式系统产生恶臭和大量病原体的问题。2019/12/25•3发酵仓堆肥化将堆肥物料密闭在发酵装置内，控制通风和水分，使物料进行生物降解和转化。其特点是机械化和自动化强度高。2019/12/25影响好氧堆肥的因素•1）通风供养—好氧堆肥化生产的基本条件之一。一般认为，氧浓度低于5%就会限制好氧微生物的生长。另外通风条件下可以带走产生的CO2、水蒸气和热量。•2）含水率—微生物的生长和对氧的要求会在含水率为50%~60%时达到峰值，过高的水分会大大减少空气含量，造成厌氧状态，而水分低于12%时微生物的繁殖就会停止。•3）有机质和营养物的含量—堆肥原料中适宜的有机质含量为20%~80%，堆肥化过程中，微生物大量生长繁殖所需的大量营养物主要有碳、磷、钾等。2019/12/25•4）温度—50~60℃时最适合嗜热菌生长繁殖，此时反应速度快，还可以杀灭病原菌、寄生虫和虫卵等。•5）pH—一般认为pH在7.5~8.5之间可获得最大的堆肥效率。在好氧堆肥初期，pH可下降到5~6，发酵完成时可达8.5~9.0，最终产品达到7.0~8.0。•6）碳氮比—微生物分解有机物的速度随碳氮比的变化而变化。堆肥原料中碳氮比以30为宜。•7）碳磷比—一般堆肥化的碳磷比宜调节在75~150。•8）颗粒度—颗粒的粒径不能太小，宜保持一定程度的空隙率和透气性，粒径一般以12~60mm为宜。2019/12/25典型好氧堆肥化工艺•1好氧静态堆肥化工艺原料预处理进仓原料物料调节（水分、C/N）发酵设施次级发酵设施后处理堆肥制品非堆肥物可回收物通风蓄水池杂物可回收物堆肥要经过中温-高温-中温的过程，其中由高温向中温转变过程中时间较长，一次发酵周期可达30d以上，而采用二次发酵工艺可在一次发酵产物储料时使之迅速降温，使整个发酵周期缩短1/3以上，因此，二次发酵工艺又称快速高温堆肥化。2019/12/25•2好氧动态堆肥化工艺•当城市生活垃圾中有机质含量较高，有机质消耗便会产生大量水分，从而影响通风效率，因此必须采用动态堆肥工艺，动态堆肥工艺又分为：•1）间歇式好氧动态堆肥—将原料一批一批进行发酵，一批原料堆积后不再添加新料，待堆肥腐熟后运出•2）连续式好氧动态堆肥—采用连续进料和连续出料的方式进行发酵。物料一直处于连续翻动的状态，时物料混合更加均匀，水分更易蒸发。堆肥的腐熟度指：堆肥产品达到稳定化、无害化，不对环境产生不良影响2019/12/254厌氧堆肥化有机质（碳水化合物、蛋白质、脂肪）糖类、氨基酸、脂肪酸、甘油挥发酚、醇类、中性化合物、H2、CO2等CH4、H2、N2、CO2、CO、H2S等发酵性细菌产氢产乙酸菌产甲烷细菌液化阶段产酸阶段产甲烷阶段厌氧堆肥化是指，在无氧条件下，利用厌氧微生物将可降解有机物分解为稳定的无毒无害物质，并同时获得沼气的处理方法。2019/12/25厌氧堆肥化过程中有机物的分解代谢•1碳水化合物的分解代谢一般的碳水化合物包括纤维素、半纤维素、木质素、糖类和淀粉等。厌氧堆肥化分解的碳水化合物中纤维素的含量最多。1）纤维素的分解代谢（C6H10O5）（纤维素）＋nH2O→nC6H12O6（葡萄糖）2）糖类的分解代谢C6H1206→3CH4＋3CO22019/12/25•2类脂化合物的分解代谢类脂化合物一般包括脂肪、磷脂、游离脂肪酸、油脂等，在厌氧堆肥料中含量较少，这类化合物的水解产物主要是脂肪酸和甘油，然后生丙酮。在产甲烷菌的作用下被分解为乙酸，最终分解为甲烷和CO2。•3蛋白质类化合物的分解代谢蛋白质类化合物首先水解为多肽和氨基酸，其中一部分氨基酸继续水为胺、苯酚、硫化氢和氮；另一部分分解为有机酸、醇和其他化合物最后生成甲烷和CO2。2019/12/25影响厌氧堆肥化的因素•1厌氧环境—厌氧堆肥化最显著的特点是有机物在无氧条件下被被微生物分解，最终转化成甲烷和CO2。这一过程中产酸菌大多是厌氧菌，而产甲烷菌时严格厌氧菌，因此，厌氧堆肥必须保证厌氧环境。•2温度—在一定温度范围内，温度越高微生物的活性越高，但温差过大也会导致沼气产量下降•3pH—厌氧发酵微生物一般在pH环境中，并且细胞具有自我调节的能力，因此在正常发酵中，并不需要调节pH•4搅拌—如果厌氧堆肥原料分布不均匀，会出现局部酸积累的现象，因袭需要搅拌装置进行充分搅拌，提高产气量2019/12/25•5营养物—绝大多数产甲烷菌只能利用简单有机酸、醇类和CO2作为碳源，只能利用氨氮作为氮源。一般原料的碳氮比在15~30之间，均可正常发酵，另外，磷素与碳之比为5：1为宜•6添加物—添加少量的硫酸锌、磷矿粉、碳酸钙等化学物质有利于厌氧发酵；添加少量活性炭粉末可提高产气量的2~4倍；添加浓度为0.01%的表面活性剂可提高40%的产气量•7有毒物质—能抑制发酵微生物生命活力的物质统称为有毒物质。例如：由于发酵不正常造成的有机酸积累，以及氨浓度过高会抑制发酵的进行2019/12/25厌氧堆肥化工艺类型按照厌氧堆肥化温度可分为：•1常温堆肥—又称自然堆肥，堆肥温度随外界温度变化而变化，沼气量不稳定，较适合于温度较高的南方地区•2中温堆肥—温度一般控制在28~38℃，沼气产量比较稳定•3高温堆肥—温度一般控制在48~60℃，有机物分解速度快，处理时间短，沼气产量高，能有效杀死病原体2019/12/25•按照堆肥方式不同，可将工艺分为：•1）两相堆肥—将产酸阶段和产甲烷阶段分开在不同装置进行，有机质转化率较高，但甲烷产率低；•2）混合堆肥—将产酸阶段和产甲烷阶段在同一装置中进行，反应条件比较难以控制2019/12/25厌氧堆肥化装置•1纺锤形厌氧消化器•2塞流式厌氧发酵器主要用于工业废水、城市粪便和下水污泥的处理也称推流式厌氧发酵，反应器主要用于畜粪发酵2019/12/25•3水压式沼气池适用于多种发酵原料，通常埋设在地下。当发酵池内发酵产气时，发酵池内沼气压力增大，使水压箱内液面上升，高于发酵池内液面；使用沼气时，发酵池内压力减小，水压箱内液体被压回发酵池。在不断地产气、用气过程中，实现自动监测和调节。2019/12/255总结堆肥温度控制运行周期堆肥终产物优势好氧堆肥55~65℃，有时达80℃较短细胞物质，简单无机物，CO2，H2O等无害化程度高，卫生条件好厌氧堆肥20~60℃较长有机酸，醇，CO2，NH3，H2S等保留较多氮素，工艺简单好氧工艺与厌氧工艺比较：2019/12/25•堆肥是有机固体废弃物无害化和资源化的有效途径。对堆肥的腐熟和稳定性方面的评判应该利用物理、化学、生物活性和植物毒性等手段，综合分析，形成有利于堆肥产品品质稳定的评价体系。•有机食品和绿色食品的迅速发展，人们对食品安全性要求的进一步提高，因此，有机肥的应用和发展必将掀起一个新的高潮，采用堆肥的方式处理有机固体废弃物，无论作为一种环保手段还是作为一种资源化利用的途径，都将具有广阔的前景。27THEEND