固体废物生物处理技术

固体废物生物处理Biological

Treatment

of

Solid

Wastelvfan.rho

2013‐04‐14生活

的物理组成Food

waste

(厨余)contributes

to60%~70%of

MSW

(municipal

solid

waste)体废物生物处理固堆肥化城市

年份

厨余

纸类塑料橡胶织物木竹金属玻璃砖瓦陶瓷其它临安市2010

56.93

5.77

14.77

7.48

0.39

1.01

1.58

5.04

1.00万城镇陈家镇腰泾村2009

61.60

7.91

15.86

2.72

1.77

0.73

4.19

5.94

-2011

71.13

11.31

8.89

6.49

-

0.95

-

-

1.242012

80.69

2.94

5.65

4.08

-

1.74

0.94

0.44

1.17生物质废弃物生物可降解Biological

Municipal

Waste

(BMW)✓？🗶含水率含水率体废物生物处理固堆肥化本章

生物处理基本概念固体废物的堆肥处理固体废物的厌氧消化处理高附加值生物产品制造概念第三节 固体废物的厌氧消化处理第四节 高附加值生物产品制造体废物生物处理固堆肥化生物处理技术原理生物固体废物固体废物降解获得资源化产物获得生物质能源体废物生物处理固堆肥化采用何种生物—生物处理的功能主体Who

are

working?生物体酶微生物植物动物人原核生物真核原生生物真菌细菌古(细)菌体废物生物处理固堆肥化微生物代谢与生物处理技术微生物的呼吸类型好氧呼吸发酵无氧呼吸好氧堆肥处理厌氧消化处理体废物生物处理固堆肥化微生物生长的温度范围中温处理高温处理好氧堆肥厌氧消化固体废物生物处理/生物处理基本概念微生物代谢与生物处理技术体废物生物处理固堆肥化微生物代谢与生物处理的对象有机营养型/异养型生物有机物无机营养型/自养型微生物有机固体废物可降解固体废物生物质固体废物无机物固体废物中的无机元素微量有机污染物体废物生物处理固堆肥化生物处理的对象——生物质固体废物定义生物质(Biomass):生物或新近

的生物体生物质固体废物:以生物源物质为主要组分的各种固体废物优点节省原材料成本缺点混合度高、杂物多产物微生物处理要点微生物易得产物应用场合对纯度要求不高技术简单污染控制+减量化再生利用资源化+能源化体废物生物处理固堆肥化生物处理的对象——生物质固体废物来源城市生活农业废弃物工业废弃物生物质固体废物厨余/果皮废纸/纤维餐厨庭院废物污

泥污水厂污泥

通沟污泥疏浚污泥畜禽粪便蔬菜类/花卉类废弃物秸秆椰壳水葫芦藻类屠宰废物

水产废物木材废物

酿造废物生物制药废物各种生物质加工与消费过程的废弃物体废物生物处理固市可产沼废弃物资源量堆肥化资源类别城市农业废弃物食品废弃物人粪污泥26.716.0480033601343.3(万吨/年)(万吨/年)(万m3/年)(万m3/年)*(万GJ/年)(%)54720328321312128

3.6

1.7121.6

3.24

1.4454014易腐餐厨园林秸秆蔬果粪便屠宰油脂63

2.1

7.213.3

56.7

1.68

6.844987

28350

1176

6840378

30712

3241

18427

823

478815

1227

130

736

33

19132.3

.0

0.4

30.2

3.2

18.1

0.8

4.7干固体20.318.3915059472375.8有机物可产沼量甲烷量含能量所占比例体废物生物处理固堆肥化资源可利用性分析为当年全市

和出租车(、柴油、CNG、LPG)总能耗110%为当年全市交通、仓储、邮电业汽、柴油总能耗

57%为当年全市总能耗的1.6%体废物生物处理固堆肥化生物处理的对象——生物质固体废物利用技术选择时评估废物的物化参数

含水率/含固率结构强度化学成分有机物含量有机物类型有害化合物含量体废物生物处理固堆肥化生物处理的对象——生物质固体废物化学成分分析生物质组成营养元素其它蛋白质脂肪

单糖碳水化合物

双糖多糖淀粉木质纤维素纤维素半纤维素木质素N、P、KCa、Mg、Fe盐类、有害元素、有害化合物体废物生物处理固堆肥化固体废物的生物质降解糖类的代谢→葡萄糖→酸/醇蛋白质的代谢→氨基酸→氨+酸脂类的代谢→甘油+长链脂肪酸酸降解的主要途径及其发酵产物体废物生物处理固堆肥化生物处理的途径及技术OU其T它IN生物体固体废物生物体代谢物基质化利用产物利用残余物降解利用副产物体废物生物处理固堆肥化生物处理的途径及技术基质化利用废物水解营养液生物体酶其它生物蛋白质体废物生物处理固堆肥化真菌种植生物接种体(微生物肥料)Bio-inoculants微生物蛋白生物杀虫剂Bio-pesticide固态发酵Solid-State

Fermentation蚯蚓堆肥体废物生物处理固堆肥化生物处理的途径及技术产物利用——好氧/兼性水溶性有机物废物非水溶性有机物水解微生物代谢热量CO2+H2O+N2+NH3+腐殖质xNO

-

O2生物量体废物生物处理固堆肥化堆肥化(Composting)生物干化(Biodrying)机械生物预处理(Mechanical/Biological

Treatment,MBT)土壤改良剂(Soil

amendments)1有机肥(Bio-fertilizer)覆盖土(Bio-cover)生物滤料(Bio-filter)废物衍生

(RDF)体废物生物处理固堆肥化生物处理的途径及技术产物利用——厌氧废物水溶性非水溶性水解糖类酸化/发酵蛋白质脂肪脂肪酸氨基酸乳酸

醇类

H2NH

+4H2O乙酸化甲烷化乙酸

CO2H2CH4

+CO24NH

+微生物、酶、细胞质内含物(如PHA)聚乳酸氢回收腐殖质体废物生固堆肥化关键环节—液化(解聚/发酵,水解/酸化)水解酸化气相固相液相颗粒态物料微生物大分子聚合物细胞单体体废物生物处理固堆肥化厌氧消化(Anaerobic

digestion)→生物气(Biogas)/沼气(CH4+CO2+H2)FilterHydrogenFermentorMethaneDigesterPre-treatmentSludgeFiltrate体废物生物处理固堆肥化填埋(Landfilling)→填埋气体(Landfill

gas)/沼气(CH4+CO2)它体废物生物处理固堆肥化生物液体(Bio-liquors)甲酸、乙酸、丁酸等水深度处理的碳源融雪剂……丁醇、

等溶剂体废物生物处理固堆肥化聚合物单体→生物材料(Biomaterials)乳酸(Lactic

acid)琥珀酸(Succinic

acid)EBARA

Corp.生物塑料(Bioplastics)体废物生物处理固堆肥化聚合物单体→生物材料(Biomaterials)3-羟基丙酸(3-Hydroxypropionic

acid)生物塑料(Bioplastics)生物絮凝剂(Bioflocculants)体废物生物处理固堆肥化生物表面活性剂(Biotensides)疏水基

亲水基烷烃(C4-C12)炼油厂废油脂葡萄糖、果糖、鼠李糖生物质发酵烷基多糖苷Alkyl

polyglycosides

(APG)槐糖脂Sophorose-lipids

(SL)甘露糖赤藓糖醇脂Manosylerythritol-lipids

(MEL)纤维二糖脂Cellobiose-lipids(CL)鼠李糖脂Rhamnose-lipids(RL)Lang

S

andTrowitzsch-Kienast

W.

Biotenside.

Chemie

in

derPraxis.Teubner

Wiesbaden.体废物生物处理固堆肥化生物

电池(Microbial

Fuel

Cell,

MFC)Rabaey

K

&

Verstraete

W.

Trenhnol.

2005,

23:291-298Holzman

DC.Environmental

Healths,

2005,115:A754-A757阳极阴极微生物葡萄糖体废物生物处理固堆肥化厌氧处理途径CH4中间代谢物残余物燃气发电WWTP碳源融雪剂肥料真菌种植基质电池汽车聚乳酸

……

…体废物生物处理固Is

it

feasible

economically?

堆肥化Low-value低附加值High-value高附加值体废物生物处理固堆肥化资源金字塔The

resource

pyramid:

The

pyramidcharts

the

economic

feasibility

of

anarea’s

petroleum

reserves.

It

shows

a

small

volume

of

prime

resource

attop

and,

at

bottom,

larger

volumesof

lower

quality

resources

that

aremore

expensive

to

extract.

Theamount

and

nature

of

occurrence

ofoil

and

gas

near

the

base

of

thepyramid

is

not

well

understood.Assessments

slice

through

thepyramid,

defining

only

resourcesthat

have

economic

potential

withinthe

foreseeable

future.(geotimes,

2002,

Nov)体废物生物处理固堆肥化习题与思考

固体废物生物处理技术的对象类型物质固体废物按来源与物理化学成分分类生物质固体废物为原料进行资源化利的优、缺点及利用要点体废物生物处理技术的基本途径、原，并举例述固体废物生物处理技术在循环型社会构建中所起的作用体废物生物处理固堆肥化参考书目Resource

recovery

and

reuse

in

organic

solid其它waste

management著者Lens,P.

N.

L.商:IWA

Pub.日期:2004ISBN:

184339054X处理第

节

处 基本概第四节 高附加值生物产品制造废固体概览体废物生物处理固堆肥化本节框架技术原理定义和目的阶段构成和特点影响因素和控制措施工艺和设备单元组成发酵单元和设备二次污染控制单元过程控制单元产物质量控制工艺计算生物反应计量方程有机物降解动力学能量平衡通风量计算通风风压计算体废物生物处理固堆肥化2013-04-14堆肥化的定义Composting在受控的有氧条件下，通过自然界中广泛存在的微生物对有机物的代谢，使生物质固体废物转化为腐熟化产物的过程。堆肥CompostPicture

from

MU

Extension

Service

wgeO2O2微生物水

堆肥CO2热原料技术原理体废物生物处理固堆肥化堆肥化的目的杀灭

中的致病菌和杂草稳定化去除易降解有机物→避免恶臭，沥滤液减量化有机物减量，水分减量腐熟化获得腐熟化的产物技术原理体废物生物处理固堆肥化堆肥化的目的减量化资源化减量化腐熟化堆肥化目的废物管理层次它技术原理稳定化体废物生物处理固堆肥化堆肥化过程的微生物化能异养型细菌化能自养型细菌霉菌

酵母菌微生物类型细菌(Bacteria)放线菌(Actinomyces)真菌(Fungi)原生动物微型后生动物技术原理体废物生固技术原理堆肥化过程—阶段构成和特点堆肥化耗氧速率变化熟化阶段阶堆肥化过程时间(d)指中温升温阶段高温阶段中温降温阶段熟化阶段潜伏阶标段技术原理物固处堆肥化细菌2

放线菌真菌蛋白质脂肪木质纤维素死细胞不控温技术原理体堆肥化过程—阶段构成和特点

废物生理固堆肥化时间(d)温度(oC)20406010080潜伏阶段中温升温阶段温度高变化温阶段中温降温阶段熟化阶段0~2

2~55~10一次发酵(主发酵)5~20二次发酵(次发酵)30~100技术原理体堆肥化过程—阶段构成和特点

废物生物处体废物生物处堆堆肥化过程物质变化潜伏阶段中温升温阶段高温阶段中温降温阶段熟化阶段生物质胞外水解酶可溶性基质可溶性物质、淀粉等易降解物淀粉、蛋白质、半纤维素蛋白质、脂肪、纤维素微纤生维物素残、体木、质素NH3淀粉类理固碳水化合物蛋白质肥化脂化肪纤维素半纤其维它素木质素技术原理物固理堆肥化过程微生物变嗜温微生物嗜热微生物嗜温微生物()真菌酵母菌放线、细菌→酶细菌、放线菌(放线细菌菌)()原细生菌动、物放线菌、真菌霉菌()原细生菌动、物放、线自菌养、型真细菌菌霉菌异养型细菌体自养型细览菌

废物生堆放肥线化菌真菌(酵消母化菌)真菌(霉菌)原生动物108/g细菌、真菌菌106/g104/g放线菌技术原理体废物生物处理固堆肥化堆肥化过程嗜温微生物嗜热微生物嗜温微生物嗜温菌产热嗜温菌产热热量变化嗜热菌产热累计产热技术原理体废物生物处理固堆肥化堆肥化过程耗氧速率嗜温微生物嗜热微生物嗜温微生物技术原理体废物生物处理固堆肥化有机物含量和组成 含水率C/N比 空隙率堆体氧浓度堆温堆制时间pH值优势微生物类型和数量影响因素物料过程接种技术原理体废物生物处理固堆肥化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%C/N比生物代谢20~40含水率生物代谢、传质40%~70%空隙率传质>40%技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素过程指标影响适宜值堆体氧浓度生物代谢>5%

v/v堆温生物代谢45~65oC堆制时间生物代谢植物相容性一次发酵3~15d二次发酵>30dpH生物代谢中性技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素微生物细菌影响启动阶段升温阶段影响易降解物的降解霉菌影响熟化阶段影响难降解物的降解技术原理体废物生物处理固堆肥化2013-04-14控制措施原料有机物含量C/N→寻找和应用于适用的废物→

粪便、污泥

/秸秆、园林含水率空隙率→木屑、谷糠、秸秆粪便、污泥→木屑、谷糠、秸秆、惰性填充物技术原理体废物生物处理固堆肥化控制措施过程堆体氧浓度堆温分→强制通风、翻倒、搅动→通风、翻倒、搅动频率、原料组堆制时间→优化原料与环境条件pH值→氧浓度、空隙率

接种🡨

微生物技术原理体废物生物处理固稳定化减量化分选破碎均质腐熟化杂物分选颗粒控制加富肥分接种分选/破碎调质含水率空隙率C/N接种成品精制单元组成预处理一次发酵二次发酵中间处理臭气控制污水控制堆肥化自动化控制工艺和设备体废物生物处理固堆肥化发酵单元和设备分类进—出料→间歇/连续物料运动→静态/动态代谢环境→高温/中温好氧/厌氧规模大小→庭院堆肥/集中化堆肥厂工艺和设备体废物生物处理固堆肥化发酵单元和设备条垛式/野积式(Windrow)—静态/间歇动态工艺和设备体废物生物处理固堆肥化发酵单元和设备条垛式/野积式(Windrow)—静态/间歇动态通风系统渗滤液

收集系统工艺和设备体废物生物处理固堆肥化顶部撒水系统体废物生物处理固堆肥化发酵单元和设备机械化程度更高

占地小更易于二次污染控制

更昂贵,更高的运行和价格发酵舱式(In-vessel

Composting)工艺和设备体废物生物处固堆肥化发酵单元和设备发酵舱式(In-vessel

Composting)槽仓式工艺和设备体废物生物处理固堆肥化发酵单元和设备发酵舱式(In-vessel

Composting)立式筒仓工艺和设备体废物固概览体废物生物处理固堆肥化体废物生物处理固堆肥化发酵单元和设备发酵舱式(In-vessel

Composting)滚筒式(DANO筒,rotary

drum)工艺和设备体废固发酵单元和设备庭院堆肥设备工艺和设备体废物生物处理固肥化Worm

Wigwam

(small)Worm

Wigwam

(large)Rotary

DrumEarth

Tub体废物生物处理固堆肥化二次污染控制单元臭气控制密闭空间气体的收集收集气体的处理污水控制回喷工艺和设备体废物生物处理固堆肥化体废物生物处理固堆肥化过程控制单元时间控制时间-温度控制O2或CO2含量的反馈控制温度和O2含量反馈控制工艺和设备反馈信号温度时间氧气浓度触发操作通风翻堆体废物生物处理固堆肥化堆肥产品1产品质量控制物理学指标气味粒度颜色2化学指标pHCOD/BOD/TOC/VSC/N比电导率淀粉腐殖质4植物相容性指标发芽率试验植物生长试验生物活性指标好氧呼吸速率(AT厌氧呼吸速率(GB卫生

指标致病菌卵有害昆虫卵34有害物质含量重金属微量有机物工艺和设备体废物生物处理固堆肥化腐熟度稳定度MaturityStability有机物经降解达到稳定化的程度有机物经降解达到稳定，并且对植物无不利影响的程度体废物生物处理固堆肥化生物反应计量方程有机物O2营养元素微生物微生物残余有机物CO2H2ONH34SO

2-热量工艺计算耗氧量产热量体废物生物处理固堆肥化生物反应计量方程有机物降解产物好氧微生物厌氧微生物热量微生物工艺计算体固2013-04-【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%,

其中转化为微生物的重量占1/10，微生物的计量分子式为：C5H7O2N；腐熟堆肥分子式为：C15H18O4N，不考虑微生物的进一步降解时，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0.0224

m3

。工艺计算体废物生物处理固堆肥化一级反应动力学有机物降解动力学有机物降解率

有机物降解速率→单位时间耗氧量→单位时间产热量不同生物质组份在中温和高温时的一级反应动力学降解速率常数kT

(d-1)工艺计算体废物生物处理固堆肥化有机物降解动力学影响动力学常数的因素温度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧气含量f(CO2)工艺计算体废物生物处理固堆肥化有机物降解动力学影响动力学常数的因素温度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧气含量f(CO2)工艺计算体废物生物处理固堆肥化有机物降解动力学影响动力学常数的因素温度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧气含量f(CO2)工艺计算体废物生物处理固堆肥化有机物降解动力学影响动力学常数的因素温度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧气含量f(CO2)工艺计算体废物生物处理固堆肥化有机物降解动力学影响动力学常数的因素温度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧气含量f(CO2)工艺计算体废物固理能量平衡堆肥化确定堆体温度T其它工艺计算能量输入Qin能量输出Qout生化反应产生的反应热qr外部加热供给热量qh物料升温吸热qs气体升温吸热qg水升温吸热ql水蒸汽蒸发潜热qw装置热损失qz体废物生物处理固堆肥化Stage

1初始进料Stage

IStage

I+1Stage

M/N反应中止进进加气料水进气加水进进加气料水进进加气料水初始物料反应产物出渗出渗出渗出渗气滤气滤气滤系统边界气滤液液液液分系统边界堆肥过程模型化体废物生固堆肥反应器进料可降解有机物不可降解有机物灰分水分空隙气体出料可降解有机物可降解有机物灰分水分体进气干空气水蒸汽堆肥化尾气干空气水蒸汽进水水溶解物渗滤液水溶解物液相固相气相温度T

停留时间(t)dS/dt=–kTS体废物生物处理固概览体废物生物处理固堆肥化通风量计算满足好氧要求的最低通风量按照生物反应计量方程及一级反应动力学方程式求解根据反应物料的耗氧速率进行计算满足水分和能量平衡要求的最高通风量根据系统能量供给和耗能的供需平衡来计算固体废物生物处理/固体废物的堆肥处理工艺计算体废物生物处理固堆肥化通风风压计算堆体压力损失p1穿孔管压力损失p2从风机出口到穿孔管的管路压力损失p3固体废物生物处理/固体废物的堆肥处理工艺计算p1p2p3体废物生物处理固堆肥化参考书目.

城市

堆肥原理与工艺[M].

复,

1990

和,旦大学李国学,[M].

化学工业.固体废物堆肥化与有机复混肥生产,

2000曾光明,黄国和.堆肥环境生物与控制[M].

科学出版社,2006Haug

RT.

The

Practical

Handbook

ofCompostingEngineering[M].

Lewis

Publishers,

1993体废物生物处理固堆肥化参考中国堆肥网

European

Compost

Network

info/

体废物生物处理固堆肥化习题与思考固体废物堆肥化的定义，并分析固体废物堆肥化的意义和作用分析好氧堆肥的基本原理简述好氧堆肥的基本工艺过程探讨影响固体废物堆肥化的主要因素如何评价堆肥的腐熟程度第

化处理第一节 生物处理基本概念第

节

固

废

堆

处理固体废物生物处体废物生物处理固堆肥化厌氧消化的应用历史BC10thAD16thAD1th163017761808184018591895191619251930s19371970s19721970s~1980sTodayVolta俄在E沼国x泽人e地teΒ发r

现П厌了氧O有微中T机A生国物G降物O解学heAaDt重Z产e新aa生t产a的生nwd兴at趣er由德U于A牛发国S对现、粪B这美过的–种国程受D可分u缺控t燃别c乏h建了–失中败H型J率u沼株m50气pB%甲h发are烷生y

ta装菌置厌A氧le发Ps反sr展izne应dro器美(国但DV农aa不nv场Hay的l

失是原m败mp型l

纯率o8n种0t

%)欧造G奥厌a气了洲BEz体备氧梅每one是有gm消L良年le加ab化t斯增tna热i过ndy设g长基a施率–德石程量油国化P产与能se很N生沼r源es甲y气多池wr危烷i产a城机生市对分量控2i

之离0制，0间7出参主的T了y要定数le量第在r7A及污5D0物集水%腐气n处装d置理a程的厂中消化-德国出EM厌和fn现u关av氧瑞ei系沼rlc士o消onC气tmor化eue汽onen厂ltto车al体废物生物处理固堆肥化本节框架工艺计算主要工艺参数沼气量沼液沼渣得率技术原理定义阶段构成和特点影响因素工艺和设备单元组成生物转化单元沼气利用单元沼液沼渣利用单元过程控制单元体废物生物处理固厌氧消化定义Anaerobic

Digestion在受控的无氧环境中，技术原理厌氧消化通过厌氧微生物菌群的代有谢，使生物源废物转化为机物沼气(CO2+CH4)、稳定的有机物的过程。堆肥化沼气沼液沼渣体废物生物固Needs

low

redox

potential

togrow.

Couple

to

substrate-level

or

electron

transportphosphorylation,produce

a

堆肥化few

ATPs.Couple

organics

oxidation

&oxygen/nitrate

reduction

to

yield

manyATPs.好氧(Aerobic)

→回收材料Material

recovery厌氧(Anaerobic)→回收能源Energy

recovery体废物生物处理固堆肥化厌氧消化映像技术原理体废物生物处理固阶段构成和特点碳水化合物蛋白质脂肪短链脂肪酸CH4单糖氨基酸长链脂肪酸H2/CO2乙酸聚合物单体堆肥化其它1.水解2.酸化3.乙酸化4.甲烷化5.同步乙酸化乙酸发酵型甲烷化氢营养型甲烷化同步乙酸化乙酸氧化技术原理体废物生物处理固堆肥化阶段构成和特点第1阶段：水解(Hydrolysis)物质变化式生化反应微生物——厌氧细菌(兼性或专性)的水解酶脂肪酶蛋白酶纤维素酶淀粉酶技术原理体废物生物处理固The

cellulosomesystem

ofRuminococcusflavefaciens

forplant

cellwalldegradation.(NaturalReviewsMicrobiology,2008,6,121)技术原理体废物生物处理固堆肥化固体废物厌氧消化过程中，水解往往是最主要的限速步骤。技术原理体废物生固堆肥化技术原理体废物生物处理固堆肥化阶段构成和特点技术原理第2阶段：酸化(Acidogenesis)物质变化生化反应式微生物Volatile

fatty

acids(VFA)

C1-

C6Alcohols体废物生物处理固肥化阶段构成和特点第2阶段：酸化物质变化生化反应式—

厌氧细菌(兼性|专性)菌微生物梭菌乳酸……技术原理pH急剧下降控制碱度体废物生物处理固堆肥化阶段构成和特点第3阶段：乙酸化(Acetogenesis)物质变化生化反应微生物——厌氧细菌(专性)对氢分压非常敏感与产甲烷菌共生技术原理体废物生物处理固堆肥化阶段构成和特点第4阶段：甲烷化(Methanogenesis)物质变化生化反应微生物固体废物生物处理/固体废物的厌氧消化处理技术原理体废物生物处理固堆肥化阶段构成和特点第4阶段：甲烷化微生物——古细菌-产甲烷菌(专性厌氧)嗜酸型产甲烷菌🏱Methanosarcinaceae(甲烷八叠球菌科)🏱Methanosaetaceae

(甲烷鬃菌科)嗜氢型产甲烷菌🏱Methanobacteriales

(甲烷杆菌目)🏱Methanococcales

(甲烷球菌目)🏱Methanomicrobiales

(甲烷微菌目)🏱Methanopyrales

(甲烷火菌目)固体废物生物处理/固体废物的厌氧消化处理技术原理体废物生物理固MethanosarcinaMethanosaeta堆肥化甲烷八叠球菌它科处甲烷鬃菌科MethanobacteriumMethanospirillumet

a堆肥化Identified

Proteins

?HydrogenophilicMethanogenesisAcetoclasticMethanogenesis

EnzymesMethanogenesisPathways体废物生物处理固水解影响因素

堆肥化酸化

乙酸化

甲烷化水解酸化阶段

产甲烷阶段固体废物原料性质厌氧消化过程环境条件生物可降解性

•

宏量营养物物料的颗粒尺寸

•

微量营养物质、抑制物和促进剂pH和碱度氢分压生物量

•

温度搅拌技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素

固体废物原料性质生物可降解性物料的颗粒尺寸宏量营养物

厌氧消化过程环境条件有机物本身的化学组成和结构微量营养物质、抑制物和促•微生物降解此类有机物的能力易降解难降解技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素

固体废物原料性质生物可降解性物料的颗粒尺寸宏量营养物微量营养物质、抑制物和促进剂

厌氧消化过程环境条件技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素

固体废物原料性质生物可降解性物料的颗粒尺寸宏量营养物微量营养物质、抑制物和促进剂

厌氧消化过程环境条件C/N=20~30:14PO

3-:VS=1:1000固体废物生物处理/固体废物的厌氧消化处理技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素固体废物原料性质生物可降解性物料的颗粒尺寸宏量营养物微量营养物质、抑制物和促进剂厌氧消化过程环解除抑制：从废物流中去除毒性物质稀释废物至毒性阈值以下形成不溶性化合物或与毒性物共沉淀通过控制pH，改变毒性物质的形态添加可与毒物产生拮抗作用的物质技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素固体废物原料性质厌氧消化过程环境条件温度pH和碱度氢分压生物量搅拌中温(30~43oC)高温(50~60oC)固体废物生物处理/固体废物的厌氧消化处理技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素固体废物原料性质厌氧消化过程环境条件温度pH和碱度氢分压生物量搅拌pH：6.5~7.5碱度：>2000mg/L1.4

mol

VFAs技术原理体废物生物处固堆肥化固体废物原料性质厌氧消化过程环境条件温度pH和碱度氢分压生物量搅拌影响因素丙酸降解:<10-4atm氢营养型甲烷化：>10-6

atm技术原理体废物生物处理固堆肥化影响因素固体废物原料性质厌氧消化过程环境条件温度pH和碱度氢分压生物量搅拌厌氧微生物量高，反应器的转化效率及允许的处理负荷就高推流式间歇式连续搅拌式大比例污泥(出流)回流固相—液相二段式工艺技术原理体废物生物处理固影响因素

固体废物原料性质

厌氧消化过程环境条件温度pH和碱度氢分压生物量搅拌温度和浓度分布均匀，防止局部酸积累有机质与厌氧微生物密切接触技术原理体废物生物处理固单元组成工艺和设备预处理厌氧消化堆肥化沼气净化

沼气沼气利用液体后处理液体利用残渣后处理残渣利用体废物生物理固堆肥化生物转化单元工艺和设备分类处温度

中温(30~43oC)高温(50~60oC)含固率

湿式(<12%)半干式(10%~20%)干式(20%~40%)分段

单段两段多段进料方式 间歇式半连续式连续式搅拌

有无机械搅拌气体搅拌柱塞流(plug

flow)静态(填埋)液体搅拌体废物生物处理固堆肥化生物转化单元分类工艺和设备体废物生物处理固堆肥化生物转化单元典型单段干式消化工艺工艺和设备A−Dranco

工艺；B−Kompogas工艺；C−Valorga工艺TS:20%-50%

TS:23%

TS:20-30%体废物生固堆肥化Dranco(干式单段)11767体废物生固堆肥化KOMPOGAS

(干式单段)Valorga(干式单段)理固体废物生物处体废物生物处理固堆肥化生物转化单元典型单段湿式消化工艺荷兰Vagron工艺工艺和设备体废物生物处理固堆肥化生物转化单元典型两段干式消化工艺Linde-BRV两段干式推流式系统工艺和设备体废物生物处理固堆肥化生物转化单元典型两段湿式消化工艺工艺和设备德国Linde-KCA工艺体废物生物处理固堆肥化生物转化单元典型好氧-厌氧两段复合消化工艺和设备Biopercolat体废物生物处理固堆肥化生物转化单元典型间歇式消化工艺和设备BioCEL体废物生物处理固堆肥化生物转化单元农村沼气工程加盖厌氧塘消化器完全混合式消化器柱塞流式消化器固体废物生物处理/固体废物的厌氧消化处理工艺和设备体废物生物处理固堆肥化沼气利用单元沼气利用途径工艺和设备体废物生物处理固堆肥化沼气利用单元沼气处理水吸收聚乙二醇吸收分子筛吸附膜分离

H2S在发酵过程脱硫水聚乙二醇NaOH生物滤床工艺和设备

水分冷分离法溶剂吸收法固体物理吸水法

卤代烃活性炭

硅烷

氧和氮膜分子筛体废物生固堆肥化沼液沼渣利用单元沼渣与沼液分离沼渣好氧堆肥化沼液处理利用残渣填埋工艺和设备体废物生物处理固堆肥化过程控制单元

监测项目pH、碱度、溶解氢浓度、沼气产量、沼气组成、进料负荷

操作变量HRT、酸碱液的添加速率、加热功率

控制模式反馈控制、推理控制和前馈控制工艺和设备体废物生物处理固堆肥化主要工艺设计参数

沼气产率：170~320

m3CH4/VS

VS降解率：40~75%

有机负荷(OLR)：5~15

kgVS/m3•d

停留时间(HRT)：6～30d工艺计算体废物生物处固理堆肥化厌氧反应器的容积

有机物进料量有机负荷率及有效容积校核操作条件满足OLR条件满足HRT要求固体废物生物处理/固体废物的厌氧消化处理工艺计算体废物生物处理固堆肥化沼气量根据有机物化学组成来产气率碳水化合物蛋白质脂肪类化合物甲烷(m3/kg)0.37~0.400.49~0.530.69~1.06(m3/kg)0.39~0.450.39~0.560.12~0.40工艺计算体废物生物处理固堆肥化沼气量根据甲烷气体的氧当量计算产气率工艺计算体废物生物处理固堆肥化沼气量沼气产量和能量产出计算固体废物生物处理/固体废物的厌