固体废物处理与资源化技术 上海交大课程

第五章

固体废物生物处理2010.1.9教材名称《固体废物处理与资源化技术》第五章固体废物生物处理5.1概述5.2固体废物堆肥化5.3固体废物厌氧消化5.4固体废物的水解与糖化处理5.5先进生物处理技术大纲（一）堆肥过程控制方法（二）堆肥装置及设计5.2.1堆肥工艺的定义与分类5.2.2堆肥化原理5.2.3堆肥化工艺5.2.4堆肥产物利用与精制本节课内容以强制通风静态堆肥装置为例工艺过程原料预处理调质一次发酵中间处理二次发酵分选破碎含水率孔隙度C/N接种破碎均质成品精制分选磨细加富肥分堆肥过程控制方法有机物含量：越高越适宜，但过高将会使温度超过微生物耐受限度

含水率：50−65%。粪便、污泥可用木屑、谷糠、秸秆等调节空隙率：>40%。木屑、谷糠、秸秆、惰性填充物C/N：

可调，取决于其生物有效C和有效N一、原料调质原料有机物含量>30%可满足成品质量以及升温与干化的要求一次发酵和二次发酵温度(℃)过程时间(d)操作要点一次发酵升温阶段(30−40)高温阶段(45−65)降温阶段(<40)易生物降解物质快速降解，初步稳定4−12强制通风翻堆搅拌二次发酵适温阶段(30−40)尚未分解的易分解物质和较难分解的有机物进一步分解，变成腐植酸、氨基酸等稳定物质，得到充分成熟的堆肥成品20−30自然通风腐熟堆肥过程控制方法按耗氧速率的演化、比例分配二、通风控制按O2与温度进行反馈控制

堆肥过程控制方法三、臭气和渗滤液控制臭气控制污水控制通风控制密闭空间气流处理贮存回喷温度时间氧浓度堆肥过程控制方法重点：堆肥过程的物料衡算与热量衡算四、物质平衡物料平衡总物料重量

WMaterial一个堆肥系统中的物质变化(kg)：干基重

WDry水分重

WWater有机质

WVS灰分

Wash原水分

WRaw-water生物产水

WProduce-water物料于550℃燃烧测定其有机质含量及灰分值测定物料含水率，100℃干燥Carbohydrates:每kgVS产水量：52.3%Protein:每kgVS产水量：78.6%系统能量平衡堆肥系统生物能→热能干空气升温显热物料固体成分升温显热水蒸发潜热物料水分升温显热气流携带水蒸汽升温显热外壁散热耗能翻堆释放热量能量平衡系统能量平衡的计算生物产能Qbio干空气升温显热Qdry

air气流携带水蒸气升温显热Qwatergas水蒸发潜热Qevapo物料水分升温显热Qwaterliquid

物料固体成分升温显热Qdrysolid外壁散热耗能Qloss翻堆释放热量Qturning有机质降解产生热量如何计算？

堆肥物料一般为生物有机质，其好氧降解产生的热量，随不同物质的化学差异而不同。

混合有机物中包含许多未知组分，很难

通过标准焓值估算有机物反应热。但可以通过量热计以及一些经验公式计算。稻草→17.6MJ·kg-1VS

畜禽粪便→12.8MJ·kg-1VS

生活垃圾→10

MJ·kg-1VS污水厂污泥→19.6

MJ·kg-1VS

气流中含有多少水蒸汽？单位：mmHgkg水/kg干空气饱和蒸汽压水蒸汽分压Haug,1993.Thepracticalhandbookofcompostengineering不同温度下的水蒸发潜热？kJ·kg-1

基于热平衡应用