固体废弃物处理技术 第四讲 固体废弃物堆肥 定义 堆肥化(composting)是指在人工控制下,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,使来源于生物的有机废物,发生生物稳定作用(Biostablization),转变成肥料的过程。 使用堆肥的作用 1、施用垃圾堆肥改善土壤的理、化性质 2、施用堆肥促进植物产量和品质的提高 3、施用堆肥增加土壤的微生物活性,可修复被污染的土壤 4、堆肥是缓效性肥料,不会对农作物产生伤害。 5、堆肥是CO2的供给源。 堆肥化工艺分类 (1)按微生物对氧的需求:好氧堆肥和厌氧堆肥 (2)对于好氧堆肥,按照温度范围分:中温堆肥和高温堆肥 (3)按照堆肥过程中物料的运动方式:静态堆肥和动态堆肥 (4)按照堆肥地点和堆肥方式:露天式堆肥和装置式堆肥 (5)按发酵历程:一次发酵和二次发酵 影响固体废物堆肥化的主要因素 主要发酵条件: 通风供氧 堆料含水率 温度 其他有有机质含量、颗粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。 通风是堆肥过程中重要的控制条件。 通风的作用除了向堆肥中的好氧微生物供氧以外,还可以起到带走水蒸气从而干化物料的作用。 常用的通风方式有:自然通风;利用斗式装载机,动力铲等特殊设备翻堆;被动通风(主要是向堆肥内插入通风管);用风机强制通风。 被动通风 水分的主要作用在于: (1)溶解有机物,参与微生物的新陈代谢; (2)水分蒸发时带走热量,起调节堆肥温度的作用。 如果水分含量过低,细菌的代谢作用会普遍停止; 含水量太高,会使堆体内自由空间少,通气性差,形成微生物发酵的厌氧状态,产生臭味,减慢降解速度,延长堆腐时间 (1)堆肥含水率应为 50-60%,微生物分解速度最快。 (2)含水率小于20%,微生物的活动基本停止。 (3)含水率超过70%,温度难以上升,有机物分解速率降低。 温度 温度是影响微生物生长的重要因素。 一般认为最适宜的堆肥温度应在55 -60oC,不宜超过 60oC。否则,会对微生物生长活动产生抑制作用。 有机质含量 当有机物含量低于20%时, 堆肥过程产生的热量不足以提高堆层的温度而达到堆肥的无害化,也不利于堆体中高温分解微生物的繁殖 当堆体有机物含量高于80%时, 对氧气的需求很大,而实际供气量难以达到要求,往往使堆体中达不到好氧状态而产生恶臭 颗粒度 空隙率太小,不利于通风供氧;空隙率太大,堆肥量减少。 最佳粒径随垃圾物理特性变化而变化,例如纸张、纸板在3.8-5.0cm之间;材质比较硬的废物要求粒度小些,在0.5-1cm之间。 碳氮比 C/N 比值是一个重要因素。微生物生长需要碳源,蛋白质合成需要氮源。 C/N比值过高导致成品堆肥的 C/N比过高,施肥时容易导致氮饥饿; C/N比值过低,细菌就将多余的氮转化为氨,造成氮损失。 一般认为初始 C/N比值在 25~30:1 较为适宜。 C/P比 磷也是微生物所必须的营养元素,堆肥化所需C/P比为75~150,污泥中含有较多的磷,所以一般不必调整。 pH值 pH值随时间和温度的变化而变化。 在好氧堆肥初期,由于酸性细菌的作用, pH值降到 4.5~5.0,随后,最高上升到 8.0~8.5。因为微生物可以在较大的 pH值范围内生存和繁殖,因此一般不必调整。 一般认为 pH 值在 7.5~8.5 时,可获得最大堆肥速率。 外加微生物菌剂 污泥中通常有发酵微生物,只要通风等条件合适,不加菌剂也能发酵,但是为了实现快速堆肥,必须添加菌剂,接种菌剂有固体和溶液菌剂。 好氧堆肥工艺 (1)前处理 (2)一次发酵(主发酵) (3)二次发酵(后发酵) (4)后处理 (5)脱臭 (6)储藏 堆肥工艺的流程和参数 一次堆肥最终指标 中间处理 经一次堆肥后的物料进入中间处理程序。在前处理工序中未被去除的小颗粒金属、塑料等物质将在这个程序中得到去除。通过这个工序可减轻二次堆肥的负荷,提高堆肥质量。 二次堆肥 经中间处理后的半成品进入二次堆肥,通过二次堆肥将尚未分解的和较难分解的有机物进 一步进行分解,使之变成较为稳定的有机物。二次堆肥的时间通常为20-30天。 二次堆肥最终指标 脱臭 臭味是堆肥中比较明显的二次污染,它关系到一个堆肥厂的运行质量。臭味的主要组成成分是硫化物、胺化合物、脂肪酸、酮、醛和酚。其中主要的是氨气的释放。目前广泛应用的治理方法是生物脱臭法。 堆肥化系统 根据技术的复杂程度,一般分为三类:条垛式、通气静态垛式、发酵仓式系统。 条垛式堆肥系统 条垛式系统的优缺点 优点: 1、所需设备简单,成本投资相对较低; 2、翻堆会加快水分的散失,堆肥易于干燥; 3、填充剂易于筛分和回用; 4、因为堆腐时间相对较长,产品的稳定性相对较好。 缺点: 1、条垛式系统占地面积大; 2、要有大量的翻堆机械及人力; 3、需要更频繁地监测,才能确保足够的通气量和温度; 4、翻堆会造成臭味的散失; 5、条垛式在不利的气候条件下不能进行操作, 6、为了保证良好的通气条件,条垛式系统所需要的填充剂比例相对较大。 通气静态垛堆肥系统 通气静态垛与条垛式系统的不同之处: 1、堆肥过程中不进行物料的翻堆; 2、通过鼓风机通风使堆体保持好氧状态 把强制通风静态垛堆肥过程分成三个阶段:(1)加热阶段;(2)高温阶段;(3)冷却阶段。 优点:1.设备的投资相对较低; 2.相对于条垛式系统,温度及通气条件得到更好地控制;产品稳定性好,能更有效地杀灭病原菌及控制臭味; 3.由于条件控制较好,通气静态垛系统堆腐时间相对较短,一般为2-3周; 4.由于堆腐期相对较短、填充料的用量少,因此占地也相对较少。 缺点: 堆肥易受气候条件的影响。 发酵仓系统 发酵仓系统是使物料在部分或全部封闭的容器内,控制通气和水分条件,使物料进行生物降解和转化。 发酵仓系统与其它两类系统的根本区别是该系统是:在一个或几个容器内进行,是高程的度机械化和自动化。 优点:1. 堆肥设备占地面积小; 2. 能够进行很好的过程控制(水、气、温度); 3. 堆肥过程不会受气候条件的影响; 4. 能够对废气进行统一的收集处理,防止了环境的二次污染,同时也解决了臭味问题; 5. 在发酵仓系统中,可以对热量进行回收利用。 二、厌氧消化技术 碳水化合物 有机物:蛋白质 脂肪 厌氧消化过程 第一阶段为水解酸化阶段 复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。 第二阶段为产氢产乙酸阶段 在产氢产
第九讲 固体废弃物堆肥.ppt
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