設(shè)施農(nóng)業(yè)工程工藝及建筑設(shè)計(jì) 第8章農(nóng)業(yè)廢棄物處理工程工藝講義

1、 畜禽糞便環(huán)境危害與特性畜禽糞便環(huán)境危害與特性 糞污處理利用工程工藝與設(shè)施糞污處理利用工程工藝與設(shè)施 農(nóng)作物秸稈再利用工程工藝與設(shè)備農(nóng)作物秸稈再利用工程工藝與設(shè)備 有機(jī)污水處理新技術(shù)有機(jī)污水處理新技術(shù) 主要污染項(xiàng)目： 臭氣 污水 糞便 集約化畜禽養(yǎng)殖高強(qiáng)度排污，超過周圍環(huán)境系 統(tǒng)納污能力，使環(huán)境系統(tǒng)自凈能力喪失，生態(tài) 系統(tǒng)失衡進(jìn)入惡性循環(huán)狀態(tài)。 SH2 NH3 8.1.1 8.1.1 污染物質(zhì)與環(huán)境危害污染物質(zhì)與環(huán)境危害 可降解有機(jī)污染物 動(dòng)植物性廢棄物，幾乎所有的非人工合成有機(jī)物，主動(dòng)植物性廢棄物，幾乎所有的非人工合成有機(jī)物，主 要為碳水化合物，蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等?？稍谖⑸镆獮樘妓?/p>

2、物，蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等?？稍谖⑸?作用下最終分解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物。作用下最終分解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物。 難降解物質(zhì)難降解物質(zhì) 指那些人工合成的、難于被微生物分解的廢棄物。比指那些人工合成的、難于被微生物分解的廢棄物。比 如化學(xué)農(nóng)藥、抗生素等如化學(xué)農(nóng)藥、抗生素等 3 . 3 .植物營(yíng)養(yǎng)物（富營(yíng)養(yǎng)物）植物營(yíng)養(yǎng)物（富營(yíng)養(yǎng)物） 主要是指各種形態(tài)的氮、磷等元素，有時(shí)也包括主要是指各種形態(tài)的氮、磷等元素，有時(shí)也包括 鉀、硫等植物生長(zhǎng)所必需的元素。鉀、硫等植物生長(zhǎng)所必需的元素。 水體生態(tài)的嚴(yán)重失衡水體生態(tài)的嚴(yán)重失衡 污泥積累、湖水退化。污泥積累、湖水退化。 藍(lán)細(xì)菌的蛋白類毒素富集藍(lán)細(xì)菌的蛋白類毒素富集 食物鏈

3、中毒食物鏈中毒 供水質(zhì)量下降、成本升高供水質(zhì)量下降、成本升高 化合態(tài)氮毒害作用化合態(tài)氮毒害作用 有毒物質(zhì)有毒物質(zhì) 汞、鎘、鉻、砷、鉛都是毒性較大的重金屬，還有銅、鈷、汞、鎘、鉻、砷、鉛都是毒性較大的重金屬，還有銅、鈷、 錫、鋅也有一定的毒性。聞名于世的水俁病是受汞污染的水體錫、鋅也有一定的毒性。聞名于世的水俁病是受汞污染的水體 通過藻類、浮游生物、貝類、魚類食物鏈不斷富集放大后最終通過藻類、浮游生物、貝類、魚類食物鏈不斷富集放大后最終 進(jìn)入人體的典型的生物放大事例。隔取代骨中的鈣引起骨痛??；進(jìn)入人體的典型的生物放大事例。隔取代骨中的鈣引起骨痛病； 氟可因起軟骨?。婚L(zhǎng)期飲用含鉻水可致口角糜爛、腹

4、瀉和消化氟可因起軟骨??；長(zhǎng)期飲用含鉻水可致口角糜爛、腹瀉和消化 道機(jī)能紊亂。道機(jī)能紊亂。 有毒重金屬有毒重金屬 污泥積累污泥積累長(zhǎng)期危害長(zhǎng)期危害 某些生物同化作用后毒性增加。某些生物同化作用后毒性增加。 食物鏈的生物富集放大食物鏈的生物富集放大 此外常見的有毒物質(zhì)還有工業(yè)污染物中的氰化物、酚、吡啶、此外常見的有毒物質(zhì)還有工業(yè)污染物中的氰化物、酚、吡啶、 硝基苯、多環(huán)芳烴等等。硝基苯、多環(huán)芳烴等等。 甲基汞甲基汞(Methyl Mercury CH3Hg ) 甲基化 短鏈烷基汞較易滲入細(xì)胞中 烷基汞與-SH基之親和力使其毒性比可溶性的無機(jī)型態(tài)汞高了10100倍 汞化物毒性排行榜上烷基汞第一名。

5、食物鏈富集 汞被水中微生物轉(zhuǎn)化為甲基汞而進(jìn)入浮游生物體內(nèi)，再經(jīng)過“浮游生 物小魚大魚”食物鏈的富集，使大魚中有機(jī)汞濃度達(dá)到海水汞 濃度的幾萬倍 正常人即使在生活和工作中從未接觸過汞，其體內(nèi)及尿中仍可檢出少量 汞存在。據(jù)估計(jì)，自然界的汞循環(huán)量每年可達(dá)25至150萬噸。 5.5.酸堿及無機(jī)鹽類酸堿及無機(jī)鹽類 冶金、加工業(yè)的酸洗廢水，冶金、礦山的硫化物氧化產(chǎn)生的冶金、加工業(yè)的酸洗廢水，冶金、礦山的硫化物氧化產(chǎn)生的 酸性廢水，二氧化硫形成的酸雨，造紙、紡織、纖維、制革、酸性廢水，二氧化硫形成的酸雨，造紙、紡織、纖維、制革、 洗滌劑、染料、制堿等工業(yè)排水。直接污染土壤、表面水體、洗滌劑、染料、制堿等工業(yè)

6、排水。直接污染土壤、表面水體、 地下水體，一旦污染影響長(zhǎng)久，不易治理。地下水體，一旦污染影響長(zhǎng)久，不易治理。 6.6.色度色度 破壞景觀、影響水質(zhì)。破壞景觀、影響水質(zhì)。 7. 病原微生物病原微生物 生活、畜禽、養(yǎng)殖、食品、屠宰等。生活、畜禽、養(yǎng)殖、食品、屠宰等。 8.1.2 8.1.2 環(huán)境系的自凈環(huán)境系的自凈 化作用與納污容量化作用與納污容量 污 染 自然污染 人為污染 自然地理因 素等原因 人類活動(dòng)原因 污染物在物系循環(huán)流動(dòng)過程中發(fā)生演變，自污染物在物系循環(huán)流動(dòng)過程中發(fā)生演變，自 然地減少消失或無害化，稱為物系的然地減少消失或無害化，稱為物系的自凈自凈。 污染物濃度自然降低的能力稱為污染物

7、濃度自然降低的能力稱為自凈能力自凈能力 環(huán)境系每年允許的最大納污量稱為該環(huán)境環(huán)境系每年允許的最大納污量稱為該環(huán)境 系的系的納污容量納污容量 環(huán)境容量環(huán)境容量 自 凈 物理作用 化學(xué)作用 稀釋，沉淀，揮發(fā)，凝聚，吸附，過濾 生物作用 分解與化合，氧化與還原，酸堿反應(yīng)等 使污染物濃度降低或毒性喪失。 微生物代謝活動(dòng)使污染物分解轉(zhuǎn)化成無 害物質(zhì) 物理污染 化學(xué)污染 生物污染 污染物分類 來源特性 點(diǎn)源點(diǎn)源：主要指工業(yè)廢水與都市生活排水，均有固定的排 放口 面源面源：主要指來源于流域廣大面積上的降雨徑流污染， 如農(nóng)藥化肥 細(xì)菌群載體 水底固形物 氧氣氧氣 有機(jī)物污染水 有機(jī)物被各種微生物菌群分解代謝

8、細(xì)菌群載體 水底固形物 蟲 有機(jī)物污染水 微生物菌群被微小動(dòng)物消耗，水體透明度好轉(zhuǎn) 細(xì)菌濃度升高 水底固形物 氧氧 氣氣 水中有機(jī)物污染被 細(xì)菌系分解凈化 水體透明度下降 生物作用下的水體自凈化過程舉例生物作用下的水體自凈化過程舉例 有毒重金屬、難降解物質(zhì)有毒重金屬、難降解物質(zhì) 特別加以處理特別加以處理 水質(zhì)凈化良性循環(huán)與生化處理方法原理水質(zhì)凈化良性循環(huán)與生化處理方法原理 8.1.3 8.1.3 畜禽糞便特性畜禽糞便特性 一一 物理學(xué)特性物理學(xué)特性 1、顆粒尺寸 新收集畜禽糞便顆粒尺寸分布見表6-1（p274） 直徑m m m 0.0030.3 溶解固體膠質(zhì)體懸浮體 氯離子，乙 酸、乙醇 病毒

9、 細(xì)菌 0.510 m 砂 201000 m 沉降分離 超濾分子篩 離心 膜過濾 生物、化學(xué)方法 詳細(xì)討論請(qǐng)參考廢水工程處理及回顧p31 2、TS、VS、灰分 105，105， 24小時(shí) TS 600， 600 2小時(shí) TS 灰分 VS（揮發(fā)性固體） 總固體 水 懸浮液 3、含水率、容重 （雞糞除外）一般鮮糞含水率高于80%，實(shí)際收集到的糞便含水率與收 集方式有關(guān)。 懸浮固體物與TS的區(qū)別？ 二 生物化學(xué)特性 生物化學(xué)需氧量（BOD) BOD是指1L污水中的有機(jī)物在耗氧微生物的作用下進(jìn)行氧化分解時(shí)所消 耗的溶氧量(mg/L) 。廢水中有機(jī)物數(shù)量繁多，但大多數(shù)有機(jī)物都可在耗氧微生 物作用下氧化分

10、解，有機(jī)物數(shù)量同耗氧量成正比。 實(shí)際測(cè)定時(shí)常采用BOD5，即水樣在20 的條件下培養(yǎng)5天的生化需氧量。 BODBOD5 5=NBOD+CBOD =NBOD+CBOD NBOD NBOD是還原態(tài)氮氧化成硝是還原態(tài)氮氧化成硝 態(tài)氮或亞硝態(tài)氮的需氧量，通常態(tài)氮或亞硝態(tài)氮的需氧量，通常 較較CBODCBOD小得多。小得多。 實(shí)驗(yàn)研究表明：第一階段實(shí)驗(yàn)研究表明：第一階段 中有機(jī)物在各個(gè)時(shí)刻的好氧速度中有機(jī)物在各個(gè)時(shí)刻的好氧速度 與該時(shí)刻的污水中有機(jī)物濃度成與該時(shí)刻的污水中有機(jī)物濃度成 正比關(guān)系。正比關(guān)系。 30 20 9 day 51020304050 BOD(mg/L) 50 100 200 300

11、第一階段 第二階段 污水的有機(jī)物濃度指標(biāo)和可生化性指標(biāo)污水的有機(jī)物濃度指標(biāo)和可生化性指標(biāo) 更詳細(xì)的討論請(qǐng)參考廢水工程處理及回顧p56 有機(jī)物 O2 能量 CO2 + H2O + NH3 好氧菌 第一階段 第二階段 NH3 3O2 2HNO2 + 2H2O 亞硝化菌 2HNO2 O2 2HNO3 硝化菌 第一階段常溫下一般需要20天接近完成 第二階段常溫下一般需要近百天才能完成 （1）降解： 有機(jī)物 O2 CO2 + H2O + NH3 微生物 第一階段的三部分第一階段的三部分BODBOD （2）合成： 有機(jī)物 O2 能量 新細(xì)胞 （3）內(nèi)源呼吸：老細(xì)胞 O2 CO2 + H2O + NH3 B

12、OD表示有機(jī)污染物參數(shù)時(shí)存在明顯的缺陷，即使衡量耗氧量時(shí) 也是如此。因?yàn)閮?nèi)源呼吸耗氧量與硝化耗氧量可能引起很大誤差。 當(dāng)進(jìn)口BOD200mg/L,出口BOD無硝化時(shí)20mg/L，有硝化時(shí)40mg/L，則 去除率分別為90%、80%，實(shí)際上有機(jī)物去除率應(yīng)該是一樣的。 進(jìn)口進(jìn)口 BOD=200mg/L 出口出口 BOD=NBOD+CBOD =0+20mg/L =20mg/L 污水含氮極低污水含氮極低 進(jìn)口進(jìn)口 BOD=200mg/L 出口出口 BOD=NBOD+CBOD =20+20mg/L =40mg/L 污水含氮很高污水含氮很高 去除去除BOD系統(tǒng)系統(tǒng) 去除去除BOD系統(tǒng)系統(tǒng) BOD去除率去除

13、率=90% BOD去除率去除率=80% 一般污水的一般污水的BOD5=NBOD+CBODCBOD5，與含氮量無關(guān)。，與含氮量無關(guān)。假設(shè)有假設(shè)有 兩種污水除含氮量不同外其他成分完全一樣，則兩種污水除含氮量不同外其他成分完全一樣，則BOD5也相同。也相同。 化學(xué)需氧量（COD) COD是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑使1L被測(cè)廢水中有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)氧化 時(shí)所消耗的氧量(mg/L) 。 COD越高表明廢水的有機(jī)物越多，目前常用的氧化劑為重鉻酸甲（K2Cr2O7) 和高錳酸鉀（KMnO4)。 KMnO4 氧化力較弱，文獻(xiàn)中COD未加注明時(shí)，大多是指 重鉻酸甲法的CODcr。COD一般較BOD為高，其差值表示

14、不能被微生物降解的有 機(jī)物含量。 廢水種類廢水種類a ab b 生活污水生活污水1.641.6411.3611.36 家禽廢水家禽廢水1.451.4555.755.7 啤酒廢水啤酒廢水2.322.3246.246.2 據(jù)Ademoroti(1986)研究認(rèn)為，COD與BOD常有一定的相關(guān)關(guān)系，大多為線性 關(guān)系。 COD = a BOD5 + b 廢水生物處理，上海環(huán)保局，同濟(jì)大學(xué)出版社，1999，P21 BOD5 COD 0.3 適宜生物處理 三 化學(xué)特性 肥料元素：N、P、K 金屬元素：Cu、Zn、Fe、B、As 酸堿度: 雞糞偏酸pH=6-7,其他自豬、羊、牛、馬糞為弱堿性pH=7.3-8

15、.6。 雞糞、豬糞、牛糞相比較，雞消化道很短未經(jīng)徹底消化殘留于糞中的營(yíng) 養(yǎng)物最多，含有大量的粗蛋白等，豬糞次之，牛糞有較高的粗纖維，含 營(yíng)養(yǎng)物最少，雞糞還含較高的磷與硫。不同畜禽糞便沼氣發(fā)酵等生物處 理時(shí)，應(yīng)注意C、N、P、S比例與含水率等特點(diǎn)。 牛糞：C/N/P比是否過高，某些微量元素是否欠缺 豬糞：氨氮是否過高，抑制微生物發(fā)酵、BOD5誤差問題等 雞糞：氨氮是否過高，是否含硫過高，腐蝕、臭氣、抑制、硫酸鹽還 原菌競(jìng)爭(zhēng)等問題 SOSO4 42- 2- NONO3 3- - 酸雨酸雨 酸雨酸雨 是自然污染嗎是自然污染嗎 2、大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污染是點(diǎn)源還是面源、大型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污染是點(diǎn)源還是面源 3

16、、酸雨是自然污染嗎？畜禽養(yǎng)殖有酸性、酸雨是自然污染嗎？畜禽養(yǎng)殖有酸性 氣體污染物嗎？氣體污染物嗎？ 1、請(qǐng)舉例說出水系的自凈能力、納污容、請(qǐng)舉例說出水系的自凈能力、納污容 量點(diǎn)源與面源污染。量點(diǎn)源與面源污染。 4、“最優(yōu)方法最優(yōu)方法”這種概念起碼在這種概念起碼在 理論上幾乎沒有價(jià)值。更應(yīng)該關(guān)注理論上幾乎沒有價(jià)值。更應(yīng)該關(guān)注 的是特征，而不是一味追求理論上的是特征，而不是一味追求理論上 的普遍性。你同意以上觀點(diǎn)嗎？請(qǐng)的普遍性。你同意以上觀點(diǎn)嗎？請(qǐng) 發(fā)表你的觀點(diǎn)。發(fā)表你的觀點(diǎn)。 5、BOD5作為有機(jī)物參數(shù)有那些不作為有機(jī)物參數(shù)有那些不 足足 8.2.1 8.2.1 糞便收集與運(yùn)輸方式糞便收集與運(yùn)輸

17、方式 刮板式刮板式: : 自落積存式自落積存式 自流式自流式 水沖式水沖式 分干清糞和水沖糞兩種清糞方式。我國多為干清糞，發(fā)達(dá)國家分干清糞和水沖糞兩種清糞方式。我國多為干清糞，發(fā)達(dá)國家 以水沖式清糞為主以水沖式清糞為主 清糞方法與設(shè)清糞方法與設(shè) 備備 雞籠雞籠 雞籠雞籠 環(huán)流風(fēng)機(jī)環(huán)流風(fēng)機(jī) 排氣排氣 風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 雞糞雞糞雞糞雞糞 自落積存式自落積存式 更換雞群時(shí)一次性清理 1.72.0m 自流式清糞自流式清糞 縫隙地板縫隙地板 水沖式清糞水沖式清糞 帶仔帶仔 母豬母豬 仔豬仔豬育肥豬育肥豬 前期前期 育肥豬育肥豬 后期后期 妊娠妊娠 母豬母豬 奶牛與奶牛與 肉牛肉牛 沖水量沖水量 m m3 3/

18、/頭頭. .天天 0.1330.1330.0150.0150.0380.0380.0570.0570.0950.0950.380.38 表6-4 每日最少?zèng)_洗量 最小用水量主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料得到最小用水量主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)資料得到 畜禽糞便產(chǎn)量畜禽糞便產(chǎn)量 （p274 表表6-2） 可參考可參考設(shè)施農(nóng)業(yè)工程工藝及建筑設(shè)計(jì)設(shè)施農(nóng)業(yè)工程工藝及建筑設(shè)計(jì)教材教材p216的計(jì)算公的計(jì)算公 式以及表式以及表8-18-4。 注意：注意： 養(yǎng)殖畜禽工藝設(shè)計(jì)養(yǎng)殖畜禽工藝設(shè)計(jì)-小小 糞污處理工藝設(shè)計(jì)糞污處理工藝設(shè)計(jì)-大大 工藝設(shè)計(jì)中常見到的取值偏差現(xiàn)象的背后原因工藝設(shè)計(jì)中常見到的取值偏差現(xiàn)象的背后原因 思考問題：思考問題

19、： 糞便輸送方式糞便輸送方式 固態(tài)：固態(tài)： 低于低于70% 70% 車車 半固態(tài)半固態(tài) ： 70%-80% 70%-80% 輸送帶、螺旋輸送機(jī)械輸送帶、螺旋輸送機(jī)械 半液態(tài)：半液態(tài)： 80%-90% 80%-90% 管道、污泥泵管道、污泥泵 液態(tài)：液態(tài)： 高于高于90%90% 8.2.2 畜禽糞便處理工藝與設(shè)施畜禽糞便處理工藝與設(shè)施 1、物理處理、物理處理 一級(jí)處理一級(jí)處理 大尺寸固形物，砂泥大尺寸固形物，砂泥 格柵 二沉池 污泥 超濾超濾 沉降分離沉降分離 固液分離固液分離 機(jī)械分離（離心、壓濾、篩分）機(jī)械分離（離心、壓濾、篩分） 干燥（常溫干燥、高溫干燥、微波干燥）干燥（常溫干燥、高溫干燥

20、、微波干燥） 工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)（專業(yè)課程：（專業(yè)課程：化工原理化工原理或或單元操作單元操作過程）過程） 物理處理物理處理 主要用于一級(jí)處理主要用于一級(jí)處理 2、 化學(xué)處理化學(xué)處理 氧化法氧化法 （臭氧氧化；次氯酸、氯氣消毒等等）（臭氧氧化；次氯酸、氯氣消毒等等） 絮凝沉淀法絮凝沉淀法 （明礬、硫酸鋁、硫酸亞鐵等絮凝劑）（明礬、硫酸鋁、硫酸亞鐵等絮凝劑） 酸堿中和法酸堿中和法 主要用于預(yù)處理或后期處理主要用于預(yù)處理或后期處理 3 3、生物化學(xué)處理、生物化學(xué)處理 二級(jí)處理的主體。二級(jí)處理的主體。 成本低，應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟成本低，應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟 微生物適宜的微生物適宜的 環(huán)境特點(diǎn)分

21、類環(huán)境特點(diǎn)分類 好氧（微生物）法好氧（微生物）法 兼氧（微生物）法兼氧（微生物）法 厭氧（微生物）法厭氧（微生物）法 比如實(shí)踐常見的比如實(shí)踐常見的 好氧好氧 兼氧兼氧 厭氧厭氧 生物塘、反應(yīng)器生物塘、反應(yīng)器 廢水微生物處理方法很多，若根據(jù)起主要作用的微生物的呼吸類型，可 分為好氧處理、厭氧處理和兼氧處理。如果根據(jù)微生物存在的狀態(tài)，可分為 懸浮生長(zhǎng)系統(tǒng)和固定膜系統(tǒng)。穩(wěn)定塘是一種藻類-細(xì)菌互生系統(tǒng)。對(duì)于廢水微 生物處理方法綜合歸納如下： 糞尿處理系統(tǒng)也不盡相同，較為典型的糞尿處理系統(tǒng)糞尿處理系統(tǒng)也不盡相同，較為典型的糞尿處理系統(tǒng) 有以下幾種：有以下幾種： 第一種方式處理系統(tǒng)靠人工清掃或機(jī)械刮糞，糞

22、尿分離第一種方式處理系統(tǒng)靠人工清掃或機(jī)械刮糞，糞尿分離 分別進(jìn)行處理。分別進(jìn)行處理。 第二種方式是豬糞尿直接進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理后排放或利第二種方式是豬糞尿直接進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理后排放或利 用。用。 第三種方式是將豬糞尿通過自然沉淀而分離為濃稠物和第三種方式是將豬糞尿通過自然沉淀而分離為濃稠物和 稀液分別進(jìn)行處理。稀液分別進(jìn)行處理。 第四種方式則通過固液分離機(jī)把糞尿水固液分離，然后第四種方式則通過固液分離機(jī)把糞尿水固液分離，然后 分別處理。分別處理。 “能源生態(tài)型”工藝（ Process of “energy ecological” disposing and using） 畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)污水經(jīng)厭氧消化

23、處理后作為農(nóng)田水肥利用的處理利用工藝。 “能源環(huán)保型”處理利用工藝一般在厭氧處理后需再經(jīng)好氧工藝處理以使 排水達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。 “能源環(huán)保型能源環(huán)保型”工藝工藝 （Process of “energy environment” disposing and using） 畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽污水處理后達(dá)標(biāo)排放或以回用為最終目標(biāo)的處理工藝。 厭氧處理 沼氣 沼渣、沼液作 為肥料利用 厭氧處理 沼氣 達(dá)標(biāo)排放好氧處理等 qs cs ks qmax + cs = q qmax max稱為基質(zhì)最大比消耗速率。 稱為基質(zhì)最大比消耗速率。 MonodMonod方程方程 c cs s k ks s = =max m

24、ax + c+ cs s 該方程描述了該方程描述了細(xì)胞生長(zhǎng)速率與限制性基質(zhì)濃度的關(guān)系細(xì)胞生長(zhǎng)速率與限制性基質(zhì)濃度的關(guān)系，是由現(xiàn)代，是由現(xiàn)代 細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的奠基人細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的奠基人MonodMonod在在19421942年提出的經(jīng)驗(yàn)方程年提出的經(jīng)驗(yàn)方程。 為細(xì)胞比生長(zhǎng)速率為細(xì)胞比生長(zhǎng)速率(1/s)(1/s)；max max 為最大細(xì)胞比生長(zhǎng)速率； 為最大細(xì)胞比生長(zhǎng)速率； c cs s為為 限制性基質(zhì)濃度（限制性基質(zhì)濃度（g/Lg/L）；）； k ks s為飽和常數(shù)（為飽和常數(shù)（g/Lg/L） ，其值等于比，其值等于比 生長(zhǎng)速率恰等于最大比生長(zhǎng)速率的一半時(shí)的限制性基質(zhì)濃度生長(zhǎng)速率恰等于最大比

25、生長(zhǎng)速率的一半時(shí)的限制性基質(zhì)濃度。 沼氣池高產(chǎn)出率（小型高速產(chǎn)氣）指標(biāo)沼氣池高產(chǎn)出率（小型高速產(chǎn)氣）指標(biāo) 沼氣池排水高凈化（高度降解率）指標(biāo)沼氣池排水高凈化（高度降解率）指標(biāo) 反應(yīng)器設(shè)計(jì)無法反應(yīng)器設(shè)計(jì)無法 同時(shí)獲得高指標(biāo)。同時(shí)獲得高指標(biāo)。 沉降 分離 剩余污泥剩余污泥 凈化水 氣體產(chǎn)物（氣體產(chǎn)物（CO2，N2，H2S等）等） 污物污物+水 污染物 +水氣體產(chǎn)物 + 生物污泥 + 水 沉降分離性能必須給以足夠的重視！沉降分離性能必須給以足夠的重視！ 處理凈化系統(tǒng) 凈化水 污泥 污水 一級(jí)處理 大尺寸固形物，砂泥 二級(jí)處理 懸浮物、膠質(zhì)體、溶解有機(jī)物 格柵 初沉池 生物降解 二沉池 有機(jī)廢水生物處

26、理特點(diǎn)有機(jī)廢水生物處理特點(diǎn) 廢水濃度廢水濃度 滯留時(shí)間滯留時(shí)間 BODBOD除去率除去率 動(dòng)力動(dòng)力 主要副產(chǎn)物主要副產(chǎn)物 80-95%80-95% 低低 高質(zhì)燃料高質(zhì)燃料 高濃度高濃度低濃度低濃度 80-99%80-99% 高出十倍高出十倍 待處理污泥待處理污泥 厭氧處理能量產(chǎn)出多少與原水溫度、COD濃度、發(fā)酵溫度有關(guān)。 為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)往往需要好氧處理工藝等進(jìn)一步處理 耗氧菌呼吸 CHCH3 3COONaCOONa2O2O2 2NaHCONaHCO3 3H H2 2O OCOCO2 2 Go-848.08 KJ/mol 反硝化菌呼吸 5CH5CH3 3COONaCOONa8NaNO8NaNO

27、3 34N4N2 27NaHCO7NaHCO3 33Na3Na2 2COCO3 34H4H2 2O O Go-782.78 KJ/mol 硫酸塩還原菌呼吸 CHCH3 3COONaCOONaNaNa2 2SOSO4 42NaHCO2NaHCO3 3NaHSNaHS Go-46.88 KJ/mol 產(chǎn)甲烷菌呼吸 CHCH3 3COONaCOONaH H2 2OCHOCH4 4NaHCONaHCO3 3 Go-29.30 KJ/mol 以醋酸鹽為代謝基質(zhì)時(shí)可獲取的自由能以醋酸鹽為代謝基質(zhì)時(shí)可獲取的自由能 0 0 5050 100100 150150 200200 250250 酸素呼吸酸素呼吸硝酸

28、呼吸硝酸呼吸硫酸呼吸硫酸呼吸発酵発酵 可利用能量可利用能量（）（） 以醋酸鹽為代謝基質(zhì)時(shí)可獲取的自由能以醋酸鹽為代謝基質(zhì)時(shí)可獲取的自由能 好氧菌好氧菌反硝化菌反硝化菌 硫酸還原菌硫酸還原菌甲烷菌甲烷菌 能量收支衡算表明：能量收支衡算表明：20 20 原水，原水，30 30 發(fā)酵，發(fā)酵，100m3/d100m3/d，活性污泥法，活性污泥法 耗氧量、供氧效率等取常規(guī)參數(shù)，耗氧量、供氧效率等取常規(guī)參數(shù)，1270CODmg/L1270CODmg/L時(shí)厭氧與好氧處理能時(shí)厭氧與好氧處理能 量投入相同。量投入相同。CODCOD小于小于1270mg/L1270mg/L時(shí)，厭氧處理更消耗能量。時(shí)，厭氧處理更消耗

29、能量。 8.2.3 8.2.3 畜禽糞便沼氣工程畜禽糞便沼氣工程 復(fù)雜有機(jī)物復(fù)雜有機(jī)物 碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂類碳水化合物，蛋白質(zhì)，脂類 簡(jiǎn)單溶解性有機(jī)物簡(jiǎn)單溶解性有機(jī)物 1水解 1發(fā)酵 脂肪酸、醇類脂肪酸、醇類 11 H2 ，CO2 CH3COOH 22產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌 3 同型產(chǎn)乙酸菌 5 產(chǎn)甲烷菌 CH4+ CO2 產(chǎn)甲烷菌4 甲烷產(chǎn)量的70%甲烷產(chǎn)量的30% 1、沼氣發(fā)酵原理沼氣發(fā)酵原理 水解發(fā)酵 階段 產(chǎn)酸產(chǎn)氫 階段 產(chǎn)甲烷 階段 液化階段 酸化階段 氣化階段 按降解機(jī)理分段：按降解機(jī)理分段：按物性變化分段：按物性變化分段： （1 1）厭氧消化三階段）厭氧消化三階段 CH4 光合成（藻類

30、） 植食生物 水界面 有機(jī)物 有機(jī)物 2 加水分解 厭氧菌 糖、氨基酸 酸、脂肪酸 乳酸 乙醇 丙酸 酪酸 酢酸 乙酸 + 2 2 甲烷化 硫酸還原 酸化 4 mV 硝酸還原 水底的厭氧發(fā)酵碳源生態(tài)鏈(Holland, 1987) （2 2）產(chǎn)酸菌、硝酸還原菌、硫酸還原菌和甲烷菌的生態(tài)關(guān)系）產(chǎn)酸菌、硝酸還原菌、硫酸還原菌和甲烷菌的生態(tài)關(guān)系 水系中產(chǎn)酸、產(chǎn)氫菌、 硝酸還原菌、硫酸還原 菌、甲烷菌等菌群間形 成了食物鏈似的生態(tài)關(guān) 系。比如各水層或者說 各種菌落活動(dòng)空間的適 宜氧化還原電位及Ph值， 是各類微生物創(chuàng)造的； 又比如若沒有甲烷菌和 硫酸還原菌利用H2，使氫 氣分壓保持很低的水平， 醋酸、

31、H2生成菌無法生存， 因?yàn)橄蟊岱纸獬纱姿帷?氫氣的反應(yīng),只有在氫氣 分壓低于10-4atm時(shí)，自 由能變化才小于零，反 應(yīng)才可能進(jìn)行。這種必 須與其它菌共存的關(guān)系， 叫共生關(guān)系（syntrophic association). 硫酸硫酸 還原還原 硝酸硝酸 還原還原 產(chǎn)甲烷產(chǎn)甲烷 O2 好氧菌類好氧菌類 硝酸還原菌硝酸還原菌 硫酸還原菌硫酸還原菌 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌 NO3- SO4-2 氧氧 化化 還還 原原 電電 位位 降降 低低 CO2，H2， C2O2H4 空氣空氣 反應(yīng)器中菌群協(xié)作關(guān)系：適宜氧化還原電位形成反應(yīng)器中菌群協(xié)作關(guān)系：適宜氧化還原電位形成 菌群的協(xié)作、共生、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系菌群的協(xié)

32、作、共生、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系 水解水解 產(chǎn)酸產(chǎn)氫菌產(chǎn)酸產(chǎn)氫菌 硫酸還原菌硫酸還原菌 產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌 降降 解，解， 液液 化化 CO2，H2， ， C2O2H4 H2醋酸、醋酸、H H2 2生成菌的生存要求極低的生成菌的生存要求極低的H H2 2分壓分壓 競(jìng)競(jìng) 爭(zhēng)爭(zhēng) 共共 生生 協(xié)協(xié) 作作 硫酸塩還原菌呼吸硫酸塩還原菌呼吸 CHCH3 3COONaCOONaNaNa2 2SOSO4 42NaHCO2NaHCO3 3NaHSNaHS G Go o-46.88 KJ/mol-46.88 KJ/mol 產(chǎn)甲烷菌呼吸產(chǎn)甲烷菌呼吸 CHCH3 3COONaCOONaH H2 2OCHOCH4 4NaHCONaH

33、CO3 3 G Go o-29.30 KJ/mol-29.30 KJ/mol 產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫菌與硫酸還原菌或產(chǎn)甲烷菌共生，在厭氧消化中產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫菌與硫酸還原菌或產(chǎn)甲烷菌共生，在厭氧消化中 十分重要。十分重要。 如若沒有甲烷菌和硫酸還原菌利用如若沒有甲烷菌和硫酸還原菌利用H H2 2，使氫氣分壓保持很，使氫氣分壓保持很 小，醋酸、小，醋酸、H H2 2生成菌無法生存，生成菌無法生存， 甲烷菌的共生菌與硫酸還原菌的共生菌相比較，產(chǎn)乙酸產(chǎn)甲烷菌的共生菌與硫酸還原菌的共生菌相比較，產(chǎn)乙酸產(chǎn) 氫速度較慢，這是因?yàn)橥ㄟ^共生系可獲得的自由能較少。氫速度較慢，這是因?yàn)橥ㄟ^共生系可獲得的自由能較少。 （3 3）厭氧

34、消化微生物）厭氧消化微生物 主要發(fā)酵細(xì)菌主要發(fā)酵細(xì)菌 羧菌屬（羧菌屬（Clostridium）降解淀粉、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，）降解淀粉、蛋白質(zhì)等有機(jī)物， 產(chǎn)生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和氫氣。產(chǎn)生丙酮、丁醇、丁酸、乙酸和氫氣。 似桿菌屬（似桿菌屬（Bacteroides） 降解纖維素或半纖維素。降解纖維素或半纖維素。 丁酸弧菌屬（丁酸弧菌屬（Butyrivibrio）降解降解脂肪、蛋白質(zhì)等脂肪、蛋白質(zhì)等 真細(xì)菌屬（真細(xì)菌屬（Eubacterium）蛋白質(zhì)、糖類等的分解）蛋白質(zhì)、糖類等的分解 雙歧桿菌屬（雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）分解蛋白質(zhì)等。）分解蛋白質(zhì)等。 發(fā)酵細(xì)菌很多，以上只列出

35、了見于厭氧消化中的主要的一小部分。這些微發(fā)酵細(xì)菌很多，以上只列出了見于厭氧消化中的主要的一小部分。這些微 生物的主要功能是通過胞外酶的作用將固形有機(jī)物水解成溶解有機(jī)物，再生物的主要功能是通過胞外酶的作用將固形有機(jī)物水解成溶解有機(jī)物，再 將可溶性的大分子有機(jī)物降解成有機(jī)酸、醇等。將可溶性的大分子有機(jī)物降解成有機(jī)酸、醇等。 參考（徐亞同、史家梁、張明，污染控制微 生物工程，化工出版社，2001，pp41-47；永 井史朗、嫌気性微生物、1993）修改 主要功能主要功能 胞外酶作用胞外酶作用 固形有機(jī)物固形有機(jī)物 溶解有機(jī)物溶解有機(jī)物 水水 解解 主要產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌主要產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌 互營(yíng)單細(xì)胞菌屬（互

36、營(yíng)單細(xì)胞菌屬（Syntrophomonas） 互營(yíng)桿菌屬（互營(yíng)桿菌屬（Syntrophobacter） 羧菌屬（羧菌屬（Clostridium） 暗桿菌屬（暗桿菌屬（Pelobacter）等。）等。 這些微生物的主要功能是可將揮發(fā)性脂肪酸降解為乙酸和這些微生物的主要功能是可將揮發(fā)性脂肪酸降解為乙酸和H2。 這些菌的產(chǎn)乙酸、產(chǎn)氫反應(yīng)，只有在氫分壓很低時(shí)才能完成。這些菌的產(chǎn)乙酸、產(chǎn)氫反應(yīng)，只有在氫分壓很低時(shí)才能完成。 2CH3CH2COOH + 2H2O3CH3COOH + 2 H2 主要功能主要功能 胞內(nèi)酶作用胞內(nèi)酶作用 揮發(fā)性脂肪酸揮發(fā)性脂肪酸 乙酸和乙酸和H2 降降 解解 產(chǎn)甲烷菌是自然界中

37、最古老（36億年左右），分布最廣的一種微生物。 不但土壤、湖沼、動(dòng)物消化道、水田、海水等普通環(huán)境，高濃度鹽湖、 深海、溫泉等極限環(huán)境中都有甲烷菌生存。 例如，已發(fā)現(xiàn)有可在4M NaCl濃 度條件下生存的甲烷菌，可在110高溫水體中生存的甲烷菌，甚至適宜生長(zhǎng) 溫度高達(dá)85的甲烷菌。 產(chǎn)甲烷菌在厭氧水系生態(tài)碳鏈中，使處于最底層的一類微生物。 氫氣是大多數(shù)甲烷菌種共同可以利用的基質(zhì)，也是在厭氧條件下，最普 遍存在的能源物質(zhì)。 甲烷菌在400nM光源照射下，發(fā)出藍(lán)綠色熒光。利用這一特點(diǎn)，在熒光顯 微鏡下，容易識(shí)別區(qū)分于其他細(xì)菌。甲烷菌的熒光來源于甲烷菌體內(nèi)的輔酶 F420( Methanothrix屬

38、細(xì)菌的F420含量較低，熒光不易觀察) 產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)甲烷細(xì)菌 4H2 + CO2 CH4 + H2O 3CH3COOH CO2 + CH4 4H2 + CO2 CH4 + H2O 3CH3COOH CO2 + CH4 氧化還原電位在氧化還原電位在 -400 -400 -150mV -150mV 之間之間 （另有說法認(rèn)為必須小于（另有說法認(rèn)為必須小于-330mV-330mV） 1升30 、pH7.0的水在-330mV時(shí)，與大氣平衡的含氧濃度為1.48x10-56分 子/升。可見通過除氧來獲取低電位十分困難。這使得甲烷菌的純分離培養(yǎng) 有一定的難度。 產(chǎn)甲烷菌的研究，70年代后期才越來越受到重視，并

39、取得了較快的進(jìn) 展。比如80年時(shí)研究發(fā)現(xiàn)的甲烷菌共有4屬11種，世代時(shí)間最快的為3小時(shí)； 到1992年正式發(fā)表的甲烷菌就增加到了19屬59種，世代時(shí)間最快的僅為26 分鐘。 甲烷菌中可代謝乙酸的甲烷菌不過兩屬。大多數(shù)甲烷菌是利用氫氣和 二氧化碳生成甲烷。 八疊球菌 Methanothrix屬細(xì)菌 Methanothrix屬細(xì)菌在厭氧處理反應(yīng)器中是最重要的細(xì)菌，尤其在上流式污 泥床反應(yīng)器中大量存在。它只能代謝醋酸，其增長(zhǎng)速度很慢，世代時(shí)間為3- 7天。 （4 4）厭氧消化降解的甲烷化）厭氧消化降解的甲烷化 1）碳水化合物）碳水化合物 碳水化合物包括纖維素、半纖維素和淀粉等，屬于多糖類，同時(shí)可用碳

40、水化合物包括纖維素、半纖維素和淀粉等，屬于多糖類，同時(shí)可用 (C6H10O5)x表示。這是污水中常見的有機(jī)物，其消化過程如下：表示。這是污水中常見的有機(jī)物，其消化過程如下： (C6H10O5)x+ （x-1)H2OxC6H12O6 xC6H12O6 酶酶 發(fā)酵發(fā)酵 有機(jī)酸有機(jī)酸+醇類醇類 有機(jī)酸有機(jī)酸 醇類醇類 CH3COOH + H2 第第1階段階段 第第2階段階段 這兩階段綜合反應(yīng)為這兩階段綜合反應(yīng)為 C6H12O6+ 2H2O 2CH3COOH + 4H2 +2CO2 第第3階段階段2CH3COOH 2CH4 + 2CO2 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 上兩階段綜合反應(yīng)為上兩

41、階段綜合反應(yīng)為 C6H12O6+ 2H2O 2CH3COOH + 4H2 +2CO2 第第3階階 段段 2CH3COOH 2CH4 + 2CO2 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O 凈反應(yīng)為凈反應(yīng)為 C6H12O6 3CH4 + 3CO2 由以上反應(yīng)可見，由乙酸分解產(chǎn)生的甲烷約占甲烷總產(chǎn)量的2/3。 2）脂類 包括脂肪和油類，也是污水中常見的有機(jī)物。其消化過程如下： 第1階段 第2階段 脂肪 油類 + H2O R-CH2COOH + CH2OHCHOHCH2OH 酶脂肪酸甘油 CH3(CH2)16COOH = 16H2O 9CH3COOH + 16H2 脂肪酸氧化成乙酸和氫氣。例如 第3

42、階段9CH3COOH 9CH4 + 9CO2 16H2 + 4CO2 4CH4 + 8H2O 凈反應(yīng)為 CH3(CH2)16COOH + 8H2O 13CH4 + 5CO2 可見，以脂質(zhì)為基質(zhì)時(shí)，最終甲烷化氣體中的甲烷含量為72%，其中69%是由乙酸 分解產(chǎn)生的。 3 3）蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)是由若干個(gè)氨基酸分子組成的高分子化合物，其消化過程如下：蛋白質(zhì)是由若干個(gè)氨基酸分子組成的高分子化合物，其消化過程如下： 第第1 1階段階段 第第2 2階段階段 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) + H+ H2 2O O 氨基酸（氨基酸（R R） 酶酶 有機(jī)酸有機(jī)酸 CHCH3 3COOH + HCOOH + H2 2 第第

43、3 3階段階段 CHCH3 3COOH CHCOOH CH4 4 + CO + CO2 2 4H4H2 2 + CO + CO2 2 CH CH4 4 + 2H + 2H2 2O O 蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的NH4NH4和和CO2CO2可生成可生成NHNH4 4HCOHCO3 3， ， 這可提高消化液的堿度，并提高 這可提高消化液的堿度，并提高pHpH值。有值。有 些含硫氨基酸，如胱氨酸、蛋氨酸等，可分解產(chǎn)生些含硫氨基酸，如胱氨酸、蛋氨酸等，可分解產(chǎn)生H2SH2S、形成臭味和一定的腐蝕性。、形成臭味和一定的腐蝕性。 氨基酸通式為氨基酸通式為 R-C-COOHR-C-COOH NHNH2

44、 2 H H R-C-COOHR-C-COOH NHNH2 2 H H 發(fā)酵發(fā)酵 有機(jī)酸有機(jī)酸 + NH+ NH4 4HCOHCO3 3 據(jù)蛋白質(zhì)一般組成計(jì)算，沼氣的甲烷含量為據(jù)蛋白質(zhì)一般組成計(jì)算，沼氣的甲烷含量為73%，且，且72%來自乙酸。來自乙酸。 2 2、沼氣發(fā)酵池設(shè)計(jì)計(jì)算、沼氣發(fā)酵池設(shè)計(jì)計(jì)算 沼氣池容積計(jì)算沼氣池容積計(jì)算 1 1 根據(jù)有機(jī)負(fù)荷計(jì)算：根據(jù)有機(jī)負(fù)荷計(jì)算：V = QSV = QS0 0/Nv/Nv V V 有效容積，有效容積，m m3 3 Q Q 設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)流量，m m3 3 d d-1-1 Nv Nv 容積負(fù)荷，容積負(fù)荷，kg kg m m-3 -3 d d-1 -1

45、 （ （BODBOD或或CODCOD） S S0 0 料液濃度， 料液濃度，kg kg m m-3 -3 （ （BODBOD或或CODCOD） 2 2 根據(jù)水力滯留時(shí)間計(jì)算：根據(jù)水力滯留時(shí)間計(jì)算：V = QtV = Qt t t 水力滯留時(shí)間，水力滯留時(shí)間，d d 按每頭豬排糞按每頭豬排糞5kg5kg, TS, TS（干物質(zhì)含量）（干物質(zhì)含量）= = 25%25% 計(jì)算計(jì)算 以你們已有的知識(shí)能否判斷以你們已有的知識(shí)能否判斷5kg/5kg/頭天與頭天與TS=25%TS=25%是否相互矛是否相互矛 盾，造成的誤差如何？盾，造成的誤差如何？ 作業(yè)：試依據(jù)作業(yè)：試依據(jù)p274 表表6-2的數(shù)據(jù)計(jì)算的數(shù)

46、據(jù)計(jì)算1200頭豬糞便的頭豬糞便的TS量，并與教材量，并與教材 310頁的計(jì)算相比較頁的計(jì)算相比較 8.2.4 畜禽糞便堆肥處理畜禽糞便堆肥處理 生產(chǎn)有機(jī)肥料方式主要有生產(chǎn)有機(jī)肥料方式主要有4 4種：種： 條形堆腐處理：在敞開的棚內(nèi)或露天將畜禽糞便堆積成寬條形堆腐處理：在敞開的棚內(nèi)或露天將畜禽糞便堆積成寬1.5 m1.5 m、 高高1m1m的條形，進(jìn)行自然發(fā)酵，根據(jù)堆內(nèi)溫度，人工翻倒，堆制時(shí)的條形，進(jìn)行自然發(fā)酵，根據(jù)堆內(nèi)溫度，人工翻倒，堆制時(shí) 間約需間約需3 36 6個(gè)月個(gè)月 大棚發(fā)酵槽處理：修筑寬大棚發(fā)酵槽處理：修筑寬8 810m10m，長(zhǎng)，長(zhǎng)606080m80m，高，高1.31.31.5m

47、1.5m的水的水 泥槽，畜禽糞便置入槽內(nèi)并覆蓋塑料大棚，利用翻倒機(jī)倒料，堆泥槽，畜禽糞便置入槽內(nèi)并覆蓋塑料大棚，利用翻倒機(jī)倒料，堆 腐需要腐需要20d20d左右。左右。 密閉發(fā)酵塔堆腐處理：利用密閉型多層塔式發(fā)酵裝置進(jìn)行畜禽廢密閉發(fā)酵塔堆腐處理：利用密閉型多層塔式發(fā)酵裝置進(jìn)行畜禽廢 棄物堆腐發(fā)酵處理，堆腐時(shí)間棄物堆腐發(fā)酵處理，堆腐時(shí)間7-10d7-10d。 烘干處理：大多利用橫式圓筒裝置，燒煤直接烘干的處理方法，烘干處理：大多利用橫式圓筒裝置，燒煤直接烘干的處理方法， 多用于雞糞處理。多用于雞糞處理。 1 1、我國畜禽場(chǎng)堆肥的主要方式、我國畜禽場(chǎng)堆肥的主要方式 密閉塔式發(fā)酵處理方法生產(chǎn)效率高，

48、時(shí)間短，占地少，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境密閉塔式發(fā)酵處理方法生產(chǎn)效率高，時(shí)間短，占地少，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 要好于前兩種方法，但生產(chǎn)成本也最高。要好于前兩種方法，但生產(chǎn)成本也最高。 雞糞烘干處理生產(chǎn)能力低，規(guī)模小，最大問題是臭氣污染嚴(yán)重，受到雞糞烘干處理生產(chǎn)能力低，規(guī)模小，最大問題是臭氣污染嚴(yán)重，受到 群眾的抱怨。群眾的抱怨。 條堆形人工翻倒的方條堆形人工翻倒的方 法經(jīng)濟(jì)成本低，但效率也低，法經(jīng)濟(jì)成本低，但效率也低， 堆腐時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)規(guī)模小。堆腐時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)規(guī)模小。 大棚堆腐發(fā)酵、機(jī)械大棚堆腐發(fā)酵、機(jī)械 翻倒的生產(chǎn)方法與人工翻倒相翻倒的生產(chǎn)方法與人工翻倒相 比，規(guī)模大、堆腐處理時(shí)間大比，規(guī)模大、堆腐處理時(shí)間

49、大 幅度縮短、減輕體力勞動(dòng)，但幅度縮短、減輕體力勞動(dòng)，但 生產(chǎn)成本高于人工翻倒，且排生產(chǎn)成本高于人工翻倒，且排 放的氣體易造成空氣污染。放的氣體易造成空氣污染。 2、 基本控制參數(shù)條件基本控制參數(shù)條件 a.a.水分控制水分控制 一般認(rèn)為堆肥初始相對(duì)含水量在一般認(rèn)為堆肥初始相對(duì)含水量在404070%70%能能 保證堆肥的順利進(jìn)行保證堆肥的順利進(jìn)行 , ,而最適宜含水量為而最適宜含水量為505060%60%。 b.b.通風(fēng)供氧的控制通風(fēng)供氧的控制 文獻(xiàn)中推薦的通風(fēng)供氧范圍廣泛文獻(xiàn)中推薦的通風(fēng)供氧范圍廣泛: :低到每千低到每千 克揮發(fā)性固體通入克揮發(fā)性固體通入0.040.040.08L min0.0

50、8L min-1 -1空氣 空氣, ,高到高到 0.870.871.87L min1.87L min-1 -1; Mathur(1991) ; Mathur(1991)認(rèn)為堆肥高溫認(rèn)為堆肥高溫 階段適宜的通風(fēng)為每千克揮發(fā)性固體通入階段適宜的通風(fēng)為每千克揮發(fā)性固體通入0.60.6 1.8 m3d-1(0.421.8 m3d-1(0.421.25L min1.25L min-1 -1) )空氣。 空氣。 c. c. 溫度的控制溫度的控制 溫度是堆肥化過程重要的操作控制參數(shù)溫度是堆肥化過程重要的操作控制參數(shù) , ,它既它既 是微生物活動(dòng)的結(jié)果也決定著微生物活動(dòng)。堆肥過是微生物活動(dòng)的結(jié)果也決定著微生物

51、活動(dòng)。堆肥過 程中溫度的調(diào)控作用在于程中溫度的調(diào)控作用在于: (1): (1)堆肥初期在堆肥初期在3030 5050條件下條件下, ,中溫性微生物活動(dòng)產(chǎn)生熱量中溫性微生物活動(dòng)產(chǎn)生熱量, ,促使堆體促使堆體 溫度升高溫度升高; (2); (2)在在454565,65,最適溫度為最適溫度為55556060的的 條件下條件下, ,嗜熱性微生物可以降解大量的有機(jī)物質(zhì)嗜熱性微生物可以降解大量的有機(jī)物質(zhì), ,而而 且短時(shí)間內(nèi)能迅速分解纖維素。且短時(shí)間內(nèi)能迅速分解纖維素。 堆肥的最佳溫度堆肥的最佳溫度, ,眾多學(xué)者觀點(diǎn)不一眾多學(xué)者觀點(diǎn)不一, ,一般認(rèn)為一般認(rèn)為, , 堆肥溫度應(yīng)控制在堆肥溫度應(yīng)控制在4545

52、6565之間之間, , 其中以其中以55556060 之間較佳。之間較佳。 d.d.揮發(fā)性物質(zhì)的控制揮發(fā)性物質(zhì)的控制 一般認(rèn)為一般認(rèn)為, ,高溫好氧堆肥適宜的含量為高溫好氧堆肥適宜的含量為20%20%80%,80%, 當(dāng)含量低于當(dāng)含量低于20%20%時(shí)時(shí), ,不能為微生物提供足夠的能源物不能為微生物提供足夠的能源物 質(zhì)質(zhì), ,影響其活動(dòng)影響其活動(dòng), ,產(chǎn)熱量下降產(chǎn)熱量下降, ,無法達(dá)到高溫?zé)o害化的無法達(dá)到高溫?zé)o害化的 目的目的; ;高于高于80%,80%,堆肥過程中對(duì)供氧的要求高堆肥過程中對(duì)供氧的要求高, ,往往達(dá)往往達(dá) 不到良好的好氧條件而產(chǎn)生惡臭。不到良好的好氧條件而產(chǎn)生惡臭。 e.C/N

53、e.C/N比的控制比的控制 堆料應(yīng)控制適宜的堆料應(yīng)控制適宜的C/N,C/N,若若C/NC/N比過高比過高, ,微生物增微生物增 殖時(shí)由于氮不足殖時(shí)由于氮不足, ,生長(zhǎng)受到限制生長(zhǎng)受到限制, ,堆溫降低堆溫降低, ,有機(jī)物降有機(jī)物降 解速度變得緩慢解速度變得緩慢, ,堆肥時(shí)間變長(zhǎng)堆肥時(shí)間變長(zhǎng); ;若若C/NC/N比過低比過低, ,可利用可利用 的碳完全被利用的碳完全被利用, ,而過量的氮以氨氣形式損失而過量的氮以氨氣形式損失, ,不僅影不僅影 響環(huán)境而且造成氮素肥效的降低響環(huán)境而且造成氮素肥效的降低, ,影響堆肥產(chǎn)品品質(zhì)。影響堆肥產(chǎn)品品質(zhì)。 f.f.容積密度的控制容積密度的控制 堆肥容積密度是堆

54、料孔隙度指標(biāo)，影響著堆肥的堆肥容積密度是堆料孔隙度指標(biāo)，影響著堆肥的 氣質(zhì)阻力氣質(zhì)阻力, , 從而影響堆肥過程。容積密度常被用來從而影響堆肥過程。容積密度常被用來 作為設(shè)計(jì)托運(yùn)堆肥和翻堆混合堆肥時(shí)所需能量的考作為設(shè)計(jì)托運(yùn)堆肥和翻堆混合堆肥時(shí)所需能量的考 慮，它與水分含量、堆料的強(qiáng)度和可壓縮性有關(guān)。慮，它與水分含量、堆料的強(qiáng)度和可壓縮性有關(guān)。 當(dāng)容積密度太低時(shí)當(dāng)容積密度太低時(shí), ,堆體內(nèi)有太多的通氣孔隙堆體內(nèi)有太多的通氣孔隙, ,堆體堆體 溫度過低溫度過低; ;當(dāng)容積密度太高時(shí)當(dāng)容積密度太高時(shí), , 通氣孔隙不足通氣孔隙不足, ,導(dǎo)致導(dǎo)致 厭氧條件。厭氧條件。 g. pHg. pH值的控制值的控

55、制 堆肥初期堆肥初期,pH,pH影響細(xì)菌的活動(dòng)影響細(xì)菌的活動(dòng), ,豬糞和鋸屑混合豬糞和鋸屑混合 堆肥堆肥, ,以以6 6為界點(diǎn)為界點(diǎn),pH6,pH66時(shí)二氧化碳和熱量產(chǎn)生量快速增加。堆肥進(jìn)入高時(shí)二氧化碳和熱量產(chǎn)生量快速增加。堆肥進(jìn)入高 溫期后溫期后, ,高高pHpH和高溫共同作用導(dǎo)致了和高溫共同作用導(dǎo)致了NHNH3 3幾乎不溶于幾乎不溶于 水水, ,造成造成NHNH3 3揮發(fā)。揮發(fā)。 以天津?yàn)槔含F(xiàn)有廠家中商品有機(jī)肥生產(chǎn)能力為以天津?yàn)槔含F(xiàn)有廠家中商品有機(jī)肥生產(chǎn)能力為5 5萬噸以上，實(shí)萬噸以上，實(shí) 際年生產(chǎn)量不足際年生產(chǎn)量不足7 5007 500噸噸/ /年，僅占設(shè)計(jì)生產(chǎn)量的年，僅占設(shè)計(jì)生產(chǎn)量

56、的1515。 設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力廠家數(shù)廠家數(shù)占總生產(chǎn)能力的比率占總生產(chǎn)能力的比率 3000 t3000 t年以上年以上9 96060 2000-3000t2000-3000t年年13133 3 2000 t2000 t年以下年以下26267 7。 實(shí)際生產(chǎn)量實(shí)際生產(chǎn)量廠家數(shù)廠家數(shù)占總生產(chǎn)量的比率占總生產(chǎn)量的比率 3000 t3000 t年以上年以上1 16.76.7 1000 t1000 t年年3 32020 500t500t年年13.313.3 200 t200 t年年2 213.313.3 50 t50 t年年2 213.313.3 停產(chǎn)停產(chǎn)5 533.333.3 3 3、有機(jī)肥料生

57、產(chǎn)現(xiàn)狀與問題、有機(jī)肥料生產(chǎn)現(xiàn)狀與問題 存在問題存在問題 (1) (1) 工藝落后，部分廠家屬于作坊，效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差。工藝落后，部分廠家屬于作坊，效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差。 (2) (2) 大棚堆腐發(fā)酵槽的翻倒機(jī)械基本上都是旋轉(zhuǎn)攪拌式機(jī)械，翻大棚堆腐發(fā)酵槽的翻倒機(jī)械基本上都是旋轉(zhuǎn)攪拌式機(jī)械，翻 倒深度淺，效率低，混勻效果差。倒深度淺，效率低，混勻效果差。 (3)(3)無論是條堆型還是大棚發(fā)酵槽方法，甚至有的發(fā)酵塔式處理，無論是條堆型還是大棚發(fā)酵槽方法，甚至有的發(fā)酵塔式處理， 都沒有通風(fēng)設(shè)備。對(duì)影響堆腐發(fā)酵進(jìn)程的關(guān)鍵因素，如都沒有通風(fēng)設(shè)備。對(duì)影響堆腐發(fā)酵進(jìn)程的關(guān)鍵因素，如C CN N比、比、 含水量

58、以及溫度調(diào)控等環(huán)節(jié)，幾乎都沒有調(diào)控，致使處理效果及含水量以及溫度調(diào)控等環(huán)節(jié)，幾乎都沒有調(diào)控，致使處理效果及 肥料品質(zhì)降低。肥料品質(zhì)降低。 (4) (4) 商品性較差，商品性較差，66.766.7的產(chǎn)品為粉狀劑，施用不便，效果也差；的產(chǎn)品為粉狀劑，施用不便，效果也差； 造粒產(chǎn)品只占總產(chǎn)量的造粒產(chǎn)品只占總產(chǎn)量的1 13 3，其中的，其中的3 34 4是擠壓造粒，在搬運(yùn)、是擠壓造粒，在搬運(yùn)、 存儲(chǔ)過程中極易粉碎。存儲(chǔ)過程中極易粉碎。 (5) (5) 管理不規(guī)范，多沒有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)規(guī)程和檢測(cè)規(guī)程，如有管理不規(guī)范，多沒有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)規(guī)程和檢測(cè)規(guī)程，如有 機(jī)肥腐熟度檢定、品質(zhì)檢定等，生產(chǎn)帶有盲目性和隨

59、意性，直接機(jī)肥腐熟度檢定、品質(zhì)檢定等，生產(chǎn)帶有盲目性和隨意性，直接 影響產(chǎn)品質(zhì)量。影響產(chǎn)品質(zhì)量。 (6)(6)生產(chǎn)操作環(huán)境差，污染環(huán)境。生產(chǎn)操作環(huán)境差，污染環(huán)境。 (7) (7) 市場(chǎng)銷售不暢。市場(chǎng)銷售不暢。 重金屬問題重金屬問題 以豬糞原料生產(chǎn)的有機(jī)肥的銅、鋅含量分別是部分歐洲以豬糞原料生產(chǎn)的有機(jī)肥的銅、鋅含量分別是部分歐洲 國家、加拿大、日本有機(jī)堆肥最大允許值的國家、加拿大、日本有機(jī)堆肥最大允許值的5-95-9倍和倍和3 37 7倍。倍。 砷含量也有超標(biāo)現(xiàn)象。砷含量也有超標(biāo)現(xiàn)象。 雞糞有機(jī)肥的汞含量已接近最大允許值。雞糞有機(jī)肥的汞含量已接近最大允許值。 牛糞為原料的有機(jī)肥重金屬含量在允許范

60、圍之內(nèi)。牛糞為原料的有機(jī)肥重金屬含量在允許范圍之內(nèi)。 質(zhì)量問題質(zhì)量問題 66667 7為粉狀，即堆腐發(fā)酵處理后粉碎，包裝；為粉狀，即堆腐發(fā)酵處理后粉碎，包裝；2020為為 擠壓造粒，堆腐發(fā)酵處理后粉碎，經(jīng)擠壓成柱狀，烘干包裝；擠壓造粒，堆腐發(fā)酵處理后粉碎，經(jīng)擠壓成柱狀，烘干包裝； 6.76.7為圓盤滾動(dòng)造粒，堆腐發(fā)酵處理后粉碎，經(jīng)圓盤滾動(dòng)成為圓盤滾動(dòng)造粒，堆腐發(fā)酵處理后粉碎，經(jīng)圓盤滾動(dòng)成 圓粒狀，篩分、包裝；雞糞直接烘干成粒的占圓粒狀，篩分、包裝；雞糞直接烘干成粒的占6.76.7。 運(yùn)輸問題運(yùn)輸問題 經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離的限制。經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離的限制。 4、有機(jī)肥經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離、有機(jī)肥經(jīng)濟(jì)運(yùn)輸距離 運(yùn)輸費(fèi)用