固体废物处理与资源化——城市垃圾与农业固废的资源化

1、城市垃圾与农业固废的资源化2007级环境科学专业第三节 城市垃圾的资源朋本节要点-了解目前城市垃圾资源化的特点与趋势。-掌握根据垃圾的组成与性质设计垃圾综合利用的方法。概述（一）城市垃圾的分类1、据垃圾的性质：可燃性、燃烧热值T可否焚烧的参考指标化学成分、堆腐性T选择处理方式的重要指标，特别是堆 肥化及其他生物处理法。2、据垃圾的组成：可回收废品、易堆腐物、可燃物、其他无机废物。简单分为：有机物（动物、植物）一堆肥；无机物一填埋;可回收废品（纸张、塑料、破布、金属、玻璃）一回收使用。3、据产生及收集来源家庭垃圾（食品垃圾和普通垃圾）是城市垃圾的主要对象。（二）城市垃圾的性质城市垃圾的性质主要包

2、括物理、化学、生物化学 及感观性能。1、感观性能废物的颜色、臭味、新鲜或腐败的程度等。 2、物理性质与组成密切相关，含水量、垃圾容 重、垃圾的粒度组成。 3、化学性质挥发分、灰分及灰分熔点、元素组 成、发热值。 4、生物学性质1）垃圾本身的生物性质2）垃圾的 可生化性（三）城市特征对垃圾构成的影响 W 1 大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。 大城市：有机物成分占总量的31%36%,无机成 分约占60%,废品约占4%-6%；中小城市的生活垃 圾有机成分约占其总量的20%,无机成分约占65%, 废品的比重更低。 2.城市气化率、集中供热面积及人均煤购买量对垃 圾的产量和构成具有明显的影响。

3、3包装废物在城市垃圾中的比重增加，并对环境造 成极夫污蕖。（四）处理趋势城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高 温堆肥和焚烧等。 1 工业发达国家由于能源、土地资源日益紧 张，焚烧处理比例逐渐增多； 2.填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有 较大比丽； 3.农业型的发展中国家大多数以堆肥为主； 4其它一些新技术，如热解法、填海、堆山lT<i造景等技术，正不断取得进展。二、处理技术实例（一）城市垃圾分选技术发达国家设计了一系列的分选回收成套设备。将破 碎、输送、分选等工序有机的结合起来。分选回收工艺系统的特点： 1 基本上“干式”回收有用成分，极少数在工艺结束 时辅以“湿式”回收。 2通用

4、工艺流程均为原始垃圾-> 破碎T分选T处理T 回收。-3采用综合技术方法进行，很少用单一方法处理。an 4各处理工艺能回收的产品有黑色金属、有色金属、 纸浆、塑料、有机肥料、饲料、玻璃以及焚烧热等。环保板材城堀砖賂商转有机肥（二）城市垃圾堆肥技术 1德国FLESBURG高速堆肥系统 FLESBURG高速堆肥厂位于德国FLESBURG,每天处理量 350-400吨。堆肥原料是城市生活废弃物及污泥。垃圾 2.法国SILODA快速堆肥系统法国贝鲁特家庭废物处理厂，建筑面积 4500m2,日处理量700吨，原料为城市生 活垃圾。城市生活垃圾一破碎、筛选、磁选一定 粒径（约5cm）的可堆废物一可逆

5、式皮带机 _次发酵仓（旋转式搅拌机翻动、搅拌 及输送）710天二次静态发酵场 3060天一振动筛分-优质肥料 3.北京南宫垃圾堆肥厂强制通风隧道式耗氧发酵技术处理垃圾。日 处理垃圾能力为400吨，每年可处理垃圾14 万吨。垃圾-称重计量一布料机-主发酵隧道 （2个星期的高温发酵）一后熟化区（3周） 一筛分一肥料（熟化3周）-成品垃圾肥。（三）其他资源化技术 1 生活垃圾提取乙醇和气体技术 提取工业乙醇试验 主要用盐酸作为催化剂，在高温下将垃圾乌克兰、美国和英浮选后产生的轻质成分（含有大量纤维素）进行水解，同时提取糖，糖水发酵后还原 成乙醇，在水解过程中还产生电能。试验 室提取乙醇浓度为1.6%

6、,经蒸憾后其浓度 可达95 % o 2.垃圾制取纸浆技术要求精制纸浆含纸率在80 %以上才能供给 工程应用，因此预处理装置提供符合要求 的纸浆化原料成为实现工艺目的的关键。厂餐侧髙述堆肥振抚盘（罠一嵇2纸衆系统赫制紙浆热分解系饶 一*燃气金屈 J .处理统I1_I图2日本垃圾制纸浆工艺流程 3.蒸氧垃圾砖技术蒸氧垃圾砖是一种水胶性硅酸盐建筑 材料，是利用无机垃圾中的活性Si。?和 A12O3 （主要在煤灰中），在一定的温度和 湿度条件下，与石灰中的有效Cao作用，生成有胶结能力的水化硅酸钙和水化铝酸钙。垃圾砖具有墙体材料所需要的强度和III力学性能。此方法可以根据实际情况应用在燃煤为主 的中小

7、城市。（四）亟待解决的技术问题1.细化垃圾成分指标2垃圾分选的细化3.二次污染的预防措施第四节农业固废的资源化本节要点: 了解畜禽粪便的组成与性质;掌握畜禽粪便肥料化、饲料化和能源化的主要技术;了解畜禽粪便的综合处理发展趋势 了解农作物秸秆的组成和特点；掌握农作物秸秆的主要资源化技术 了解秸秆综合利用的现状与途径。畜禽粪便的资源化 2002年全国畜禽粪便年排放量达18.84亿 吨，相当于工业废物排放量的34倍。其中氮约1597万吨、磷约363万吨、COD 约6400万吨、BOD约5400万吨。流失率：2530% ； COD排放总量、氮、 磷流失量已超过化肥。氮磷污染：地下水硝酸盐超标；地表水富

8、 营养化；重金属铜、锌、确污染；恶臭物 质污染；生物病源污染；药物添加剂污染。(一)饲料化技术畜禽粪便中含有大量的蛋白质(158235%)、粗纤维(12.716,8%)、 维生素B1217.6pg/go处理后可做饲料。畜禽粪便经适当处理，禁用治疗期的粪便, 在动物宰杀前减少粪便的使用量或停用, 畜禽粪便饲料化是安全的。饲料化对畜产品的影响不大，且经济效益 较高。lTA'' 1 用新鲜粪便直接作饲料-适用于鸡粪，鸡的肠道短，70%的营养 物质未吸收而排岀。鸡粪中粗蛋白含量 为2030% ,氨基酸含量与玉米等谷物 饲料相当，还含有微量元素等。但也含有病原微生物等有害物质。可用 含甲

9、醛37%的福尔马林混合24h去除， 也可先接种米曲霉或白地霉，然后用瓮 灶蒸锅杀菌。 2青贮由于粪便中碳水化合物的含量低，不宜单独 青贮，常和一些禾本科青饲料一起青贮。青 贮饲料具有酸香味，且可杀死粪便中病原微 生物、寄生虫等。 3 干燥法常用的处理方法。主要利用热效应和喷放机 械。处理效率较高。干燥方法主要有以下4种：日光自然干燥、高 温快速干燥、烘干膨化干燥、机械脱水。 4分解法II利用优良品种的蝇、蚯蚓和蜗牛等低等 动物分解畜禽粪便，达到既提供动物蛋 白质又能处理畜禽粪便的目的。比较经济，生态效益显著。 5 热喷技术利用热效应和喷放机械，使畜禽粪转变 为鸡阮粉，生产高蛋白饲料，既除臭又

10、能彻底杀菌灭虫卵，达到卫生防疫和生 产商品饲料的要求。（二）肥料化技术好氧堆肥技术-2、厌氧发酵一一沼渣、沼液（三）能源化技术1、焚烧2、厌氧发酵一沼气（四）技术展望将现有的资源化技术在一定程度上进行科学组合, 综合治理，使畜禽粪便得到多层次的循环利用， 牙能有效地解决养殖业葩环境污蕖问軀。发展方向：几种方法有机结合。发电、 炉、烧锅 民用贮气柜气体净化养殖场 1 (_)概述 1 秸秆的组成和特点组成：有机质含量平均为15%,平均含碳 44.22%,氮0.62%.磷0.25%、钾 1.44%,还 有镁、钙、硫及其他重要的微量元素。特点：1 蛋白质、可溶性碳水化合物、矿物质和胡萝卜素含量低，而粗

11、纤维含量高，适口性不好，家畜采食量小，消化率低。 2与纺织纤维相类似，但粗纤维含量较高，密 度小于粘胶纤维，堆积密度和断裂强度较小； 而自身含有大量孔隙，吸湿回潮率大于棉纤维, 灰分含量较大。2 我国秸秆资源化利用现状裹2目前我国秸秆资源的应用悄况（亿t）（亿t）比例（）生活燃料279641.1997396畜牧饲料1.9427,5L业原料（）92.7（逍纸、手工业品等）造肥还田及收処损失1.0615.0废弃或烧掉11）715.2用Id 折合标煤占总资源站II!途 3 秸秆焚烧的危害饉 (1)浪费资源田间焚烧仅能利用所含 钾的40% ,其余氮、磷、有机质和热能 则全部损失。 (2)污染环境(3)

12、引发火灾 (4)损伤地力(5)危害周围生态动植物（二）秸秆还田技术宏观秸秆还田可以草养田、以草压草，达 到用地养地相结合，培肥地力。微观秸秆还田能提高土壤有机质含量；改 善土壤理化状况，增加通透性；保存和固 定土壤氮素，避免养分流失，归还氮、磷、 钾和各种微量元素；促进土壤微生物活动, 加分循抹o 1 秸秆直接还田(1)机械直接还田(2)覆盖栽培还田 (3)机械旋耕翻埋还田 2 秸秆间接还田 (1)堆汹腐解还田 (2)烧灰还田 (3)过腹还田 (4)菇渣还田 (5)沼渣还田注意：秸秆覆盖量，一般每亩300400kg； 配合施用氮、磷肥，施N0.608kg/100kg； 减少病虫害传播。 3秸秆

13、生化腐熟快速还田采用先进技术培养能分离粗纤维的优良微生物菌种，生产出可加快秸秆腐熟的化学制剂，并采用现代化设备控制温度、湿度、数量、质量和时间，经机械翻抛、高温堆腐、生物发酵等过程，使秸秆T有机肥。 (1)催腐剂堆肥技术 (2)速腐剂堆肥技术 (3)酵素菌堆肥技术 实例：由工业废液生产高浓缩秸秆复合肥造纸黑液T工业化泯制发酵T氨化处理一磷化处理-> 高温高压处理T颗粒型复合肥。 4.配套的农艺技术和机具（1）技术：为秸秆腐解创造条件；调解土壤水分 和C/N比、C/P比（土壤湿度要求在田间持水量的 6080%、每亩应补施710kg尿素和2025kg过 磷酸钙；加强后续田间管理；因地制宜，采

14、取不 同的还田时间和方法；避免有病秸秆还田。（2）机具：秸秆还田旋耕机；甩刀式碎土灭茬机; 装有覆土器的深耕犁、高架深耕犁；秸秆粉碎抛 撒机。港丙轮笹匚总 川JSU 3廉擁杆4 «««!孑一护鱼？ 1> fB fl T V带符动专简！9过桥轿革史架* 1*JiFFs 11 升哮恃（三）秸秆饲料利用技术秸秆的主要成分是粗纤维，包括纤维素、半纤维素 和木质素等，一般约占秸秆干物质的2050%。未经处理的秸秆消化率和能量利用率较低，因为秸 秆中的木质素和糖类结合在一起，很难分解；蛋白 质含量低和其他必要营养物质缺乏。处理目的：为动物的消化吸收创造条件；提高秸秆饲料

15、的营养价值。处理方法：物理；化学；生物。 *1 物理处理 （1）切短、粉碎机软化 简单有效，采食量增加2030%。 （2）粉碎后压块成型 钏切（5cm段）-烘干（含水16%）压制成型（圆柱或块状）o优点：密度大，含水量低，便于运输、贮存和饲 喂；高温挤压使消化率提高25% :有浓郁糊香味 和轻微甜度感，适口性提高；卫生条件好；可实 现工厂化生产，全年进行加工。设备：挤压式环模压块机、平模压块机和压缩式 庄块机裁。锄草粉碎机饲草秸秆揉搓机环模颗粒饲料压制机-（3）秸秆挤压膨化技术原理：将秸秆加水调质后输入专用挤压机的挤压腔，依靠秸秆与挤压腔中螺套 壁及螺杆之间相互挤压、摩擦作用，产 生热量和压力

16、，当秸秆被挤出喷嘴后， 压力骤然下降，使秸秆体积膨大。主要设备：螺杆式挤压膨化机。工艺流程：秸秆-清选-粉碎->调质-> 挤压槪化f於轴> 包装。膨化后易吸收的无氮浸出物含量提高,常簟黯纤维下降；且适口性家用多功能饲料膨化机 (4)热喷处理丸原理：钏碎的秸秆(8cm),混入饼粕、 鸡粪等，装入饲料热喷机内，在一定的热 饱和蒸汽下，保持一定时间，然后突然降 压，使物料从机内喷爆而出，从而改变其 结构和某些化学成分，并消毒、除臭，使 物料可食性和营养价值提高。设备：饲料热喷机，实质为一种间歇式蒸 汽膨化机。 2 化学处理利用化学制剂作用于作物秸秆，破坏秸 秆细胞中半纤维素与木质素

17、形成的共价 键，以利于瘤胃微生物对纤维素与半纤 维素的分解，从而达到提高秸秆消化率 与音养加眉的B的。方法:碱化、氨化、氧化还原、复合化 学处理。 (1)碱化处理原理：在一定浓度的碱液的作用下，打破粗纤维中 纤维素、半纤维素、木质素之间的瞇键或酯键，并 溶去大部分木质素和硅酸盐，从而提高秸秆饲料的 营养价值。方法：湿法：每吨秸秆需NaOH810kg,水35L浸泡、冲洗；干法：将2040%浓NaOH溶液喷于粉碎或切断的秸秆上(30ml/100g),然后用酸 中和。用碱量大，须用大量水冲洗，易造成环境污染。-(2)氧化剂处理FA主要指利用S02、。3及碱性过氧化氢 (AHP)处理秸秆，破坏木质素分

18、子间 的共价键，溶解部分半纤维素和木质素, 使纤维基质中产生较大孔隙，从而增加 纤维素酶和细胞壁成分的接触面积，提 高饲料消化率。效果较好，但成本太高。='I （3）氨化处理 原理：用氨水、液氨、尿素或碳钱等含氨物质, 在密闭条件下处理秸秆，氨与秸秆发生碱化作 用（打破木质素和纤维素的酯键和镶嵌结构， 溶解半纤维素和部分木质素与硅酸盐，纤维素 部分水解与膨胀）；氨化作用（氨吸附在秸秆 上，增加了粗蛋白含量，延缓氨的释放速度， 促进瘤胃微生物的活动）；中和作用（与有机 酸中和，形成适宜瘤胃微生物活动的微碱性环 境）。要点：氨用量34% ；处理时间随温度提高而 缩短，一般48周；最佳含水量

19、1520% o小型容器法 堆垛法氨化炉法 饲喂方法：喂前12天要将秸秆取出，摊在地上放氨；初次饲喂数量不能过多, 逐渐提高饲喂量。 (4)复合化学处理融合了碱化处理对木质素分解效果好和氨化处 理增加瘤胃微生物蛋白合成量的优点，克服了 碱化处理残留碱量高和氨化处理对木质素软化 作用差的缺点。可使采食利用率提高1040%； 含氮量提高12倍；粗蛋白含量达到715%。根据不同秸秆和牲畜选择不同的化学处理剂配 方，如尿素4氢氧化钙的复合化学处理。W 57kg生石灰和23kg尿素溶于50kg水中，喷 洒在切碎的100kg秸秆上，混合均匀后密封， 夏天2030天，春秋4060天，冬季60天以上, 可开封饲

20、喂，适宜的水分为40% ,尿素不得低 于2% o 3 生物处理-青贮技术原理：将新鲜植物紧实地堆积在不透气的 容器中，通过微生物的厌氧发酵，使原料 中所含的糖分转化为有机酸一主要是 乳酸菌。当乳酸在青贮原料中积累到一定 浓度时，就能抑制其他微生物的活动，并 制止原料中养分被微生物分解破坏，从而 将原料中养分很好地保存下来。发酵过程 中产生大量热能，当温度上升到50°C时， 乳酸菌也就停止了活动，发酵结束。优点：饲料保持青鲜多汁的特点，并具有酸! 香味，牲畜比较爱吃，贮存时间较长；且技' 术简单、方便推行。但对纤维素的消化率提 高甚微。青贮添加剂：微生物制剂、酶制剂、抑制不 良

21、发酵的添加剂、营养添加物、无机盐技术要点：窑的建设：容器有青贮塔、青 贮窑和塑料袋；可建成地下式、半地下式和 地上式。原料的收割与切短：适时收割； 水分应降至6070%。操作步骤：配制菌 液；粉碎分层铺实一湿度控制在55-60% 封窑-7Y5天后开窑。喂养注意：只能喂反刍动物。逐步加量。二豎熬嚼諾鏗黑断秸秆用微贮技术制备秸秆菌体蛋白生物饲料以农作物秸秆、杂草、树叶等为主要原料，将秸秆粉置于人工造就的特定的生 态环境中，经过制作剂一秸秆生化饲料发酵剂的生物化学作用，促使微生物的大量繁殖和活动，合成游离氨基酸和菌体蛋白，从而使秸秆转化为富含粗蛋白、脂肪、氨基酸及多种维生素的高效 能秸秆饲料。（四）

22、秸秆能源技术®-1 秸秆直接燃烧供热技术以秸秆为燃料，以专用的秸秆锅炉为核 心形成供热系统。有秸秆收集、前处理、 秸秆锅炉和秸秆灰利用几部分组成。适于在秸秆主产区为中小乡镇企业、乡 镇政府机关、中小学校和相对比较集中 的乡镇居民提供生产、生活热水和冬季 采暖之用。 2 秸秆气化集中供气技术原理：通过气化装置将秸秆、杂草及林in木加工剩余物在缺氧状态下加热反应转 换成燃气的过程。工艺流程：粉碎-给料机气化器除 尘器一冷却器T过滤器一贮气柜一用户O秸秆气化机组由加料器、气化炉、燃气 净化器和燃气输送机组成。秸秆气化的优势与限制：-优势：变废为宝、经济可行、优势明显;限制:燃气质量较差、热值偏低；燃气中含氧量偏高形成安全隐患；焦油含量偏高；水洗焦油后污水排放造成环境污染；气化设备投资偏高。秸秆气化技术应用与开发实例秸秆气化集中供气技术 山东省科学院 研究推广；生物质气化技术一辽宁省能源研究所设计的固定床气化系统;干馆热解法秸秆气化技术大连市环科 院；生物质中热值气化技术浙江大学热能