固體廢物處理處置生物技術(shù),1.固體廢物的概念與分類(lèi),（1）固體廢物的概念,固體廢物,（solid waste）,一般指人類(lèi)在生產(chǎn)、加工、流通、消費(fèi)以及生活等過(guò)程提取目的組分之后，廢棄去的固態(tài)或泥漿狀物質(zhì)。,有資料顯示，全國(guó),668,個(gè)大大小小的城市中有,2/3,的城市處于垃圾的“包圍”之中，有人形象地稱(chēng)之為“垃圾圍城”效應(yīng)。,它們絕大多數(shù)采取就地焚燒，易地堆放或挖坑填埋，既污染環(huán)境又耗費(fèi)土地和人力。,垃圾占地還像烈性傳染病一樣由城市向農(nóng)村蔓延，一些廢舊大棚的塑料薄膜堆積在田間地頭，既爛不掉，也扔不掉。,（2）分類(lèi),按化學(xué)性質(zhì)分：有機(jī)廢物和無(wú)機(jī)廢物,按危害狀況分：有害廢物和一般廢物,按來(lái)源分（歐美）：工業(yè)固體廢物、礦業(yè)固體廢物、城市固體廢物、農(nóng)業(yè)固體廢物和放射性固體廢物；,按固體廢物的管理需要（我國(guó)）分：工礦業(yè)固體廢物、有害固體廢物和城市垃圾。,固體廢物對(duì)環(huán)境的危害,侵占土地,（1990年，我國(guó)歷年工業(yè)固體廢物堆存總量為64.82億噸，占地5.84億平方米）；,污染土壤和地下水,（堆存垃圾滲濾液會(huì)污染土壤和地下水）；,污染水體,（許多人將垃圾傾入水體，造成水體污染）；,污染大氣,（尾礦粉煤灰、污泥和垃圾顆粒隨風(fēng)飛揚(yáng)；固體廢物的焚燒產(chǎn)生有害氣體和粉塵等）。,影響環(huán)境衛(wèi)生,固體廢物的特點(diǎn),首先，,具有呆滯性和不可稀釋性,（污染物的最終形態(tài)）,其次，在自然條件下，固體廢物中的有害成分會(huì)轉(zhuǎn)入大氣、水體和土壤中，參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，具有,長(zhǎng)期潛在的危害性；,最后，由于固體廢物具有呆滯性、不可稀釋性、長(zhǎng)期潛在的危害性，因而對(duì)固體廢物必須從其產(chǎn)生、運(yùn)輸、存貯、處理及處置的每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行控制，即具有,全過(guò)程管理的特點(diǎn),。,固體廢物綜合管理的主要目標(biāo),減量化：,通過(guò)適宜的手段減少和減小固體廢物的數(shù)量和容積。,要求：,減少,數(shù)量、體積、種類(lèi),、降低危險(xiǎn)廢物中有害成分的,濃度,、減輕或清除其,危險(xiǎn)特性,等,全面管理,。,措施：,開(kāi)展清潔生產(chǎn)。,資源化,采取工藝措施從固體廢物中回收有用的物質(zhì)和能源,物質(zhì)回收,：即處理廢棄物并從中,回收,指定的二次物質(zhì),如紙張、玻璃、金屑等物質(zhì)；,物質(zhì)轉(zhuǎn)換,：即利用廢棄物制取,新形態(tài),的物質(zhì)，如廢玻璃和廢橡膠-鋪路材料，爐渣-水泥和其他建筑材料,，利用有機(jī)垃圾-堆肥等；,能量轉(zhuǎn)換,：即從廢物處理過(guò)程中,回收能量,，作為熱能或電能，例如通過(guò)有機(jī)廢物的焚燒處理回收熱量發(fā)電利用垃圾厭氧消化產(chǎn)生沼氣。,無(wú)害化：,將固體廢物通過(guò)工程處理，達(dá)到不損害人體健康，不污染周?chē)淖匀画h(huán)境,(,包括原生環(huán)境與次生環(huán)境,),。,2.固體廢物處理方法,固體廢物處理是指將固體廢物轉(zhuǎn)變成適,于運(yùn)輸、利用、貯存或最終處置的過(guò)程。,物理處理,化學(xué)處理,生物處理,2.1 生物處理,生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的有機(jī)物，從而達(dá)到無(wú)害化和綜合利用。,固體廢物經(jīng)過(guò)生物處理，在容積、形態(tài)、組成等方面，均發(fā)生重大變化，因而便于運(yùn)輸、貯存、利用和處置。,生物處理方法包括好氧處理、厭氧處理、兼性厭氧處理。,與化學(xué)處理方法相比，生物處理在經(jīng)濟(jì)上一般比較便宜，應(yīng)用也相當(dāng)普遍，但處理過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，處理效率有時(shí)不夠穩(wěn)定。,3.堆肥法（composting）,在人工控制的環(huán)境下，依靠自然界中廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過(guò)程。,分為厭氧堆肥與好氧堆肥；,廢物經(jīng)過(guò)堆肥化處理制得的成品叫做堆肥(compost)。它是一類(lèi)腐殖質(zhì)含量很高的疏松物質(zhì)，故也稱(chēng)為“腐殖土”。,具有改良土壤結(jié)構(gòu)，增大土壤容水性、減少無(wú)機(jī)氨流失、增加土壤緩沖能力，提高化學(xué)肥料的肥效等多種功效的廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)土壤改良料。,廢物經(jīng)過(guò)堆制，體積一般只有原體積的5070。,好氧堆肥化具有發(fā)酵周期短、無(wú)害化程度高、衛(wèi)生條件好、易于機(jī)械化操作等特點(diǎn)，故國(guó)內(nèi)外用垃圾、污泥、人畜糞尿等有機(jī)廢物制造堆肥的工廠，絕大多數(shù)都采用好氧堆肥化。,3.1 好氧法堆肥,自然界中有很多微生物具有氧化、分解有機(jī)物的能力，而有機(jī)廢物則是堆肥化微生物賴(lài)以生存、繁殖的物質(zhì)條件。,好氧堆肥化是在通風(fēng)條件下，有游離氧存在時(shí)進(jìn)行的分解發(fā)酵過(guò)程，堆肥溫度高，一般在5565，有時(shí)高達(dá)80，故亦稱(chēng)高溫堆肥化。,(1),堆肥化過(guò)程,好氧堆肥化大致分為三個(gè)階段。,中溫階段(亦稱(chēng)產(chǎn)熱階段),堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜溫性微生物較為活躍，并利用堆肥中可溶性有機(jī)物旺盛繁殖。,它們代謝產(chǎn)熱，由于堆料有良好的保溫作用，溫度不斷上升。,此階段微生物以中溫、需氧型為主，通常是一些無(wú)芽胞細(xì)菌，其中最主要是細(xì)菌、真菌和放線菌。,高溫階段,肥堆溫度升到45以上時(shí)，即進(jìn)入高溫階段。嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡，嗜熱性微生物逐漸活動(dòng)，堆肥中可溶性有機(jī)物質(zhì)繼續(xù)分解轉(zhuǎn)化，復(fù)雜的有機(jī)化合物如半纖維素、纖維素和蛋白質(zhì)等開(kāi)始被分解。,在50左右主要是嗜熱性真菌和放線菌；60時(shí)，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱性放線菌與細(xì)菌在活動(dòng)；70以上時(shí)，對(duì)大多數(shù)嗜熱性微生物已不適宜，微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。,腐熟階段,在內(nèi)源呼吸后期，只剩下部分較難分解的有機(jī)物和新形成的腐殖質(zhì)，此時(shí)微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度下降。,此階段嗜溫微生物又占優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘余較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，此時(shí)堆肥即進(jìn)入腐熟階段。降溫后，需氧量大大減少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧擴(kuò)散能力增強(qiáng)，此時(shí)只須自然通風(fēng)。,堆肥程序,現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)通常由,前處理、主發(fā)酵(一次發(fā)酵)、后發(fā)酵(二次發(fā)酵)、后處理、貯藏,等五個(gè)工序組成。,其中主發(fā)酵是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵，應(yīng)控制好通風(fēng)、溫度、水分、C/N比、C/P比及pH值等發(fā)酵條件。,堆肥流程圖,前處理,城市生活垃圾往往含有粗大和不可堆肥化物質(zhì)，影響垃圾處理機(jī)械的正常運(yùn)行，降低發(fā)酵倉(cāng)容積的有效使用，需要用破碎、分選等預(yù)處理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物質(zhì)含量。,顆粒變小，物料表面積增加，便于微生物繁殖，促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程。但顆粒也不能太小，要保持一定程度的孔隙率與透氣性能，以便均勻充分地通風(fēng)供氧。適宜的粒徑范圍是1260mm。,當(dāng)以人畜糞便、污水污泥餅等為主要原料時(shí)，由于其含水率太高等原因，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和碳氮比，有時(shí)需添加菌種和酶制劑，以促進(jìn)發(fā)酵過(guò)程正常進(jìn)行。,主發(fā)酵,將溫度升高到開(kāi)始降低為止的階段，稱(chēng)為主發(fā)酵期，以城市生活垃圾為主體的固體廢物好氧堆肥化的主發(fā)酵期約為412天。,在發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，靠強(qiáng)制通風(fēng)或翻堆攪拌供給氧氣。,首先是易分解物質(zhì)分解，產(chǎn)生二氧化碳和水，產(chǎn)生熱量使堆溫上升。,發(fā)酵初期物質(zhì)的分解作用靠嗜溫菌(3040,)。隨著堆溫的升高，嗜熱菌(4565)取代了嗜溫菌，進(jìn)行高效率的分解。,后發(fā)酵,經(jīng)過(guò)主發(fā)酵的半成品被送去后發(fā)酵。在主發(fā)酵工序尚未分解的易分解及較難分解的有機(jī)物可能全部分解，變成腐植酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥成品。,后發(fā)酵也可以在專(zhuān)設(shè)倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，但通常把物料堆積到12m高度，進(jìn)行敞開(kāi)式后發(fā)酵。,為提高后發(fā)酵效率，有時(shí)仍需進(jìn)行翻堆或通風(fēng)。,后發(fā)酵時(shí)間的長(zhǎng)短決定于堆肥的使用情況。例如堆肥用于溫床時(shí)，可在主發(fā)酵后直接利用。對(duì)幾個(gè)月不種作物的土地大部分可以使用不進(jìn)行后發(fā)酵的堆肥，即直接施用堆肥；而對(duì)一直在種作物的土地，則有必要使堆肥 充分腐熱。,后發(fā)酵時(shí)間通常在2030天以上。,后處理,二次發(fā)酵后的物料中，幾乎所有的有機(jī)物都變細(xì)碎，數(shù)量減少。然而，在城市固體廢物發(fā)酵堆肥時(shí)，在前處理工序中還沒(méi)有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等雜物依然存在，因此，還要經(jīng)過(guò)分選工序以去除雜物。,用回轉(zhuǎn)式振動(dòng)篩、振動(dòng)式回轉(zhuǎn)篩、磁選機(jī)、風(fēng)選機(jī)、慣性分離機(jī)、硬度差分離機(jī)等預(yù)處理設(shè)備分離去除上述雜質(zhì)，并根據(jù)需要(如生產(chǎn)精制堆肥)進(jìn)行再破碎。,凈化后的散裝堆肥產(chǎn)品，可以直接銷(xiāo)售給用戶，施于農(nóng)田、菜園、果園，或作土壤改良劑，也可以根據(jù)土壤的情況、用戶的需要，在散裝堆肥中加入N、P、K添加劑后生產(chǎn)復(fù)合肥，做成袋裝產(chǎn)品，便于運(yùn)輸貯存。有時(shí)還需要固化造粒以利貯存。,除分選、破碎設(shè)備外，還包括打包裝袋、壓實(shí)選粒等設(shè)備，在實(shí)際工藝過(guò)程中，根據(jù)需要來(lái)組合后處理設(shè)備,。,貯存,堆肥的供應(yīng)期多半是集中在秋天和春天(中間隔半年)。一般的堆肥化工廠有必要設(shè)置至少能容納6個(gè)月產(chǎn)量的貯藏設(shè)備。堆肥成品可以在室外堆放，但必須有不透雨水的覆蓋物。,可直接堆存在二次發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)，或袋裝后存放。加工、造粒、包裝可在貯藏前也可在貯存后銷(xiāo)售前進(jìn)行。要求包裝袋干燥而透氣。,3.2 沼氣化,有機(jī)固體廢物沼氣化是另一種成熟的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。,固體廢物中的,有機(jī)物質(zhì)在隔絕空氣和保持一定的水分、溫度、酸堿度條件下，經(jīng)過(guò)多種微生物的發(fā)酵分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的氣體混合物。,適用于城市污泥、農(nóng)業(yè)固體廢物、糞便處理。,對(duì)固體廢物起到穩(wěn)定無(wú)害的作用，且可以生產(chǎn)一種便于貯存和有效利用的能源-沼氣。,沼氣是一種比較清潔且熱值較高的氣體燃料，固體廢物的沼氣化對(duì)節(jié)約能源、增加有機(jī)肥料、改善環(huán)境衛(wèi)生都有重要作用，因而是一種經(jīng)濟(jì)而理想的生物轉(zhuǎn)換技術(shù)。,3.3 固體廢物的填埋處置技術(shù),固體廢物的土地填埋是一項(xiàng)最終處置技術(shù)，是一種非資源化利用的技術(shù)。,具有處理成本低、工藝較簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低和運(yùn)行人員少等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛采用。,根據(jù)廢物種類(lèi)及有害物質(zhì)釋放需要控制的水平分為4類(lèi)：,安全土地填埋、工業(yè)土地填埋、衛(wèi)生土地填埋和惰性填埋,。,惰性填埋,是土地填埋處置的一種最簡(jiǎn)單的方法。主要用于將建筑廢石等惰性廢物直接埋入地下。,工業(yè)廢物土地填埋,適于處置工業(yè)無(wú)害廢物。,衛(wèi)生土地填埋,是處置一般固體廢物，而不會(huì)對(duì)公眾健康及環(huán)境安生造成危害的一種方法，主要用來(lái)處置城市垃圾。,衛(wèi)生填埋是目前世界范圍內(nèi)城市垃圾處理的主要方式。,安全土地填埋,是一種改進(jìn)的衛(wèi)生土地填埋方法，還稱(chēng)為化學(xué)土地填埋或安全化學(xué)土地填埋。,主要用來(lái)處置有害廢物，因此對(duì)場(chǎng)地的建造技術(shù)要求更為嚴(yán)格。如襯里的滲透系數(shù)要小于10,-8,cm/s，浸出液要加以收集和處理，地表徑流要加以控制等。,衛(wèi)生土地填埋,衛(wèi)生土地填埋主要分厭氧、好氧和半好氧三種。,廣泛采用的是厭氧式填埋，它具有操作簡(jiǎn)單，施工費(fèi)用低，并可回收甲烷氣體。,好氧和半好氧式填埋溫度高，降解速度快，但工藝復(fù)雜，費(fèi)用較高，尚未實(shí)際應(yīng)用。,衛(wèi)生土地填埋是把垃圾在填埋場(chǎng)內(nèi)分區(qū)分層填埋。,運(yùn)到土地填埋場(chǎng)地的廢物在限定的區(qū)域內(nèi)鋪成4075cm的薄層，然后壓實(shí)以減少?gòu)U物的體積，并在每天操作之后用一厚1530cm的土壤覆蓋，壓實(shí)。,廢物層和土壤覆蓋層共同構(gòu)成一個(gè)單元，稱(chēng)填筑單元。,具有同樣高度的一系列相互銜接的填筑單元構(gòu)成一個(gè)填埋層。,完成的衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)是由一個(gè)或多個(gè)填埋層組成的。,當(dāng)土地填埋達(dá)到最終的設(shè)計(jì)高度之后，再在該填埋層之上覆蓋一層90120cm的土壤，壓實(shí)后就成為一個(gè)完整的衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)。,浸出液（滲濾液）的生成,垃圾在堆放和填埋過(guò)程中，由于發(fā)酵和雨水對(duì)垃圾的浸泡，以及受垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)地表徑流等影響，將產(chǎn)生大量的污水即垃圾滲漏液，污染地表水和地下水，嚴(yán)重危害生態(tài)平衡和人類(lèi)健康。城市生活垃圾在填埋后由于發(fā)酵產(chǎn)生有毒氣體，進(jìn)入大氣擴(kuò)散而污染環(huán)境。,浸出液的主要來(lái)源：(a)降水、(b)地表徑流、(c)地下水、(d)垃圾含水。,垃圾填埋滲濾水含有大量的有機(jī)物、無(wú)機(jī)離子及離子有機(jī)化合物等，是有毒、有害的高濃度有機(jī)廢水，對(duì)環(huán)境的危害比普通廢水大，必須進(jìn)行處理。,因滲濾水的水質(zhì)、水量變化大，其處理是個(gè)棘手的問(wèn)題。,氣體的生成,垃圾填埋后，由于微生物的生化降解作用，會(huì)產(chǎn)生氣體。垃圾的分解分為好氧和厭氧兩個(gè)階段。填埋初期，垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解，此階段的氣體特征產(chǎn)物是二氧化碳、水和氨；,當(dāng)填埋區(qū)內(nèi)氧被耗盡時(shí)，垃圾中的有機(jī)物生化反應(yīng)進(jìn)入?yún)捬蹼A段。有機(jī)物厭氧分解生成的氣體中含有甲烷、二氧化碳、氨和水。,焚燒法,是一種生活垃圾資源化利用的方法。,利用焚燒爐及其附屬設(shè)備，使垃圾在焚燒爐內(nèi)經(jīng)過(guò)高溫分解和深度氧化的綜合處理過(guò)程，達(dá)到大量消減固體量的目的，并將垃圾焚燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收利用的垃圾處理技術(shù)。,消減量可達(dá)95以上。,優(yōu)點(diǎn)：可迅速地、大幅度地減少