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1、固体废物处理处置生物技术固体废物处理处置生物技术 1.固体废物的概念与分类固体废物的概念与分类（1）固体废物的概念）固体废物的概念 固体废物固体废物（solid waste）一般指人类在生一般指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组分之后，废弃去的固态或泥浆状取目的组分之后，废弃去的固态或泥浆状物质。物质。有资料显示，全国有资料显示，全国668个大大小小的城市中个大大小小的城市中有有2/3的城市处于垃圾的的城市处于垃圾的“包围包围”之中，有人之中，有人形象地称之为形象地称之为“垃圾围城垃圾围城”效应。效应。它们绝大多数采取就地焚烧，易地堆放或挖
2、坑它们绝大多数采取就地焚烧，易地堆放或挖坑填埋，既污染环境又耗费土地和人力。填埋，既污染环境又耗费土地和人力。垃圾占地还像烈性传染病一样由城市向农村垃圾占地还像烈性传染病一样由城市向农村蔓延，一些废旧大棚的塑料薄膜堆积在田间地蔓延，一些废旧大棚的塑料薄膜堆积在田间地头，既烂不掉，也扔不掉。头，既烂不掉，也扔不掉。（2 2）分类）分类 按化学性质分：有机废物和无机废物按化学性质分：有机废物和无机废物 按危害状况分：有害废物和一般废物按危害状况分：有害废物和一般废物 按来源分（欧美）：工业固体废物、矿业固体废按来源分（欧美）：工业固体废物、矿业固体废物、城市固体废物、农业固体废物和放射性固体物、城
3、市固体废物、农业固体废物和放射性固体废物；废物；按固体废物的管理需要（我国）分：工矿业固体按固体废物的管理需要（我国）分：工矿业固体废物、有害固体废物和城市垃圾。废物、有害固体废物和城市垃圾。固体废物对环境的危害固体废物对环境的危害 侵占土地侵占土地（19901990年，我国历年工业固体废物堆存总量为年，我国历年工业固体废物堆存总量为64.8264.82亿吨，占地亿吨，占地5.845.84亿平方米）；亿平方米）；污染土壤和地下水污染土壤和地下水（堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下水）；水）；污染水体污染水体（许多人将垃圾倾入水体，造成水体污染）；（许多人将垃圾倾入水体
4、，造成水体污染）；污染大气污染大气（尾矿粉煤灰、污泥和垃圾颗粒随风飞扬；固体（尾矿粉煤灰、污泥和垃圾颗粒随风飞扬；固体废物的焚烧产生有害气体和粉尘等）。废物的焚烧产生有害气体和粉尘等）。影响环境卫生影响环境卫生固体废物的特点固体废物的特点 首先，首先，具有呆滞性和不可稀释性具有呆滞性和不可稀释性（污染物的最终（污染物的最终形态）形态）其次，在自然条件下，固体废物中的有害成分会其次，在自然条件下，固体废物中的有害成分会转入大气、水体和土壤中，参与生态系统的物质转入大气、水体和土壤中，参与生态系统的物质循环，具有循环，具有长期潜在的危害性；长期潜在的危害性；最后，由于固体废物具有呆滞性、不可稀释性
5、、最后，由于固体废物具有呆滞性、不可稀释性、长期潜在的危害性，因而对固体废物必须从其产长期潜在的危害性，因而对固体废物必须从其产生、运输、存贮、处理及处置的每个环节都进行生、运输、存贮、处理及处置的每个环节都进行控制，即具有控制，即具有全过程管理的特点全过程管理的特点。固体废物综合管理的主要目标固体废物综合管理的主要目标u减量化：减量化：通过适宜的手段减少和减小固体通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。废物的数量和容积。要求：要求：减少减少数量、体积、种类数量、体积、种类、降低危险、降低危险废物中有害成分的废物中有害成分的浓度浓度、减轻或清除其、减轻或清除其危危险特性险特性等等全面管理
6、全面管理。措施：措施：开展清洁生产。开展清洁生产。资源化资源化采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源物质回收物质回收：即处理废弃物并从中：即处理废弃物并从中回收回收指定的二次物指定的二次物质质如纸张、玻璃、金屑等物质；如纸张、玻璃、金屑等物质；物质转换物质转换：即利用废弃物制取：即利用废弃物制取新形态新形态的物质，如废的物质，如废玻璃和废橡胶玻璃和废橡胶-铺路材料，炉渣铺路材料，炉渣-水泥和其他建筑材水泥和其他建筑材料料，利用有机垃圾，利用有机垃圾-堆肥等；堆肥等；能量转换能量转换：即从废物处理过程中：即从废物处理过程中回收能量回收能量，作为热
7、，作为热能或电能，例如通过有机废物的焚烧处理回收热量能或电能，例如通过有机废物的焚烧处理回收热量发电利用垃圾厌氧消化产生沼气。发电利用垃圾厌氧消化产生沼气。u无害化：无害化：将固体废物通过工程处理，达到不损害将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境人体健康，不污染周围的自然环境(包括原生环境包括原生环境与次生环境与次生环境)。2.固体废物处理方法固体废物处理方法固体废物处理是指将固体废物转变成适固体废物处理是指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的过程。于运输、利用、贮存或最终处置的过程。物理处理物理处理化学处理化学处理生物处理生物处理 2.1 2.1 生物处
8、理生物处理 生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化和综合利用。有机物，从而达到无害化和综合利用。固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等方面，均发生重大变化，因而便于运输、贮存、方面，均发生重大变化，因而便于运输、贮存、利用和处置。利用和处置。生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、兼性厌生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、兼性厌氧处理。氧处理。与化学处理方法相比，生物处理在经济上一般比与化学处理方法相比，生物处理在经济上一般比较便宜，应用也相当普遍，但处理过程所需时间较便宜，应用也相当
9、普遍，但处理过程所需时间较长，处理效率有时不够稳定。较长，处理效率有时不够稳定。分为厌氧堆肥与好氧堆肥；分为厌氧堆肥与好氧堆肥；废物经过堆肥化处理制得的成品叫做堆肥废物经过堆肥化处理制得的成品叫做堆肥(compost)。它是一类腐殖质含量很高的疏松物。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为质，故也称为“腐殖土腐殖土”。具有改良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机具有改良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机氨流失、增加土壤缓冲能力，氨流失、增加土壤缓冲能力，提高化学肥料的肥提高化学肥料的肥效等多种功效的廉价、优质土壤改良料。效等多种功效的廉价、优质土壤改良料。废物经过堆制，体积一般只有原体积的废
10、物经过堆制，体积一般只有原体积的5070。好氧堆肥化具有发酵周期短、无害化程度好氧堆肥化具有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等特点，高、卫生条件好、易于机械化操作等特点，故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机废物制造堆肥的工厂，绝大多数都采用好废物制造堆肥的工厂，绝大多数都采用好氧堆肥化。氧堆肥化。3.1 好氧法堆肥好氧法堆肥 自然界中有很多微生物具有氧化、分解有自然界中有很多微生物具有氧化、分解有机物的能力，而有机废物则是堆肥化微生机物的能力，而有机废物则是堆肥化微生物赖以生存、繁殖的物质条件。物赖以生存、繁殖的物质条件。好氧堆肥化是在通
11、风条件下，有游离氧存好氧堆肥化是在通风条件下，有游离氧存在时进行的分解发酵过程，堆肥温度高，在时进行的分解发酵过程，堆肥温度高，一般在一般在5565，有时高达，有时高达80，故亦称，故亦称高温堆肥化。高温堆肥化。(1)堆肥化过程堆肥化过程 好氧堆肥化大致分为三个阶段。好氧堆肥化大致分为三个阶段。中温阶段中温阶段(亦称产热阶段亦称产热阶段)堆肥初期，堆层基本呈堆肥初期，堆层基本呈中温，嗜温性微生物较为活跃，并利用堆肥中可中温，嗜温性微生物较为活跃，并利用堆肥中可溶性有机物旺盛繁殖。溶性有机物旺盛繁殖。它们代谢产热，由于堆料有良好的保温作用，温它们代谢产热，由于堆料有良好的保温作用，温度不断上升。
12、度不断上升。此阶段微生物以中温、需氧型为主，通常是一些此阶段微生物以中温、需氧型为主，通常是一些无芽胞细菌，其中最主要是细菌、真菌和放线菌。无芽胞细菌，其中最主要是细菌、真菌和放线菌。高温阶段高温阶段 肥堆温度升到肥堆温度升到45以上时，即进入高温以上时，即进入高温阶段。嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微阶段。嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物逐渐活动，堆肥中可溶性有机物质继续分解转生物逐渐活动，堆肥中可溶性有机物质继续分解转化，复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白化，复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被分解。质等开始被分解。在在50左右主要是嗜热性真菌和放线菌；
13、左右主要是嗜热性真菌和放线菌；60时，时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌与细菌真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌与细菌在活动；在活动；70以上时，对大多数嗜热性微生物已不以上时，对大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。腐熟阶段腐熟阶段 在内源呼吸后期，只剩下部分较难分在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。下降，发热量减少，温度下降。此阶段嗜温微生物又占优势，对残余较难分解的此阶段嗜温微生物又占优势，对残余较难分解的有机物进
14、一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，有机物进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧扩散减少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风。能力增强，此时只须自然通风。堆肥程序堆肥程序 现代化堆肥生产通常由现代化堆肥生产通常由前处理、主发酵前处理、主发酵(一一次发酵次发酵)、后发酵、后发酵(二次发酵二次发酵)、后处理、后处理、贮贮藏藏等五个工序组成。等五个工序组成。其中主发酵是整个生产过程的关键，应控其中主发酵是整个生产过程的关键，应控制好通风、温度、水分、制好通
15、风、温度、水分、C/NC/N比、比、C/PC/P比比及及pHpH值等发酵条件。值等发酵条件。堆肥流程图堆肥流程图前处理前处理 城市生活垃圾往往含有粗大和不可堆肥化物质，城市生活垃圾往往含有粗大和不可堆肥化物质，影响垃圾处理机械的正常运行，降低发酵仓容积影响垃圾处理机械的正常运行，降低发酵仓容积的有效使用，需要用破碎、分选等预处理方法去的有效使用，需要用破碎、分选等预处理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质含量。除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质含量。颗粒变小，物料表面积增加，便于微生物繁殖，颗粒变小，物料表面积增加，便于微生物繁殖，促进发酵过程。但颗粒也不能太小，要保持一定促进发酵过程。但颗粒也不
16、能太小，要保持一定程度的孔隙率与透气性能，以便均匀充分地通风程度的孔隙率与透气性能，以便均匀充分地通风供氧。适宜的粒径范围是供氧。适宜的粒径范围是1260mm。当以人畜粪便、污水污泥饼等为主要原料当以人畜粪便、污水污泥饼等为主要原料时，由于其含水率太高等原因，前处理的时，由于其含水率太高等原因，前处理的主要任务是调整水分和碳氮比，有时需添主要任务是调整水分和碳氮比，有时需添加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常进加菌种和酶制剂，以促进发酵过程正常进行。行。主发酵主发酵 将温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵将温度升高到开始降低为止的阶段，称为主发酵期，以城市生活垃圾为主体的固体废物好氧堆肥期，以城市生活垃圾为主体的固体废物好氧堆肥化的主发酵期约为化的主发酵期约为412天。天。在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌在发酵仓内进行，靠强制通风或翻堆搅拌供给氧气。供给氧气。首先是易分解物质分解，产生二氧化碳和首先是易分解物质分解，产生二氧化碳和水，产生热量使堆温上升。水，产生热量使堆温上升。发酵初期物质的分解作用靠嗜温菌发酵初期物质的分解作用靠嗜温菌(3040)。随着堆温的升高，嗜热菌。随着堆
