第五章 固体废物的生物处理11104.ppt

第一节固体废物好氧堆肥处理 一 概述 P126 堆肥化 在控制条件下 使可生物降解的有机废物 向稳定的腐殖质转化的微生物学过程 堆肥化的产物称为堆肥 2 堆肥作用 增加土壤中腐殖质 改善土壤物理 化学 生物性质 适于农作物生长 第五章固体废物的生物处理 1 堆肥化 堆肥 固体废物生物处理指利用生物体的机能 对固体废物的某些组成进行转化以降低或消除污染物产生的生产工艺 根据微生物生长环境分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种 通常指好氧堆肥 二 堆肥化原理和影响因素 P127 一 原理 1 好氧堆肥原理 图5 1好氧堆肥基本原理示意图 好氧微生物使堆肥原料中的有机物转化为稳定的腐殖质过程 2 好氧堆肥化过程 P129 嗜温性微生物利用废物中的可溶性物质大量繁殖 并释放热量 堆层温度不断上升 2 中温阶段 产热阶段 3 高温阶段 堆层温度达到45 以上 以嗜热性微生物为主 可溶性有机物质继续分解 复杂的有机物质开始被强烈分解 4 腐熟阶段 易分解的有机物大部分被分解 微生物活性下降 温度降低 腐殖质增多 1 潜伏阶段 驯化阶段 二 影响因素 P130 1 供氧量通风作用 供氧 调节堆层温度和水分含量 例5 1 用一成分为C31H50NO26的堆肥物料进行好氧堆肥 每1000kg堆料在堆肥化后仅剩下200kg 测定产品成分为C11H14NO4 试求每1000kg物料的理论需氧量 解 1 堆肥物料C31H50NO26分子量为852 则1000kg堆料有机物的量 1000 852 1 173kmol 2 堆肥产品C11H14NO4分子量为224 则每mol堆料生成的堆肥产品摩尔数为n 200 1 173 224 0 76kmol 由a 31 b 50 c 1 d 26 w 11 x 14 y 1 z 4 可得 3 堆肥过程可表示为 书上错误 4 堆肥过程所需氧量 m 0 5 0 76 4 2 22 64 19 32 26 1 173 32 781 5kg 3 温度和有机物含量温度 50 65 之间 高温有利于杀菌 有机物含量影响堆肥温度与通风供氧要求 适宜有机物含量20 80 4 颗粒度 影响供风通氧 堆肥前需破碎 分选等去除不可堆肥化物质 使物料粒度均匀化 5 C N和N P比碳为生物发酵提供动力和能源 氮主要用于合成微生物体 也是反应速率的控制因素 C N为 26 35 1 C P为 75 150 1 2 含水率水分作用 溶解有机物 参与微生物新陈代谢 调节温度 适宜含水率为50 60 例5 2 废物混合最适宜C N比计算 树叶C N为50 与来自污水处理厂的活性污泥混合 活性污泥C N为6 3 分别计算各组分的比例 使混合C N比达到25 条件如下 污泥含水率75 树叶含水率50 污泥含氮率5 6 树叶含氮率0 7 P132 解 1 计算树叶和污泥的含量 对于1kg的树叶 对于1kg的污泥 2 计算加入到树叶中的污泥量使混合C N 25 3 计算混合后的C N和含水率 对于0 33kg的污泥 对于0 33kg的污泥 1kg的树叶 6 pH值 适宜pH值7 5 8 5 则 二 好氧堆肥工艺 图5 3好氧堆肥工艺流程 1 前处理包括破碎 分选 筛分 混合及养分 水分的调节等 2 主发酵 一次发酵 4 12d 在露天或发酵装置内进行 通过翻堆或强制通风供氧 堆肥过程中温度升高到开始降低的阶段称为主发酵期 3 后发酵 二次发酵 20 30d 将主发酵工序尚未分解的有机物进一步分解 得到腐熟的堆肥制品 通常采用条堆或静态堆肥的方式 4 后处理 去除杂质 或按需要加入N P和K等添加剂 5 脱臭 化学除臭剂 碱水或水溶液过滤 生物除臭法 吸附法 6 贮存 2 评价指标 三 堆肥腐熟度评价 P134 1 腐熟度 指堆肥中有机质的稳定程度 1 物理指标 气味 粒度 色度 温度 2 化学指标pH 有机质变化指标 COD BOD5 VS 碳氮比 氮化合物 总氮 NH4 N NO3 N NO2 N 腐殖酸 3 生物指标 耗氧速率 微生物数量及种群 第二节固体废物厌氧消化处理 一 概述 P135 1 厌氧消化 甲烷发酵 指厌氧条件下 厌氧微生物使有机物转化为CO2 CH4过程 2 特点过程可控 生产过程全封闭 能源化效果好 运行成本低 产物可再利用 处理效率低 设备体积大 产生恶臭 二 厌氧消化原理 一 三阶段理论 图5 4有机物的厌氧发酵过程 固体物质变成溶于水的物质 细菌再将其分解成不同的产物 可溶性有机物在产氢和产酸菌作用下进一步分解 对不溶性有机废物而言 水解阶段是厌氧消化控制步骤 对可溶性有机废水而言 产甲烷阶段是厌氧消化控制步骤 2 两段理论分为酸性发酵阶段和碱性发酵阶段 相应起作用的微生物分为产酸细菌和产甲烷细菌 二 厌氧消化影响因素 1 厌氧条件用氧化还原电位 Eh 表示 Eh 330mV 2 原料配比C N比 20 30 1 磷 以磷酸盐计 为有机物量的1 1000 3 温度中温发酵 35 38 和高温发酵 50 65 高温有利于杀菌 4 pH值 6 5 7 5 5 添加物和抑制物添加少量磷矿粉 钢渣 炉灰等 有利于厌氧发酵 抑制物指一些金属离子 杀菌剂和人工合成的化合物 6 接种物 提高消化液中微生物的种类和数量 7 搅拌物料 温度分布均匀 增加微生物与物料的接触 防止局部酸积累 三 厌氧消化工艺 一 按消化温度划分1 高温消化工艺 47 55 程序如下 高温消化菌培养 菌种取自污水池污泥 高温维持 池内布设盘管 通入蒸汽加热料浆 原料投入与排出 连续投入新料与排出消化液 搅拌 2 自然消化工艺 包括预处理 消化反应器 消化气净化与贮存 消化液与污泥的分离 处理与利用 消化池结构简单 成本低 消化周期视季节和地区的不同加以控制 二 按投料方式分 1 连续消化工艺 定量添加消化原料和排出旧料 消化连续运行 2 半连续消化工艺 图5 8 3 两步消化工艺 第一反应器功能 水解 液化固态有机物 缓冲和稀释负荷冲击与有害物质 截留难降解的固态物质 第二反应器功能 保持厌氧条件和pH 消化 降解前一阶段产物 产生消化气 截留悬浮固体 改善出料性质 启动时投入较多原料 当产气量下降时 定期和不定期的添加新料和排出旧料 维持稳定的产气率 四 厌氧消化装置 一 水压式沼气池 多用于我国农村 多采用地下埋设 优点 池顶有活动盖板 便于检修 结构简单 造价低 施工方便 缺点 气压不稳定 池温低 原料利用率 产气率低 二 长方形或方形甲烷消化池 1 进料口 2 出料口 3 发酵室 4 气体储藏室 5 木板盖 6 储水库 7 搅拌器 8 通水穴 9 出料门洞 10粪水溢水管 11 导气