有机固废

有机固废：指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态有机废物。有机固废有机质含量20%以上。有机固废来源：（1）农业种植业：秸秆畜禽养殖业：畜禽废弃物农副产品加工业：酒糟、酱醋糟、蔗渣、食品下脚料、果皮、木屑等（2）城市：生活垃圾、市政垃圾、污泥（3）工业：石油化工、轻工业有机固废种类：（1）根据来源分：种植业、生活、畜牧业、工业有机固废（2）根据性质组成分：按可降解程度：可降解、难降解有机固废按可燃性：可燃、不可燃有机固废按处置、回收、利用性分：可回收、易堆腐、可燃性、其他有机固废特点：（1）来源多、种类多、产量大、急剧增长（2）成分复杂、组成和产量受多重因素影响，不固定、区域差异大（3）有机质含量高，具有可生化降解性或可燃性，潜力巨大，综合利用途径广泛物理特性：组成：各成分占总质量百分比（湿基率），亦可用干基率表示含水率：单位质量固体废弃物中含水量容重：自然状态下单位体积质量化学特性：元素组成：指C、H、O、N、P、S及灰分的质量分数挥发分：指有机固废中挥发性固体的含量发热值:单位质量有机固废完全燃烧并使反应产物回到参加反应物质起始温度时能放出的热量生物特性生物特性：（1）有机固废本身所具有的生物性质及对环境的影响含有病原菌、寄生虫卵等腐败分解，污染环境（2）有机固废可生化性：有机固废通过生物转化使有害污染物的毒性随之改变化学转化：热分解、水解、加H等生物化学变化：堆肥化、沼气发酵化、废纤维糖化、蛋白化等污染途径P5利用潜力：有机质、养分、微量元素、热值污染控制途径：源头控制优先，促进清洁生产因地制宜、因废制宜多途径资源化利用，实施产业化发展实施区域联合，开展综合处理全过程控制管理，禁止污染转移和转嫁控制对策：制定有机固废产业政策，加强全过程管理完善法规管理和加强执法检查与执法力度鼓励有机固废的综合利用处理，提高资源化利用水平加强环保宣传，提高群众对有机固废的认识开展有机固废全过程管理技术体系域标准政策研究开展有机固废综合生物处理技术研究厌氧消化厌氧消化：是指在厌氧微生物的作用下，有控制地使废物中可生物降解的有机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化学过程。由于产物甲烷占大部分，故又称为甲烷发酵。两段理论：将厌氧消化分为水解酸化（酸性发酵）阶段和产甲烷（碱性发酵）阶段，相应起作用的微生物分为产酸细菌和产甲烷细菌。三段理论：1979年由布赖恩提出，将厌氧消化依次分为水解（液化）阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。起作用的细菌分别称为发酵细菌、乙酸分解菌、产甲烷细菌。四段理论：Zeikus于1979年提出四种群学说，他认为在厌氧消化过程中共有四种群的复杂微生物参与厌氧发酵过程，分别是：水解发酵菌、产氢产乙酸菌，同型产氢产乙酸菌和产甲烷菌。厌氧消化影响因素：①pH：厌氧发酵微生物细胞内细胞质的pH一般呈中性反应，但产甲烷菌在偏碱性条件下有更好活性，因此，控制pH值在6.5~7.5比较合适，最佳7.0~7.2。②温度：代谢速度在35～38℃有一个高峰，50～65℃有另一高峰。一般厌氧发酵常控制在这两个温度内，以获得尽可能高的降解速度。前者称为中温发酵，后者称为高温发酵，低于20℃的称为常温发酵。厌氧发酵过程还要求温度相对稳定，一天内的变化范围在1.5~2℃以内为宜。③原料配比：厌氧发酵原料的C/N比以（20~30）:1为宜，太高，细胞氮量不足，系统的缓冲能力低，pH值易降低；太低，氮量过多，pH值可能上升，铵盐容易积累，会抑制消化进程。④厌氧条件：产甲烷细菌是专性厌氧菌，氧对产甲烷细菌有毒害作用，因此，必须创造厌氧的环境条件。一般控制在Eh为-300mV左右。⑤搅拌：搅拌的目的是使发酵原料分布均匀，增加微生物与发酵基质的接触，也使发酵的产物及时分离，从而提高产气量。⑥接种物：a、厌氧发酵中细菌数量和种群会直接影响甲烷的生成。b、不同来源的厌氧发酵接种物对产气量有不同的影响，添加接种物可有效提高消化液中微生物的种类和数量，从而提高反应器的消化处理能力和产气量。在开始发酵时，一般要求菌种量达到料液量的5%以上。⑦添加物和抑制物：a、重金属离子对甲烷消化的抑制－使酶发生变性或者沉淀。与酶结合产生变性；与氢氧化物作用使酶沉淀。b、S2-等阴离子对甲烷消化有抑制，氨也有毒害作用，当[NH4+]150mg/L时，消化受抑制。C、添加少量的K、Na、Mg、Zn、P等元素有助于提高产气率。⑧其它好氧堆肥堆肥化：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的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥作用：①改善土壤的物理性能（土壤松软、多孔隙、易耕作、增加保水性、透气性、渗水性）②保肥作用③螯合作用④缓冲作用⑤缓效作用⑥微生物对植物根部的作用堆肥原料：①城市生活垃圾②纸浆厂、食品厂等排水处理设施排出的污泥③生活污泥④粪便消化污泥、家畜粪尿⑤树皮、锯末、糖壳、秸秆堆肥主要原料：①生活垃圾与粪便的混合物②城市生活垃圾与生活污水的混合物堆肥化是实现有机废物稳定化、无害化和资源化处理的有效方法之一。堆肥化可减重、减容50%。好氧堆肥周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作。好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，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。厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。好氧堆肥过程：通常，利用堆肥温度和变化作为堆肥过程的评价指标。堆肥时期P68：①驯化阶段：堆层温度没有变化，温度维持在20℃，生物化学作用主要表现为菌群替代，适者生存的微生物开始繁殖，并逐渐占主导地位；不适应堆肥环境的微生物衰退死亡。②中温发酵阶段：堆层温度从室温急剧升高到45℃，表明生物化学作用剧烈进行，嗜温菌（细菌、真菌和放线菌）开始大量吞噬易降解有机质，使其转化生成大量有机酸（氨基酸、脂肪酸），并在热力、压力作用下脱水缩合，生成腐殖酸。③高温发酵阶段：当肥堆温度升到45℃以上时，即进入高温阶段。在这阶段，嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物逐渐代替了嗜温性微生物的活动，堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续分解转化，复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。与细菌的生长繁殖规律一样，可将微生物在高温阶段生长过程细分为三个时期，即对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。在高温阶段微生物活性经历了三个时期变化后，堆积层内开始发生与有机物分解相对应的另一过程，即腐殖质的形成过程，堆肥物质逐步进入稳定化状态。④腐熟化阶段：在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解及难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。在此阶段嗜温微生物又占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风。堆肥化工艺P69：通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵或熟化）、后处理、脱臭和储存六道工序组成，其中主发酵和后发酵最为重要，它们是成功与否的关键。①前处理：包括破碎、分选等，主要是除去堆肥原料中大块和非堆肥化物质。但不同的堆肥原料，预处理过程有所不同。如家畜粪便、污泥、城市生活垃圾。一般，粒径减小，有机物分解速度增加，但物料间的空隙率降低，通气效果降低。适宜的粒径范围是12～60mm。如果堆肥物质结构坚固，不易挤压，粒径应小些，否则粒径应大些。此外，决定垃圾粒径大小时，还应考虑它的经济性，因为粒度越小，动力消耗越高，处理垃圾的费用越高。②主发酵：通常将堆肥开始到堆肥温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵阶段。③后发酵：经过主发酵的半成品被送去后发酵。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。一般，把物料堆积到1～2米高度进行后发酵，此时，需要防止雨水的装设，有些场合还需进行翻堆和通风。有时即使不进行通风，也需要每周左右进行一次翻堆。时间最好在20到30天以上。④后处理：经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都变细碎和变了形，数量也减少了。然而，在城市固体废物发酵堆肥时，在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工序以去除杂物，以保证产品品质和可使用性。⑤脱臭：在堆肥化工艺过程中，每个工序系统有臭气产生，主要有氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等，必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭；水、酸、碱水溶液等吸收剂吸收法；臭氧氧化法；活性炭、沸石、熟堆肥等吸附剂吸附法等。其中，经济而实用的方法是堆肥氧化吸附除臭法。⑥贮存：堆肥的供应期多半是集中在秋天和春天(中间隔半年)。因此,一般的堆肥化工厂有必要设置至少能容纳6个月产量的贮藏设备。堆肥成品可以在室外堆放，但此时必须有不透雨水的覆盖物。好氧堆肥影响因素P73：①通风作用：通风供氧是好氧堆肥化生产的基本条件之一，在机械堆肥生产系统里，要求至少有50％的氧渗入到堆料各部分，以满足微生物氧化分解有机物的需要。通风的作用：a、提供氧气，以促进微生物的发酵过程b、通过供气量的控制，调节最适合的温度c、在维持最适温度的条件下，加大通风量可以去除水分。通风量主要决定于堆肥原料有机物含量、挥发度(％)，可降解系数(分解效率％)等。常用的通风方式有：a、自然通风供氧b、向肥堆内插入通风管(主要用在人工土法堆肥工艺)c、利用斗式装载机及各种专用翻推机横翻堆通风d、用风机强制通风供氧。后两者是现代化堆肥厂主要采用方式。②含水率：水分的作用一为微生物新陈代谢提供必需的水分，二为通过水分蒸发带走热量，起调节堆肥温度的作用。一般要求堆肥原料的含水率为40-60%，水分超过70%，温度难以上升，分解速度明显降低。因为水分过多，使堆肥物质粒子之间充满水，有碍通风，从而造成厌氧状态。水分低于40%，微生物活性降低，有机物难以分解，若堆体中含水率低于12%，微生物将停止活动。实际生产中一般用一定量的熟堆肥回流至堆肥原料，以调节水分。③温度：好氧堆肥中，温度一般是通过控制供气量来调节。一般而言，嗜温菌最适合的温度为30-40℃，嗜热菌发酵最适合温度为45-60℃。高温堆肥时，温度上升超过65℃即进入孢子形成阶段。高温堆肥温度最好为45-60℃。④有机质含量：堆肥化原料中的有机质含量高低对堆层温度和通风量均有影响，有机物含量过低，不能提供足够的热能，影响嗜热菌生长，难以维持高温发酵过程。有机物含量大于80％时，堆制过程要求大量供氧，实践中常因供氧不足而发生部分厌氧过程。适宜的有机质含量为20-80%。⑤颗粒度：颗粒度影响堆层空隙率和透气性。物料颗粒的平均适宜粒度为12-60mm，并随垃圾物性变化而变化，纸类（含纸板）的破碎粒度为3.8-5.0cm，材质较硬者的粒度要求小一些（0.5-1.0cm），厨房食品垃圾为主的废物破碎尺寸可大一些，以免破碎成浆状影响透气性。⑥碳氮比（摩尔数之比）：微生物每利用30份碳就需要1份氮，故初始物料的碳氮比为30：1合乎堆肥需要，其最佳值在26：1～35：1之间。成品堆肥的适宜碳氮比为10：1～20：1之间。由于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，故应加入氮肥水溶液、粪便、污泥等调节剂，使之调到30以下。⑦碳磷比：碳和氮对营养微生物的繁殖是必要的。此外，磷也是非常必要的元素，磷的含量对发酵起很大的影响。有时在垃圾发酵时，添加污泥的原因之一就是污泥含有丰富的磷。堆肥适宜的C/P为75～150。⑧pH：pH值是一项能对细菌环境做出估价的参数。在堆肥的生物降解和发酵过程中，堆层pH值随时间和温度变化而变化，pH值是揭示堆肥化分解过程的一个极好标志。最初阶段由于有机酸产生，pH值回降低到4.5～5；随后，随着有机酸被逐渐分解，pH值逐渐上升到8左右，一般认为pH=7.5～8.5时堆肥化效率最高。秸秆秸秆：作物除了收获物外的剩余部分。计算方法：秸秆与收获物之比（草谷比），相对稳定秸秆量=收获物量×R使用途径：作燃料（热值）、作饲料