1、l 是常用的生物转换技术是常用的生物转换技术l 是稳定化、无害化、资源化的重要方式是稳定化、无害化、资源化的重要方式1 1、堆肥化（、堆肥化（CompostingComposting）定义）定义在在人工控制人工控制的条件下，利用自然界中广泛分布的细菌、放线菌的条件下，利用自然界中广泛分布的细菌、放线菌真菌等真菌等微生物微生物的新陈代谢作用，在中高温好氧条件下，把固体废的新陈代谢作用，在中高温好氧条件下，把固体废物中可降解的有机物转化为稳定的物中可降解的有机物转化为稳定的腐殖质腐殖质的的生物化学生物化学过程。过程。这个定义强调：这个定义强调：l 作为堆肥化的作为堆肥化的原料是可生物降解的固体废物
2、原料是可生物降解的固体废物；l 堆肥过程是在堆肥过程是在人工控制条件人工控制条件下进行，不同于卫生下进行，不同于卫生填埋、废物的自然腐烂与腐化；填埋、废物的自然腐烂与腐化；l 堆肥化的实质是生物化学过程，堆肥产品对环境堆肥化的实质是生物化学过程，堆肥产品对环境无害，即废物达到相对稳定。无害，即废物达到相对稳定。堆肥化的产物称为堆肥堆肥化的产物称为堆肥（compost）l 它是一种深褐色、质地疏松、有泥土气味的物质它是一种深褐色、质地疏松、有泥土气味的物质，类似于腐殖质土壤，故也称为，类似于腐殖质土壤，故也称为“腐殖土腐殖土”。l 是一种具有一定肥效的土壤改良剂和调节剂。是一种具有一定肥效的土壤
3、改良剂和调节剂。预处理方法：预处理方法：破碎、混合、分选破碎、混合、分选提高有机物含量、提高有机物含量、调整物料粒度调整物料粒度调整水分和调整水分和C/N比比预处理四大目的预处理四大目的适合堆肥和厌氧发酵的适合堆肥和厌氧发酵的有机废物有机废物禽畜粪便禽畜粪便城市垃圾城市垃圾污泥污泥泔脚等食泔脚等食品废物品废物农林废物农林废物堆肥的作用堆肥的作用l 使土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性使土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性及渗水性，及渗水性，改善土壤的物理性能改善土壤的物理性能。l 阳离子交换容量大，阳离子交换容量大，N、K、NH4+以阳离子形式存在以阳离子形式存在l 腐殖质中
4、某种成分有鳌合作用，降低重金属的危害腐殖质中某种成分有鳌合作用，降低重金属的危害l 蛋白质氮的形式，缓效肥料蛋白质氮的形式，缓效肥料l 增加土壤中微生物，是昼夜有效的废料增加土壤中微生物，是昼夜有效的废料l 是是CO2的供给源的供给源使用堆肥的注意事项使用堆肥的注意事项l 堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。堆肥内富含微生物，最好用于土壤表面。l 新鲜堆肥适用于新鲜堆肥适用于底肥底肥。粗堆肥粗堆肥最好用于粘质、淤泥和最好用于粘质、淤泥和板结的土壤，板结的土壤，细堆肥细堆肥用于干燥、疏散及多沙的土壤。用于干燥、疏散及多沙的土壤。l 城市垃圾堆肥一般含氮量低，最好和氮肥联合使用，城市垃圾堆肥一般含
5、氮量低，最好和氮肥联合使用，以免出现土壤的以免出现土壤的“氮饥饿氮饥饿”现象。现象。l 不宜装在密封袋中搬运和保存。不宜装在密封袋中搬运和保存。l 根据根据堆制过程的需氧程度堆制过程的需氧程度，可以把堆肥化分成：，可以把堆肥化分成：好氧堆肥：好氧堆肥：通常好氧堆肥堆温高，一般在通常好氧堆肥堆温高，一般在55556060，极限可达，极限可达80809090，堆制周期短，所以也，堆制周期短，所以也称为高温快速堆肥称为高温快速堆肥 厌氧堆肥：厌氧堆肥：通气条件差、氧气不足的条件下借助通气条件差、氧气不足的条件下借助厌氧微生物的发酵堆肥。周期长，厌氧微生物的发酵堆肥。周期长，3 31212个月个月。2
6、.2.好氧堆废原理好氧堆废原理细胞物质细胞物质（微生物繁殖）（微生物繁殖）有机物有机物（C、H、O、N、P、S）合成合成同化作用同化作用分解分解异化作用异化作用排入环境排入环境CO2,H2O,NH3,PO43-,SO42-能量能量释放、转化为热释放、转化为热微生物微生物氧气氧气有机物的好氧堆肥分解有机物的好氧堆肥分解1 1）有机物氧化）有机物氧化l 不含氮有机物：不含氮有机物：l 含氮有机物含氮有机物CsHtNuOvaHaH2 2O O+bO2 CwHxNyOzcHcH2 2O+O+dH H2 2O(O(气气)+eH H2 2O(O(液液)+fCO2+gNH3+热量热量能量OHyxCOOzyO
7、HCzyx2222)221(堆肥1 1）中温阶段）中温阶段l 初期，堆层呈中温（初期，堆层呈中温（15154545），嗜温性微生物），嗜温性微生物活跃，温度不断上升。活跃，温度不断上升。l 嗜温性微生物包括：嗜温性微生物包括：细菌：以水溶性糖类为食细菌：以水溶性糖类为食真菌和放线菌：可分解纤维素和半纤维素物质真菌和放线菌：可分解纤维素和半纤维素物质2 2）高温阶段）高温阶段l 堆温升至堆温升至45以上，嗜热微生物以上，嗜热微生物l 可溶性有机物质继续分解，复杂有机物如半纤可溶性有机物质继续分解，复杂有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解。维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解。l 温度
8、升到温度升到70以上时，大多数嗜热性微生物已以上时，大多数嗜热性微生物已不适应，死亡或进入休眠。不适应，死亡或进入休眠。表表6-1 几种常见病菌与寄生虫的死亡温度几种常见病菌与寄生虫的死亡温度名称名称死亡情况死亡情况沙门氏伤寒菌沙门氏伤寒菌46以上不生长；以上不生长；5560，30分钟内死亡分钟内死亡沙门氏菌属沙门氏菌属56，1小时内死亡；小时内死亡；60，1520分钟死亡分钟死亡志贺氏杆菌志贺氏杆菌55，1小时内死亡小时内死亡大肠杆菌大肠杆菌55，1小时内死亡；小时内死亡；60，1520分钟内死亡分钟内死亡阿米巴属阿米巴属68死亡死亡无钩涤虫无钩涤虫71，5分钟内死亡分钟内死亡美洲钩虫美洲钩
9、虫45，50分钟内死亡分钟内死亡流产布鲁士菌流产布鲁士菌61，3分钟内死亡分钟内死亡化脓性细球菌化脓性细球菌50，10分钟内死亡分钟内死亡酿浓链球菌酿浓链球菌54，10分钟内死亡分钟内死亡结核分枝杆菌结核分枝杆菌66，1520分钟内死亡，有时在分钟内死亡，有时在67死亡死亡牛结核杆菌牛结核杆菌55，45分钟内死亡分钟内死亡3 3）腐熟阶段（降温阶段）腐熟阶段（降温阶段）l 内源呼吸后期，较难分解有机物。内源呼吸后期，较难分解有机物。l 微生物活性下降，发热量减少，温度下降，嗜温微生物活性下降，发热量减少，温度下降，嗜温性微生物又占优性微生物又占优l 腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，腐
10、殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧量大大减少，含水率也降低。需氧量大大减少，含水率也降低。3.3.影响好氧堆肥的主要因素影响好氧堆肥的主要因素l 化学因素化学因素:C/N、O2、有机物含量，有机物含量，C/P、pH也有影响也有影响l物理因素：物理因素：温度、颗粒物尺寸、含水率温度、颗粒物尺寸、含水率l生物因素：微生物种群生物因素：微生物种群1 1）通风供氧）通风供氧l 目的：目的：微生物分解有机物 带走水气，干化物料l 方式：方式：自然通风、通风管通风、斗式装载机及翻推机、风机强制通风。2 2）含水率）含水率l 水分是微生物生命活动的介质，影响物料孔隙水分是微生物生命活动的介质，影响
11、物料孔隙度和透气性度和透气性l 适宜水分适宜水分50%50%60%60%l 太低时，可配以粪水或污泥调节太低时，可配以粪水或污泥调节3 3）温度）温度l 是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素素l 一般认为最佳温度在一般认为最佳温度在50506060之间之间l 考虑杀灭病菌和虫卵，温度大于考虑杀灭病菌和虫卵，温度大于5555并保持并保持几天几天4 4）其它影响因素）其它影响因素l 有机质含量有机质含量 温度和供氧温度和供氧 20208080l 粒度粒度 表面积大小和供氧表面积大小和供氧 适宜适宜121260mm60mml C/N比比 （4 43030）:
12、1:1l C/P比比 （75150150）:1:1l pH pH 7.58.58.54.4.堆肥的腐熟度及其判定堆肥的腐熟度及其判定（1）堆肥腐熟度定义）堆肥腐熟度定义l 指成品堆肥的稳定程度指成品堆肥的稳定程度l 通过微生物的作用，堆肥产品要达到通过微生物的作用，堆肥产品要达到稳定化、稳定化、无害化无害化；在使用期间，不能影响作物的生长和；在使用期间，不能影响作物的生长和土壤的耕作能力。土壤的耕作能力。l 工程上衡量堆肥反应完成的信号工程上衡量堆肥反应完成的信号l 农业上是堆肥质量的指标农业上是堆肥质量的指标（2）判定方法）判定方法l 直观经验法直观经验法：茶褐色或黑褐色，无恶臭，质地松：茶
13、褐色或黑褐色，无恶臭，质地松散，具有泥土芳香气味散，具有泥土芳香气味l 淀粉测试法淀粉测试法：高氯酸：高氯酸+碘碘l 耗氧速率法耗氧速率法：O O2 2/CO/CO2 2测定仪来自动显示堆层测定仪来自动显示堆层O O2 2和和COCO2 2浓度在单位时间内的变化值浓度在单位时间内的变化值 l 物理方法物理方法l 化学方法化学方法l 生物活性生物活性l 植物毒性分析植物毒性分析（一）好氧堆肥基本工艺（一）好氧堆肥基本工艺 1.堆肥分类堆肥分类 1 1）按温度范围：）按温度范围：l 中温堆肥：中温堆肥：1545，不能有效杀灭病原菌，不能有效杀灭病原菌，目前较少采用。目前较少采用。l 高温堆肥高温堆
14、肥:一般一般在在5065，极限可达，极限可达8090，杀灭病菌，减少臭气产生，采用较多。，杀灭病菌，减少臭气产生，采用较多。2 2）按堆肥中物料运动形式）按堆肥中物料运动形式l 间歇式堆肥：一批一批地堆制间歇式堆肥：一批一批地堆制l 连续式堆肥：机械连续进料、出料，周期短（连续式堆肥：机械连续进料、出料，周期短（37d），），杀灭病原微生物，防异味，成品质杀灭病原微生物，防异味，成品质量高等特点。量高等特点。3 3）按堆肥堆制方式）按堆肥堆制方式l露天式堆肥：露天式堆肥：l装置式堆肥：装置式堆肥：机械化程度高，堆肥时间短，机械化程度高，堆肥时间短，占地面积小，环境条件好，堆肥质量可控可调占地面
15、积小，环境条件好，堆肥质量可控可调2.好氧堆肥工艺好氧堆肥工艺 l 传统采用厌氧露天堆积法，占地大，时间长。传统采用厌氧露天堆积法，占地大，时间长。现代化的堆肥生产一般采用现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺。好氧堆肥工艺。l 堆肥的基本工序通常都由堆肥的基本工序通常都由前处理、主发酵（一前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理、脱次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理、脱臭及贮存臭及贮存等工序组成。等工序组成。固体废物固体废物有机固体废物有机固体废物预处理预处理无机物无机物搅拌机搅拌机机械发酵池机械发酵池风机风机后处理后处理后发酵后发酵贮藏贮藏出售出售工厂化机械堆肥工艺流程工厂化
16、机械堆肥工艺流程1 1）前处理）前处理l 以以城市生活垃圾城市生活垃圾为堆肥原料时，前处理通常包为堆肥原料时，前处理通常包括括破碎、分选、筛分破碎、分选、筛分等工序。除去杂物，调整等工序。除去杂物，调整含水率，增大表面积。含水率，增大表面积。l 在以在以家畜粪便、污泥家畜粪便、污泥等为堆肥原料时，前处理等为堆肥原料时，前处理的主要任务是的主要任务是调整水分和碳氮比，或者添加菌调整水分和碳氮比，或者添加菌种和酶制剂种和酶制剂。2 2）主发酵（一次发酵）主发酵（一次发酵）l 在发酵仓内进行，通过翻堆搅拌或强制通风供氧。在发酵仓内进行，通过翻堆搅拌或强制通风供氧。l 中温阶段中温阶段高温阶段，嗜温菌
17、高温阶段，嗜温菌嗜热菌。嗜热菌。l 大部分有机物被降解，病原菌被杀灭，堆层温度开始大部分有机物被降解，病原菌被杀灭，堆层温度开始下降。下降。l 通常，通常，将温度升高到开始降低为止的阶段为主发酵阶将温度升高到开始降低为止的阶段为主发酵阶段。段。l 以生活垃圾为主体的城市垃圾好氧堆肥化的主发酵期以生活垃圾为主体的城市垃圾好氧堆肥化的主发酵期约为约为10101212d d。3 3）后发酵（二次发酵）后发酵（二次发酵）l 将主发酵尚未分解的有机物进一步分解，使之将主发酵尚未分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品
18、。到完全成熟的堆肥制品。l 通常，把物料堆积到通常，把物料堆积到1 12 2m m高的堆层，通过自高的堆层，通过自然通风和间歇性翻堆，进行后发酵，并应防止然通风和间歇性翻堆，进行后发酵，并应防止雨水流入。雨水流入。l 时间较长，通常在时间较长，通常在202040d40d。4 4）后处理）后处理l 经二次发酵，变细碎和变形，数量也有所减少（经二次发酵，变细碎和变形，数量也有所减少（体积减少到体积减少到50-70），已成为粗堆肥。），已成为粗堆肥。l 分选工序分选工序去除杂物，并根据需要，如生产精制堆去除杂物，并根据需要，如生产精制堆肥等，则应进行肥等，则应进行再破碎过程再破碎过程。l 也可在散装
19、堆肥中加入也可在散装堆肥中加入N、P、K添加剂生产复合添加剂生产复合肥，做成袋装产品。肥，做成袋装产品。l 有时还需要固化造粒以利贮存。有时还需要固化造粒以利贮存。5 5）脱臭）脱臭l 堆肥过程中，物料局部或某段时间内的厌氧会导堆肥过程中，物料局部或某段时间内的厌氧会导致氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等臭气产生。致氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等臭气产生。l 去除臭气的方法：去除臭气的方法：化学除臭剂除臭化学除臭剂除臭；水、酸、碱；水、酸、碱溶液吸收法溶液吸收法；熟堆肥、活性炭或沸石等吸附剂；熟堆肥、活性炭或沸石等吸附剂吸吸附法附法；臭氧；臭氧氧化法氧化法；土壤脱臭；土壤脱臭过滤器过滤器6 6）贮存）
20、贮存l 堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥一般在春秋两季使用，夏冬两季生产的堆肥只能贮存，所以要建立可贮存堆肥只能贮存，所以要建立可贮存6 6个月生产个月生产量的库房。量的库房。l 贮存方式：可直接堆存在二次发酵仓中，或贮存方式：可直接堆存在二次发酵仓中，或装入袋中。装入袋中。l 贮存的要求：是干燥而透气的室内环境。贮存的要求：是干燥而透气的室内环境。静态好氧堆肥工艺静态好氧堆肥工艺l 通常采用露天的静态强制通风剁形式，或在密闭的通常采用露天的静态强制通风剁形式，或在密闭的发酵池、发酵箱、静态发酵仓内进行。一批原料堆积发酵池、发酵箱、静态发酵仓内进行。一批原料堆积成条垛或置于发酵装置内
21、后，不再添加新料和翻倒，成条垛或置于发酵装置内后，不再添加新料和翻倒，直到堆肥腐熟后运出。直到堆肥腐熟后运出。l 缺点：有机物和微生物分布不均匀，容易造成厌氧状缺点：有机物和微生物分布不均匀，容易造成厌氧状态。态。间歇式发酵工艺间歇式发酵工艺 间歇式发酵工艺是将原料一批一批地发酵，一批原料堆积之后不间歇式发酵工艺是将原料一批一批地发酵，一批原料堆积之后不再添加新料，待完成发酵成为腐殖质运出。由于该工艺的一次发再添加新料，待完成发酵成为腐殖质运出。由于该工艺的一次发酵周期只需酵周期只需10天左右，故可加快发酵池的周转，建池数量可比天左右，故可加快发酵池的周转，建池数量可比周期周期30天的一次发酵
22、方式减少天的一次发酵方式减少2/3，还由于第一次发酵后将非堆，还由于第一次发酵后将非堆腐物排除，可使堆肥体积减少腐物排除，可使堆肥体积减少1/2，此外，因堆肥由一次发酵转，此外，因堆肥由一次发酵转入二次发酵时，经过机械翻倒，故加快了腐熟化进程，缩短了发入二次发酵时，经过机械翻倒，故加快了腐熟化进程，缩短了发酵周期。酵周期。连续发酵工艺连续发酵工艺 连续发酵工艺采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在连续发酵工艺采取连续进料和连续出料方式发酵，原料在一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。这种系统除一个专设的发酵装置内完成中温和高温发酵过程。这种系统除具有发酵时间短，能杀灭病源微生物外，还能防
23、止异味，成品具有发酵时间短，能杀灭病源微生物外，还能防止异味，成品质量比较高，已在美国、日本、欧洲广为采用。质量比较高，已在美国、日本、欧洲广为采用。计量计量板式给料机板式给料机初选（人工）初选（人工）发酵仓发酵仓出仓出仓二次发酵二次发酵垃圾入场垃圾入场磁选磁选滚筒筛滚筒筛堆肥堆肥污水粪便污水粪便计量计量废铁废铁填埋填埋回收物回收物粪便入场粪便入场武汉市城市垃圾堆肥发酵系统武汉市城市垃圾堆肥发酵系统 粪便粪便输送输送垃圾垃圾发酵仓发酵仓熟料熟料振动筛振动筛细料细料通风通风磁选磁选农肥农肥粗料粗料分拣分拣利用利用浸滤液浸滤液集水井集水井冲洗水冲洗水调节池调节池初沉池初沉池污泥污泥曝气池曝气池竖流
24、池竖流池污泥污泥回用池回用池上海市城市垃圾堆肥发酵系统工艺流程上海市城市垃圾堆肥发酵系统工艺流程 城市生活垃圾城市生活垃圾贮料池贮料池抓吊抓吊废铁废铁滚筒筛滚筒筛人工分选人工分选粗大无机物去填埋粗大无机物去填埋混合滚筒混合滚筒污污水水池池风机风机出料机出料机二次发酵二次发酵出料机出料机风机风机一次一次发酵发酵振动给料机振动给料机散装堆肥散装堆肥装袋机装袋机填埋填埋出售出售滚筒筛滚筒筛杭州市垃圾堆肥厂工艺流程图杭州市垃圾堆肥厂工艺流程图脱臭脱臭戽斗式翻堆机戽斗式翻堆机贮槽贮槽定量给料器定量给料器一次发酵仓一次发酵仓家畜尿家畜尿回转振动筛回转振动筛二次发酵仓二次发酵仓杂质杂质污水池污水池土壤脱臭装
25、置土壤脱臭装置干净气体干净气体日本长野县堆肥化系统流程图日本长野县堆肥化系统流程图手选手选锤式破碎机锤式破碎机振动传输带振动传输带废纸捆包机废纸捆包机非堆肥物收集箱非堆肥物收集箱轻质物：纸及塑料轻质物：纸及塑料磁选机磁选机罐头盒罐头盒双螺旋混合机双螺旋混合机空气空气发酵仓（发酵仓（4座）座）粉碎机（粉碎机（3台）台）旋风旋风分离器分离器气体燃料气体燃料空气加热器空气加热器旋风分离器旋风分离器污泥污泥水：到下水道水：到下水道搅拌机搅拌机布料机布料机浓缩污泥槽浓缩污泥槽离心机离心机高温空气高温空气空气空气旋转干燥器旋转干燥器堆肥堆肥德克萨斯州休斯敦日处理德克萨斯州休斯敦日处理360吨垃圾堆肥厂流程
26、吨垃圾堆肥厂流程l 立立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔塔l 筒筒 仓仓 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 仓仓l 卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒l 箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池l 堆堆 集集 式式 计量设备计量设备进料供料设备进料供料设备预处理设备预处理设备一次发酵设一次发酵设备备二次发酵设备二次发酵设备后处理设备后处理设备产品精加工设备等产品精加工设备等计量设备：计量设备：地磅称供料设备：供料设备：贮料仓、进料斗、起重机等。预处理设备：预处理设备：破包机、撕碎机、分选机、混合搅拌机等。发酵设备：发酵设备：一次发酵设备、二次发酵设备等。后处理设备：后处理设备：筛选机、烘干造粒机、配肥、包装机
27、等。其它设备：其它设备：脱臭装置、污水导排与处理装置、配电与控制装置；1.1.立立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔塔驱 动 装 置进 料 口池 体出 料 口观 察 窗犁风 机进 气 管立 式 多 层 圆 筒 式 堆 肥 发 酵 塔（1 1）立式多层圆筒式）立式多层圆筒式l 呈多层圆筒形，密闭结构呈多层圆筒形，密闭结构l 强制通风强制通风l 温度从上到下逐渐升高温度从上到下逐渐升高l 一次发酵时间：一次发酵时间：37天天发酵小池下料门风机风机驱动装置旋转臂立式多层板闭合门式堆肥发酵塔（2 2）立式多层闭合门式）立式多层闭合门式l 呈多层条形，每层堆高不超呈多层条形，每层堆高不超过过1 1米。在
28、每一层床都有闭米。在每一层床都有闭合门，在反复切断输送的同合门，在反复切断输送的同时，利用打开闭合门来顺序时，利用打开闭合门来顺序向下输送原料。向下输送原料。l 一次发酵时间：一次发酵时间：510天天 立立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔塔：优点、缺点：优点、缺点l 立式多层圆筒式发酵塔立式多层圆筒式发酵塔 占地面积小；占地面积小；除臭设备体积小。除臭设备体积小。l 堆积低，容积有效利用率低；堆积低，容积有效利用率低；l 装置运行所需的动力大；装置运行所需的动力大；l 在堆肥过程中物料容易呈压实在堆肥过程中物料容易呈压实块状化，通气性能差；块状化，通气性能差；l 多层结构，整个装置很高多层结
29、构，整个装置很高.优点优点l 立式多层板闭合门式发酵塔立式多层板闭合门式发酵塔 占地面积小；占地面积小；除臭设备体积小。除臭设备体积小。l 物料在输送过程中是利用自由物料在输送过程中是利用自由下落而进行重复切断的，没有下落而进行重复切断的，没有破碎作用，通气性能差；破碎作用，通气性能差；l 必须配备原料供给装置；必须配备原料供给装置；l 多层结构，装置很高。多层结构，装置很高。缺点缺点（3）立式多层桨叶刮板式）立式多层桨叶刮板式l 呈多层圆筒形，每层堆高呈多层圆筒形，每层堆高11.5米。利用各段内旋米。利用各段内旋转的刮板同时进行原料的转的刮板同时进行原料的反复切断及输送。原料落反复切断及输送
30、。原料落在与刮板相反方向的叶片在与刮板相反方向的叶片上，按顺序向下输送。上，按顺序向下输送。l 一次发酵时间：一次发酵时间：37天天立式多层桨叶刮板式堆肥发酵塔风机可动驱动装置立式多层移动床式堆肥发酵塔进料排气管排料出料机活动板刮落装置（4）立式多层移动床式）立式多层移动床式l 该装置呈多层条形，每层堆高为2.5米。各层床构成整体的移动床。由水平运动将原料推出，顺序输送到下层。l 一次发酵时间：一次发酵时间：810天天3 3）后发酵（二次发酵）后发酵（二次发酵）立立 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 塔：优点、缺点塔：优点、缺点l 立式多层桨叶刮板式发酵塔立式多层桨叶刮板式发酵塔 l 利用旋转刮板
31、重复切断，无利用旋转刮板重复切断，无压实块状化；压实块状化；l 通气阻力及动力消耗小；通气阻力及动力消耗小；l 占地面积小；占地面积小；l 除臭设备体积小。除臭设备体积小。l 多层结构，装置很高多层结构，装置很高。l 立式多层移动床式发酵塔立式多层移动床式发酵塔占地面积小；除臭设备体积小占地面积小；除臭设备体积小l 物料容易压实，通气性能差；物料容易压实，通气性能差；l 床的移动机构复杂；床的移动机构复杂；l 多层结构多层结构,装置很高装置很高。2.2.卧卧 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 滚滚 筒筒l 旋转发酵池旋转发酵池 结构结构旋 转 发 酵 池旋转发酵池旋转发酵池l 利用低速旋转滚筒进行
32、经常的反复搅拌和输送利用低速旋转滚筒进行经常的反复搅拌和输送l 一次发酵天数：一次发酵天数：25天天 缺点缺点l 原料滞留时间短，发酵不充分；原料滞留时间短，发酵不充分；l 密闭困难；密闭困难；l 容易产生压实现象，通气性能差，产品不易均质化。容易产生压实现象，通气性能差，产品不易均质化。优点优点l 技术成熟，操作简单；容易形成规模化；技术成熟，操作简单；容易形成规模化；l 生产效率高，停留时间短，占地面积少；生产效率高，停留时间短，占地面积少；l 自然通风，能耗少自然通风，能耗少l 环境条件较好环境条件较好（1）筒仓式静态发酵仓）筒仓式静态发酵仓l 呈单层圆筒形，堆积高度呈单层圆筒形，堆积高
33、度4 45 5米。堆肥物由仓顶经布米。堆肥物由仓顶经布料机进入仓内，顺序向下移料机进入仓内，顺序向下移动，由仓底的螺杆出料机出动，由仓底的螺杆出料机出料。料。l 一次发酵时间：一次发酵时间：1012天天进料散刮装置排出装置筒仓式静态发酵仓3.3.筒筒 仓仓 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 仓仓（2 2）筒仓式动态发酵仓）筒仓式动态发酵仓l 单层圆筒型，堆积高度为单层圆筒型，堆积高度为1.51.52 2米，螺旋推进器在米，螺旋推进器在仓内旋转，自外围投入的仓内旋转，自外围投入的原料受到重复切断后，又原料受到重复切断后，又接着输送到槽的中心部位接着输送到槽的中心部位的排出口排出的排出口排出l 一次发
34、酵时间：一次发酵时间：57天天原料供给口排出口空气吹出口筒仓式动态发酵仓3 3）后发酵（二次发酵）后发酵（二次发酵）筒筒 仓仓 式式 堆堆 肥肥 发发 酵仓：优点、缺点酵仓：优点、缺点 筒仓式静态发酵仓筒仓式静态发酵仓l 占地面积小；l 发酵仓利用率高。l 堆积高，呈压实状；l 通风阻力大，动力消耗大；l 产品难以均质化。筒仓式动态发酵仓筒仓式动态发酵仓l 排出口的高度和原料的滞留时间均可调节l 原料滞留时间不均匀，产品呈不均质状；l 易呈块状，通气性能差；l 不易密闭。4.4.箱箱 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 池池l 戽斗翻倒式发酵池戽斗翻倒式发酵池排 出投 入排 气l 平面型（最大槽长为
35、平面型（最大槽长为31米，高为米，高为1.5米），利用米），利用行走式戽斗同时进行原行走式戽斗同时进行原料的重复搅拌和输送，料的重复搅拌和输送，原料到达戽斗的投入口原料到达戽斗的投入口时，向上提升到排出口时，向上提升到排出口再将戽斗返回。再将戽斗返回。l812天天l 卧式桨叶发酵池卧式桨叶发酵池l 平面型（最大槽长为平面型（最大槽长为31米，堆高米，堆高1.5米），利用米），利用行走螺旋输送机的同时行走螺旋输送机的同时进行原料的反复搅拌和进行原料的反复搅拌和输送，原料到达螺旋输输送，原料到达螺旋输送机的投入端时提升到送机的投入端时提升到排出端后再返回。排出端后再返回。l812天天l 卧式刮板发
36、酵池：结构卧式刮板发酵池：结构发 酵 池进 料出 料 戽斗翻倒式发酵池戽斗翻倒式发酵池 l 很少产生压实成块现象；l 通气阻力小，动力消耗小。l 占地面积大；l 环境条件差；l 戽斗的长度决定于槽的长度，发酵池的有效利用率低。卧式桨叶发酵池卧式桨叶发酵池l 环境条件差；l 占地面积大；l 螺旋的总长度取决于槽的长度；l 易产生压实成块现象。箱箱 式式 堆堆 肥肥 发发 酵酵 池：池：优点、缺点优点、缺点卧式刮板发酵池：优点、缺点卧式刮板发酵池：优点、缺点l 设备简单，设备简单，l 不能除臭；不能除臭；l 重复切断时间长；重复切断时间长；l 易产生压实现象，发酵易产生压实现象，发酵时间长；时间长
37、；l 产品均质化困难。产品均质化困难。5 堆积式堆积式：概况：概况l 室外堆积式（堆积高度室外堆积式（堆积高度为为1.53米）。利用铲式米）。利用铲式装载机或其他专用机械装载机或其他专用机械堆积。堆积。l 6090天左右天左右l 室内堆积式（堆积高度室内堆积式（堆积高度1.53米）。利用铲式装米）。利用铲式装载机，在固定的角槽内载机，在固定的角槽内堆积。堆积。l 3060天左右天左右1.1.有机固体废物厌氧发酵定义：有机固体废物厌氧发酵定义：固体废物中的固体废物中的有机成分有机成分在厌氧条件下，利用在厌氧条件下，利用厌氧微生物厌氧微生物新陈代谢的功能，转化为新陈代谢的功能，转化为无机物质无机物
38、质和和自身细胞物质自身细胞物质，从而达，从而达到消除污染、净化环境的目的。到消除污染、净化环境的目的。在人工控制在人工控制厌氧厌氧条件下，利用条件下，利用厌氧微生物厌氧微生物将废物中可降将废物中可降解有机质分解转化成解有机质分解转化成甲烷甲烷、二氧化碳和其它稳定物质的生物、二氧化碳和其它稳定物质的生物化学处理过程。化学处理过程。甲烷发酵甲烷发酵 酸发酵酸发酵 热量抗性有机物细胞物质营养物有机物厌氧微生物SHHNHCOCHOH223242沼气与厌氧发酵沼气与厌氧发酵l 主要成分为：主要成分为：甲烷：甲烷：606070%70%二氧化碳：二氧化碳：303040%40%其他气体：其他气体：5%5%，有
39、，有COCO、H H2 2、O O2.2.、N N2 2、H H2 2S S.、NHNH3 3、PHPH3 3和和C Cm mH Hn n等等沼气沼气l 人们把由人们把由60%60%CHCH4 4和和40%40%COCO2 2组成的沼气称为标准组成的沼气称为标准沼气。沼气。l 有可燃性，绿色能源。有可燃性，绿色能源。甲烷含量甲烷含量30%30%时，可勉强点时，可勉强点燃，燃，50%50%时可正常燃烧时可正常燃烧l 比空气略轻，对空气的比重为比空气略轻，对空气的比重为0.850.85l 1 1m m3 3沼气的热值与沼气的热值与1kg1kg原煤相当，燃烧热效率比原煤相当，燃烧热效率比煤大煤大3.
40、33.3倍，倍，1 1m m3 3沼气能顶沼气能顶3.33.3kgkg原煤使用原煤使用。沼气各组分的理化特性沼气各组分的理化特性注：爆炸范围指与空气混合时的体积百分比。参数参数名称名称分子分子量量密度密度/g/L/g/L比重比重/空气空气临界温临界温度度/临界压力临界压力/atm/atm平均热值平均热值/kJ/L/kJ/L爆炸范爆炸范围围/%/%毒性毒性CHCH4 416.0416.04 0.7170.717 0.5540.554-82.5-82.545.845.837.8437.845.3-145.3-14COCO2 244441.9771.977 1.5281.52831.131.172.
41、972.9H H2 22.012.010.090.090.060.06-239.9-239.912.812.811.7611.766-716-71O O2 232321.431.431.101.10-198-19847.747.7N N2 228281.251.250.9670.967-147-14733.4933.49H H2 2S S34341.531.531.181.18100.4100.488.988.924.5624.564-464-46剧毒剧毒COCO28281.2501.250 0.9670.967-140-14034.5334.5312.6312.63剧毒剧毒标准沼气标准沼气1
42、.2241.2240.940.9422.722.76-126-122.2.厌氧发酵原理厌氧发酵原理液化阶段水解、发酵细菌产乙酸阶段产氢、产乙酸细菌产甲烷阶段甲烷细菌1)1)发酵的几个阶段和微生物群落发酵的几个阶段和微生物群落l 液化（水解）阶段液化（水解）阶段：不溶性大分子有机物不溶性大分子有机物水溶性小分子有机水溶性小分子有机物物l 在液化阶段，发酵细菌利用胞外酶对有机物进行体外酶解，使在液化阶段，发酵细菌利用胞外酶对有机物进行体外酶解，使固体物质变成可溶于水的物质，然后，细菌再吸收可溶于水的固体物质变成可溶于水的物质，然后，细菌再吸收可溶于水的物质，并将其酵解成为不同产物。物质，并将其酵解
43、成为不同产物。l 水解发酵细菌，包括纤维素分解菌、蛋白质水解菌。专性厌氧水解发酵细菌，包括纤维素分解菌、蛋白质水解菌。专性厌氧的梭菌属（的梭菌属（Clostridium），拟杆菌属（），拟杆菌属（Bacteriodes）双歧杆菌）双歧杆菌（Bifidobacterium），兼性厌氧链球菌和肠道菌。），兼性厌氧链球菌和肠道菌。梭菌梭菌拟杆菌拟杆菌双歧杆菌双歧杆菌链球菌链球菌大肠杆菌大肠杆菌l 酸化阶段：酸化阶段：小分子有机物小分子有机物有机酸、乙醇、丙酮等有机物有机酸、乙醇、丙酮等有机物+H2/CO2乙酸及甲酸、甲醇、甲胺等乙酸及甲酸、甲醇、甲胺等C1类化合物类化合物+H2/CO2l 在产酸阶段
44、，产氢、产醋酸细菌把前一阶段产生的一些中间产在产酸阶段，产氢、产醋酸细菌把前一阶段产生的一些中间产物丙酸、丁酸、乳酸，长链脂肪酸、醇类等进一步分解成醋酸物丙酸、丁酸、乳酸，长链脂肪酸、醇类等进一步分解成醋酸和氢和氢l S菌株，脱硫弧菌菌株，脱硫弧菌l 产甲烷阶段：产甲烷阶段：H2还原，还原，CO2、乙酸的分解乙酸的分解在产甲烷阶段，甲烷菌利用在产甲烷阶段，甲烷菌利用H2/CO2醋酸以及甲醇、甲酸、甲胺等醋酸以及甲醇、甲酸、甲胺等C1类化合物为基质类化合物为基质，将其转化成甲烷。其中，将其转化成甲烷。其中，H2/CO2和醋酸是主要基质。一般认为，甲烷的形成主要和醋酸是主要基质。一般认为，甲烷的形
45、成主要来自来自H2还原还原CO2和醋酸的分解。根据对中间产物转化成甲烷的过程所作的研究发现醋和醋酸的分解。根据对中间产物转化成甲烷的过程所作的研究发现醋酸是厌氧发酵中最重要的中间产物。酸是厌氧发酵中最重要的中间产物。一组是将氢气和二氧化碳转化为甲烷一组是将氢气和二氧化碳转化为甲烷 另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳。另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳。2 2）影响厌氧发酵的环境条件）影响厌氧发酵的环境条件1、厌氧条件：、厌氧条件：确保厌氧消化系统厌氧条件对于固体废物厌氧确保厌氧消化系统厌氧条件对于固体废物厌氧消化处理来说，至关重要；消化处理来说，至关重要；2、温度：、温度：在在35-38或
46、或50-65范围内为佳；范围内为佳；3、pH值：值：水解与发酵菌、产氢产乙酸菌水解与发酵菌、产氢产乙酸菌 5-6.5，产甲烷菌产甲烷菌 6.6-7.54、营养素或养分：、营养素或养分：C/N=15-30：1、C/P=150：1、N/NH3适宜；适宜；5、搅拌：、搅拌：一般情况下需要安装搅拌设备；一般情况下需要安装搅拌设备；6、添加剂与毒害物：、添加剂与毒害物：添加剂有硫酸锌、磷矿粉、钢渣、碳酸钙、添加剂有硫酸锌、磷矿粉、钢渣、碳酸钙、炉灰等；但超过发酵菌耐受度即成为毒害物；炉灰等；但超过发酵菌耐受度即成为毒害物；7、生物固体停留时间与负荷。生物固体停留时间与负荷。4 4 甲烷形成理论和产气计算
47、甲烷形成理论和产气计算 二氧化碳还原理论二氧化碳还原理论4H2+CO2=CH4+2H2O 甲基形成理论甲基形成理论14CH3COOH 14CH4+CO2 影响甲烷形成的因子影响甲烷形成的因子l ATP：三磷酸腺苷三磷酸腺苷 APPP ATP是生物体能代谢的重要因子。研究表明，在甲是生物体能代谢的重要因子。研究表明，在甲烷菌和甲烷八叠球菌中，已检测过的全部反应系统烷菌和甲烷八叠球菌中，已检测过的全部反应系统都需要都需要ATP，才能由各种甲烷供体形成甲烷。，才能由各种甲烷供体形成甲烷。l 辅酶辅酶Ml 辅酶辅酶F420l 其他载体：维生素其他载体：维生素B12及其衍生物参与了甲烷形成及其衍生物参与
48、了甲烷形成中的甲烷转移中的甲烷转移l APPP，ATP是生命活动能量的直接来源是生命活动能量的直接来源 l 相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约相邻的两个磷酸基之间的化学键非常活跃，水解时可释放约30.54kJ/mol的能量，因此称为高能磷酸键，用的能量，因此称为高能磷酸键，用“”表示。在表示。在细胞的生命活动中，细胞的生命活动中，ATP远离远离A的一个高能磷酸键易断裂，释的一个高能磷酸键易断裂，释放出一个磷酸和能量后成为腺苷二磷酸（放出一个磷酸和能量后成为腺苷二磷酸（ADP）。在有机物氧）。在有机物氧化分解或光合作用过程中，化分解或光合作用过程中，ADP可获取能量，与磷酸结合
49、形成可获取能量，与磷酸结合形成ATP。l 人体中人体中ATP的总量只有大约的总量只有大约0.1摩尔。人体每天的能量需要水摩尔。人体每天的能量需要水解解100-150摩尔的摩尔的ATP即相当于即相当于50至至75千克。这意味着人一天千克。这意味着人一天将要分解掉相当于他体重的将要分解掉相当于他体重的ATP。所以每个。所以每个ATP分子每天要被分子每天要被重复利用重复利用1000-1500次。次。ATP不能被储存，因为不能被储存，因为ATP的合成后的合成后必须在短时间内被消耗。必须在短时间内被消耗。理论产气量计算理论产气量计算（1）甲烷产量E0.37A+0.49B+1.04C式中：E理论产气量，L
50、/g；A、B、C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，g。（2）二氧化碳产量E0.37A+0.49B+0.36C式中：E理论产气量，L/g；A、B、C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，g。3242832483244324dNHCOdcbaCHdcbaOHdcbaCaHbOcNd发酵发酵原料原料每克干重物的组分（每克干重物的组分（g）理论产气量（理论产气量（L/g）碳水化合物碳水化合物蛋白质蛋白质脂类脂类甲烷甲烷二氧化碳二氧化碳水葫芦水葫芦0.60730.60730.11670.11670.03860.03860.32200.32200.29580
