固體廢物生物處理技術(shù)

固體廢物生物處理Biological

Treatment

of

Solid

Wastelvfan.rho

2013‐04‐14生活

的物理組成Food

waste

(廚余)contributes

to60%~70%of

MSW

(municipal

solid

waste)體廢物生物處理固堆肥化城市

年份

廚余

紙類塑料橡膠織物木竹金屬玻璃磚瓦陶瓷其它臨安市2010

56.93

5.77

14.77

7.48

0.39

1.01

1.58

5.04

1.00萬城鎮(zhèn)陳家鎮(zhèn)腰涇村2009

61.60

7.91

15.86

2.72

1.77

0.73

4.19

5.94

-2011

71.13

11.31

8.89

6.49

-

0.95

-

-

1.242012

80.69

2.94

5.65

4.08

-

1.74

0.94

0.44

1.17生物質(zhì)廢棄物生物可降解Biological

Municipal

Waste

(BMW)?？??含水率含水率體廢物生物處理固堆肥化本章

生物處理基本概念固體廢物的堆肥處理固體廢物的厭氧消化處理高附加值生物產(chǎn)品制造概念第三節(jié) 固體廢物的厭氧消化處理第四節(jié) 高附加值生物產(chǎn)品制造體廢物生物處理固堆肥化生物處理技術(shù)原理生物固體廢物固體廢物降解獲得資源化產(chǎn)物獲得生物質(zhì)能源體廢物生物處理固堆肥化采用何種生物—生物處理的功能主體Who

are

working?生物體酶微生物植物動(dòng)物人原核生物真核原生生物真菌細(xì)菌古(細(xì))菌體廢物生物處理固堆肥化微生物代謝與生物處理技術(shù)微生物的呼吸類型好氧呼吸發(fā)酵無氧呼吸好氧堆肥處理厭氧消化處理體廢物生物處理固堆肥化微生物生長的溫度范圍中溫處理高溫處理好氧堆肥厭氧消化固體廢物生物處理/生物處理基本概念微生物代謝與生物處理技術(shù)體廢物生物處理固堆肥化微生物代謝與生物處理的對(duì)象有機(jī)營養(yǎng)型/異養(yǎng)型生物有機(jī)物無機(jī)營養(yǎng)型/自養(yǎng)型微生物有機(jī)固體廢物可降解固體廢物生物質(zhì)固體廢物無機(jī)物固體廢物中的無機(jī)元素微量有機(jī)污染物體廢物生物處理固堆肥化生物處理的對(duì)象——生物質(zhì)固體廢物定義生物質(zhì)(Biomass):生物或新近

的生物體生物質(zhì)固體廢物:以生物源物質(zhì)為主要組分的各種固體廢物優(yōu)點(diǎn)節(jié)省原材料成本缺點(diǎn)混合度高、雜物多產(chǎn)物微生物處理要點(diǎn)微生物易得產(chǎn)物應(yīng)用場合對(duì)純度要求不高技術(shù)簡單污染控制+減量化再生利用資源化+能源化體廢物生物處理固堆肥化生物處理的對(duì)象——生物質(zhì)固體廢物來源城市生活農(nóng)業(yè)廢棄物工業(yè)廢棄物生物質(zhì)固體廢物廚余/果皮廢紙/纖維餐廚庭院廢物污

泥污水廠污泥

通溝污泥疏浚污泥畜禽糞便蔬菜類/花卉類廢棄物秸稈椰殼水葫蘆藻類屠宰廢物

水產(chǎn)廢物木材廢物

釀造廢物生物制藥廢物各種生物質(zhì)加工與消費(fèi)過程的廢棄物體廢物生物處理固市可產(chǎn)沼廢棄物資源量堆肥化資源類別城市農(nóng)業(yè)廢棄物食品廢棄物人糞污泥26.716.0480033601343.3(萬噸/年)(萬噸/年)(萬m3/年)(萬m3/年)*(萬GJ/年)(%)54720328321312128

3.6

1.7121.6

3.24

1.4454014易腐餐廚園林秸稈蔬果糞便屠宰油脂63

2.1

7.213.3

56.7

1.68

6.844987

28350

1176

6840378

30712

3241

18427

823

478815

1227

130

736

33

19132.3

.0

0.4

30.2

3.2

18.1

0.8

4.7干固體20.318.3915059472375.8有機(jī)物可產(chǎn)沼量甲烷量含能量所占比例體廢物生物處理固堆肥化資源可利用性分析為當(dāng)年全市

和出租車(、柴油、CNG、LPG)總能耗110%為當(dāng)年全市交通、倉儲(chǔ)、郵電業(yè)汽、柴油總能耗

57%為當(dāng)年全市總能耗的1.6%體廢物生物處理固堆肥化生物處理的對(duì)象——生物質(zhì)固體廢物利用技術(shù)選擇時(shí)評(píng)估廢物的物化參數(shù)

含水率/含固率結(jié)構(gòu)強(qiáng)度化學(xué)成分有機(jī)物含量有機(jī)物類型有害化合物含量體廢物生物處理固堆肥化生物處理的對(duì)象——生物質(zhì)固體廢物化學(xué)成分分析生物質(zhì)組成營養(yǎng)元素其它蛋白質(zhì)脂肪

單糖碳水化合物

雙糖多糖淀粉木質(zhì)纖維素纖維素半纖維素木質(zhì)素N、P、KCa、Mg、Fe鹽類、有害元素、有害化合物體廢物生物處理固堆肥化固體廢物的生物質(zhì)降解糖類的代謝→葡萄糖→酸/醇蛋白質(zhì)的代謝→氨基酸→氨+酸脂類的代謝→甘油+長鏈脂肪酸酸降解的主要途徑及其發(fā)酵產(chǎn)物體廢物生物處理固堆肥化生物處理的途徑及技術(shù)OU其T它IN生物體固體廢物生物體代謝物基質(zhì)化利用產(chǎn)物利用殘余物降解利用副產(chǎn)物體廢物生物處理固堆肥化生物處理的途徑及技術(shù)基質(zhì)化利用廢物水解營養(yǎng)液生物體酶其它生物蛋白質(zhì)體廢物生物處理固堆肥化真菌種植生物接種體(微生物肥料)Bio-inoculants微生物蛋白生物殺蟲劑Bio-pesticide固態(tài)發(fā)酵Solid-State

Fermentation蚯蚓堆肥體廢物生物處理固堆肥化生物處理的途徑及技術(shù)產(chǎn)物利用——好氧/兼性水溶性有機(jī)物廢物非水溶性有機(jī)物水解微生物代謝熱量CO2+H2O+N2+NH3+腐殖質(zhì)xNO

-

O2生物量體廢物生物處理固堆肥化堆肥化(Composting)生物干化(Biodrying)機(jī)械生物預(yù)處理(Mechanical/Biological

Treatment,MBT)土壤改良劑(Soil

amendments)1有機(jī)肥(Bio-fertilizer)覆蓋土(Bio-cover)生物濾料(Bio-filter)廢物衍生

(RDF)體廢物生物處理固堆肥化生物處理的途徑及技術(shù)產(chǎn)物利用——厭氧廢物水溶性非水溶性水解糖類酸化/發(fā)酵蛋白質(zhì)脂肪脂肪酸氨基酸乳酸

醇類

H2NH

+4H2O乙酸化甲烷化乙酸

CO2H2CH4

+CO24NH

+微生物、酶、細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物(如PHA)聚乳酸氫回收腐殖質(zhì)體廢物生固堆肥化關(guān)鍵環(huán)節(jié)—液化(解聚/發(fā)酵,水解/酸化)水解酸化氣相固相液相顆粒態(tài)物料微生物大分子聚合物細(xì)胞單體體廢物生物處理固堆肥化厭氧消化(Anaerobic

digestion)→生物氣(Biogas)/沼氣(CH4+CO2+H2)FilterHydrogenFermentorMethaneDigesterPre-treatmentSludgeFiltrate體廢物生物處理固堆肥化填埋(Landfilling)→填埋氣體(Landfill

gas)/沼氣(CH4+CO2)它體廢物生物處理固堆肥化生物液體(Bio-liquors)甲酸、乙酸、丁酸等水深度處理的碳源融雪劑……丁醇、

等溶劑體廢物生物處理固堆肥化聚合物單體→生物材料(Biomaterials)乳酸(Lactic

acid)琥珀酸(Succinic

acid)EBARA

Corp.生物塑料(Bioplastics)體廢物生物處理固堆肥化聚合物單體→生物材料(Biomaterials)3-羥基丙酸(3-Hydroxypropionic

acid)生物塑料(Bioplastics)生物絮凝劑(Bioflocculants)體廢物生物處理固堆肥化生物表面活性劑(Biotensides)疏水基

親水基烷烴(C4-C12)煉油廠廢油脂葡萄糖、果糖、鼠李糖生物質(zhì)發(fā)酵烷基多糖苷Alkyl

polyglycosides

(APG)槐糖脂Sophorose-lipids

(SL)甘露糖赤蘚糖醇脂Manosylerythritol-lipids

(MEL)纖維二糖脂Cellobiose-lipids(CL)鼠李糖脂Rhamnose-lipids(RL)Lang

S

andTrowitzsch-Kienast

W.

Biotenside.

Chemie

in

derPraxis.Teubner

Wiesbaden.體廢物生物處理固堆肥化生物

電池(Microbial

Fuel

Cell,

MFC)Rabaey

K

&

Verstraete

W.

Trenhnol.

2005,

23:291-298Holzman

DC.Environmental

Healths,

2005,115:A754-A757陽極陰極微生物葡萄糖體廢物生物處理固堆肥化厭氧處理途徑CH4中間代謝物殘余物燃?xì)獍l(fā)電WWTP碳源融雪劑肥料真菌種植基質(zhì)電池汽車聚乳酸

……

…體廢物生物處理固Is

it

feasible

economically?

堆肥化Low-value低附加值High-value高附加值體廢物生物處理固堆肥化資源金字塔The

resource

pyramid:

The

pyramidcharts

the

economic

feasibility

of

anarea’s

petroleum

reserves.

It

shows

a

small

volume

of

prime

resource

attop

and,

at

bottom,

larger

volumesof

lower

quality

resources

that

aremore

expensive

to

extract.

Theamount

and

nature

of

occurrence

ofoil

and

gas

near

the

base

of

thepyramid

is

not

well

understood.Assessments

slice

through

thepyramid,

defining

only

resourcesthat

have

economic

potential

withinthe

foreseeable

future.(geotimes,

2002,

Nov)體廢物生物處理固堆肥化習(xí)題與思考

固體廢物生物處理技術(shù)的對(duì)象類型物質(zhì)固體廢物按來源與物理化學(xué)成分分類生物質(zhì)固體廢物為原料進(jìn)行資源化利的優(yōu)、缺點(diǎn)及利用要點(diǎn)體廢物生物處理技術(shù)的基本途徑、原，并舉例述固體廢物生物處理技術(shù)在循環(huán)型社會(huì)構(gòu)建中所起的作用體廢物生物處理固堆肥化參考書目Resource

recovery

and

reuse

in

organic

solid其它waste

management著者Lens,P.

N.

L.商:IWA

Pub.日期:2004ISBN:

184339054X處理第

節(jié)

處 基本概第四節(jié) 高附加值生物產(chǎn)品制造廢固體概覽體廢物生物處理固堆肥化本節(jié)框架技術(shù)原理定義和目的階段構(gòu)成和特點(diǎn)影響因素和控制措施工藝和設(shè)備單元組成發(fā)酵單元和設(shè)備二次污染控制單元過程控制單元產(chǎn)物質(zhì)量控制工藝計(jì)算生物反應(yīng)計(jì)量方程有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)能量平衡通風(fēng)量計(jì)算通風(fēng)風(fēng)壓計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化2013-04-14堆肥化的定義Composting在受控的有氧條件下，通過自然界中廣泛存在的微生物對(duì)有機(jī)物的代謝，使生物質(zhì)固體廢物轉(zhuǎn)化為腐熟化產(chǎn)物的過程。堆肥CompostPicture

from

MU

Extension

Service

wgeO2O2微生物水

堆肥CO2熱原料技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化堆肥化的目的殺滅

中的致病菌和雜草穩(wěn)定化去除易降解有機(jī)物→避免惡臭，瀝濾液減量化有機(jī)物減量，水分減量腐熟化獲得腐熟化的產(chǎn)物技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化堆肥化的目的減量化資源化減量化腐熟化堆肥化目的廢物管理層次它技術(shù)原理穩(wěn)定化體廢物生物處理固堆肥化堆肥化過程的微生物化能異養(yǎng)型細(xì)菌化能自養(yǎng)型細(xì)菌霉菌

酵母菌微生物類型細(xì)菌(Bacteria)放線菌(Actinomyces)真菌(Fungi)原生動(dòng)物微型后生動(dòng)物技術(shù)原理體廢物生固技術(shù)原理堆肥化過程—階段構(gòu)成和特點(diǎn)堆肥化耗氧速率變化熟化階段階堆肥化過程時(shí)間(d)指中溫升溫階段高溫階段中溫降溫階段熟化階段潛伏階標(biāo)段技術(shù)原理物固處堆肥化細(xì)菌2

放線菌真菌蛋白質(zhì)脂肪木質(zhì)纖維素死細(xì)胞不控溫技術(shù)原理體堆肥化過程—階段構(gòu)成和特點(diǎn)

廢物生理固堆肥化時(shí)間(d)溫度(oC)20406010080潛伏階段中溫升溫階段溫度高變化溫階段中溫降溫階段熟化階段0~2

2~55~10一次發(fā)酵(主發(fā)酵)5~20二次發(fā)酵(次發(fā)酵)30~100技術(shù)原理體堆肥化過程—階段構(gòu)成和特點(diǎn)

廢物生物處體廢物生物處堆堆肥化過程物質(zhì)變化潛伏階段中溫升溫階段高溫階段中溫降溫階段熟化階段生物質(zhì)胞外水解酶可溶性基質(zhì)可溶性物質(zhì)、淀粉等易降解物淀粉、蛋白質(zhì)、半纖維素蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素微纖生維物素殘、體木、質(zhì)素NH3淀粉類理固碳水化合物蛋白質(zhì)肥化脂化肪纖維素半纖其維它素木質(zhì)素技術(shù)原理物固理堆肥化過程微生物變嗜溫微生物嗜熱微生物嗜溫微生物()真菌酵母菌放線、細(xì)菌→酶細(xì)菌、放線菌(放線細(xì)菌菌)()原細(xì)生菌動(dòng)、物放線菌、真菌霉菌()原細(xì)生菌動(dòng)、物放、線自菌養(yǎng)、型真細(xì)菌菌霉菌異養(yǎng)型細(xì)菌體自養(yǎng)型細(xì)覽菌

廢物生堆放肥線化菌真菌(酵消母化菌)真菌(霉菌)原生動(dòng)物108/g細(xì)菌、真菌菌106/g104/g放線菌技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化堆肥化過程嗜溫微生物嗜熱微生物嗜溫微生物嗜溫菌產(chǎn)熱嗜溫菌產(chǎn)熱熱量變化嗜熱菌產(chǎn)熱累計(jì)產(chǎn)熱技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化堆肥化過程耗氧速率嗜溫微生物嗜熱微生物嗜溫微生物技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化有機(jī)物含量和組成 含水率C/N比 空隙率堆體氧濃度堆溫堆制時(shí)間pH值優(yōu)勢微生物類型和數(shù)量影響因素物料過程接種技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素物料指標(biāo)影響適宜值有機(jī)物含量與組成生物代謝>30%C/N比生物代謝20~40含水率生物代謝、傳質(zhì)40%~70%空隙率傳質(zhì)>40%技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素過程指標(biāo)影響適宜值堆體氧濃度生物代謝>5%

v/v堆溫生物代謝45~65oC堆制時(shí)間生物代謝植物相容性一次發(fā)酵3~15d二次發(fā)酵>30dpH生物代謝中性技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素微生物細(xì)菌影響啟動(dòng)階段升溫階段影響易降解物的降解霉菌影響熟化階段影響難降解物的降解技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化2013-04-14控制措施原料有機(jī)物含量C/N→尋找和應(yīng)用于適用的廢物→

糞便、污泥

/秸稈、園林含水率空隙率→木屑、谷糠、秸稈糞便、污泥→木屑、谷糠、秸稈、惰性填充物技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化控制措施過程堆體氧濃度堆溫分→強(qiáng)制通風(fēng)、翻倒、攪動(dòng)→通風(fēng)、翻倒、攪動(dòng)頻率、原料組堆制時(shí)間→優(yōu)化原料與環(huán)境條件pH值→氧濃度、空隙率

接種??

微生物技術(shù)原理體廢物生物處理固穩(wěn)定化減量化分選破碎均質(zhì)腐熟化雜物分選顆?？刂萍痈环史纸臃N分選/破碎調(diào)質(zhì)含水率空隙率C/N接種成品精制單元組成預(yù)處理一次發(fā)酵二次發(fā)酵中間處理臭氣控制污水控制堆肥化自動(dòng)化控制工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備分類進(jìn)—出料→間歇/連續(xù)物料運(yùn)動(dòng)→靜態(tài)/動(dòng)態(tài)代謝環(huán)境→高溫/中溫好氧/厭氧規(guī)模大小→庭院堆肥/集中化堆肥廠工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備條垛式/野積式(Windrow)—靜態(tài)/間歇?jiǎng)討B(tài)工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備條垛式/野積式(Windrow)—靜態(tài)/間歇?jiǎng)討B(tài)通風(fēng)系統(tǒng)滲濾液

收集系統(tǒng)工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化頂部撒水系統(tǒng)體廢物生物處理固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備機(jī)械化程度更高

占地小更易于二次污染控制

更昂貴,更高的運(yùn)行和價(jià)格發(fā)酵艙式(In-vessel

Composting)工藝和設(shè)備體廢物生物處固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備發(fā)酵艙式(In-vessel

Composting)槽倉式工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備發(fā)酵艙式(In-vessel

Composting)立式筒倉工藝和設(shè)備體廢物固概覽體廢物生物處理固堆肥化體廢物生物處理固堆肥化發(fā)酵單元和設(shè)備發(fā)酵艙式(In-vessel

Composting)滾筒式(DANO筒,rotary

drum)工藝和設(shè)備體廢固發(fā)酵單元和設(shè)備庭院堆肥設(shè)備工藝和設(shè)備體廢物生物處理固肥化Worm

Wigwam

(small)Worm

Wigwam

(large)Rotary

DrumEarth

Tub體廢物生物處理固堆肥化二次污染控制單元臭氣控制密閉空間氣體的收集收集氣體的處理污水控制回噴工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化體廢物生物處理固堆肥化過程控制單元時(shí)間控制時(shí)間-溫度控制O2或CO2含量的反饋控制溫度和O2含量反饋控制工藝和設(shè)備反饋信號(hào)溫度時(shí)間氧氣濃度觸發(fā)操作通風(fēng)翻堆體廢物生物處理固堆肥化堆肥產(chǎn)品1產(chǎn)品質(zhì)量控制物理學(xué)指標(biāo)氣味粒度顏色2化學(xué)指標(biāo)pHCOD/BOD/TOC/VSC/N比電導(dǎo)率淀粉腐殖質(zhì)4植物相容性指標(biāo)發(fā)芽率試驗(yàn)植物生長試驗(yàn)生物活性指標(biāo)好氧呼吸速率(AT厭氧呼吸速率(GB衛(wèi)生

指標(biāo)致病菌卵有害昆蟲卵34有害物質(zhì)含量重金屬微量有機(jī)物工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化腐熟度穩(wěn)定度MaturityStability有機(jī)物經(jīng)降解達(dá)到穩(wěn)定化的程度有機(jī)物經(jīng)降解達(dá)到穩(wěn)定，并且對(duì)植物無不利影響的程度體廢物生物處理固堆肥化生物反應(yīng)計(jì)量方程有機(jī)物O2營養(yǎng)元素微生物微生物殘余有機(jī)物CO2H2ONH34SO

2-熱量工藝計(jì)算耗氧量產(chǎn)熱量體廢物生物處理固堆肥化生物反應(yīng)計(jì)量方程有機(jī)物降解產(chǎn)物好氧微生物厭氧微生物熱量微生物工藝計(jì)算體固2013-04-【例題】某堆肥化原料中含氮與不含氮有機(jī)物的重量比為1:3，含氮有機(jī)物計(jì)量分子式為：C12H16O6N,

不含氮有機(jī)物計(jì)量分子式為：C2H3O;若堆肥過程中有機(jī)物的降解率均為60%,

其中轉(zhuǎn)化為微生物的重量占1/10，微生物的計(jì)量分子式為：C5H7O2N；腐熟堆肥分子式為：C15H18O4N，不考慮微生物的進(jìn)一步降解時(shí)，計(jì)算每噸該種廢物（含干有機(jī)物30%）堆肥化所需的理論空氣量（m3）?？諝庵泻?1%（體積比），每mol氧體積為0.0224

m3

。工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)有機(jī)物降解率

有機(jī)物降解速率→單位時(shí)間耗氧量→單位時(shí)間產(chǎn)熱量不同生物質(zhì)組份在中溫和高溫時(shí)的一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)降解速率常數(shù)kT

(d-1)工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)影響動(dòng)力學(xué)常數(shù)的因素溫度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧氣含量f(CO2)工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)影響動(dòng)力學(xué)常數(shù)的因素溫度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧氣含量f(CO2)工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)影響動(dòng)力學(xué)常數(shù)的因素溫度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧氣含量f(CO2)工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)影響動(dòng)力學(xué)常數(shù)的因素溫度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧氣含量f(CO2)工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化有機(jī)物降解動(dòng)力學(xué)影響動(dòng)力學(xué)常數(shù)的因素溫度f(T)含水率f(Cwater)空隙率f(XFAS)氧氣含量f(CO2)工藝計(jì)算體廢物固理能量平衡堆肥化確定堆體溫度T其它工藝計(jì)算能量輸入Qin能量輸出Qout生化反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱qr外部加熱供給熱量qh物料升溫吸熱qs氣體升溫吸熱qg水升溫吸熱ql水蒸汽蒸發(fā)潛熱qw裝置熱損失qz體廢物生物處理固堆肥化Stage

1初始進(jìn)料Stage

IStage

I+1Stage

M/N反應(yīng)中止進(jìn)進(jìn)加氣料水進(jìn)氣加水進(jìn)進(jìn)加氣料水進(jìn)進(jìn)加氣料水初始物料反應(yīng)產(chǎn)物出滲出滲出滲出滲氣濾氣濾氣濾系統(tǒng)邊界氣濾液液液液分系統(tǒng)邊界堆肥過程模型化體廢物生固堆肥反應(yīng)器進(jìn)料可降解有機(jī)物不可降解有機(jī)物灰分水分空隙氣體出料可降解有機(jī)物可降解有機(jī)物灰分水分體進(jìn)氣干空氣水蒸汽堆肥化尾氣干空氣水蒸汽進(jìn)水水溶解物滲濾液水溶解物液相固相氣相溫度T

停留時(shí)間(t)dS/dt=–kTS體廢物生物處理固概覽體廢物生物處理固堆肥化通風(fēng)量計(jì)算滿足好氧要求的最低通風(fēng)量按照生物反應(yīng)計(jì)量方程及一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式求解根據(jù)反應(yīng)物料的耗氧速率進(jìn)行計(jì)算滿足水分和能量平衡要求的最高通風(fēng)量根據(jù)系統(tǒng)能量供給和耗能的供需平衡來計(jì)算固體廢物生物處理/固體廢物的堆肥處理工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化通風(fēng)風(fēng)壓計(jì)算堆體壓力損失p1穿孔管壓力損失p2從風(fēng)機(jī)出口到穿孔管的管路壓力損失p3固體廢物生物處理/固體廢物的堆肥處理工藝計(jì)算p1p2p3體廢物生物處理固堆肥化參考書目.

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堆肥原理與工藝[M].

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1993體廢物生物處理固堆肥化參考中國堆肥網(wǎng)

European

Compost

Network

info/

體廢物生物處理固堆肥化習(xí)題與思考固體廢物堆肥化的定義，并分析固體廢物堆肥化的意義和作用分析好氧堆肥的基本原理簡述好氧堆肥的基本工藝過程探討影響固體廢物堆肥化的主要因素如何評(píng)價(jià)堆肥的腐熟程度第

化處理第一節(jié) 生物處理基本概念第

節(jié)

固

廢

堆

處理固體廢物生物處體廢物生物處理固堆肥化厭氧消化的應(yīng)用歷史BC10thAD16thAD1th163017761808184018591895191619251930s19371970s19721970s~1980sTodayVolta俄在E沼國x澤人e地teΒ發(fā)r

現(xiàn)П厭了氧O有微中T機(jī)A生國物G降物O解學(xué)heAaDt重Z產(chǎn)e新aa生t產(chǎn)a的生nwd興at趣er由德U于A牛發(fā)國S對(duì)現(xiàn)、糞B這美過的–種國程受D可分u缺控t燃別c乏h建了–失中敗H型J率u沼株m50氣pB%甲h發(fā)are烷生y

ta裝菌置厭A氧le發(fā)Ps反sr展izne應(yīng)dro器美(國但DV農(nóng)aa不nv場Hay的l

失是原m敗mp型l

純率o8n種0t

%)歐造G奧厭a氣了洲BEz體備氧梅每one是有g(shù)m消L良年le加ab化t斯增tna熱i過ndy設(shè)g長基a施率–德石程量油國化P產(chǎn)與能se很N生沼r源es甲y氣多池wr危烷i產(chǎn)a城機(jī)生市對(duì)分量控2i

之離0制，0間7出參主的T了y要定數(shù)le量第在r7A及污5D0物集水%腐氣n處裝d置理a程的廠中消化-德國出EM厭和fn現(xiàn)u關(guān)av氧瑞ei系沼rlc士o消onC氣tmor化eue汽onen廠ltto車al體廢物生物處理固堆肥化本節(jié)框架工藝計(jì)算主要工藝參數(shù)沼氣量沼液沼渣得率技術(shù)原理定義階段構(gòu)成和特點(diǎn)影響因素工藝和設(shè)備單元組成生物轉(zhuǎn)化單元沼氣利用單元沼液沼渣利用單元過程控制單元體廢物生物處理固厭氧消化定義Anaerobic

Digestion在受控的無氧環(huán)境中，技術(shù)原理厭氧消化通過厭氧微生物菌群的代有謝，使生物源廢物轉(zhuǎn)化為機(jī)物沼氣(CO2+CH4)、穩(wěn)定的有機(jī)物的過程。堆肥化沼氣沼液沼渣體廢物生物固N(yùn)eeds

low

redox

potential

togrow.

Couple

to

substrate-level

or

electron

transportphosphorylation,produce

a

堆肥化few

ATPs.Couple

organics

oxidation

&oxygen/nitrate

reduction

to

yield

manyATPs.好氧(Aerobic)

→回收材料Material

recovery厭氧(Anaerobic)→回收能源Energy

recovery體廢物生物處理固堆肥化厭氧消化映像技術(shù)原理體廢物生物處理固階段構(gòu)成和特點(diǎn)碳水化合物蛋白質(zhì)脂肪短鏈脂肪酸CH4單糖氨基酸長鏈脂肪酸H2/CO2乙酸聚合物單體堆肥化其它1.水解2.酸化3.乙酸化4.甲烷化5.同步乙酸化乙酸發(fā)酵型甲烷化氫營養(yǎng)型甲烷化同步乙酸化乙酸氧化技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化階段構(gòu)成和特點(diǎn)第1階段：水解(Hydrolysis)物質(zhì)變化式生化反應(yīng)微生物——厭氧細(xì)菌(兼性或?qū)Ｐ?的水解酶脂肪酶蛋白酶纖維素酶淀粉酶技術(shù)原理體廢物生物處理固The

cellulosomesystem

ofRuminococcusflavefaciens

forplant

cellwalldegradation.(NaturalReviewsMicrobiology,2008,6,121)技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化固體廢物厭氧消化過程中，水解往往是最主要的限速步驟。技術(shù)原理體廢物生固堆肥化技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化階段構(gòu)成和特點(diǎn)技術(shù)原理第2階段：酸化(Acidogenesis)物質(zhì)變化生化反應(yīng)式微生物Volatile

fatty

acids(VFA)

C1-

C6Alcohols體廢物生物處理固肥化階段構(gòu)成和特點(diǎn)第2階段：酸化物質(zhì)變化生化反應(yīng)式—

厭氧細(xì)菌(兼性|專性)菌微生物梭菌乳酸……技術(shù)原理pH急劇下降控制堿度體廢物生物處理固堆肥化階段構(gòu)成和特點(diǎn)第3階段：乙酸化(Acetogenesis)物質(zhì)變化生化反應(yīng)微生物——厭氧細(xì)菌(專性)對(duì)氫分壓非常敏感與產(chǎn)甲烷菌共生技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化階段構(gòu)成和特點(diǎn)第4階段：甲烷化(Methanogenesis)物質(zhì)變化生化反應(yīng)微生物固體廢物生物處理/固體廢物的厭氧消化處理技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化階段構(gòu)成和特點(diǎn)第4階段：甲烷化微生物——古細(xì)菌-產(chǎn)甲烷菌(專性厭氧)嗜酸型產(chǎn)甲烷菌??Methanosarcinaceae(甲烷八疊球菌科)??Methanosaetaceae

(甲烷鬃菌科)嗜氫型產(chǎn)甲烷菌??Methanobacteriales

(甲烷桿菌目)??Methanococcales

(甲烷球菌目)??Methanomicrobiales

(甲烷微菌目)??Methanopyrales

(甲烷火菌目)固體廢物生物處理/固體廢物的厭氧消化處理技術(shù)原理體廢物生物理固MethanosarcinaMethanosaeta堆肥化甲烷八疊球菌它科處甲烷鬃菌科MethanobacteriumMethanospirillumet

a堆肥化Identified

Proteins

?HydrogenophilicMethanogenesisAcetoclasticMethanogenesis

EnzymesMethanogenesisPathways體廢物生物處理固水解影響因素

堆肥化酸化

乙酸化

甲烷化水解酸化階段

產(chǎn)甲烷階段固體廢物原料性質(zhì)厭氧消化過程環(huán)境條件生物可降解性

?

宏量營養(yǎng)物物料的顆粒尺寸

?

微量營養(yǎng)物質(zhì)、抑制物和促進(jìn)劑pH和堿度氫分壓生物量

?

溫度攪拌技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素

固體廢物原料性質(zhì)生物可降解性物料的顆粒尺寸宏量營養(yǎng)物

厭氧消化過程環(huán)境條件有機(jī)物本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)微量營養(yǎng)物質(zhì)、抑制物和促?微生物降解此類有機(jī)物的能力易降解難降解技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素

固體廢物原料性質(zhì)生物可降解性物料的顆粒尺寸宏量營養(yǎng)物微量營養(yǎng)物質(zhì)、抑制物和促進(jìn)劑

厭氧消化過程環(huán)境條件技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素

固體廢物原料性質(zhì)生物可降解性物料的顆粒尺寸宏量營養(yǎng)物微量營養(yǎng)物質(zhì)、抑制物和促進(jìn)劑

厭氧消化過程環(huán)境條件C/N=20~30:14PO

3-:VS=1:1000固體廢物生物處理/固體廢物的厭氧消化處理技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素固體廢物原料性質(zhì)生物可降解性物料的顆粒尺寸宏量營養(yǎng)物微量營養(yǎng)物質(zhì)、抑制物和促進(jìn)劑厭氧消化過程環(huán)解除抑制：從廢物流中去除毒性物質(zhì)稀釋廢物至毒性閾值以下形成不溶性化合物或與毒性物共沉淀通過控制pH，改變毒性物質(zhì)的形態(tài)添加可與毒物產(chǎn)生拮抗作用的物質(zhì)技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素固體廢物原料性質(zhì)厭氧消化過程環(huán)境條件溫度pH和堿度氫分壓生物量攪拌中溫(30~43oC)高溫(50~60oC)固體廢物生物處理/固體廢物的厭氧消化處理技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素固體廢物原料性質(zhì)厭氧消化過程環(huán)境條件溫度pH和堿度氫分壓生物量攪拌pH：6.5~7.5堿度：>2000mg/L1.4

mol

VFAs技術(shù)原理體廢物生物處固堆肥化固體廢物原料性質(zhì)厭氧消化過程環(huán)境條件溫度pH和堿度氫分壓生物量攪拌影響因素丙酸降解:<10-4atm氫營養(yǎng)型甲烷化：>10-6

atm技術(shù)原理體廢物生物處理固堆肥化影響因素固體廢物原料性質(zhì)厭氧消化過程環(huán)境條件溫度pH和堿度氫分壓生物量攪拌厭氧微生物量高，反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化效率及允許的處理負(fù)荷就高推流式間歇式連續(xù)攪拌式大比例污泥(出流)回流固相—液相二段式工藝技術(shù)原理體廢物生物處理固影響因素

固體廢物原料性質(zhì)

厭氧消化過程環(huán)境條件溫度pH和堿度氫分壓生物量攪拌溫度和濃度分布均勻，防止局部酸積累有機(jī)質(zhì)與厭氧微生物密切接觸技術(shù)原理體廢物生物處理固單元組成工藝和設(shè)備預(yù)處理厭氧消化堆肥化沼氣凈化

沼氣沼氣利用液體后處理液體利用殘?jiān)筇幚須堅(jiān)皿w廢物生物理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元工藝和設(shè)備分類處溫度

中溫(30~43oC)高溫(50~60oC)含固率

濕式(<12%)半干式(10%~20%)干式(20%~40%)分段

單段兩段多段進(jìn)料方式 間歇式半連續(xù)式連續(xù)式攪拌

有無機(jī)械攪拌氣體攪拌柱塞流(plug

flow)靜態(tài)(填埋)液體攪拌體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元分類工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元典型單段干式消化工藝工藝和設(shè)備A?Dranco

工藝；B?Kompogas工藝；C?Valorga工藝TS:20%-50%

TS:23%

TS:20-30%體廢物生固堆肥化Dranco(干式單段)11767體廢物生固堆肥化KOMPOGAS

(干式單段)Valorga(干式單段)理固體廢物生物處體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元典型單段濕式消化工藝荷蘭Vagron工藝工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元典型兩段干式消化工藝Linde-BRV兩段干式推流式系統(tǒng)工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元典型兩段濕式消化工藝工藝和設(shè)備德國Linde-KCA工藝體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元典型好氧-厭氧兩段復(fù)合消化工藝和設(shè)備Biopercolat體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元典型間歇式消化工藝和設(shè)備BioCEL體廢物生物處理固堆肥化生物轉(zhuǎn)化單元農(nóng)村沼氣工程加蓋厭氧塘消化器完全混合式消化器柱塞流式消化器固體廢物生物處理/固體廢物的厭氧消化處理工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化沼氣利用單元沼氣利用途徑工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化沼氣利用單元沼氣處理水吸收聚乙二醇吸收分子篩吸附膜分離

H2S在發(fā)酵過程脫硫水聚乙二醇NaOH生物濾床工藝和設(shè)備

水分冷分離法溶劑吸收法固體物理吸水法

鹵代烴活性炭

硅烷

氧和氮膜分子篩體廢物生固堆肥化沼液沼渣利用單元沼渣與沼液分離沼渣好氧堆肥化沼液處理利用殘?jiān)盥窆に嚭驮O(shè)備體廢物生物處理固堆肥化過程控制單元

監(jiān)測項(xiàng)目pH、堿度、溶解氫濃度、沼氣產(chǎn)量、沼氣組成、進(jìn)料負(fù)荷

操作變量HRT、酸堿液的添加速率、加熱功率

控制模式反饋控制、推理控制和前饋控制工藝和設(shè)備體廢物生物處理固堆肥化主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

沼氣產(chǎn)率：170~320

m3CH4/VS

VS降解率：40~75%

有機(jī)負(fù)荷(OLR)：5~15

kgVS/m3?d

停留時(shí)間(HRT)：6～30d工藝計(jì)算體廢物生物處固理堆肥化厭氧反應(yīng)器的容積

有機(jī)物進(jìn)料量有機(jī)負(fù)荷率及有效容積校核操作條件滿足OLR條件滿足HRT要求固體廢物生物處理/固體廢物的厭氧消化處理工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化沼氣量根據(jù)有機(jī)物化學(xué)組成來產(chǎn)氣率碳水化合物蛋白質(zhì)脂肪類化合物甲烷(m3/kg)0.37~0.400.49~0.530.69~1.06(m3/kg)0.39~0.450.39~0.560.12~0.40工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化沼氣量根據(jù)甲烷氣體的氧當(dāng)量計(jì)算產(chǎn)氣率工藝計(jì)算體廢物生物處理固堆肥化沼氣量沼氣產(chǎn)量和能量產(chǎn)出計(jì)算固體廢物生物處理/固體廢物的厭