环境工程微生物学课件11有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落

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1、第十一章固体废物与废气的微生物处理11.1固体废物的微生物处理固体废物来源：厨余、丢弃的包装纸、塑料袋、废旧纸张和破布等。危害：污染水体，污染土壤，污染大气。11.1.1堆肥法堆肥化(composting)是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥(compost)是堆肥化的产品。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称“腐殖质”，可作为优质的土壤改良剂和农肥。1.好氧堆肥(aerobiccomposting)在有氧状态下，好氧微生物对有机废物进行分解转化的过程。最终产物主要是H2O、CO2、热量和腐殖质。好氧堆肥

2、主要用于处理城市垃圾，堆肥系统的温度一般为50～65℃，最高可达80～90℃，堆肥周期短，能连续操作，因此，也称为高温快速堆肥。一、固体废物的好氧堆肥厌氧堆肥(anaerobiccomposting)在无氧条件下，厌氧微生物对有机物进行分解转化的过程。厌氧堆肥的最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺较简单，成本低，对原料的适应性强，成品肥中氮素保留较多，但工艺条件较难控制，堆肥周期长，有机物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，有机物分解不完全，产品质量低，肥效差。一、固体废物的好氧堆肥有机堆肥好氧分解的过程在堆肥过程中，好氧菌通过自

3、身的生命活动，以废物中的有机物为养料，将其一部分氧化分解成简单的无机物并释放出微生物生长所需的能量，将其另一部分合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖。一、固体废物的好氧堆肥2.堆肥过程及其微生物①发热阶段为堆肥化的初期阶段,微生物旺盛繁殖，将堆肥中易分解的有机物，释放出大量的热量，使堆肥温度不断升高.堆肥中的微生物以中温好氧的细菌和真菌为主，常见的有无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌。一、有机固体废物的好氧堆肥②高温阶段(＞50℃)一些复杂的有机物如纤维素、半纤维素、果胶质等开始迅速分解。与此同时，堆肥中的腐殖质开始形成。高温阶段微生物：好热性的细菌、放线菌和真菌，达到70℃以上，嗜热性微生物死亡

4、→热量↓→温度↓→微生物恢复生命活动→热量↑。堆肥可以维持一个自然调节的较为持久的高温期，这对堆肥的快速腐熟起着重要作用。一、固体废物的好氧堆肥③降温阶段嗜热微生物活动减弱，产热量减少，温度逐渐下降，当温度下降到40℃以下时，中温性微生物又渐渐成为优势菌群，残留物进一步分解，腐殖质继续不断地积累，堆肥进入腐熟阶段。④熟化阶段一、固体废物的好氧堆肥3.有机堆肥好氧分解要求的条件①碳氮比C:N＝25:1～30:1发酵最好。②碳磷比C:P=75～150适宜。③湿度30℃，含水量控制在45％；45℃，50％左右。在用生活垃圾制堆肥时，一般以含水量为55％为最佳。一、有机固体废物的好氧堆肥④供氧量一

5、般为0.05～0.2m3/min·m2。⑤温度嗜温菌发酵最适温度30～40℃，嗜热菌发酵最适温度55～60℃。堆肥过程的最佳温度为35～55℃。⑥pH值整个发酵过程pH＝5.5～8.5。⑦粒度理想的粒度是25～75mm。一、固体废物的好氧堆肥4.好氧堆肥工艺(1)间歇式发酵工艺原料一批一批地发酵，一批原料堆积完后不再添加新料，待完成发酵后成为腐殖土运出。采用该发酵工艺可露天进行，故又称为野积式堆肥或露天堆肥，也有建堆肥仓以进行全天候生产的。一、固体废物的好氧堆肥间歇式发酵工艺一般采用二次发酵方式：第一次发酵采用机械强制通风，发酵10天，60℃高温保持5天以上，使肥料达到无害化，然后进行机械

6、分选，去除非堆肥腐殖质。二次发酵一般在发酵仓进行，10天左右，可达到腐熟化。发酵仓有长方形池式、倾斜床式、立式圆筒式，并配有通风管、搅拌装置。一、固体废物的好氧堆肥立式圆筒静态发酵仓一、固体废物的好氧堆肥(2)连续式发酵工艺采用机械设备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。该工艺发酵时间短，能杀灭病原体，防止异味，成品肥质量较高。主要有滚筒式堆肥工艺和立式堆肥工艺。一、固体废物的好氧堆肥达诺发酵器①滚筒式堆肥工艺(达诺生物稳定法)关键设备是达诺发酵器，其外形类似工业回转窑。预先被破碎的废物靠与筒体表面的摩擦沿旋转方向提升，同时借助自重落下。通过如此反

7、复升落，物料被均匀地翻动并与通入的空气接触，借助微生物作用进行发酵。一、固体废物的好氧堆肥②立式堆肥工艺主要设备为立式堆肥发酵塔，塔体通常由5～8层组成。堆肥物料由塔顶进入塔内，在塔内的堆肥物料通过不同形式的机械运动，由塔顶一层层地向塔底移动。一般经过5～8天的好氧发酵，堆肥物即由塔顶移动至塔底完成一次发酵。立式堆肥发酵塔通常为密闭结构，塔内温度分布为从上层至下层逐渐升高，即最下层温度最高。一、固体废物的好氧堆肥一、固体