固体废弃物堆肥处理课件

固体废弃物堆肥处理

我国各种废弃物的排放量27亿t！？

规模化种养业造成秸秆及禽畜粪便产生量剧增,废弃物资源循环利用率低下，环境问题严重

秸秆粗饲料转化与利用技术发展滞后，缺乏转化纤维素的微生物制剂，种养废弃物循环利用的技术尚不成熟农业产品深加工过程产生的废弃物没有有效的转化技术，利用率低，对环境污染较重商品有机肥生产及安全土地利用技术、工艺、设备相对比较落后食用菌原料高效栽培技术及菌渣生产和菌基生产的快速发酵技术有待提高食用菌菌种生产车间利用农作物秸秆栽培鸡腿菇利用农作物秸秆栽培草菇利用农作物秸秆加牛粪栽培双孢菇一、概念堆肥化(高温堆肥)：人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下通过微生物的发酵作用，将有机物料转变为肥料的过程。在一过程中，有机物由不稳定转化为稳定的腐殖质物质。因此对环境，尤其土壤环境不构成危害，堆肥：堆肥化的产品。特点：重量上减少1/2左右，体积减少1/2左右堆肥的概念一、堆肥好氧发酵过程有机物料Volatilematter+O2+MicrobeNewmicrobe+腐殖质Humus合成氧化CO2、H2O、NH3、PO42-、SO42-+能量→显热（提高温度）高温堆肥：好氧堆肥，在通气条件下，在好氧微生物作用下有机物得到分解，释放热量使堆肥物料产生50~65℃高温，极限温度可达80~90℃，这种过程谓高温堆肥。堆肥的生物化学过程好氧堆肥的生物化学过程有机物氧化（1）不含氮有机物（CxHyOz）（2）含氮有机物（CsHtNuOv）2.细胞物质的合成3.细胞物质的氧化以纤维素分解发酵为例：好氧堆肥的工艺流程1.前处理(1)畜粪、污泥：调整水分和C/N比，添加菌种和酶。城市生活垃圾：破碎和分选，调整垃圾的粒径去除非堆肥物质目的：

a.如不去除，会使发酵仓容积增大；

b.传送装置或翻堆搅拌装置可能会被纤维、绳子缠卷或被竹、金属等绞入而影响操作；

c.非堆肥物质妨碍发酵过程；

d.非堆肥物质（不包括电池类）也可在后处理工序去除1.前处理(2)调整粒径的目的：均匀化原料、水份，表面积增大，可提高微生物发酵速度;控制粒径范围是2～60mm;物料结构坚固，则粒径应小些;决定垃圾粒径大小时，还应从经济方面考虑，因为破碎得越细小，动力消耗就越大，处理垃圾的费用就会增加。60mm以上粒径15mm以下粒径0-15mm原料15~60mm之间粒径湿度密度：300-800kg/m3生产量：

最大90m3/h 利用ALLU的优势：

由于一次完成作业而大大节省时间；替代粉碎机的功能；

使用非常机动灵活；节省储存空间；降低设备投资成本。备注：ALLUSM2.主发酵（一次发酵）在露天或发酵装置内进行，通过翻推、强制通风或发酵装置内供给氧气。发酵初期物料：中温菌（30~45℃是为最适宜生长温度）;最适宜温度45～65℃的高温菌取代了中温菌。在此温度下，各种病原菌均可被杀死;一般将温度升高到开始降低为止的阶段称为主发酵阶段;生活垃圾为主体的城市垃圾及家畜粪尿好氧堆肥，主发酵期约为3～10d。名称死亡情况名称死亡情况沙门氏伤寒菌46℃以上不生长;55-60℃,30min内死亡血吸虫卵53℃;1d死亡沙门氏菌属56℃1h内死亡,60℃,15-20min死亡蝇蛆51-56℃;1d死亡志贺氏杆菌55℃,1h内死亡霍乱产弧菌65℃;30d死亡大肠杆菌绝大部分,55℃,1h死亡;60℃,15~20min死亡炭疽杆菌50-55℃;60d死亡阿米巴涂68℃,死亡布氏杆菌55℃;60d死亡50℃;3d死亡71℃,50min内死亡猪丹毒杆菌50℃;15d死亡美洲钩虫45℃,50min内死亡猪瘟病毒50-60℃;30d死亡流产布鲁土菌61℃,3min内死亡口蹄疫病毒60℃;30d死亡酿脓链球菌54℃,10min内死亡小麦黑穗病54℃;10d死亡化脓性细菌50℃,10min内死亡稻热病菌51-52℃;10d死亡结核分枝杆菌66℃,15-20min内死亡,有时有67℃死亡麦蛾卵60℃;5d死亡牛结核杆菌55℃,45min内死亡二化螟卵55℃;3d死亡蛔虫卵50-56℃,5-10d死亡小豆象虫60℃;4d死亡钩虫卵50℃;3d死亡绕虫卵50℃;1d死亡鞭虫卵45℃,60d死亡

表2-2几种常见病菌与寄生虫的死亡温度3.后发酵

主发酵的半成品未分解和较难分解有机物需进一步分解转变成腐殖酸等稳定有机物，成熟堆肥。把物料堆积到1～2m高进行后发酵，并要有防雨装置。有的场合还需要翻堆和通风，通常不进行强制通风，而是每周一次翻堆。发酵时间：与堆肥使用有关。温床土和几个月不种作物的土地：主发酵后直接使用；对一直在种作物的土地，则需要使堆肥进行到不能发生夺取土壤氮的程度，后发酵时间通常在20~30d以上。4.后处理

经过两次发酵后的物料，几乎所有的有机物都变细碎和变形，数量减少;

城市生活垃圾堆肥时，在预分选工序没有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等物依然存在。种养废物堆肥堆肥后需要深加工,需要进行磨细或者粉碎;还需要经过一道分选工序，去除杂物，并根据需要进行再破碎（如生产精制堆肥）。最终处理处理和混合不同的土质用于种植栽培，如园艺工程等粉碎土块多的土质一般土壤的筛分5.脱臭部分堆肥工艺和堆肥物在原料、堆制过程和结束后会产生臭味。去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭，碱水和水溶液过滤，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附剂过滤。在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止臭气逸散。除臭装置是堆肥过滤器，当臭气通过该装置，恶臭成分被堆肥（熟化后的）吸附，被其中好氧微生物分解。特种土壤代替堆肥使用，这种过滤器叫土壤脱臭过滤器。表8-2某些恶臭物质的分类分类化学式名称臭气性质硫醇类C2H5·SH乙基硫醇烂洋葱头臭

CH3·SH甲基硫醇烂甘蓝臭

（CH3）2CH·SH异丙基硫醇

硫醚类（CH3）2·S二甲基硫蒜韭菜臭

（C2H5）2·SH二乙基硫

（C3H7）2·SH二丙基硫

（C6H5）2·SH二苯基硫

硫化物H2S硫化氢腐蛋臭

（NH4）2S硫化铵强刺激臭醛类HCHO甲醛刺激臭

CH3CHO乙醛

CH2=CH-CHO丙烯醛不快臭，催泪吲哚类

β-甲基吲哚类粪臭脂肪酸类CH3COOH乙酸

C2H5COOH丙酸刺激臭

C3H7COOH酪酸

酰铵类C3H7CONH2酪酰铵汗臭胺类CH3NH3甲胺

C2H5NH2乙胺腐败鱼臭

（C2H5）2NH二乙胺

酚类C6H5OH苯酚不快臭

C6H5SH硫酚

表8-13恶臭强度表示法

级别强度说明0无无任何嗅和味1微弱常人难以察觉，嗅觉敏感的人可以察觉2弱一般人刚能察觉3明显能明显察觉4强有很显著的嗅和味5很强有强烈的恶臭异味6.贮藏原因:堆肥一般在春秋两季使用，在夏冬就必须积存;时间:要建立储存六个月生产量的设备储存方式:可直接堆存在发酵池中或袋装条件:要求干燥而透气，闭气和受潮会影响制品的质量。堆肥的影响因素

1.有机质含量对于快速机械化高温堆肥，关键是热量和温度间的平衡问题；底物决定热量,环境决定温度;低有机质物料发酵产生的热将不足以维持堆肥所需要的温度，并且产生的堆肥由于肥效低而影响销路问题；高有机物料发酵热足,但需水高,需氧多,给通风供氧带来困难，易产生厌氧和发臭；堆肥中最合适的有机物含量约为20%~80％之间。2.碳氮比C/N比与堆料质量有关,决定热量、温度、肥料品质有关原料碳氮比过高，碳多氮乏，微生物的发展受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。导致堆肥碳氮比过高，施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，使陷入“氮饥饿”状态，会影响作物生长。原料碳氮比低于20:1，碳少，氮剩，氮将变成氨态氮挥发，导致氮元素大量损失而降低肥效。保证成品堆肥碳氮比为10~20:1和在堆肥过程理想的分解速度，堆肥原料的碳氮比为25~40（生活垃圾碳氮比一般在24:1左右）。各种废物的氮含量和碳氮比(C/N)

物质N％C/N物质N％C/N人粪5.5~6.56~10:1厨房垃圾2.1525:1人尿15~180.8:1羊厩肥8.78-家禽肥料6.36~10:1猪厩肥3.75-猪粪2.0920.9

牛粪1.66923.17

混合宰废物7~102:1混合垃圾1.0534:1活性污泥5.0~6.06~10:1庭院垃圾2.1514:1马齿苋4.58:1牛厩肥1.718:1嫩草4.012:1麦秸0.6566.5:1杂草2.419:1稻秸0.9148.0厩肥2.325:1玉米秸0.9249.9草炭1.2~2.310~20高粱秸1.2546.7褐煤0.9217.7糠醛渣0.8255.3风化煤0.3745.5

3.水分水分为微生物生长所必需，介质；堆肥中，按重量计50%～60％的含水率最适宜，水分超过70％，温度难以上升，分解速度明显降低；水份过多，使堆肥物质粒子之间充满水，有碍于通风，从而造成厌氧状态，不利于好氧微生物生长并产生H2S等恶臭气体；水份低于40％不能满足微生物生长需要，有机物难以分解。4.温度堆体温度作用保障微生物的生长；阶段温度；高温菌对有机物的降解效率高于中温菌，快速高温好氧堆肥的理论基础；初堆肥时，堆体温度一般与环境温度相一致，经过中温菌1～2d的作用，堆肥温度便能达到高温菌的理想温度50~65℃，5~6d，可无害化；过低的堆温将大大延长堆肥达到腐熟的时间，而过高的堆温（>70℃）将对堆肥微生物产生有害的影响。外界环境温度过低（如东北地区）：低温环境考虑覆盖保温接种热源5.C/P比磷是细胞核和ATP重要组成；一般要求堆肥料的C/P在75～150为宜；增加无机磷（包括易溶和难溶磷肥）不是为了调节堆肥C/P比。原理：通过堆肥使无机磷转化为有机磷或磷酸根通过金属元素（如Ca或Fe）与有机酸如腐殖质酸形成三元复合体，达到减少磷肥直接施用造成的土壤固定作用；难溶磷肥（磷矿粉）可以通过堆肥过程达到提高溶解度的目的。6.pHpH值对微生物的生长也是重要因素之一，一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性；堆肥初始阶段，有机酸生成，pH值下降（可降至5.0），然后上升至8～8.5左右，如果废物堆肥成厌氧状态，则pH值继续下降；pH值也会影响氮的损失，因pH值在7.0时，氮以氢氧化氨的形式逸入大气。一般情况下，堆肥过程有足够的缓冲作用，能使pH值稳定在可以保证好氧分解的酸碱度水平。堆肥的工艺参数和质量标准

1.堆肥工艺参数（一次发酵和二次发酵）

a、一次发酵主要参数含水率45%～65％

C/N30/1～35/1

温度55～65℃

周期3～10天

b、二次发酵工艺参数含水率<40％温度<40℃

周期30～40d2.堆肥质量标准

a、一次发酵终止指标无恶臭容积减量25%～30％水份去除率10％

C/N：15/1~20/1b、二次发酵终止指标堆肥充分腐熟含水率<35％

C/N<20/1

堆肥粒度<10mm第三节堆肥的生物学与化学变化3-1堆肥的生物学特性3-2堆肥的动力学模型3-3堆肥的化学性质变化3-4堆肥的其他性质变化(1)生物化学组成有机组分均由单糖、蛋白质、脂类、纤维素，和半纤维素以及木质素等以不同比例构成可溶于冷/热水：糖、淀粉、氨基酸、尿素、铵盐、脂肪酸溶于酯/乙醇：脂、油、蜡及树脂，蛋白质，半纤维素，纤维素，木质素灰分3.1堆肥的生物学特征堆肥微生物的来源主要有两方面：有机废物固有的微生物种群，生活垃圾细菌数量在1011～1013个/克。总大肠菌和粪大肠杆菌分别占10%和1%。人工加入的特殊菌种，对堆肥有机物具有较强的分解能力，活性强、繁殖快能够加速堆肥反应的进程，缩短堆肥反应的时间。堆肥中含有的微生物种类主要有细菌、真菌和放线菌，有时还有酵母菌和原虫等。(2)堆肥的微生物学特征堆肥是演替非常迅速的多个微生物群体共同作用而实现的动态过程一个微生物群体对一种或某一类特定的有机物质的分解起作用微生物表面积体积比大，代谢强度高，数目巨大，繁殖迅速，在堆肥化过程中对有机物质降解起主导作用。(2)堆肥的微生物学特征大型土壤动物通过破碎、混合、运输来影响有机物质的物理性状，而中型和微型动物通过取食微生物影响微生物的群落结构。单一的细菌、真菌、放线菌群体，无论其活性多高，在加快堆肥化进程中作用都比不上多种微生物和动物群体的共同作用(2)堆肥的微生物学特征表3-2堆肥过程中生物种类和数目

类型种类每克堆肥中数目微生物细菌108~109

放线菌105~108

真菌104~106

藻类＜104

病毒

微动物原生动物104~105中、大型土壤动物线虫

蚂蚁

弹尾虫

千虫足

蚯蚓

真菌真菌不仅能分泌胞外酶，水解有机物质，而且菌丝机械穿插作用，对物料有一定的物理破坏作用；真菌抗干燥能力强，物料湿度大，通风不良不利于真菌生长和繁殖；机械搅拌对菌丝有破坏作用，频繁搅动不利于真菌活动；堆肥化过程中真菌分为三个特征组：第一组中温类群，简单的碳源，不能利用纤维素或半纤维素，在升温的头几天就很快被杀死；第二组嗜热真菌，快速利用纤维素和半纤维素；第三组真菌，堆温下降阶段出现。放线菌和细菌

细菌和放线菌比嗜热真菌耐受的温度要高；

65℃时细菌和放线菌迅速生长，许多物质被其降解；放线菌容易利用半纤维素，少利用纤维素；与细菌或真菌比，放线菌繁殖缓慢；放线菌具耐贫瘠特征，不适合养分充足环境，堆肥过程未期，少养分时占优势。病原微生物堆肥化处理：稳定有机废物杀灭物料中病菌和寄生虫卵，如沙门氏菌、粪大肠杆菌堆肥添加剂添加剂是指为了加快堆肥进程或/和提高堆肥产物质量在堆肥物料中加入的微生物、有机或无机物质。种类：接种剂(inocula)、疏松剂(bulkingagents)、起爆剂(starters)、pH调节剂微生物接种剂(microbialinoculum)接种微生物对堆肥进程及堆肥产物的质量的效果历来众说纷纭接种微生物的初衷有:①提高堆肥初期微生物的群体，增强微生物的降解活性；②缩短达到高温期的时间；③接种分解有机物质能力强的微生物。理论分析和大量的研究实践表明，接种微生物对加快堆肥化进程或提高堆肥产品质量没有促进作用！！！8dDegradationofstrawbyMC1ControlInoculatedday0day850℃，8d,2g·100mL-1纤维素-林丹高效降解复合菌系的构建0d3d7d10d已分离培养的单菌株的菌体形态特征CMS的菌种组成多样性5号菌株6号菌株7号菌株1号菌株2号菌株3号菌株4号菌株

起爆剂(starters)加入易利用的有机物质如糖、蛋白质等会增加堆肥开始时微生物的活性，起到“起爆”效果在大多数情况下，堆肥物料中的有机物总有一部分为易利用形态。事实上，加入‘起爆剂’后，繁殖起来的微生物往往不能利用复杂的有机物质，当‘起爆剂’耗竭后即停止活动。疏松剂(bulkingagents)当含水多、颗料细的废物堆制时，由于通气性差常常需要加入一些质地疏松的物质来增加通气性。常用的疏松剂有锯末、作物秸杆、粉碎的废橡胶轮胎等。pH调节剂在堆肥过程中pH先变小，然后逐渐升高最后在变小。在以废弃物处理为目的的大规模的堆肥时，调整pH即无必要，在经济上又不可能；如果堆肥产物是用于配养蘑菇或饲养蚯蚓时，则需要加入pH调节剂，以防止pH波动过大。常用的pH调节剂有CaCO3、石灰和石膏等。

堆肥腐熟度评价4-1堆肥腐熟度概念4-2堆肥腐熟度评价指标4-1堆肥腐熟度概念腐熟度：堆肥腐熟的程度，堆肥中的有机质经过矿化和腐殖化过程最后达到稳定的程度。影响腐熟度因素：粒径，营养供应，水分，通气状况（搅拌作用），及堆垛的大小堆肥腐熟度作用腐熟堆肥施入土壤，提高土壤肥力，改善结构；没有完全腐熟堆肥会造成严重的后果：堆肥C/N比较高，造成植物缺N，缺氧产生极端厌氧环境，影响根系生长；C/N比过低，又会产生氨毒性未腐熟堆肥会产生大量中间代谢产物—有机酸（如丁酸、戊酸、酚、己酸、庚酸）及还原条件下产生的NH3、H2S等有害成分，这些物质会严重毒害植物的根系，影响作物的正常生长4.2堆肥腐熟度评价的指标

(1)物理评价指标①堆肥后期温度自然降低②不再吸引蚊蝇③不再有令人讨厌的臭味④由于真菌的生长，堆肥出现白色或灰白色菌丝⑤堆肥产品呈现疏松的团粒结构。0-15mm生活垃圾堆肥前后变化0d20d(2)化学评价指标a.固相C/N比C/N比是一种传统的方法，常常被作为评价腐熟度的一个经典参数。一般地，C/N比从最初的35－40或更高（木材类废弃物）降低到18－20，表示堆肥已腐熟用C/N比评价腐熟度已存在着明显不足：活性污泥、鸡粪、城市垃圾及泥炭残余物等C/N低（C/N≤15~20），则不能用C/N比评价腐熟度b.水浸提液碳与有机态氮比（WSC/N-org)

不同原材料经充分腐熟后水浸提液的C/N-org.比都几乎是个恒定的值，都在5－6之间。因此，C/N-org.比值比传统上的固相C/N比在评价堆肥腐熟度上更有效。堆肥C/N比和原材料的关系样品原材料堆肥水C/N-org.固样C/N比水C/N-org.固样C/N比纯污泥5.568.746.0111.2污泥+稻壳6.0514.95.514.2生活垃圾+树皮29.521.66.3616.1生活垃圾13.9165.7215.8牛粪12225.1611.3牛粪+猪粪+秸秆-—6.1512.7鸡粪8.645.265.688.21树皮+牛粪26.5107.76.329c.生物评价指标化学分析方法结合生物分析的方法才可靠用草种Cress(LepidumSativumL.)检验植物毒性，植物毒性用发芽指数（GI）来评价，GI由以下式确定从理论上说，GI＜100%，就判断是有植物毒性。但在实际实验中，如果GI＞50%，则认为堆肥已腐熟并达到了可接受程度，即基本没有毒性种子发芽率指数（GI)可以作为一种快捷方法小麦种子测定南宫垃圾堆肥腐熟度（一）农业废弃物堆肥和有机复混肥氮素损失控制技术和温室效应气体控制木质纤维素降解复合菌剂和双重降解效果复合菌剂腐熟度快速测定指标和方法堆肥工艺优化有机肥造粒和粘结剂堆肥厂和有机复混厂战略选址研究课题状况从1993年至今，本课题组相继完成和在研的课题共有14项，累计经费1200.0万元，其中已经完成8项。课题主要来自国家科技部、国家自然基金、北京市科委和北京市农业局。堆肥氮素损失与原位控制技术和材料背景:堆肥过程中，氮素损失可达10~50％。C/N比越低，氮素损失越大。

减少氮素损失方法:C/N比过磷酸钙(Ca(H2PO4)2)、草炭(Peat)、硫酸锰(MnSO4)（2%）、FeCl3（5%）、Ca(H2PO4)2+FeCl3、MgCl2（5%）、MgSO4(4%)三元复合体方法：镁盐(Mg2+)+磷酸盐(PO43-)+水(H2O)+NH4+=NH4MgPO4↓MechanismofNH4+fixationduringcompostingMg(OH)2+H3PO4+NH4+=NH4MgPO4↓(struvitecrystals

sedimentation)got-upcomplex48.4042.5834.1735.5322.9327.0401020304050152025303540%C/N不同C/N比堆肥在堆肥完成时的氮素损失率34.5713.5818.2239.1331.5014.460102030405060CKPZCuMn1Mn2%氮素损失率添加不同氮素损失抑制剂的各处理在堆肥35天时的氮素损失率固定剂堆肥氮素损失原位控制效果固定剂比例（％）投加量（％）氮吸收率（％）成本（元/吨堆肥）编号Mg2+PO43-水2.617.779.７4.497.046.918.898.093.9213.298.114132.713.583.83.484.628.546.986.157.9510.388.386.562.79.288.12.573.115.175.079.830.287.481.044.69固定剂堆肥氮素损失原位控制效果处理成本元/吨肥增加的养分数量增加的养分换算人民币（元/吨）P2O5(%)N(%)Mg(%)CK2.241.520.68NP2O5合计146.92.822.790.6820.638.759.3293.93.392.810.6841.139.180.3可以形成一种氮磷钾含量达到8%的新型有机肥N减排量可达95%以上

堆肥氨态氮固定caX-raydiffractionresultaboutthemixtureoftheSiO2andstruvitecrystalsinthecompostb堆肥氮损失控制材料和技术氮素全部回收氮素损失50%氮素碳素无外排问题的提出Mg(OH)2–H3PO4

固氮效果好Mg(OH)2成本高Ca(OH)2-H3PO4

Ca(OH)2与Mg(OH)2性质似Ca(OH)2成本低Mg(OH)2Ca(OH)2氢氧化钙+磷酸最佳混合比1:2.8、1:3

最佳投放量6g(固定剂)/25gNH30.24g(固定剂)/gNH3C/N的变化

各处理的C/N均呈下降趋势添加固定剂的各处理下降程度较对照更明显发芽指数（GI）的变化

各处理的GI值均呈现上升趋势堆肥结束时，各处理的GI值均大于100%，根据发芽指数的标准衡量，施用于土壤后，不会对植物产生毒害最佳混合比、投放量的筛选铵态氮g/kg0d3d6d8d10dCA13.208.6017.909.806.40CA43.208.6019.3010.006.80全氮（%）CA12.172.442.733.123.45CA42.172.532.833.173.46表5-1CA1和CA4在模拟堆肥中氮素的变化CA4的固氮能力最强最佳混合比1:3

最佳投放量0.26g（固定剂）/g(NH3)固氮效果比较表5-2CA4和+Mg在模拟堆肥中氮素的变化铵态氮g/kg0d10dCA43.206.80+Mg3.206.70对照3.202.40全氮（%）CA42.173.46+Mg2.173.47对照2.171.48比对照+1.99CA4和+Mg的固氮效果均好，无显著性差异NH4+-N,+4.4kg/tTN,+19.9kg/t经济效益分析氢氧化钙-磷酸和氢氧化镁-磷酸的固氮效益分析处理固定剂总成本元·t-1堆肥增加养分数量N/%增加养分数量P/%增加养分产生价值元·t-1堆肥净价值元·t-1堆肥CA4129.59.613.3188.158.58+Mg83.66.69.1128.645.00

二者在堆肥中产生的经济效益都很显著添加氢氧化钙-磷酸固定剂的效益净增值更显著注1：固定剂和肥料的价格以工业级产品的目前市场价格为准注2：表中增加养分产生价值是将氮素折算成尿素所得，将P2O5折算成过磷酸钙所得北京市垃圾分类收集研究北京市科委和北京市政管委：北京市典型垃圾分类单位、地区垃圾分类运行管理模式研究（30万）海淀区科委：城市生活垃圾分类收集系统配套设施改进研究（20万元）典型单位生活垃圾物理组分分析采样点厨余塑料可回收纸其它纸类木竹织物皮革玻璃金属电池砖瓦石块居民区古月62.0012.9412.5912.47000000安和86.0512.441.510000000地铁站西直门14.4039.1719.9217.160.77008.5800五道口23.6022.2218.6929.502.78002.920.290旅游景点海淀公园57.5717.107.108.492.64007.1000故宫52.6322.74019.062.84001.171.560颐和园45.4828.89023.181.050001.400大型超市家乐福21.4242.8723.2211.461.0300000易初莲花20.8345.6320.1512.371.0200000广场天安门广场27.3127.5612.3526.014.12000.671.980中关村广场54.3830.594.605.403.06001.9700办公区农大办公楼35.0717.1030.0116.170.19001.4600北大办公楼48.4011.3029.428.950001.9300文教区农大教学楼38.5430.1114.5014.960.09001.8000北大教学楼19.5058.8910.2811.000000.3300奥运场馆农大体育馆36.2939.2317.735.451.3000000北大体育馆34.1339.4917.028.280.24000.840089典型地区生活垃圾物理组分分析农村平房区事业文教区旅游区商业区道路双气区高档住宅广场区垃圾组分小牛坊西小营肖家河农大区政府颐和园百旺路边天秀万柳上地厨余66.7963.0859.5720.229.9324.5829.2527.9486.0552.5963.02煤渣6.349.8319.9500000000砖瓦2.474.691.1500000000塑料15.6811.1410.0339.811.7728.8924.5862.6212.4414.0129.29纸类7.064.516.1134.455.3845.4928.767.491.5110.377.55木竹0.580.710.810.7901.0511.170.3900.150.14织物0.424.962.061.412.5803.700000玻璃0.560.850.053.18001.31004.490金属0.110.230.1600.3401.231.55000橡胶000.110.180000000城乡生活垃圾湿基含量比例比较

①两大类垃圾比较

三大类垃圾比较

②城市农村VESTAroadsidecontainers

forseparatewastecollection可堆肥垃圾隧道发酵2周通风平台后熟化3周滚筒筛25mm＞25mm填埋场振动筛7mm细堆肥＜7mm粗堆肥7~25mm硬物料分选机残渣通风平台最终熟化3周最终堆肥马家楼筛分源头垃圾南宫堆肥厂工艺流程图15~60mm堆肥原料隧道发酵仓堆肥产品温度控制堆肥存储堆肥检测报告堆肥产品罗马AMA有机废物堆肥厂堆肥产品和品质堆肥的物料平衡和热平衡一、概念目的:定量化了解堆肥过程中物质转化、组成和能量分配本质：挥发性有机物变化,灰分无变化挥发性物质(Volatilematter)：是指将堆肥或其它有机物科在550℃的马福炉中灼烧完全后损失的部分。主要成分是C、H、O、N（S）等变化较大的元素主要是C、H、O、N，通常利用CaHbOcNa来表示堆肥挥发性物质二、堆肥的物料平衡一般的计量反应式:(挥发性物质)原料有机成分堆肥产物CaHbOcNd+tO2→CpHqOrNs+UCO2+VH2O+WNH3其中:t=0.5(r+2U+V-C)U=a-bV=0.5(b-q-3w)W=d-s参数的确定:烘干的1kg原料和堆肥产品，测定C,H,N,WashO%=100-C%-H%-N%-Wash%机械通风混合原料与堆肥产品化学组成原料:CaHbOcNd:C34.8H51.5O19.4N1.04产品:CpHqOrNs:C24.1H42.7O10.5N0.96C34.8H51.5O19.4N1.04

+8.35O2=C24.1H42.7O10.5N0.96+10.7CO2+4.25H2O+0.1NH3

发酵罐垃圾堆肥物料平衡表（25d）项目堆肥初始堆肥结束损失堆肥渗滤液蒸发干重（kg）9.1186.4522.666(29.2)*0水分（kg）18.1812.604.599（16.8）0.978(3.58)总重（kg）27.29819.0552.666(9.77)5.577（20.4）*:括号中数据为占堆肥原料总重的百分率水分蒸发0.978kg排气堆后总重：19.055kg干重：6.452kg水分：12.60kg堆肥后输出物料，温度29℃，水分66.1%输入物料，温度25℃，水分66.6%堆肥前堆前总重：27.298kg干重：9.118kg水分：18.18kg渗滤水4.599kg鼓风0.1m3/(min.m3)高温堆肥过程26d发酵罐中堆肥过程的物料平衡

生活垃圾堆肥产率为70%，含水为66%（高于20%），干燥或二次发酵降水。干物质、渗滤液产生以及水分蒸发的损失百分率分别为9.77%，16.8%和3.58%。堆肥温度变化与堆肥时间优化一次发酵二次发酵600t垃圾高温堆肥产生的热量-南宫堆肥厂能量循环利用—南宫堆肥厂（C6H12O6)n+6nO2=6nCO2+6nH2O+n2817kJ180n192n264n108n2817n250g267g367g150g3913kJ0.325t0.347t0.477t0.195t5086900kJ气体为1.637t(O2为21.2%)1t垃圾经堆肥过程有0.325t被降解掉，可以消耗O2为0.347t或1.637t空气，可产生0.477tCO2，0.195tH2O，产生5086900kJ的能量600t城市垃圾混合原料高温堆肥过程将产生热量600t×5086900kj=3.05×109kJ南宫堆肥厂隧道发酵仓热气体循环利用研究结果2.好氧堆肥一级发酵仓内设有吸风口，抽出臭气发酵仓渗沥液喷淋及测温仪器发酵仓底部通风系统新鲜空气t1=5℃O2=21%V1=?排出热空气或循环气体t2=55℃O2=10%V2=?混合空气T℃?O2=18%高温发酵阶段初期发酵阶段高温仓废热气可作为升温仓的热源循环气体的比例和混合气体的温度依据公式：

有式（1）

假设混合空气氧气最低浓度控制为18%，根据氧气物料平衡，则有：即式（2）循环气体占通风气体比例为27.3%式（2）代入式（1）可得，混合空气温度T=18.6℃物料平衡高温堆肥过程Vs=0.5，Kv=0.5

有机物：固体228.0t

水分342.0t添加的粪水堆肥过程补充水：

37t+201.0t=238t排气水分蒸发鼓风2239.4t

渗滤水

0t2239.4t

403.1t

有机物：固体153.9t

水分153.9t

砖瓦煤灰:

固体

27.0t

水分

27.0t物料平衡计算输入物料，温度20℃，水分60%输出物料，温度60℃，水分50%堆肥前堆肥后

砖瓦煤灰：固体27.0t

水分3.0t通风供氧的过程控制供气目的：①提供O2，参与微生物发酵过程②调节温度③最适温度条件下，移走水分有机物含量与耗氧速率堆肥材料与耗氧速率堆肥材料与耗氧速率堆肥垛中氧浓度与耗氧速率不同氧含量的耗氧曲线(摩尔/时·厘米3)供氧方式

1）利用翻堆供氧

2）表面扩散供氧

3）强制通风供氧

①方法 ②目的 ③计算方法

a根据耗氧速度

b控制温度，所需通风流量

c含水量高温堆肥的供氧方式⒈利用翻倒固体的供氧目的：翻堆使氧气与物料充分接触,填充到孔隙；实际：总孔隙率=粒子间孔隙+粒子内部孔隙。结果：只能置换固体颗粒间间隙的空气假设：颗粒间的间隙=粒子内的孔隙根据孔隙率计算单位体积垃圾的堆层中在60℃时的含氧量为:垃圾种类生活垃圾(无煤渣)生活垃圾(有煤渣)熟垃圾一次堆肥制品孔隙率0.7780.7250.50~0.57生活垃圾的孔隙率3高温时耗氧速率：

Ro2=5×10-6摩尔/厘米3则

翻倒供氧，固体颗粒间氧约30min被消耗光，或每30分钟左右翻倒一次。 堆肥表面层附近被翻倒进垃圾颗粒间空气中的氧浓度不足21%，它往往比空气中的氧含量还要低。⒉表面扩散供氧

i=0C=C*堆层表面空气C=C*O2(气相)i=LC=0固相堆垛堆肥表面空气扩散----氧传递固体物料堆积层表面与堆积层内部氧的浓度差扩散供养，可以用氧的一维扩散模型来计算：式中，De：堆层内氧的有效扩散系数；

C：堆层内氧的浓度；

l：离开堆层表面的距离。假定反应速度与氧浓度无关则：在稳态时：利用边界条件，i=0时，C=C*；i=L时，则：在l=L时，C《C*，因此由上式求得L：根据上式，可以推算机械供氧时，氧在不同发酵阶段所能达到的深度。当温度为40℃时,C*=8.14×10-6摩尔/厘米3。堆层内氧的有效扩散系数De与垃圾的孔隙率及气体在垃圾层内的通道有关。经计算：一次发酵时，De=0.04厘米2/秒，RO2=5×10-6(摩尔/时·厘米3)；氧可自堆层表面扩散至i=0.22米处二次发酵时

De=0.08厘米2/秒，

RO2=2×10-6(摩尔/时·厘米3)；氧可自堆层表面扩散至i=1.53米处。3.强制通风供氧

强制通风往往采用机构（如离心风机）的方法，向固体物料堆层进行供氧。强制通风的目的除了供氧，去除水分外，更得要的是控制系统保持适宜的温度。根据供氧目的的不同，强制通风的风量计算如下：可生物降解有机物可以看待为(C6H12O6)n（C6H12O6)n+6nO2=6nCO2+6nH2O+n2817kj180n192n264n108n2817n1g1.06g1.47g0.6g15.7kjAir4.6g(O2为21.2%)

1.0gO214.81kj（1）根据耗氧速率，一次发酵为5×10-6(mol/h·cm3)，求得在一次发酵阶段空气的供给量：

Q=5×10-6mol/(h·cm3)×106cm3/m3÷60min/h÷0.21×22.4L/mol=8.89L/min·m3=0.0089m3/min·m3（2）为控制适宜温度，计算必需的通风流量； 已知：每消耗1molO2的反应热Qs=444kJ；1molO232gO2

×14.81kJ=473kJ含1molO2的空气量4.78mol（或138.6g空气，空气的平均分子量29g）；水的蒸发潜热=2368J/g。20℃,空气的饱和水蒸气=0.015g/cm365℃,空气的饱和水蒸气=0.165g/cm3，则4.78mol被水蒸气饱和的空气向装置外排放所带走的蒸发水量。外排放所带走的蒸发水量=138.6g×(0.165-0.015)g/cm3=20.8g蒸发水带走的热量

=20.8g×2368J/g=49.3×103J/g 49.3×103J/g《444×103J/g水蒸发带走的热量比发酵反应所放出的热量要小得多,两者约相差9倍；或若要保持温度在65℃,必须以所需空气量的9倍供气，这样才能维持堆积层的适宜温度，而所需之空气量可由反应速度-Ro2求得。设RO2=5×10-6mol/h·cm3，则与Ro2相应的空气量为5×4.78×10-6mol/h·cm3

。若以标准状态体积表示，则所需空气量为：所需空气量=5×4.78×10-6×22.4 =53.535×10-5mol/h·cm3 =0.0089m3/min·m3为控制装置内适宜温度，假定装置的热损失忽略不计，实际的通风流量为： 实际通风流量=0.0089×9 =0.0801m3/min·m3。表5-1不同控制参数的堆体中高温期氧气传输削减规律距离（m）氧气浓度（%）不同通风速率（m3/min.m3）不同C/N比0-15mm生活垃圾0.010.10.215202530020.9020.9020.9020.9020.9020.9020.9020.900.1515.3020.9020.7220.7519.6019.7218.5318.760.314.2018.9520.7015.9016.4815.5811.9412.500.458.1017.1218.7213.2010.4812.799.019.760.706.7014.9015.608.356.9011.007.967.10表5-2不同控制参数堆肥条件下堆体的最优高度及极限高度（cm）项目不同通风速率（m3/min.m3）不同C/N比0-15mm0.010.10.215202530生活垃圾最优高度74283297103951147876极限高度127395496173156191130128注：最优高度：堆体氧气浓度降到5%的高度；极限高度：堆体氧气浓度降为0的高度

发酵仓高度优化基于GIS和环保多目标的城市垃圾

处理处置厂战略选址研究—以北京市为例提出基于GIS和环境保护多目标技术的生活垃圾处理处置场战略选址和布局对北京地区生活垃圾处理处置的管理进行规划优化

研究目的在固体废物处置设施选址的研究中,经常使用的方法是层次分析法（AHP）更为科学的是将层次分析法与地理信息系统（GIS）相结合可以作为垃圾处理处置选址的重要途径;推荐未来垃圾处理处置场最适宜候选区次适宜候选区选址方法适宜的填埋场选址环境因素0.667经济因素0.333人畜栖居点0.356地表水0.226距机场的距离0.107农用地保护区0.070生态保护区0.102特殊用地0.117地价0.25地形0.021湖泊0.5运距0.75河流0.5坡度0.667海拔0.333距转运站距离0.5距道路远近0.5垃圾填埋场选址影响因子权重

权重归一化处理结果表目标准则层子准则第一层子准则第二层组合权重值适宜填埋场选址环境因素人畜栖居点—0.2375地表水河流0.0754湖泊0.0754距机场的距离—0.0714农用地保护区—0.0467生态保护区—0.0680特殊用地—0.0780地形坡度0.0093海拔0.0047经济因素地价—0.0833运距距转运站距离0.1249距道路远近0.1249空间数据北京地区1：250000地形图和1：100000土地利用规划图为参考底图，按照分析因子数字化出各分析要素层具体包括：北京地区行政区划图；水系图包括河流、湖泊、水库等；道路交通图；数字高程（DEM）图；土地利用规划图包括农业用地、林业用地、商业用地、生态保护区、城镇及居民区等。……北京地区行政区划主要地表水系图主要道路交通图数字高程地形图北京地区土地利用规划图

空间分析流程缓冲区分析确定选址区域图层重分类为5级建立影响因子矢量化图层加权叠加确定选址适宜性指数空间数据转化为栅格Grid图确定选址位置延庆大兴门头沟房山怀柔密云平谷顺义昌平海淀通州延庆大兴门头沟房山怀柔密云平谷顺义昌平海淀通州延庆大兴门头沟房山怀柔密云平谷顺义昌平海淀通州提取面积>5ha最适宜建厂区边界线上可考虑双方共同使用北京各区县最适宜填埋场选址区域面积及个数

区域10ha≤X<20ha20ha≤X<36ha36ha≤X<72haX≥72ha海淀区0000朝阳区0000丰台区0000石景山区0000门头沟区0210房山区2140通州区1000顺义区0000昌平区1000大兴区0000怀柔区00