第六章固体废物微生物处理课件

2024/7/142024/7/14第六章固体废弃物的微生物处理王红梅王红梅 2015.12.152015.12.152024/7/14内容提要固体垃圾的定义及其分类固体垃圾的定义及其分类我国现有的城市生活垃圾处理技术我国现有的城市生活垃圾处理技术堆肥处理技术堆肥处理技术卫生填埋技术卫生填埋技术2024/7/14固体废物固体废物:指人类指人类在生产在生产、生活过程中产生的生活过程中产生的所有所有不再具有使用价值不再具有使用价值而被废弃的而被废弃的固态和半固固态和半固态物质态物质。第一节、固体垃圾的定义及其分类第一节、固体垃圾的定义及其分类2024/7/14 生产过程中产生的固体废物俗称生产过程中产生的固体废物俗称废渣废渣（residue）。）。生活活动过程中产生的固体废物则称为生活活动过程中产生的固体废物则称为垃圾垃圾（refuse）。）。2024/7/14固体废物分类固体废物分类 按组成按组成有机废物有机废物无机废物无机废物 按来源按来源工业固体废物工业固体废物矿业固体废物矿业固体废物农业固体废物农业固体废物城市生活垃圾等城市生活垃圾等 按危害性按危害性 一般废物一般废物危险废物危险废物2024/7/14 根据根据中华人民共和国固体废物污染防治法中华人民共和国固体废物污染防治法危险废物危险废物工业固体废物工业固体废物城市生活垃圾城市生活垃圾2024/7/14我国垃圾问题的特点我国垃圾问题的特点最晚得到重视最晚得到重视最具综合性的环境问题最具综合性的环境问题最难得到处理最难得到处理最贴近的环境问题最贴近的环境问题2024/7/14中华人民共和国固体废物污染环境防治法中华人民共和国固体废物污染环境防治法所确所确立的废弃物治理原则。立的废弃物治理原则。资源化：资源化：采用适宜工艺从固体废弃物中回收有用的物质和采用适宜工艺从固体废弃物中回收有用的物质和能源。要求经济可行，技术可行，能源。要求经济可行，技术可行，就近利用。就近利用。无害化无害化：废弃物的收运、处置都应以环境相允许，对人体：废弃物的收运、处置都应以环境相允许，对人体健康和环境不产生危害。健康和环境不产生危害。减量化：减量化：通过适宜手段减少和减小固体废弃物的数量和容通过适宜手段减少和减小固体废弃物的数量和容积。一方面减少产生积。一方面减少产生(前端前端)，另一方面对其处理利用，另一方面对其处理利用(末末端端)。2024/7/14固体废弃物主要由城市生活垃圾产生。固体废弃物主要由城市生活垃圾产生。我国城市生活垃圾产生量每年以我国城市生活垃圾产生量每年以8-10的速度增长。的速度增长。国内城市生活垃圾积存量已高达国内城市生活垃圾积存量已高达62亿吨，亿吨，2013年年中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，占地约80多万亩，近年来还在以平均每年48的速度持续增长。其中其中80%-90%来自大中城市。来自大中城市。平均城市每人每天产生的垃圾量约为平均城市每人每天产生的垃圾量约为1.2kg，其处理率仅，其处理率仅为为50%左右，约有左右，约有200多座大中城市已陷入城市生活垃圾多座大中城市已陷入城市生活垃圾的包围中。的包围中。2024/7/142024/7/14电子垃圾2024/7/141 1 填埋技术填埋技术 填埋技术由于具有投资相对少、技术较成熟、填埋技术由于具有投资相对少、技术较成熟、处理量大、操作简单等特点，是我国各大城市生处理量大、操作简单等特点，是我国各大城市生活垃圾处理中最常采用的技术。活垃圾处理中最常采用的技术。但填埋法的但填埋法的缺点是缺点是选址较困难，侵占土地资源，选址较困难，侵占土地资源，建设及维护成本高；对垃圾资源的回收利用率几建设及维护成本高；对垃圾资源的回收利用率几乎为零；产生的垃圾渗滤液严重威胁地下水系统，乎为零；产生的垃圾渗滤液严重威胁地下水系统，并需另设污水处理厂进行二次处理。因此该处理并需另设污水处理厂进行二次处理。因此该处理方法存在一定的环境隐患。方法存在一定的环境隐患。第二节、我国现有的城市生活垃圾处理技术第二节、我国现有的城市生活垃圾处理技术2024/7/142024/7/142 焚烧技术焚烧技术 焚烧技术是目前世界上经济发达国家广泛采用的一种城焚烧技术是目前世界上经济发达国家广泛采用的一种城市生活垃圾处理技术。焚烧技术可使垃圾中的碳水化合物市生活垃圾处理技术。焚烧技术可使垃圾中的碳水化合物转变成转变成CO2和和H2O，同时在高温下能杀灭垃圾中的病毒、，同时在高温下能杀灭垃圾中的病毒、细菌。与填埋技术相比，其具有细菌。与填埋技术相比，其具有占地少，选址较易，减容占地少，选址较易，减容效果好（可使垃圾体积缩小效果好（可使垃圾体积缩小80-95），无害化较彻底，），无害化较彻底，垃圾焚烧余热可以进行回收利用垃圾焚烧余热可以进行回收利用等优点。等优点。但焚烧技术基建投资及运转费用较高；但焚烧技术基建投资及运转费用较高；在焚烧过程中在焚烧过程中烧掉了可回收的资源；垃圾回收、运输、贮存及焚烧过程烧掉了可回收的资源；垃圾回收、运输、贮存及焚烧过程中会产生大量的刺激异味，易生成致癌有机物（如二恶英中会产生大量的刺激异味，易生成致癌有机物（如二恶英等），形成二次污染等），形成二次污染。2024/7/143 3 堆肥技术堆肥技术 堆肥技术是依靠自然界广泛分布的微生堆肥技术是依靠自然界广泛分布的微生物将可生物降解的有机物向稳定的腐殖质物将可生物降解的有机物向稳定的腐殖质进行生化转化的微生物学过程，进行生化转化的微生物学过程，基本实现基本实现了城市生活垃圾的资源化、无害化处理了城市生活垃圾的资源化、无害化处理。与填埋技术相比，该技术可以减少对周与填埋技术相比，该技术可以减少对周围环境的污染；与焚烧法相比，可以减少围环境的污染；与焚烧法相比，可以减少对大气的污染，具有一定的经济效益，但对大气的污染，具有一定的经济效益，但前提是必须进行垃圾分类前提是必须进行垃圾分类。2024/7/14堆肥技术的堆肥技术的缺点缺点是，垃圾堆肥生产机械化是，垃圾堆肥生产机械化程度低，堆肥质量不高，因而肥效较低，程度低，堆肥质量不高，因而肥效较低，易造成再次堆积，形成二次污染。易造成再次堆积，形成二次污染。2024/7/142024/7/142024/7/144 4 有机垃圾微生物处理技术有机垃圾微生物处理技术 有机垃圾微生物处理技术的基本原理是，利用微生物降解有机垃圾微生物处理技术的基本原理是，利用微生物降解菌产生多种酶，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、壳素酶、纤维菌产生多种酶，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、壳素酶、纤维素酶、氧化酶、水解酶等，素酶、氧化酶、水解酶等，对分类后的有机垃圾对分类后的有机垃圾（以厨余垃以厨余垃圾为主圾为主，包括果皮、菜叶、菜根、废纸、食品残渣、鸡鸭鱼，包括果皮、菜叶、菜根、废纸、食品残渣、鸡鸭鱼肉废弃物、骨头等）进行快速分解，从而使肉废弃物、骨头等）进行快速分解，从而使9696的有机垃圾的有机垃圾转变为热能、二氧化碳、水及少量的转变为热能、二氧化碳、水及少量的NHNH3 3；有机垃圾经过微；有机垃圾经过微生物处理后，大约生物处理后，大约4%4%的物质残留在生物基质里，残余物主要的物质残留在生物基质里，残余物主要是有机垃圾被微生物分解后残存的无机矿物质、菌床基质以是有机垃圾被微生物分解后残存的无机矿物质、菌床基质以及微生物残体等。及微生物残体等。2024/7/14绿色垃圾的微生物降解技术：绿色垃圾的微生物降解技术：城市和公园的绿化大量季节性的落叶，花瓣，城市和公园的绿化大量季节性的落叶，花瓣，修剪下来的树枝及草坪的碎草，也会形成所谓的修剪下来的树枝及草坪的碎草，也会形成所谓的绿色垃圾。绿色垃圾。除了占用场地，处理这些垃圾每年都要需要除了占用场地，处理这些垃圾每年都要需要付出相当的成本，同时建设和养护这些花，草和付出相当的成本，同时建设和养护这些花，草和树木又需要花钱购买营养土，腐殖质和肥料。树木又需要花钱购买营养土，腐殖质和肥料。2024/7/14绿色垃圾的微生物降解技术：绿色垃圾的微生物降解技术：将经过筛选的微生物菌种与绿色垃圾按一定比将经过筛选的微生物菌种与绿色垃圾按一定比例投入到降解设备内，提供适合微生物生命活动例投入到降解设备内，提供适合微生物生命活动所需的最佳温度，湿度和供氧量，在微生物的作所需的最佳温度，湿度和供氧量，在微生物的作用下，落叶、树枝和碎草中的细胞结构被破坏，用下，落叶、树枝和碎草中的细胞结构被破坏，植物中的养分，如氮、磷、钾，以及其中的微量植物中的养分，如氮、磷、钾，以及其中的微量元素钙、镁、锰、铜、锌等被释放出来，以各种元素钙、镁、锰、铜、锌等被释放出来，以各种形态游离存在，供给植物吸收，同时剩余大量的形态游离存在，供给植物吸收，同时剩余大量的木质纤维和菌体蛋白形成黑褐色的腐殖质，使在木质纤维和菌体蛋白形成黑褐色的腐殖质，使在自然条件下，需要数月、数年才能完成的熟化过自然条件下，需要数月、数年才能完成的熟化过程在短时间内完成。程在短时间内完成。2024/7/142024/7/142024/7/142024/7/14填埋技术填埋技术焚烧技术焚烧技术堆肥技术堆肥技术有机垃圾微生物有机垃圾微生物处理技术处理技术无害化无害化一般，存在一般，存在安全隐患安全隐患一般一般一般一般彻底彻底资源化资源化无经济效益无经济效益可进行余热利用，可进行余热利用，有一定经济效应有一定经济效应有机肥生产受有机肥生产受市场影响大市场影响大残余物可作为有残余物可作为有机肥直接利用机肥直接利用减量化减量化50%80-95%65-75%100%占地面积占地面积大大小小中等中等小小选址条件选址条件较难较难较易较易较难较难较易较易适用条件适用条件对垃圾要求对垃圾要求不严格不严格需进行垃圾分类需进行垃圾分类垃圾中可降解垃圾中可降解有机物有机物40%源头就地处理源头就地处理投资成本投资成本低低高高较高较高低低处理成本处理成本低低高高较高较高低低垃圾处理技术优缺点的比较垃圾处理技术优缺点的比较2024/7/14第三节、堆肥处理技术第三节、堆肥处理技术堆肥化：堆肥化：依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生制地促进可被微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。物化学过程。堆肥：堆肥：深褐色、质地松散、有泥土深褐色、质地松散、有泥土味的物质。这种物质的味的物质。这种物质的养料养料价值不高，但却是一种极好价值不高，但却是一种极好的土壤调节剂和改良剂的土壤调节剂和改良剂，其，其主要成分是腐殖质。主要成分是腐殖质。2024/7/14如果施用未熟堆肥的话如果施用未熟堆肥的话 2024/7/142024/7/141、好氧堆肥的含义、好氧堆肥的含义通气条件下借好氧性微生物活动使有机物降解，从而使固通气条件下借好氧性微生物活动使有机物降解，从而使固体废弃物无害化、资源化。体废弃物无害化、资源化。特点：高温堆肥（一般在特点：高温堆肥（一般在50-60，极限可达，极限可达80-90）2024/7/142024/7/14堆肥处理是堆肥处理是利用多种微生物利用多种微生物人为地促进人为地促进生物生物来源的有机废物来源的有机废物好氧分解和稳定化的过程。好氧分解和稳定化的过程。有机质有机质无机物、矿物质无机物、矿物质+腐殖质腐殖质+能量能量微生物微生物l堆肥处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物堆肥处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物质和有机物质。质和有机物质。2024/7/14好氧堆肥定义的含义要点好氧堆肥定义的含义要点原料为可生物降解废物，固体或半固体；原料为可生物降解废物，固体或半固体；人工控制下进行人工控制下进行；多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的微生物起主导作用。微生物起主导作用。堆制过程好氧、放热，为稳定化过程堆制过程好氧、放热，为稳定化过程；能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、安全性；安全性；2024/7/142、好氧堆肥处理的优点、好氧堆肥处理的优点有机废物分解并达到稳定化 易腐败的有机废物和有毒废物被转化为比较稳定的物质，体积大大缩小(40-60干有机质被分解)，便于处置和运输。有毒化学品(如农药)形成腐殖质，消除毒性。干化作用 人粪尿、动物粪便和污泥含水达80-95，经过堆制处理，大大降低其含水率。2024/7/14杀灭有害生物杀灭有害生物堆制过程释放大量热能，堆温较高。据测堆制过程释放大量热能，堆温较高。据测定，定，6070维持维持3d，可使脊髓灰质炎病，可使脊髓灰质炎病毒、病原细菌和蛔虫卵失活。毒、病原细菌和蛔虫卵失活。堆温堆温5060，持续，持续67d，即可杀灭病原，即可杀灭病原和虫卵。和虫卵。堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂好氧堆肥处理的优点好氧堆肥处理的优点2024/7/14堆肥处理存在的问题堆肥处理存在的问题 堆肥质量不易稳定；堆肥质量不易稳定；原料来源不同、随季节变化，给标原料来源不同、随季节变化，给标准化处理带来困难；准化处理带来困难；物料温度不均匀；物料温度不均匀；受社会、文化、经济因素的影响；受社会、文化、经济因素的影响；2024/7/143、好氧堆制的微生物学过程、好氧堆制的微生物学过程根据根据温度变化和微生物生长温度变化和微生物生长情况，情况，分为潜分为潜育期、中温期、高温期、腐熟期四个时期育期、中温期、高温期、腐熟期四个时期.2024/7/142024/7/14潜育期潜育期Latentphase调整适应时期调整适应时期微生物基本不生长微生物基本不生长堆温基本不变化堆温基本不变化2024/7/14中温期中温期Mesophilicphase堆肥初期堆肥初期(通常在通常在1-3天天)，肥堆中嗜温性微生物利，肥堆中嗜温性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营养和能量来源，用可溶性和易降解性有机物作为营养和能量来源，迅速增殖，并释放出热能，使肥堆温度不断上升。迅速增殖，并释放出热能，使肥堆温度不断上升。此阶段温度在室温至此阶段温度在室温至45范围内，微生物以中温、范围内，微生物以中温、需氧型为主，通常是一些无芽胞细菌。需氧型为主，通常是一些无芽胞细菌。也称产热也称产热阶段，中温阶段，升温阶段，升温期等阶段，中温阶段，升温阶段，升温期等 2024/7/14中温期微生物类型中温期微生物类型微生物类型较多，主要是细菌、真菌和放线菌。微生物类型较多，主要是细菌、真菌和放线菌。其中细菌主要利用水溶性单糖等，其中细菌主要利用水溶性单糖等，放线菌和真菌对于分解纤维素和半纤维素物质具放线菌和真菌对于分解纤维素和半纤维素物质具有特殊的功能。有特殊的功能。2024/7/14高温期高温期Thermophilicphase当肥堆温度上升到当肥堆温度上升到45以上时，即进入高温阶段。以上时，即进入高温阶段。通常从堆积发酵开始，只须通常从堆积发酵开始，只须2-3天时间肥堆温度便天时间肥堆温度便能迅速地升高到能迅速地升高到55，1周内堆温可达到最高值周内堆温可达到最高值（最高温可达（最高温可达80）。）。除前一阶段残留的和新形除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解转化外，半纤维素、成的可溶性有机物继续分解转化外，半纤维素、纤维素、蛋白质等复杂有机物也开始强烈分解。纤维素、蛋白质等复杂有机物也开始强烈分解。2024/7/14Composting pile2024/7/14高温期微生物高温期微生物嗜温性微生物受到抑制，嗜热性微生物逐渐取而嗜温性微生物受到抑制，嗜热性微生物逐渐取而代之。代之。在在50左右进行活动的主要是嗜热性真菌左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；和放线菌；温度上升到温度上升到60时，真菌几乎完全停时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌和细菌活动；止活动，仅有嗜热性放线菌和细菌活动；温度上温度上升到升到70以上时，大多数嗜热性微生物已不适宜，以上时，大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。微生物大量死亡或进入休眠状态。2024/7/14嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌2024/7/14StreptomyceStreptomyces and s and ThermomonosporaThermomonospora isolated from compostisolated from compost2024/7/14ThermomonosporaThermomonospora form osensis type strain form osensis type strain2024/7/14烟曲霉烟曲霉烟曲霉烟曲霉 Aspergillus fumigatusAspergillus fumigatus2024/7/14A dissolving cellulose fibre-Clostridium thermocellum bacteria barely visible2024/7/14白地霉白地霉 Geotrichum candidum2024/7/14高温期自然调节高温期自然调节此时，产生的热量减少，堆温自动下降。此时，产生的热量减少，堆温自动下降。当堆温降至当堆温降至70以下时，处于休眠状态的嗜热性以下时，处于休眠状态的嗜热性微生物又重新活动，继续分解难分解的有机物，微生物又重新活动，继续分解难分解的有机物，热量又增加，堆温就处于一个自然调节的、延续热量又增加，堆温就处于一个自然调节的、延续较久的高温期。较久的高温期。2024/7/14高温期作用高温期作用高温对于堆肥的快速腐熟起到重要作用，在此阶高温对于堆肥的快速腐熟起到重要作用，在此阶段中堆肥内开始了腐殖质的形成过程，并开始出段中堆肥内开始了腐殖质的形成过程，并开始出现能溶解于弱碱的黑色物质。现能溶解于弱碱的黑色物质。C/N比明显下降，比明显下降，肥堆高度随之降低。肥堆高度随之降低。通过高温能有效杀灭有机废弃物中病原物，按我通过高温能有效杀灭有机废弃物中病原物，按我国高温堆肥卫生标准（国高温堆肥卫生标准（GB7959-87），要求堆肥），要求堆肥最高温度达最高温度达5055以上，持续以上，持续5-7d。2024/7/142024/7/14腐熟期腐熟期Maturationphase在高温阶段末期，只剩下部分较难分解的有机物在高温阶段末期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。量减少，温度下降。此时嗜温性微生物再占优势，对残留较难分解的此时嗜温性微生物再占优势，对残留较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且趋于稳有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且趋于稳定化，堆肥进入腐熟阶段。定化，堆肥进入腐熟阶段。降温后，需氧量大量减少，肥堆空隙增大，氧扩降温后，需氧量大量减少，肥堆空隙增大，氧扩散能力增强，此时只需自然通风。散能力增强，此时只需自然通风。2024/7/142024/7/14适用2024/7/142024/7/142024/7/14环境温度：环境温度：对二次发酵的影响大有机质含量：有机质含量：20-80%为宜。太低，升温慢，太高，供氧不足（发臭）水分：水分：50-60%为宜。过高，氧不足碳氮比：碳氮比：初始3035:1为宜。过高，缺氮，周期长，过低，氮损失。碳磷比：碳磷比：75-150:1为宜。酸碱度：中性或弱碱性。酸碱度：中性或弱碱性。通风供氧：动力供氧通风供氧：动力供氧影影响响堆堆肥肥的的因因素素2024/7/14立式堆肥发酵塔立式堆肥发酵塔卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒简仓式堆肥发酵仓简仓式堆肥发酵仓箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池堆肥发酵装置堆肥发酵装置4、好氧堆肥的装置、好氧堆肥的装置2024/7/145-8天完成一天完成一次发酵次发酵（1）立式堆肥发酵塔）立式堆肥发酵塔2024/7/14又称为泽西又称为泽西(Jersey)法。法。主要设施：立式筒状发酵仓，仓高主要设施：立式筒状发酵仓，仓高1015m，分，分56层，主要用于城市垃圾处理。层，主要用于城市垃圾处理。分选、破碎后的垃圾由皮带输送至仓顶层，分选、破碎后的垃圾由皮带输送至仓顶层，受自重力和栅板的控制每日下降一层，一受自重力和栅板的控制每日下降一层，一共停留共停留56d，出料后静态发酵，出料后静态发酵3060d。2024/7/14机械通入空气，水分从顶部补充，仓内机械通入空气，水分从顶部补充，仓内温度高，升温快，温度高，升温快，24h可上升至可上升至50以以上，上，70可维持可维持3d，之后温度逐渐下降。，之后温度逐渐下降。该工艺占地少，垃圾分解彻底，运行费该工艺占地少，垃圾分解彻底，运行费用低，但水分分布不均匀。用低，但水分分布不均匀。2024/7/14（2）卧式堆肥发酵）卧式堆肥发酵-滚筒滚筒2024/7/14也称卧式旋转法，由丹麦人首先研制也称卧式旋转法，由丹麦人首先研制和使用的一种连续堆肥法。和使用的一种连续堆肥法。关键设备：长关键设备：长2030m、直径、直径34m、倾角倾角23的可回旋转动的金属圆筒，的可回旋转动的金属圆筒，转速转速0.51转转/M，机械送风。，机械送风。2024/7/14有机废物被送入滚筒后，随滚筒的旋转翻有机废物被送入滚筒后，随滚筒的旋转翻动并向滚筒尾部动并向滚筒尾部(出料部位出料部位)移动，在此过程移动，在此过程中完成有机质的降解、升温、杀菌等，筒中完成有机质的降解、升温、杀菌等，筒内温度内温度60以上。以上。物料在反应器内停留物料在反应器内停留35d，出料后的初产，出料后的初产物再静态堆制物再静态堆制56d，达到腐熟稳定。，达到腐熟稳定。2024/7/142024/7/14（3）箱式堆肥）箱式堆肥/静态堆肥静态堆肥2024/7/14静态堆制工艺又称为常规堆制工艺静态堆制工艺又称为常规堆制工艺(conventionalcomposting)我国长期使用的一种有机肥堆制法；我国长期使用的一种有机肥堆制法；原料预处理，调整含水量和原料预处理，调整含水量和C/N；垃圾垃圾7080与与2030的稀粪混合，的稀粪混合，条形堆制，堆底宽条形堆制，堆底宽2.53.0m，高，高1.75m左左右，长度不限，自然通风；右，长度不限，自然通风；2024/7/14堆好后呈龟背形，堆中竖插竹竿或木棒，堆好后用稀泥封堆，以防热量散失。可插入作物秸秆或草束通气；23d后，堆温上升至50以上(中心部位可达65以上)，维持1020 d，整个工艺过程需要6090d产物才能达到稳定；蛔虫卵致死率90以上。2024/7/142024/7/14通气方式通气方式插竹竿，自然通气；插竹竿，自然通气；人工翻堆方式通气。人工翻堆方式通气。人工翻堆每周人工翻堆每周12次，机械翻堆可次，机械翻堆可12d一次，后期腐熟阶段可每周翻一次，后期腐熟阶段可每周翻一次。一次。2024/7/14场地要求及特点场地要求及特点场地坚实不渗水，有顶棚遮盖，大风场地坚实不渗水，有顶棚遮盖，大风频繁的地区应在逆风面设置挡风墙。频繁的地区应在逆风面设置挡风墙。工艺特点：工艺简单，设备少，处理工艺特点：工艺简单，设备少，处理成本低，但工艺时间长。成本低，但工艺时间长。2024/7/14第四节第四节卫生填埋卫生填埋卫生填埋卫生填埋(sanitarylandfill)始于始于20世世纪纪60年代，是在传统堆制的基础上，年代，是在传统堆制的基础上，避免环境免受二次污染而发展起来的避免环境免受二次污染而发展起来的一种较好的固体废物处理法；一种较好的固体废物处理法；优点：投资少，容量大，见效快。优点：投资少，容量大，见效快。视频2024/7/14u卫生填埋的类型卫生填埋的类型主要有主要有厌氧、好氧和半好氧厌氧、好氧和半好氧三种。三种。填埋类型填埋类型特点及应用情况特点及应用情况厌氧填埋厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，气体，目前广泛采用目前广泛采用。好氧和半好好氧和半好氧填埋氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺要求较复杂，费用较高，尚处于工艺要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。研究阶段。2024/7/14Anaerobic Bioreactor Liquids Storage Gas Collection to Generate Energy GroundwaterMonitoring Bioreactor Program 2024/7/14Aerobic Bioreactor Liquids Storage Air Injection GroundwaterMonitoring Bioreactor Program 2024/7/14Facultative Bioreactor Liquids Storage Gas Collection to Generate Energy GroundwaterMonitoring Bioreactor Program 2024/7/14一、填埋场地的建设与运行一、填埋场地的建设与运行根据地形、地貌和土壤条件、水文地质、气候、运输距离、出入道路条件等进行选择，使填埋处理不影响当地居民的生活和健康。场地底部要构筑不漏水的防水层、集水管和集水井等设施，四周要防止水流冲刷、防止地下水和地面水受污染，避免一般填埋出现的卫生条件差，二次污染频繁的问题出现。1、场地的建设、场地的建设2024/7/14Concept illustration of a Typical Sanitary Landfill Site2024/7/142024/7/142024/7/142024/7/142024/7/142024/7/142、垃圾填埋处理、垃圾填埋处理将垃圾在填埋场内分区分层进行填埋。将垃圾在填埋场内分区分层进行填埋。每天的垃圾，在限定范围铺散为每天的垃圾，在限定范围铺散为4075cm的薄的薄层，然后压实。垃圾层厚度应为层，然后压实。垃圾层厚度应为2.53m。一次性填埋处理垃圾层最大厚度为一次性填埋处理垃圾层最大厚度为9m。每层垃。每层垃圾压实后覆土圾压实后覆土2030cm。废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即填埋单元埋单元(cell)。当天的垃圾，当天压实覆土，成为一个填埋单元。当天的垃圾，当天压实覆土，成为一个填埋单元。2024/7/14具有同样高度的一系列相互衔接的填埋单元具有同样高度的一系列相互衔接的填埋单元构成一个填埋层。构成一个填埋层。按上述工序完成的卫生填埋场由一个或几个按上述工序完成的卫生填埋场由一个或几个填埋层组成。填埋层组成。当填埋到最终的设计高度以后，再在该填埋当填埋到最终的设计高度以后，再在该填埋层上层盖一层层上层盖一层90120cm的土壤，压实后就的土壤，压实后就成为一个比较标准的卫生填埋场。成为一个比较标准的卫生填埋场。2024/7/142024/7/142024/7/14The Stevens County Sanitary Landfill,opened on July 5,1979,is a facility that was designed to serve the waste needs of the citizens of Stevens County.2024/7/14上节内容回顾上节内容回顾2014.12.9我国目前城市垃圾处理的主要技术有哪些我国目前城市垃圾处理的主要技术有哪些？各自有什么优缺点？各自有什么优缺点？堆肥技术需要人们控制哪些因素？堆肥技术需要人们控制哪些因素？堆肥可以分为哪几个阶段？其中的微生物堆肥可以分为哪几个阶段？其中的微生物过程如何？过程如何？卫生填埋有哪几种类型？卫生填埋有哪几种类型？卫生填埋分为哪几个阶段？卫生填埋分为哪几个阶段？2024/7/14二、填埋的微生物学过程根据垃圾在卫生填埋过程中的根据垃圾在卫生填埋过程中的分解情况、气体分解情况、气体产生和微生物活动产生和微生物活动情况，将整个过程人为地划情况，将整个过程人为地划分为四个阶段：分为四个阶段：好氧分解阶段、厌氧产酸阶段、好氧分解阶段、厌氧产酸阶段、甲烷产生加速阶段、甲烷产生下降阶段甲烷产生加速阶段、甲烷产生下降阶段。2024/7/141、好氧分解阶段、好氧分解阶段垃圾好氧分解主要是开始阶段。垃圾好氧分解主要是开始阶段。此阶段时间的长短取决于分解速度，由此阶段时间的长短取决于分解速度，由几天到几个月。几天到几个月。填埋层内的氧耗尽后进入第二阶段。填埋层内的氧耗尽后进入第二阶段。2024/7/142、厌氧产酸阶段、厌氧产酸阶段在此阶段，好氧微生物的生命活动终止；在此阶段，好氧微生物的生命活动终止；无氧呼吸的细菌，如硝酸还原细菌和硫酸无氧呼吸的细菌，如硝酸还原细菌和硫酸还原细菌等，以物料中的还原细菌等，以物料中的NO3、SO42-的的氧作为最终电子受体进行无氧呼吸，使有氧作为最终电子受体进行无氧呼吸，使有机质进一步被分解产生多种有机酸。机质进一步被分解产生多种有机酸。有机酸积累、有机酸积累、pH下降，甲烷菌开始活动，下降，甲烷菌开始活动，主要产物是主要产物是N2，H2S、NH3、CO2等。等。2024/7/143、甲烷产生加速阶段、甲烷产生加速阶段在严格厌氧菌和一些兼性厌氧菌的作用下，在严格厌氧菌和一些兼性厌氧菌的作用下，有机酸被进一步分解，产生甲烷，甲烷含有机酸被进一步分解，产生甲烷，甲烷含量达到量达到5060(v/v)。有机酸含量下降，有机酸含量下降，pH值升高，产乙酸菌、值升高，产乙酸菌、解纤维菌和产甲烷菌数量很多。解纤维菌和产甲烷菌数量很多。收集、利用甲烷的关键时期。收集、利用甲烷的关键时期。2024/7/142024/7/144、甲烷产生下降阶段、甲烷产生下降阶段有机酸浓度下降，甲烷产率下降。有机酸浓度下降，甲烷产率下降。水分、水流、水分、水流、pH、粒径、接种剂的添加、培养、粒径、接种剂的添加、培养物浓度、温度等多种因素影响到填埋有机物的物浓度、温度等多种因素影响到填埋有机物的分解及产甲烷作用。分解及产甲烷作用。水分和水分和pH在填埋物产甲烷中起关键作用。需要在填埋物产甲烷中起关键作用。需要有适宜的水分和中性的有适宜的水分和中性的pH。较高的水分有利于。较高的水分有利于可溶性基质和营养物的溶解以及微生物的移动。可溶性基质和营养物的溶解以及微生物的移动。研究表明水分含量和甲烷产生速率呈正相关。研究表明水分含量和甲烷产生速率呈正相关。2024/7/14三、填埋场渗滤液的处理和气体收集三、填埋场渗滤液的处理和气体收集1.渗滤液的处理渗滤液的处理垃圾分解过程中产生的液体以及渗出的地垃圾分解过程中产生的液体以及渗出的地下水和渗入的地表水，统称为下水和渗入的地表水，统称为填埋场渗滤填埋场渗滤液液。渗滤液的性质主要取决于所埋垃圾的种类，渗滤液的性质主要取决于所埋垃圾的种类，渗滤液的数量取决于填埋场溶滤液的来源、渗滤液的数量取决于填埋场溶滤液的来源、填埋场的面积、垃圾状况和下层土壤等等。填埋场的面积、垃圾状况和下层土壤等等。2024/7/14渗滤液收集：集水管、集水井等设施；渗滤液收集：集水管、集水井等设施；渗滤液处理或处置渗滤液处理或处置：新的渗滤液，用厌氧、好氧生物法处理；新的渗滤液，用厌氧、好氧生物法处理；稳定的填埋场渗滤液，采用物理化学处理稳定的填埋场渗滤液，采用物理化学处理法。已经历厌氧发酵，可生物降解有机物法。已经历厌氧发酵，可生物降解有机物的含量已降至最少。的含量已降至最少。2024/7/14渗滤液处理或处置：渗滤液处理或处置：旱季或干旱地区，渗滤液可再循环利用旱季或干旱地区，渗滤液可再循环利用，即将收，即将收集的渗滤液回灌到填埋场，通过生物作用、物理集的渗滤液回灌到填埋场，通过生物作用、物理和化学作用被降解、转化或被稀释分布，可省略和化学作用被降解、转化或被稀释分布，可省略水处理系统，加速垃圾稳定。水处理系统，加速垃圾稳定。蒸发蒸发：减少渗滤液的容积。采用蒸发处理，要修：减少渗滤液的容积。采用蒸发处理，要修建建渗滤液容纳池渗滤液容纳池，让其蒸发散失。蒸发剩余物再，让其蒸发散失。蒸发剩余物再进行处理或处置。容纳池要求底部不渗漏，并加进行处理或处置。容纳池要求底部不渗漏，并加盖防雨，通风驱散臭气。盖防雨，通风驱散臭气。2024/7/142、气体收集、气体收集微生物厌氧发酵产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧微生物厌氧发酵产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢气、硫化氢、氮气等气体。化碳、氢气、硫化氢、氮气等气体。填埋场产气量和气体成分与被分解的固体废物的填埋场产气量和气体成分与被分解的固体废物的种类有关，并随填埋年限而变化。每千克挥发性种类有关，并随填埋年限而变化。每千克挥发性有机固体的产气量约为有机固体的产气量约为0.0130.047m3。甲烷发酵进入稳定期的时间为甲烷发酵进入稳定期的时间为2年后，填埋场气体年后，填埋场气体一般含有一般含有3040甚至甚至6070的甲烷，以及的甲烷，以及多种其它种类的气体。多种其它种类的气体。填埋场气体经过处理后可以作为能源加以利用。填埋场气体经过处理后可以作为能源加以利用。2024/7/14甲烷的去向：甲烷的去向：回收作能源，回收作能源，释放到环境；释放到环境；微生物氧化：厌氧甲烷氧化菌、好氧甲烷氧微生物氧化：厌氧甲烷氧化菌、好氧甲烷氧化菌（存在于填埋物培土中）。化菌（存在于填埋物培土中）。甲烷气体的好氧氧化作用过程：甲烷气体的好氧氧化作用过程：CH4CH3OHHCHOHCOO-CO22024/7/14