固废固体废物生物处理课件

第五章第五章固体废物生物处固体废物生物处理理第五章第五章 固体固体废废物生物物生物处处理理15.1 概概述述5.1 概概 述述22024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 对 象象&以生物源物质为主要组分的各种固体废物易腐生活垃圾易腐生活垃圾农业废弃物农业废弃物食品加工废物食品加工废物2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 对 象象&生物源物质的化学分析生物质组成生物质组成可溶性糖、纤维素、半纤维素、木质素可溶性糖、纤维素、半纤维素、木质素蛋白质（水溶、非水溶）、脂肪蛋白质（水溶、非水溶）、脂肪营养元素营养元素N、P、K、Ca、Mg、Fe其他其他盐度、有害元素、有害化合物盐度、有害元素、有害化合物2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 途途 径径&好氧/兼性废物废物水溶性有机物水溶性有机物非水溶性有机物非水溶性有机物水解水解微生物代谢微生物代谢热量热量CO2+H2O+N2+NH3+腐殖质NOx-O2生物量生物量2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 途途 径径&厌氧废物废物水溶性水溶性非水溶性非水溶性水解水解糖类糖类蛋白质蛋白质脂肪酸脂肪酸酸化酸化/发酵发酵VFA氨基酸氨基酸乳酸乳酸醇类醇类乙酸化乙酸化乙酸乙酸CO2H2NH4+H2O甲烷化甲烷化CH4+CO2NH4+生物塑料生物塑料PHA聚乳酸聚乳酸氢回收氢回收腐殖质腐殖质2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 途途 径径&其他Vemicomposting废物废物初腐化初腐化蚯蚓代谢蚯蚓代谢蚓粪蚓粪蚓体蚓体2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 途途 径径&基质化利用废物废物水解水解营养液营养液微生物体微生物体酶酶其他微生物蛋白质其他微生物蛋白质2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 应 用用&堆肥无害化、稳定化、有机质循环无害化、稳定化、有机质循环农业农业/生活垃圾处理生活垃圾处理受污染土壤处理受污染土壤处理2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所生生 物物 处 理理 的的 应 用用&厌氧消化稳定化、能源利用、有机质循环稳定化、能源利用、有机质循环农业农业/生活垃圾生活垃圾/食品工业废物食品工业废物/污泥处理污泥处理&其他高附加值利用生物可降解聚合物、生物可降解聚合物、H2、电能、酶制剂、电能、酶制剂2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所生源化研究所生 物物 5.2 固体废物堆肥化固体废物堆肥化5.2 固体固体废废物堆肥化物堆肥化112024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆肥工堆肥工艺的定的定义与分与分类&定义在受控条件下，通过微生物对有机物的代谢过程，在受控条件下，通过微生物对有机物的代谢过程，使生物源废物转化为稳定的有机残余物，堆肥产使生物源废物转化为稳定的有机残余物，堆肥产物应具有在堆存和运输过程中不腐败发臭、相容物应具有在堆存和运输过程中不腐败发臭、相容于植物生长的特性于植物生长的特性&分类进进出料出料间歇间歇/连续连续物料运动物料运动静态静态/动态动态代谢环境代谢环境高温高温/中温中温 好氧好氧/厌氧厌氧2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆肥工源化研究所堆肥工艺艺2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理&计量方程不含氮有机物的氧化不含氮有机物的氧化含氮有机物的氧化含氮有机物的氧化细胞质的合成细胞质的合成细胞质的氧化细胞质的氧化2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理例题某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为某堆肥化原料中含氮与不含氮有机物的重量比为1：3，含氮有机，含氮有机物计量分子式为：物计量分子式为：C12H16O6N,不含氮有机物计量分子式为：不含氮有机物计量分子式为：C2H3O;若堆肥过程中有机物的降解率均为若堆肥过程中有机物的降解率均为60%,其中转化为生物其中转化为生物质的重量占质的重量占1/10，生物质的计量分子式为：，生物质的计量分子式为：C5H7O2N；腐熟堆肥；腐熟堆肥分子式为：分子式为：C15H18O4N，不考虑生物质的进一步降解时，计算每，不考虑生物质的进一步降解时，计算每吨该种废物（含干有机物吨该种废物（含干有机物30%）堆肥化所需的理论空气量（）堆肥化所需的理论空气量（m3）。）。空气中含氧空气中含氧21%（体积比），每（体积比），每mol氧体积为氧体积为0.0224 m32023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理解：以以1kg1kg为计算单位为计算单位1 1）转化为生物质的含碳有机物量及其耗氧量）转化为生物质的含碳有机物量及其耗氧量取取n=5n=5，配平前式：，配平前式：2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理2）其余含碳有机物降解耗氧量）其余含碳有机物降解耗氧量2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理3）含氮有机物降解耗氧量）含氮有机物降解耗氧量取取m=3配平配平4）总耗氧量）总耗氧量=106+563+118=787g换算为每吨原料，即需空气换算为每吨原料，即需空气2623Nm32023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理&堆肥化微生物细菌：化能异养型细菌细菌：化能异养型细菌 化能自养型细菌化能自养型细菌放线菌放线菌真菌：霉菌真菌：霉菌 酵母菌酵母菌原生动物原生动物2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理&堆肥过程与微生态启动阶段启动阶段主导微生物：真菌、放线菌主导微生物：真菌、放线菌 代代 谢：谢：升温阶段升温阶段主导微生物：细菌、放线菌主导微生物：细菌、放线菌 代代 谢：谢：高温阶段高温阶段主导微生物：细菌、（放线菌）主导微生物：细菌、（放线菌）代代 谢：谢：胞外酶胞外酶生物质细胞生物质细胞溶解性基质溶解性基质好氧代谢好氧代谢溶解性基质溶解性基质无机物无机物+细胞质细胞质+热量热量好氧代谢好氧代谢溶解性基质溶解性基质无机物无机物+细胞质细胞质+热量热量2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理降温阶段降温阶段主导微生物：放线菌、真菌、原生动物主导微生物：放线菌、真菌、原生动物代代 谢：谢：腐熟阶段腐熟阶段主导微生物：放线菌、真菌、原生动物、自养型细菌主导微生物：放线菌、真菌、原生动物、自养型细菌代代 谢：谢：胞外酶胞外酶非溶解性有机物非溶解性有机物无机物无机物+细胞质细胞质+热量热量溶解性基质溶解性基质好氧代谢好氧代谢原生动物原生动物细胞质细胞质生物体生物体+残余物残余物+无机物无机物胞外酶胞外酶非溶解性有机物非溶解性有机物无机物无机物+细胞质细胞质+热量热量溶解性基质溶解性基质好氧代谢好氧代谢原生动物原生动物细胞质细胞质生物体生物体+残余物残余物+无机物无机物特征微生态替换型代谢2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理&堆肥过程的影响因素物物 料料 指指 标标 影影 响响适宜值适宜值有机物含量与组成有机物含量与组成生物代谢生物代谢30%含水率含水率生物代谢、传质生物代谢、传质4060%空隙率空隙率传质传质40%C/N生物代谢生物代谢20352023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理原料有机物含量对堆肥过程的影响原料有机物含量对堆肥过程的影响c成品质量成品质量-要求有机物含量要求有机物含量10%，堆肥过程有机物降解率，堆肥过程有机物降解率45%原料有机物含量应原料有机物含量应19.8%c达到升温与干化要求达到升温与干化要求-升温升温555d 60%蒸发潜热蒸发潜热-干化干化初含水率初含水率55%终含水率终含水率45%有机物热值18MJ/kg原料有机物含量原料有机物含量 30%可满足可满足2 2方面的要求方面的要求2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理原料含水率与空隙率对堆肥过程的影响原料含水率与空隙率对堆肥过程的影响c生物过程生物过程 含水率下限含水率下限23%，无上限，无上限c孔隙氧传递过程孔隙氧传递过程 堆体应保持一定的空隙率堆体应保持一定的空隙率 含水率与空隙率相关含水率与空隙率相关-物料达到田间含水率物料达到田间含水率 物料内孔隙为水分饱和物料内孔隙为水分饱和 堆肥过程的物料含水率应基本与田间含水率相当堆肥过程的物料含水率应基本与田间含水率相当新鲜垃圾田间含水率新鲜垃圾田间含水率5570%腐熟堆肥田间含水率腐熟堆肥田间含水率3040%优化初始含水率优化初始含水率40-60%，空隙率，空隙率 40%2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理原料原料C/N比对堆肥过程的影响比对堆肥过程的影响堆肥过程中碳氮的消费模式堆肥过程中碳氮的消费模式为保持肥分、控制环境影响，为保持肥分、控制环境影响，N应主要用于细胞原料应主要用于细胞原料原料中可堆肥有机物的碳、氮质量之比原料中可堆肥有机物的碳、氮质量之比C氧化产能氧化产能堆体升温堆体升温合成能量合成能量细胞原料细胞原料细胞合成细胞合成降解产能降解产能氨氨 释释 放放N细胞原料细胞原料合成能量合成能量C/NC/N过低，过量氨散失过低，过量氨散失，也不宜升温（，也不宜升温（N N能量代谢的低效性）能量代谢的低效性）C/NC/N过高，细胞合成滞后，降解不完全；成品进入土壤后出现过高，细胞合成滞后，降解不完全；成品进入土壤后出现 “氮饥饿氮饥饿”争夺土壤养分争夺土壤养分2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理&堆肥过程的影响因素 过过 程程 指指 标标 影影 响响适宜值适宜值堆体氧浓度堆体氧浓度生物代谢生物代谢5%v/v堆堆 温温生物代谢、无害化生物代谢、无害化4565 堆制时间堆制时间生物代谢、植物相容性生物代谢、植物相容性一次发酵一次发酵3-15d二次发酵二次发酵 30dpH值值生物代谢生物代谢中性中性 接接 种种 一般对升温与启动阶段影响较为明显一般对升温与启动阶段影响较为明显2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化原原理理&堆肥评价卫生无害化：致病菌、寄生虫卵、有害昆虫卵卫生无害化：致病菌、寄生虫卵、有害昆虫卵植物相容性：发芽率试验、植物生长试验植物相容性：发芽率试验、植物生长试验臭气臭气稳定化：稳定化：淀粉、淀粉、org C/org C0、NO2-N、腐殖质、腐殖质、水淬水淬C/N比比2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺&工艺调控方法原料原料c有机物含量有机物含量 寻找和应用于适用的废物寻找和应用于适用的废物c含水率含水率 木屑、谷糠、秸秆木屑、谷糠、秸秆粪便、污泥粪便、污泥c空隙率空隙率 木屑、谷糠、秸秆、惰性填充物木屑、谷糠、秸秆、惰性填充物cC/N 粪便、污泥粪便、污泥 /秸秆、园林垃圾秸秆、园林垃圾2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺过程过程c堆体氧浓度堆体氧浓度强制通风、翻倒、搅动强制通风、翻倒、搅动c堆温堆温通风、翻倒、搅动频率、原料组分通风、翻倒、搅动频率、原料组分c堆制时间堆制时间优化原料与环境条件优化原料与环境条件cpH值值氧浓度、空隙率氧浓度、空隙率2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺&工艺过程原料预处理原料预处理 调质调质 一次发酵一次发酵 中间处理中间处理 二次发酵二次发酵 分选分选含水含水/空隙率空隙率分选分选 破碎破碎 C/N破碎破碎 接种接种均质均质 成品精制成品精制 臭气控制臭气控制 污水控制污水控制 控制控制 分选分选 密闭空间密闭空间 贮存贮存 温度温度 磨细磨细 气流处理气流处理 回喷回喷 时时间间 加富肥分加富肥分 氧浓度氧浓度反馈通风反馈通风/翻倒翻倒2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺&一次发酵工艺要素：通风、翻倒、环境控制（保温、防雨）要素：通风、翻倒、环境控制（保温、防雨）野积式野积式/条垛式条垛式通风层通风层强制通风强制通风翻堆翻堆2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺仓式仓式静态静态2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺仓式仓式间歇动态间歇动态c立式塔立式塔2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺c翻倒槽翻倒槽 2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺仓式仓式连续动态连续动态2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺&二次发酵工艺要素：环境控制要素：环境控制野积式野积式翻倒槽翻倒槽2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺&工艺计算装置容积装置容积通风量通风量实际实际理论理论2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺&通风控制按耗氧速率的演化、比例分配按耗氧速率的演化、比例分配2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥化化工工艺按按O2、T、t反馈控制反馈控制ct3/4 t总总ct3/4 t总总2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所堆堆肥肥精精制制&杂物分拣（选）&颗粒控制&营养分加富&微生物接种2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所堆源化研究所堆 肥肥5.3 固体废物厌氧消化固体废物厌氧消化5.3 固体固体废废物物厌厌氧消化氧消化402024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌氧消化的定氧消化的定义与分与分类&定义在受控的无氧环境中，通过厌氧微生物菌群的代在受控的无氧环境中，通过厌氧微生物菌群的代谢，使生物源废物转化为沼气（谢，使生物源废物转化为沼气（CO2+CH4）、稳）、稳定的有机物的过程定的有机物的过程&分类物料含水率物料含水率 液态液态 半固态半固态 固态固态 含固率含固率15%消化流程消化流程 一阶段一阶段 二阶段二阶段代谢环境代谢环境 中温中温 高温高温 3545 50 2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌氧消化氧消化2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理&厌氧消化计量方程式中d=4n+a-2b-3cs=合成或转化成细胞的那部分废物的化学需氧量（COD）e=废物的COD转化成作为能量的甲烷气的部分，且 s+e=1s的数值随废物的组成成分、固体物质在系统内的平均停留时间（c）及细胞衰变率（f）的变化而变动2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理&厌氧消化微生物兼性水解菌：霉菌、酵母、大肠菌群兼性水解菌：霉菌、酵母、大肠菌群厌氧乙酸化菌厌氧乙酸化菌厌氧甲烷化菌：乙酸依赖型厌氧甲烷化菌：乙酸依赖型 氢依赖型氢依赖型2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理&厌氧消化过程与微生态厌氧消化过程厌氧消化过程生态依存关系生态依存关系水解产物积累水解产物积累甲烷化抑制甲烷化抑制乙酸化产氢抑制乙酸化产氢抑制非离子化非离子化VFA必须在相对稳定的微生态条件下进行消化2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理&厌氧消化过程的影响因素物料物料指指 标标 影影 响响适宜值适宜值有机物含量与组成有机物含量与组成生物代谢生物代谢50%，分布均衡，分布均衡含水率含水率生物代谢、传质生物代谢、传质60%C/N生物代谢生物代谢352023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理与堆肥过程相比 厌氧过程没有氧传递要求，不需限制空隙率c原料的有机物含量更高原料的有机物含量更高单位投资更大对设施技术经济性的要求单位投资更大对设施技术经济性的要求c原料含水率没有上限原料含水率没有上限不限制空隙率不限制空隙率c原料含水率低限更高原料含水率低限更高一段式发酵：搅拌的要求一段式发酵：搅拌的要求微生物生态和代谢产物均质化，微生物生态和代谢产物均质化，H2的释放的释放二段式发酵：有限的固液相际传质二段式发酵：有限的固液相际传质cC/N比更高比更高细胞得率低、氮源需求少细胞得率低、氮源需求少过量过量NH4+积累易引起毒性效应积累易引起毒性效应2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理过程过程指指 标标 影影 响响适宜值适宜值温度温度生物代谢生物代谢3240，5055中温菌群高温菌群 中温与高温厌氧菌群的代谢活力中温与高温厌氧菌群的代谢活力2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理过程过程指指 标标 影影 响响适宜值适宜值pH值值生物代谢生物代谢6.87.6 H+浓度影响甲烷化菌群活力、毒性物非离子化浓度影响甲烷化菌群活力、毒性物非离子化VFA和和氨的浓度，以及系统的热力学条件氨的浓度，以及系统的热力学条件反应自由能大小反应自由能大小2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理过程过程 指指 标标 影影 响响 适宜值适宜值 含水率含水率生物代谢、传质生物代谢、传质与搅拌方式相关，但与搅拌方式相关，但 60%停留时间停留时间生物代谢生物代谢25d，15d 氢分压氢分压生物代谢生物代谢10-2atm）和丙酸（）和丙酸（10-5atm）的乙酸化代谢）的乙酸化代谢反应自由能的正负性反应自由能的正负性 PH2难以控制于极低值难以控制于极低值厌氧发酵在丙酸积累的主要因素厌氧发酵在丙酸积累的主要因素2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理接种接种c通常是必须的，尤其当固体含量和有机物含量高时通常是必须的，尤其当固体含量和有机物含量高时抑制物抑制物cNH4+、盐、各种金属离子、盐、各种金属离子2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 原原 理理&过程评价产气率产气率以理论产气率为依据评价*其他与堆肥化类似2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&工艺调控方法物料物料c物料含水率物料含水率 寻找适用废物寻找适用废物c含水率含水率 沼沼 渣渣 /粪便、污泥、沼液粪便、污泥、沼液cC/N 沼沼 液液 /秸秆、园林废物秸秆、园林废物2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺过程过程c温度温度 /进料流率进料流率 /加热水流率加热水流率cpH值值 酸酸 /碱碱c微生态微生态 接种接种cPH2 搅拌搅拌 污泥颗粒化污泥颗粒化c毒害物毒害物 原料控制、搅拌原料控制、搅拌2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺混合收集垃圾混合收集垃圾预分选预分选混合接种混合接种发酵反应器发酵反应器固液分离固液分离1回收回收/填埋填埋/焚烧焚烧分类收集垃圾分类收集垃圾易腐有机废物易腐有机废物渣渣液液固液分离固液分离2液液处理利用处理利用堆肥化堆肥化/直接利用直接利用泥泥&厌氧消化工艺过程2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所&消化工艺条件温度温度温度温度35405055停留时间停留时间停留时间停留时间2530d1218d含固率含固率含固率含固率815253535（二段法）（二段法）接种接种接种接种回流液回流液/泥泥回流渣回流渣液流循环液流循环1:211:0.30.5 厌 氧氧 消消 化化 工工 艺2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所消化工源化研究所消化工艺艺2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&工艺关键搅拌搅拌搅拌搅拌Biogas/液体液体脉冲气流脉冲气流液流循环液流循环接种接种接种接种甲烷化甲烷化甲烷化甲烷化酸化酸化物料输送物料输送物料输送物料输送 2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&消化工艺与设备消化工艺消化工艺DrancoKompogasValorga2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所Kompogas2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所Komp2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所Dranco2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所Dran2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所Valorga2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所Valo2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所Linde-BRV2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所Lind2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所Linde-KCA2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所Lind2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所&消化工艺与设备其他设备其他设备c混合接种混合接种浆式搅拌破碎机（浆式搅拌破碎机（w15）双螺杆混合机双螺杆混合机 （w20）c固液分离固液分离螺杆式挤压螺杆式挤压螺距递减挤压螺距递减挤压卧螺式离心脱水卧螺式离心脱水厌 氧氧 消消 化化 工工 艺2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所消化工源化研究所消化工艺艺2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&产生物利用与处理沼气沼气 发电发电内燃机内燃机/外燃机外燃机沼渣沼渣 堆肥堆肥农用农用焚烧焚烧填埋填埋沼液沼液 脱氮处理脱氮处理灌溉利用灌溉利用2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&工艺计算产气量计算产气量计算c元素组成元素组成测定原料、固体残余的有机元素组成测定原料、固体残余的有机元素组成换算计量化学换算计量化学分子式分子式配平计量化学方程后演算配平计量化学方程后演算c物理组成物理组成G=Ci gi ic生物质组成生物质组成G=hi g iG 单位产气量单位产气量（Nm3/kg）Ci各物理组分的质量比各物理组分的质量比（kg/kg）Gi各物理组分经验产气率各物理组分经验产气率（Nm3/kg）i各物理组分经验消化率（各物理组分经验消化率（-）hi各物理组分的质量比各物理组分的质量比（kg/kg）g i各生物质组分的经验产气率各生物质组分的经验产气率2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺消化率消化率c4560反应器容积反应器容积c发酵周期发酵周期tc日处理垃圾日处理垃圾Fc接种物重量比接种物重量比Ic混合进料容重混合进料容重Wc反应器容积反应器容积V2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&厌氧消化的能源平衡能源产生能源产生c产气产气150250L CH4/kgBVSc发电热效率发电热效率30工艺用能工艺用能c物料加热能量物料加热能量(120150%)c搅拌装机功率搅拌装机功率开机时间率开机时间率2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧 2024/7/12同济大学固体废物处理与资源化研究所厌 氧氧 消消 化化 工工 艺&沼液处置B/C0.1NH3-N1500mg/LCOD2000mg/L适宜土地处理适宜土地处理&沼渣处理植物养份好氧堆肥植物养份好氧堆肥含水量含水量60%无害化水平与消化温度有关无害化水平与消化温度有关2023/8/13同同济济大学固体大学固体废废物物处处理与理与资资源化研究所源化研究所厌厌 氧氧