1、生物处理：生物处理：采用生物处理技术，利用微生物（细菌、放线采用生物处理技术，利用微生物（细菌、放线菌、真菌）和动物（蚯蚓等）分解废物中的有机质，菌、真菌）和动物（蚯蚓等）分解废物中的有机质，回收能源和资源，实现有机废物的资源化、减量化回收能源和资源，实现有机废物的资源化、减量化和无害化，既变废为宝，又解决环境污染。因此，和无害化，既变废为宝，又解决环境污染。因此，生物处理技术是一项经济、实惠，切实可行的有机生物处理技术是一项经济、实惠，切实可行的有机废弃物处理技术。废弃物处理技术。基本原理基本原理 堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变
2、化、能量释放与获取 堆肥过程堆肥过程 堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化堆肥过程四阶段，物质、温度、微生物相变化 影响因素影响因素 六个主要因素六个主要因素 堆肥工艺堆肥工艺 六个阶段及内容六个阶段及内容 堆肥设备堆肥设备 四类四类 1 2 3 4 5 评价指标评价指标 6 四类，四类，15个个 堆肥的历史：堆肥的历史：19251925年年-印度的农艺学家埃印度的农艺学家埃霍华德（霍华德（Albert HowardAlbert Howard）发明）发明“印多尔法印多尔法”。19321932年意大利人贝卡里留把厌氧发酵和好氧发酵结合一起，把物料先放在密闭年意大利人贝卡里留把厌氧发酵和好氧发
3、酵结合一起，把物料先放在密闭系统进行厌氧发酵，然后再送入空气进行好氧发酵。系统进行厌氧发酵，然后再送入空气进行好氧发酵。19331933年，丹麦出现达诺法年，丹麦出现达诺法(利用回转窑发酵仓进行好氧发酵利用回转窑发酵仓进行好氧发酵)并在西欧和日本得并在西欧和日本得到应用。德国开发了巴登到应用。德国开发了巴登巴登法巴登法 19401940年，美国使用发酵槽进行机械化堆肥，厄普年，美国使用发酵槽进行机械化堆肥，厄普托马斯法托马斯法(Earp-Thomas(Earp-Thomas法法)。国。国际上出现了机械化较强的发酵装置际上出现了机械化较强的发酵装置立流移动式搅拌发酵仓。立流移动式搅拌发酵仓。20
4、20世纪世纪6060年代，日本已经建成堆肥厂年代，日本已经建成堆肥厂3030多座。多座。从从2020世纪世纪7070年代初开始，化肥大规模的使用；同时，城市生活垃圾的成分也发年代初开始，化肥大规模的使用；同时，城市生活垃圾的成分也发生了变化，垃圾中不可生物分解的成分日益增多，导致机械化程度较高的堆肥工艺生了变化，垃圾中不可生物分解的成分日益增多，导致机械化程度较高的堆肥工艺较难推广和堆肥产品的品质差、生产效率低等。堆肥逐渐不再为人们所重视，许多较难推广和堆肥产品的品质差、生产效率低等。堆肥逐渐不再为人们所重视，许多堆肥厂陆续停产关闭。堆肥厂陆续停产关闭。近年来，由于垃圾填埋场地的缺乏和垃圾焚烧
5、可能导致的大气污染，垃圾卫生近年来，由于垃圾填埋场地的缺乏和垃圾焚烧可能导致的大气污染，垃圾卫生填埋和焚烧处理方法在某些方面受到较多的限制，堆肥处理又受到了较多的重视。填埋和焚烧处理方法在某些方面受到较多的限制，堆肥处理又受到了较多的重视。堆肥的意义：堆肥的意义：对城市固体废物进行处理消纳对城市固体废物进行处理消纳,实现稳定化、无害化，可以避免和减实现稳定化、无害化，可以避免和减轻垃圾的大面积堆积，影响市容和城市垃圾自然腐败、散发臭气、传播疾病，轻垃圾的大面积堆积，影响市容和城市垃圾自然腐败、散发臭气、传播疾病，从而对人体和环境造成的危害。从而对人体和环境造成的危害。可以将固体废物中的适用组分
6、尽快地纳入自然循环系统（如堆肥可回可以将固体废物中的适用组分尽快地纳入自然循环系统（如堆肥可回归农田生态系统中），促进自然物质循环与人类社会物质循环的统一；归农田生态系统中），促进自然物质循环与人类社会物质循环的统一；可以将大量有机固体废物通过某种工艺转换成有用的物质和能源（如可以将大量有机固体废物通过某种工艺转换成有用的物质和能源（如产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白等）；产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白等）；堆肥化可减重、减容均约堆肥化可减重、减容均约50%50%。由于城市固体废物和农业废物数量巨。由于城市固体废物和农业废物数量巨大，其中农业物质资源（秸秆、稻壳、甘蔗渣、花生壳等）年产大，其
7、中农业物质资源（秸秆、稻壳、甘蔗渣、花生壳等）年产6 6108t108t左左右，城市垃圾年产生量约右，城市垃圾年产生量约1.41.4108t108t，可生物转换利用的成分多，在当前世，可生物转换利用的成分多，在当前世界上普遍存在自然资源短缺及能源紧张的情况下，堆肥化回收和利用技术的界上普遍存在自然资源短缺及能源紧张的情况下，堆肥化回收和利用技术的开发具有深远的意义。开发具有深远的意义。堆肥的作用：堆肥的作用：(1)(1)改善土壤的物理性能改善土壤的物理性能 施用堆肥对土壤性质的影响主要包括三个方面：土壤物理性质，天然化施用堆肥对土壤性质的影响主要包括三个方面：土壤物理性质，天然化学性质和土壤微
8、生物性质。学性质和土壤微生物性质。表表 施用堆肥对土壤性质的可能影响施用堆肥对土壤性质的可能影响 土壤性质土壤性质类别类别 变化变化 化学性质化学性质 有机质含量有机质含量N N、P P、S S含量含量K K、CaCa、MgMg含量含量pHpH值值增大增大 不一不一 增大升高增大增大升高增大 微生物学性质微生物学性质 细菌群体真菌和放线菌群体自养硝细菌群体真菌和放线菌群体自养硝化细菌纤维素分解活性脲酶活性化细菌纤维素分解活性脲酶活性 增大增多增多增强增强增大增多增多增强增强 污染物污染物 重金属总量可浸提重金属量重金属重金属总量可浸提重金属量重金属的生物有效性难降解有机污染物含的生物有效性难降
9、解有机污染物含量量 增大增大增大增大增大增大增大增大 施用有机肥对土壤理化性质的改变施用有机肥对土壤理化性质的改变 处理处理有机质有机质 容重容重 总空隙度总空隙度 持水量持水量 pHpH值值 含量含量/增加增加/容重容重/(g/cm/(g/cm3 3)降低降低/(g/cm/(g/cm3 3)含量含量/增加增加/持水量持水量/增加增加/未用未用堆肥堆肥 2.062.06 1.621.62 35.135.1 14.114.1 5.95.9 用堆用堆肥肥 4.434.43 115115 1.151.15 4040 57.857.8 6060 23.623.6 6767 7.37.3 施用绿肥对荒漠
10、绿洲地的改良效果施用绿肥对荒漠绿洲地的改良效果 处理处理 容重容重/(g/cm/(g/cm3 3)水稳性团粒水稳性团粒/速效氮速效氮(mg/kg)(mg/kg)0.25mm0.25mm 0.25mm0.25mm 亚田凊亚田凊 1.351.35 6.16.1 93.993.9 100100 对照对照 1.381.38 4.64.6 95.495.4 6060 堆肥的作用：堆肥的作用：(2)(2)肥料养分比较全面，成分比较多样化，其中还含有多种植物生长所必需的肥料养分比较全面，成分比较多样化，其中还含有多种植物生长所必需的微量元素，满足植物生长对不同养分的需求。微量元素，满足植物生长对不同养分的需
11、求。(3)(3)肥效期较长堆肥属缓效性肥料，堆肥养分的释放缓慢、持久，故肥效期较长，肥效期较长堆肥属缓效性肥料，堆肥养分的释放缓慢、持久，故肥效期较长，有利于满足农作物长时间内对养分的需求，也不会出现施用化肥那样短暂有效或施有利于满足农作物长时间内对养分的需求，也不会出现施用化肥那样短暂有效或施肥过头的情况。并且堆肥中氮、钾、铵等都是以阳离子形态存在，由于腐殖质带阴肥过头的情况。并且堆肥中氮、钾、铵等都是以阳离子形态存在，由于腐殖质带阴电荷，有吸附阳离子的作用，有助于粘土保住阳离子，既能保住养分提高保肥能力，电荷，有吸附阳离子的作用，有助于粘土保住阳离子，既能保住养分提高保肥能力，使粘土的离子
12、交换容量提高几十倍。使粘土的离子交换容量提高几十倍。(4)(4)微生物的作用强堆肥中含有大量有益微生物，是一种微生物的作用强堆肥中含有大量有益微生物，是一种“生物肥料生物肥料”。施用堆。施用堆肥可以增加土壤中微生物的数量，通过微生物的活动改善土壤的结构和性能，微生肥可以增加土壤中微生物的数量，通过微生物的活动改善土壤的结构和性能，微生物分泌的各种有效成分还可直接或间接地被植物吸收而起到有益的作用。物分泌的各种有效成分还可直接或间接地被植物吸收而起到有益的作用。(5)(5)腐殖质具有螯合作用，施用堆肥时，一方面由于其中的螯合剂能和铝、铁等腐殖质具有螯合作用，施用堆肥时，一方面由于其中的螯合剂能和
13、铝、铁等金属结合，使稳定状态变成易分解状态，所以能促进有机物分解，促进氮肥和其它金属结合，使稳定状态变成易分解状态，所以能促进有机物分解，促进氮肥和其它养分的供应。另一方面对于作物有害的铜、铅、镉等重金属也可与腐殖质反应而降养分的供应。另一方面对于作物有害的铜、铅、镉等重金属也可与腐殖质反应而降低其危害程度，利于作物生长。但与化肥相比，堆肥的肥效较低，且体积大，运输低其危害程度，利于作物生长。但与化肥相比，堆肥的肥效较低，且体积大，运输和施用起来不方便。和施用起来不方便。堆肥的经济效益：堆肥的经济效益：堆肥化处理的经济效益主要有两方面，一是对固体废物的消纳作用，二堆肥化处理的经济效益主要有两方
14、面，一是对固体废物的消纳作用，二是作有机肥料和土壤调节剂。前者由于其可以将固体废物直接转化为有机肥是作有机肥料和土壤调节剂。前者由于其可以将固体废物直接转化为有机肥料，还原大自然，它不像填埋处理需要占用大量的土地，也不像焚烧那样产料，还原大自然，它不像填埋处理需要占用大量的土地，也不像焚烧那样产生大量尾气，从资源化的角度，可以说是最理想的处理方法。但是，随着生生大量尾气，从资源化的角度，可以说是最理想的处理方法。但是，随着生活水平的提高和生活方式的多样化，固体废物的成分日趋复杂，要得到理想活水平的提高和生活方式的多样化，固体废物的成分日趋复杂，要得到理想的堆肥化产品，除了需要传统的发酵过程外，
15、必须设置复杂的分选、破碎过的堆肥化产品，除了需要传统的发酵过程外，必须设置复杂的分选、破碎过程，从而大大增加了堆肥化处理的费用。同时，由于固体废物中大量杂质和程，从而大大增加了堆肥化处理的费用。同时，由于固体废物中大量杂质和有毒有害化学物质的混入，从而使得堆肥化产品作为肥料或土壤改良剂的价有毒有害化学物质的混入，从而使得堆肥化产品作为肥料或土壤改良剂的价值大大降低，不妥当的处理还可能带来对土壤的污染和对农作物的危害。值大大降低，不妥当的处理还可能带来对土壤的污染和对农作物的危害。堆肥原料：堆肥原料：随着人类生活水平的日益提高，相应产生越来越多的固体废弃物，在这随着人类生活水平的日益提高，相应产
16、生越来越多的固体废弃物，在这些固体废弃物中，有相当大一部分是有机废物，特别是农牧渔业及其产品加些固体废弃物中，有相当大一部分是有机废物，特别是农牧渔业及其产品加工产生的废弃物；生活用品废弃物，如废纸张、废布、废塑料袋等等生活垃工产生的废弃物；生活用品废弃物，如废纸张、废布、废塑料袋等等生活垃圾；人、畜、禽粪便；污水处理厂产生的有机废物污泥等，含有大量的有机圾；人、畜、禽粪便；污水处理厂产生的有机废物污泥等，含有大量的有机成分。有机废物进入环境，由于其中夹带大量病菌，会传染疾病；产生含高成分。有机废物进入环境，由于其中夹带大量病菌，会传染疾病；产生含高浓度有机物的渗滤液，严重污染地下水和地表水；
17、如堆积量过大，会因缺氧浓度有机物的渗滤液，严重污染地下水和地表水；如堆积量过大，会因缺氧产生大量沼气，聚积而出，遇明火发生爆炸，引起火灾，造成人身伤亡。因产生大量沼气，聚积而出，遇明火发生爆炸，引起火灾，造成人身伤亡。因此，如何处理这部分有机废物，加速有机物质的稳定，使有机废物无害化，此，如何处理这部分有机废物，加速有机物质的稳定，使有机废物无害化，是必须解决的环境问题。是必须解决的环境问题。生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。异化作用异化作用 同化作用同化作用 细胞物质细胞物质 (微生物繁殖微生物繁殖)COCO2 2,H,H2 2O,NHO,NH3
18、 3,PO,PO4 43-3-,O,O4 42-2-能量能量 堆肥有机物堆肥有机物(含含C C，H H，O O，N N，P P，S S，Cl)Cl)、氧和微生物氧和微生物 转入环境转入环境 释 放、转 化释 放、转 化为热为热+好好氧氧堆堆肥肥基基本本原原理理 好氧微生物在于空气充分接触的条件下，使堆肥原料中的有机物发生一系列放热反应，最终使有机物转化为简单而稳定的腐殖质的过程。好好氧氧堆堆肥肥过过程程 影影响响因因素素 及及工工艺艺 堆肥化效果堆肥化效果 供氧量由化学式计算供氧量由化学式计算 C/N（9-12）和）和C/P（75-150）pH7.5-8.5 主发酵主发酵 发酵仓或发酵仓或露天
19、堆积，露天堆积，强制或翻强制或翻堆搅拌供堆搅拌供氧主发酵氧主发酵期期412d 前处理前处理 1 2 后发酵后发酵 进一步分进一步分解难分解解难分解有机物，有机物，条堆或静条堆或静态堆肥，态堆肥，2030d 3 贮存贮存 夏冬需贮存，夏冬需贮存，容纳容纳6个月的个月的贮存设备；干贮存设备；干燥透气燥透气 6 后处理后处理 含水率含水率50-60%温度和有机物含量温度和有机物含量 55-60，20-80%颗粒度颗粒度2-60mm 分选、破分选、破碎、筛分、碎、筛分、混合、养混合、养分及水分分及水分调节调节 脱臭脱臭 产生氨、硫化氢、产生氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类甲基硫醇、胺类等。化学除臭剂；等。化
20、学除臭剂；碱、水溶液过滤；碱、水溶液过滤；熟堆肥熟堆肥、沸石等、沸石等吸吸 附剂吸附附剂吸附 5 分选设备分选设备去除塑料、去除塑料、玻璃金属、玻璃金属、小石块；小石块；加入加入N、P、K制复肥制复肥 4 表表 常见有机废物的常见有机废物的C/NC/N比比 物物 质质 C/NC/N比比 物物 质质 C/NC/N比比 稻草、麦杆稻草、麦杆 7070100 100 猪粪猪粪 7 715 15 木木 屑屑 2002001700 1700 鸡粪鸡粪 5 510 10 稻稻 壳壳 7070100 100 污泥污泥 6 612 12 树树 皮皮 100100350 350 杂草杂草 121219 19 牛
21、牛 粪粪 8 826 26 厨余厨余 202025 25 水果废物水果废物 34.8 34.8 活性污泥活性污泥 6.3 6.3 表表 不同不同C/NC/N的堆肥化情况的堆肥化情况 C/NC/N 20201 1（25255050）1 1 78781 1 8080 所需时间所需时间/d/d 9 91212 10101919 2121 表表 堆肥工艺各工序的功能堆肥工艺各工序的功能 前处理工序前处理工序 发酵工序发酵工序 后处理工序后处理工序 选料：选料：控制垃圾投入量和控制垃圾投入量和投入比例投入比例 分选：分选：废品回收，去除部废品回收，去除部分非堆肥物质和有害产品分非堆肥物质和有害产品 破碎
22、：破碎：将选出的大块可堆将选出的大块可堆肥物破碎为适合堆肥的程肥物破碎为适合堆肥的程度度 混合：混合：调整垃圾水分、碳调整垃圾水分、碳氮比至一定值氮比至一定值 一次发酵：一次发酵：进行最初的微进行最初的微生物分解，系高温发酵，生物分解，系高温发酵，是实现垃圾无害化的阶段是实现垃圾无害化的阶段 二次发酵：二次发酵：进行无害化处进行无害化处理后的垃圾进一步腐熟，理后的垃圾进一步腐熟，使之成为熟堆肥使之成为熟堆肥 筛分：筛分：去除影响堆肥物使去除影响堆肥物使用的大颗粒物质用的大颗粒物质 重力分选：重力分选：去除堆肥中的去除堆肥中的硬质杂物以提高堆肥质量硬质杂物以提高堆肥质量 专用肥配制：专用肥配制：
23、添加无机肥添加无机肥料，使之成为复合肥料料，使之成为复合肥料 堆肥化设备堆肥化设备 破碎设备破碎设备 冲击磨、破碎机等冲击磨、破碎机等 混合设备混合设备 搅拌机、装载机等搅拌机、装载机等 输送设备输送设备 带式、刮板输送机等带式、刮板输送机等 分离设备分离设备 筛子筛子 斗式装载机或推土机、垮式斗式装载机或推土机、垮式翻堆机、侧式翻堆机翻堆机、侧式翻堆机 应堆肥产品质量高、操应堆肥产品质量高、操 作员少、臭味控制有效、作员少、臭味控制有效、空间限制少、空间限制少、环境影响小等优环境影响小等优 点。垂直、倾斜及水平固体流点。垂直、倾斜及水平固体流 生物过滤器：熟化的堆生物过滤器：熟化的堆 肥、树
24、皮、木片、粒状的肥、树皮、木片、粒状的 泥炭等，负荷为泥炭等，负荷为80120 m3m-3h-1)，出气温度维持在，出气温度维持在2040；物料处理设备物料处理设备 翻堆设备翻堆设备 反应器堆肥系统反应器堆肥系统 除臭设备除臭设备 技术技术 分离物料分离物料 技术技术 分离物料分离物料 筛分筛分 大：塑料膜、大纸张、硬纸板、大：塑料膜、大纸张、硬纸板、其他杂物其他杂物 中：可回收物品、大部分有机中：可回收物品、大部分有机废物、其他杂物废物、其他杂物 小：有机废物、金属碎片、其小：有机废物、金属碎片、其他杂物他杂物 风选风选 轻物料：纸、塑料轻物料：纸、塑料 重物：金属、玻璃、有机废物重物：金属
25、、玻璃、有机废物 人工分选人工分选 可回收物品、惰性废物和化学可回收物品、惰性废物和化学废物废物 湿选湿选 漂浮物：有机废物、其他杂物漂浮物：有机废物、其他杂物 沉淀物：金属、玻璃、砂石、其他沉淀物：金属、玻璃、砂石、其他杂物杂物 磁分选磁分选 铁铁 涡流分选涡流分选 有色金属有色金属 冲击冲击分选分选 轻物料：塑料、未分解的纸张中等轻物料：塑料、未分解的纸张中等 重量物料；重量物料；堆肥重物料：金属、玻璃、砂石、堆肥重物料：金属、玻璃、砂石、其他杂物其他杂物 表表 用于城市固体废物堆肥系统的分离技术用于城市固体废物堆肥系统的分离技术 表表 不同翻堆设备的优缺点不同翻堆设备的优缺点 项目项目
26、斗式装载机或推土机斗式装载机或推土机 垮式翻堆机垮式翻堆机 侧式翻堆机侧式翻堆机 优点优点 便宜，操作简单便宜，操作简单 条垛间距小，堆肥条垛间距小，堆肥占地面积小占地面积小 堆肥彻底，堆料混合均堆肥彻底，堆料混合均匀；条垛大小不受限制匀；条垛大小不受限制 缺点缺点 堆料易压实；堆料混合不均匀；堆料易压实；堆料混合不均匀；条垛间距应条垛间距应10m10m，可利用的堆肥，可利用的堆肥场地小场地小 条垛大小受到严重条垛大小受到严重限制，处理的物料限制，处理的物料少少 易损坏，翻堆能力小易损坏，翻堆能力小 控制臭味措施：控制臭味措施：1.1.堆肥过程控制堆肥过程控制 2.2.调查可能的臭味来源调查可
27、能的臭味来源 3.3.建立臭味收集系统建立臭味收集系统 4.4.建立臭味处理系统建立臭味处理系统 5.5.控制残留臭味的有效扩散控制残留臭味的有效扩散 堆肥过程控制是减少臭味产生的关键因素，但堆肥过程控制是减少臭味产生的关键因素，但不能完全有效地控制臭味。不能完全有效地控制臭味。化学指标化学指标 pH/COD/BOD /VS/碳氮比碳氮比/氮氮 化物化物/腐殖酸腐殖酸 工艺指标工艺指标 温度温度 耗氧速率耗氧速率400 mg/(kgh)堆肥腐熟度评价堆肥腐熟度评价指标指标 物理学指标物理学指标 气味气味/粒度粒度/色度色度 生物学指标生物学指标 呼吸作用呼吸作用/生物活生物活 性性/发芽指数发
28、芽指数 腐熟度：腐熟度：堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。堆肥中的有机质经过矿化、腐殖化过程最后达到稳定的程度。堆肥化产品的质量要求和标准堆肥化产品的质量要求和标准杂质杂质粒度粒度/mm蛔虫卵死亡率蛔虫卵死亡率大肠杆菌大肠杆菌有机质有机质总氮总氮温度温度3%1295-100%10-1-10-210%0.5%550C总钾总钾Hg/(mg/kg)Cb/(mg/kg)Cr/(mg/kg)Pb/(mg/kg)As/(mg/kg)总磷总磷1.0%53300100300.3%废物在厌氧的条件下通过微生物的代谢活动废物在厌氧的条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷（而被稳定化
29、，同时伴有甲烷（CHCH4 4）和二氧化碳）和二氧化碳（COCO2 2）的产生。）的产生。厌氧消化处理是一种在厌氧状态下利用微生厌氧消化处理是一种在厌氧状态下利用微生物使垃圾中的有机物快速转化为甲烷和二氧化碳物使垃圾中的有机物快速转化为甲烷和二氧化碳的厌氧消化技术，它可以去除废物中的厌氧消化技术，它可以去除废物中30305050的有机物并使之稳定化。的有机物并使之稳定化。厌氧发酵是实现有机固体废物无害化、资源厌氧发酵是实现有机固体废物无害化、资源化的一种有效方法。化的一种有效方法。厌氧发酵历史：厌氧发酵历史：16301630年，欧洲海尔曼发现有机物腐烂过程中产生的一种可燃气体年，欧洲海尔曼发现
30、有机物腐烂过程中产生的一种可燃气体-沼气。沼气。18961896年，英国小城年，英国小城ExeterExeter以污泥为原料建立厌氧消化池，沼气用于街道照明。以污泥为原料建立厌氧消化池，沼气用于街道照明。1919世纪世纪8080年代，中国广东沿海出现简易沼气发酵池，年代，中国广东沿海出现简易沼气发酵池，1919世纪末出现瓦斯库。世纪末出现瓦斯库。2020世纪初，中国台湾罗国瑞从事天然瓦斯研究，于世纪初，中国台湾罗国瑞从事天然瓦斯研究，于19201920年建年建8m8m3 3小型沼气池。小型沼气池。2020世纪世纪5050年代年代,中国推广沼气，有机废料厌氧消化产沼气有较大发展是进中国推广沼气，
31、有机废料厌氧消化产沼气有较大发展是进2020多年的多年的事情。事情。7070年代末、年代末、8080年代初，中国农村沼气建设迅速发展。年代初，中国农村沼气建设迅速发展。19961996年底，全国建池农户年底，全国建池农户600600万户以上，建成大中型沼气池万户以上，建成大中型沼气池460460多座。仅大中型沼气池年处理有机废物达多座。仅大中型沼气池年处理有机废物达30003000万万吨左右。吨左右。19801980年，欧共体委员会曾经预测，欧洲年，欧共体委员会曾经预测，欧洲10%-15%10%-15%的能源将由新的替代能源产品提的能源将由新的替代能源产品提供，使得厌氧消化技术的研究重新受到人
32、们的注目。供，使得厌氧消化技术的研究重新受到人们的注目。厌氧消化技术特点：厌氧消化技术特点：过程可控制、降解快、生产过程全封闭；过程可控制、降解快、生产过程全封闭；能源化效果好，可以将潜在于废弃有机物中的低品位生物能转化为可能源化效果好，可以将潜在于废弃有机物中的低品位生物能转化为可以直接利用的高品位沼气；以直接利用的高品位沼气；易操作，与好氧处理相比厌氧消化吸收不需要通风动力，设施简单，易操作，与好氧处理相比厌氧消化吸收不需要通风动力，设施简单，运行成本低，属于节能型处理方法；运行成本低，属于节能型处理方法；产物可再利用，适于处理高浓度有机废水和废物，经厌氧消化后的废产物可再利用，适于处理高
33、浓度有机废水和废物，经厌氧消化后的废物基本得到稳定，可以作农肥、饲料或堆肥化原料；物基本得到稳定，可以作农肥、饲料或堆肥化原料；厌氧微生物的生长速度慢，常规方法的处理效率低，设备体积大；厌氧微生物的生长速度慢，常规方法的处理效率低，设备体积大；厌氧过程中会产生厌氧过程中会产生H H2 2S S等恶臭气体；等恶臭气体；可杀死传染性病原菌，有利于防疫可杀死传染性病原菌，有利于防疫 。发酵原料发酵原料 生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。生活垃圾、有机污泥、人畜粪便、农林废物。1 1 常见发酵原料的理论产气量常见发酵原料的理论产气量 甲烷产气量为：甲烷产气量为：E=0.37A+0.49B+1.0
34、4C E=0.37A+0.49B+1.04C 式中式中E:E:每克发酵原料的理论产甲烷量，每克发酵原料的理论产甲烷量，L;L;A A、B B、C C：分别为每克发酵原料中碳水化合物、蛋白质、：分别为每克发酵原料中碳水化合物、蛋白质、脂肪类化合物的重量脂肪类化合物的重量g g。二氧化碳理论产量为：二氧化碳理论产量为：D=0.37A+0.49B+0.36CD=0.37A+0.49B+0.36C常见沼气发酵原料的组分和理论产气量常见沼气发酵原料的组分和理论产气量2 原料的产气率和甲烷含量原料的产气率和甲烷含量 沼气发酵原料产生率指单位重量的原料在发酵原料过程中产沼气发酵原料产生率指单位重量的原料在发
35、酵原料过程中产生的沼气量。通常用原料所含总固体的量作原料单位表示的产气生的沼气量。通常用原料所含总固体的量作原料单位表示的产气量。量。3 原料的总固体百分含量和总固体量原料的总固体百分含量和总固体量 MTS=W2/W1100%WTS=WMTS MTS：发酵原料总固体百分含量；：发酵原料总固体百分含量；W1：发酵原料样品重量；：发酵原料样品重量；W2：样品在：样品在105020条件下烘干衡重量；条件下烘干衡重量；W：发酵原料重量；：发酵原料重量；WTS：发酵原料所含总固体量。：发酵原料所含总固体量。4 4 原料的碳氮比原料的碳氮比 1）混合原料碳氮比的计算）混合原料碳氮比的计算 2）发酵料浆的配
36、制）发酵料浆的配制常用发酵原料的产沼气率常用发酵原料的产沼气率常用发酵原料的碳氮比常用发酵原料的碳氮比 堆肥有机堆肥有机物微生物物微生物有机酸，醇类，有机酸，醇类，O2，NH3，H2S等，能量，等，能量，微生物微生物细胞物质细胞物质CO2，CH4等，等，能量能量细胞物质细胞物质 细胞物质细胞物质(微生物繁殖微生物繁殖)有 机 酸、醇 类、有 机 酸、醇 类、CO2、H2S、NH3、能量能量堆 肥 有 机堆 肥 有 机物物(C、N、O、H、P、S等等)细胞物质细胞物质CO2、CH4等，能量等，能量酸性发酵阶段酸性发酵阶段碱性发酵阶段碱性发酵阶段两段理论两段理论厌氧消化的厌氧消化的影响因素影响因素
37、 添加物和抑制物添加物和抑制物KNaMgZnP等等促进，蛋白质尿促进，蛋白质尿酸酸CuCrNiSn等等抑制抑制 厌氧条件厌氧条件 氧氧化还原电位化还原电位-300mv 接种物接种物5%温度温度 40-65 原料配比原料配比C:N=(20-30):1 搅拌搅拌 pH6.5-7.5 其它因素其它因素 根据消化温度划分工艺类型根据消化温度划分工艺类型 高温消化工艺高温消化工艺 自然温度消化工艺自然温度消化工艺 最佳温度范围是最佳温度范围是4755，此时有机物分解旺盛，此时有机物分解旺盛，消化快，物料在厌氧池消化快，物料在厌氧池内停留时间短，非常适内停留时间短，非常适用于城市垃圾、粪便和用于城市垃圾、
38、粪便和有机污泥的处理有机污泥的处理 培养高温消化菌、维持培养高温消化菌、维持高温、投料和排料、搅高温、投料和排料、搅拌消化物料拌消化物料 目前我国农村都采用这目前我国农村都采用这 种消化类型。这种工艺种消化类型。这种工艺的消化池结构简单、成的消化池结构简单、成本低廉、施工容易、便本低廉、施工容易、便于推广，但受季节影响于推广，但受季节影响明显明显 消化周期须视季节和地消化周期须视季节和地区的不同加以控制区的不同加以控制 图图 自然温度半批量投料沼气发酵工艺流程自然温度半批量投料沼气发酵工艺流程 加活性污泥加活性污泥 定期出料定期出料 送农田送农田 原料选择原料选择 原料预处理原料预处理 配料配
39、料 入池发酵产气入池发酵产气 大出料大出料 定期加料定期加料 根据投料运转方式划分工艺类型根据投料运转方式划分工艺类型 连续消化工艺连续消化工艺 半连续消化工艺半连续消化工艺 两步消化工艺两步消化工艺 投料启动后，经一段投料启动后，经一段时间的消化产气，连时间的消化产气，连续定量的添加消化原续定量的添加消化原料和排出旧料；其消料和排出旧料；其消化时间能够长期连续化时间能够长期连续进行。工艺易于控制，进行。工艺易于控制，能保持稳定的有机物能保持稳定的有机物消化速率和产气率，消化速率和产气率，但该工艺要求较低的但该工艺要求较低的原料固形物浓度原料固形物浓度 启动时一次性投入较启动时一次性投入较多的
40、消化原料，当产多的消化原料，当产气量趋于下降时，开气量趋于下降时，开始定期添加新料和排始定期添加新料和排出旧料，以维持比较出旧料，以维持比较稳定的产气率。稳定的产气率。农村较适用农村较适用 两个反应器；根据两个反应器；根据两段理论设计两段理论设计 回流搅拌回流搅拌厌氧消化反应池厌氧消化反应池沉淀池沉淀池贮气柜贮气柜备料池备料池有机固有机固 体废物体废物回流备料回流备料肥料肥料用户用户池底污泥或消化料液池底污泥或消化料液消化产气消化产气加水封池加水封池入池堆沤入池堆沤大换料大换料拌料接种拌料接种备料备料肥料肥料定期或不定期出料定期或不定期出料定期或不定期加料定期或不定期加料活性污泥或活性污泥或
41、其他接种物其他接种物 消化器消化器 水压式消化池设计水压式消化池设计 1 1 设计参数设计参数 （1 1）气压）气压7480Pa7480Pa（80cm80cm水柱）为宜；水柱）为宜；（2 2）池容产气率：指每立方米发酵池容积）池容产气率：指每立方米发酵池容积1 1昼夜的产气量，单位为昼夜的产气量，单位为m m3 3沼气沼气/（m m3 3池容池容.d.d）。通常采用的池容产气率有）。通常采用的池容产气率有0.150.15、0.200.20、0.250.25和和0.300.30几种。几种。（3 3）贮气量：指气箱内的最大沼气贮存量。以）贮气量：指气箱内的最大沼气贮存量。以1212小时产气量为宜。
42、小时产气量为宜。（4 4）池容：指发酵间的容积。农村常用的容积有）池容：指发酵间的容积。农村常用的容积有4 4、6 6、8 8、1010立方米等。立方米等。（5 5）投料率：指最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分比，一般在）投料率：指最大限度投入的料液所占发酵间容积的百分比，一般在85-95%85-95%。2 2 发酵间的设计发酵间的设计 （1 1）确定池容）确定池容池容池容用气水平用气水平家庭人口数家庭人口数预计池容池产气率预计池容池产气率（2）确定贮气量确定贮气量贮气量池容产气率贮气量池容产气率池容池容1/21/2 （3 3）计算圆筒形发酵间容积：圆筒形发酵间由池盖、池身、）计算圆筒形发
43、酵间容积：圆筒形发酵间由池盖、池身、池底组成。池底组成。式中：式中：V1V1、V2V2、V3-V3-分别为池盖容积、池底容积、池身容积；分别为池盖容积、池底容积、池身容积；f1f1，f2-f2-分别为池盖矢高、池底矢高；分别为池盖矢高、池底矢高；R-R-池体内径；池体内径；H-H-池身高度；池身高度；一般认为一般认为f f1 1/D=1/5;f/D=1/5;f2 2/D=1/8;H=D/2.5/D=1/8;H=D/2.5时，沼气池的尺时，沼气池的尺寸比较合理。寸比较合理。（4 4）确定进出料管安装位置：）确定进出料管安装位置：水压式沼气池进出料管的水平位置，一般都确定在发酵间直径的两端。水压式
44、沼气池进出料管的水平位置，一般都确定在发酵间直径的两端。进出料管的垂直位置一般都确定在发酵间的最低设计液面高度处。进出料管的垂直位置一般都确定在发酵间的最低设计液面高度处。计算死气箱拱的矢高计算死气箱拱的矢高 f f死死=h1+h2+h3=h1+h2+h3 式中：式中：h1-h1-池盖拱顶点到活动盖下缘平面的距离，对池盖拱顶点到活动盖下缘平面的距离，对6565厘米直径的活动盖，厘米直径的活动盖，该值在该值在10-1510-15厘米之间；厘米之间；h2-h2-导气管下露出长度，取导气管下露出长度，取3-53-5厘米；厘米；h3-h3-导气管下口到导气管下口到O-OO-O液面距离，一般取液面距离，
45、一般取20-3020-30厘米。厘米。计算死气箱容积计算死气箱容积 V V死死=f f2 2死死(r(r1 1+f+f死死/3)/3)V V死死、f f死死、r r1 1分别为死气箱容积、死气箱矢高、池盖曲率半分别为死气箱容积、死气箱矢高、池盖曲率半径。径。计算投料率计算投料率 投料率投料率=（V-V-V V死死）/V/V100%100%V V、V V死死-分别为沼气池容积和死气箱容积。分别为沼气池容积和死气箱容积。计算最大贮气量计算最大贮气量 V V贮贮=池容池容池容产气率池容产气率/2/2 计算气箱总容积计算气箱总容积 V V气气=V=V死死+V+V贮贮 计算池盖容积计算池盖容积 V1=V
46、1=f1(3Rf1(3R2 2+f1+f12 2)/6)/6 V1 V1、f1f1、R R分别为池盖容积、池盖矢高和池体内径。分别为池盖容积、池盖矢高和池体内径。计算发酵间的最低液面位计算发酵间的最低液面位A-A A-A 对一般沼气池来说，对一般沼气池来说，V V气气均大于均大于V1V1，也就是说，也就是说，A-AA-A液面位置液面位置在圆筒形池身范围内。要确定进、出料管的安装位置，应首先算在圆筒形池身范围内。要确定进、出料管的安装位置，应首先算出气箱在圆筒形池身部分的容积出气箱在圆筒形池身部分的容积 V V筒筒=V=V气气-V1-V1 V V筒筒=R R2 2h h筒筒 由此可求出圆筒形池身
47、内气箱部分的高度。由此可求出圆筒形池身内气箱部分的高度。A-AA-A液面位在池液面位在池盖与池身交接平面以下盖与池身交接平面以下h h筒筒的位置上。的位置上。3 3 水压间的设计水压间的设计 水压间的设计包括确定以下三个尺寸：水压间的设计包括确定以下三个尺寸：1 1）水压间的地面标高：此标高应确定在发酵间初始工作状）水压间的地面标高：此标高应确定在发酵间初始工作状态时的液面位置态时的液面位置O-OO-O水平；水平；2 2）水压间的高度（）水压间的高度（H H）：此高度应等于发酵间最大液面下）：此高度应等于发酵间最大液面下降值（降值（H1H1）与水压间液面最大上升值（）与水压间液面最大上升值（H
48、2H2）之和，即）之和，即H=H1+H=H1+H2H2；3 3）水压间容积：此容积等于池内最大贮气量。）水压间容积：此容积等于池内最大贮气量。1887年年 发现发现 1922年年 浸出浸出ZnS 1947年年 发现发现 Thiolacillus Ferrooniclans 1954年年 高效高效 1958年年 专利申请专利申请 1 2 3 4 5 422223SOHOHOS细菌 菌种菌种 主要生理特性主要生理特性 最佳最佳pH 氧化铁硫杆菌氧化铁硫杆菌 Fe2+Fe3+、S2O32-SO42-2.55.3 氧化铁杆菌氧化铁杆菌 Fe2+Fe3+3.5 氧化硫铁杆菌氧化硫铁杆菌 S SO42-、
49、Fe2+Fe3+2.8 氧化硫杆菌氧化硫杆菌 S SO42-、S2O32-SO42-2.03.5 聚生硫杆菌聚生硫杆菌 S SO42-、H2S SO42-2.04.0 均为硫杆菌属，都属于化能自养菌，能在较高温度和较强酸性环境中生长。化学反应说认为细化学反应说认为细菌的作用在于生产菌的作用在于生产优良浸出剂优良浸出剂H2SO4和和Fe2（SO4）3，金，金属的溶解则是纯的属的溶解则是纯的化学反应过程。化学反应过程。附着于矿物表面的附着于矿物表面的细菌能通过酶活性细菌能通过酶活性直接催化矿物而使直接催化矿物而使矿物氧化分解，并矿物氧化分解，并从中直接得到能源从中直接得到能源和其他矿物营养元和其他
50、矿物营养元素满足自身生长需素满足自身生长需要。要。化学反应说认为细菌的作用在于生产优良的浸出剂H2SO4和Fe2(SO4)3:2S+3O2+2H2O 2H2SO44FeSO4+2H2SO4+O2 2Fe2(SO4)3+2H2O金属的溶解浸出是纯化学反应过程：Cu2S+Fe2(SO4)3 2FeSO4+CuSO4+CuSCuS+Fe2(SO4)3 2FeSO4+CuSO4+S氧化硫杆菌氧化铁硫杆菌 直接作用说：细菌通过酶活性直接作用矿物表面使矿物氧化分解：Cu2S+H2SO4+5/2O2 2CuSO4+H2O 细菌 微生物因素：微生物因素：菌种、细菌适应性、培养基的成分及氧菌种、细菌适应性、培养
