国内固体废弃物处置技术说明

第一节 好氧生物降解制堆肥

第二节 厌氧生物制沼气

原理 :

微生物降解技术 : 依靠自然界广泛分布的微生物的作用 , 通过生物转化 ( 氧化、分解有机固废 ) 将有机固废中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其它化学转化品。（塑料蛋白、乙醇或糖类）从而达到固废无害化的一种处理方法。

目前主要包括：好氧堆肥技术、厌氧发酵技术

第一节 好氧生物降解制堆肥

原料 传统： 秸秆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵

制作肥料。 本世纪 20 年代后：生活垃圾、污水污泥、人和禽

畜粪便以及农林废物等

工艺 传统 : 手工操作和自然堆积方式，并依靠自发的生

物转化作用，发酵周期长，处理量小 本世纪 20 年代后；出现了机械堆制技术

一、堆肥化概述 堆肥化概念和分类 堆肥化（ composting)是在控制条件下，

使来源于生物的有机废物，发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。

注意：

堆肥原料来自生物界；堆制过程需在人工控制下进行 ;

堆制过程的实质是生物化学过程。体积一般只有原体积积 50一 70％。

两个相关概念堆肥：废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥(compost)。

腐殖土：堆肥是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称为“腐殖土”。

分类 按堆制方式：　　间歇堆积法、连续堆积法按原料发酵所处状态：静态发酵法、动态发酵法按堆制过程的需氧程度：好氧法、厌氧法

关于好氧法、厌氧法

　好氧堆肥系统温度一般为 50 一 65℃ ，最高可达 80 一 90℃ ，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。

厌氧堆肥，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，、需 3—12 个月，异味浓烈，分解不够充分。

( 二 ) 　好氧法堆肥原理

　　好氧法制堆肥是以好氧菌为主对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多生物体。

好氧堆肥原理图

( 三 ) 堆肥原料与堆肥微生物1 ．堆肥原料　　含碳水化合物、脂类、蛋白质较多的固废 　人和禽畜粪便，已经经过胃肠系统的充分消化，一般颗粒

较小，合有大量低分子化合物——人和动物未吸收消化的中间产物，含水量较高，可直接用作原料。

有机污泥富含微生物生活繁殖所需的营养成分 ( 表 9—1)，是堆肥的良好原料。

农林废物均富含碳素，但有的因含纤维素、半纤维素类物质；有的因表面布有众多毛孔而其有疏水性，处理困难，故均需作预处理

生活垃圾中，不可堆腐的物质较多，需通过预处理，适当排除，才能用作堆肥原料。

2 ．堆肥微生物 嗜温菌和嗜热菌。繁殖的温度范围列于表 9—2。

分析 :

40

嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况

25 80

1:常温时 , 有机物分解 , 产生的热量 , 少部分排入环境 , 一部分留在有机固废中 , 使得有机固废第一次升温

2:升温过程中，嗜温菌大批死亡 , 嗜热菌开始大量分解有机物 , 自身繁殖，同时释放能量 ,再次升温。因此 , 好氧分解中 , 发挥作用的是菌体硕大、性能活泼的嗜热菌

3 ：养分减少，嗜热菌大批死亡，温度降低，嗜温菌开始活动

根据以上分析：将其分成三个过程：

(1)起始阶段：堆制初期，堆层呈中温 (15—45 )℃ 。此时，嗜温性微生物活跃，利用可溶性物质糖类、淀粉不断增殖，在转换和利用化学能的过程中产生的能量超过细胞合成所需的能量，加上物料的保温作用，温度不断上升。

（ 2 ）高温阶段 嗜热性微生物迅速繁殖，在供养条件下，大部分较难降解的有机物（蛋白质、纤维等）继续氧化分解，同时释放能量，温度 60-70度；

有机物分解完毕，养料减少，嗜热性微生物停止活动，当温度稳定在 40度左右，堆肥基本达到稳定，形成腐殖质。

堆肥过程

2 、堆肥过程参数

①、供氧量

空气量少，大量微生物死亡，分解速度慢；多，温度降低，不利于耐热菌。

最佳量：实际空气量为理论空气量的 2-10倍

方式：强制通风、翻堆搅拌，

需适当的物料空隙率

②、含水率

影响：

一般，含水率水分低于 20%，微生物死亡；过高，原料紧缩，空隙率小，导致空气量小，转化成厌氧反应；同时水分蒸发过多，温度达不到要求，影响堆肥效果。

最佳含量：

③、碳氮比

微生物每利用 30份碳就需要 l 份氮，故初始物料的碳氮比为 30： 1 合乎堆肥需要，其最佳在 26： 1——35： 1之间。成品堆肥的适宜碳氮比为 10:1-20:1之间：出于初始原料的碳氮比一般都高于前述最佳值，放应加入氮肥水溶液、粪便、污泥等调节剂，使之调到 30以下。

影响 : 过高；氮缺乏，细菌和其它微生物发展受限制，堆肥速度缓慢，时间长；另外还会造成成品堆肥的氮饥饿

过低：氮素过剩，容易转化成氨气释放，造成肥效降低

各物料的碳氮比见表

Ｄ

④ＰＨ 好氧堆肥初期， pH一般可下降为 5—6，尔后又开始上升，

发酵完成前可达 8.5-9.0，最终达到 7 ． o 一 8 ． o

⑤有机物含量

　　　堆肥物料适宜的有机物含量为 20一 80％，有机物含量过低，不能提供足够的热能，影响嗜热菌增殖，难以维持高温发酵过程。有机物含量大于 80％时，堆制过程要求大量供氧，实践中常因供氧不足而发生部分厌氧过程。

３、堆肥程序Ａ、原料预处理包括分选、破碎以及含水率和碳氮比调整。Ｂ、原料发酵 我国高温堆肥大多采用一次发酵方式，周期长达 30天以上，

目前实验推广的是二次发酵方式，周期一般需要 20天。

一次发酵：前两个阶段，１０－２０天二次发酵：第三段　后发酵室，堆成 1—2米高的堆垛进

行二次发酵，使之腐熟。此时温度持续下陈当温度稳定在 40℃左右时即达腐熟，一般需 20一 30天。

Ｃ、后处理后处理包括去除杂质和进行必要的破碎处理。４、堆肥方法间歇堆肥法（野积式堆肥）传统方法；一次发酵，５周，每周翻动１ - ２次　　　　　二次发酵，６ - １０周全过程３０ - ９０天，场地坚实　不渗水　面积足够

说明；

１００Ｔ／Ｄ垃圾处理实验厂工艺流程图

优点；１、时间短

２、建池数量少

３、一次发酵后除杂，减少体积

４、一次发酵进入二次发酵过程中，机械翻转，加快腐熟进程，缩短周期

连续发酵

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。

５、腐熟度概念

堆肥的腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。在工程上，它是的衡量堆肥反应完成的信号；在农业上，它是堆肥质量的指标。

(I) 直观经验法：成品氓肥显棕色或陪灰色，并具有霉臭酌土壤气味，无明显的纤维。(2)淀粉测试法：淀粉测试法的理论依据是在正常的发酵过程中，堆肥的淀粉量随时间增加而减少，一般当发酵到达第4—5周时，淀粉绝大部分分解，最终成品堆肥中，淀粉应全部消失。测定方法是将堆肥样品加入高氨酸溶液，搅拌、过滤，用碘液检验滤液，如果变黄、略有沉淀物，表明堆肥已经稳定；如果呈现蓝色，表明堆肥未腐熟。

测试方法

(3)耗氧速率法通过仪器自动显示堆层 O ２或 CO ２浓度在单位时间内的变

化值，以评定堆肥发酵程度和腐熟情况。６、堆肥的农业效用　堆肥的改土作用１．增加土壤有机质 2 ．改善土壤结构 3 ．提高土壤功能 4 ．促进植物根系增长 堆肥的增产作用堆肥农用的不利因素

Ｎ、Ｐ、Ｋ含量低

易富集有害元素

投资大，成本偏高

第二节 厌氧发酵制沼气

1 、厌氧发酵的原理

整个发酵过程分为液化、产酸和产甲烷三个阶段；不同菌群

见图

影响因素

①、原料配比：合适的碳氮比

大量报道及实验表明，碳氮比 20-30最佳，为 35时产气量明显下降

（ 3 ）厌氧发酵工艺

按发酵温度划分：高温厌氧发酵工艺

自然温度厌氧发酵工艺

1 、高温厌氧发酵工艺

温度： 47-55度

效果：有机物分解旺盛、发酵快，物料在发酵池内停留时间短

适用对象：城市垃圾、粪便和污泥

发酵程序

2 、自然温度厌氧发酵工艺

是指在自然温度影响下发酵温度发生变化的厌氧发酵工艺

发酵池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广