焚烧电厂： 固体废物的生物处理厌氧消化
固体废物的厌氧消化处理
环境学院：固体废物处理与处置
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4.2 高固体厌氧消化技术
高固体厌氧消化（High solid anaerobic digestion）： 固体含量大约在22%以上。 该技术相对较新，未大规模应用。 优点：反应器单位体种的需水量低，产气量高，消 化污泥的处理费用相对较低。
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3.1 厌氧条件
详见“三段理论”
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3.2 有机物组分与产气量
产气量的大小主要取决于物料的组分物性。
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3.3 有机物含量与去除率
在合适的温度和 有机物负荷的条 件下，有机物去 除率与废物的有 机物含量成正比。
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6、厌氧消化反应器
目前研究较多的厌氧消化反应器有三类：
一阶段系统消化反应器 两阶段系统消化反应器 序批式处理系统消化反应器
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6.1 一阶段系统消化反应器
反有的反应集中在一个消化反应器中完成。 可分为：
一阶段湿式（中固体）处理系统 一阶段干式（高固体）处理系统
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（2）一阶段干式系统
反应器中的固体废物含固率控制在20~40%内。
物料流动性差，要用特殊传送带、螺旋浆叶的强力 泵输送。这些传送设备对物料要求低，故原料的预 处理简单。 技术关键在于让进料和接种物充分混合。
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有机固体废物堆肥与厌氧发酵
贮存
堆肥的供应期多半是集中在秋天和春天(中间隔 半年)。因此,一般的堆肥化工厂有必要设置至少能 容纳6个月产量的贮藏设备。堆肥成品可以在室外 堆放，但此时必须有不透雨水的覆盖物。
贮存方式可直接堆存在二次发酵仓内，或袋装 后存放。加工、造粒、包装可在贮藏前也可在贮存 后销售前进行。要求包装袋干燥而透气，如果密闭 和受潮会影响堆肥产品的质量。
解 (1)计算出堆肥物料C31H50NO26千摩尔质量为852kg，则参 加过程的有机物摩尔数=(1000/852)kmol=1.173kmol；
(2)堆肥产品C11H14NO4的千摩尔质量为224kg，可算出每摩 尔参加过程的残余有机物摩尔数即n=200/(1.173×224)=0.76；
(3)由已知条件：a=31，b=50，c=1，d=26，w=11，x=14， y=1，z=4。可以算出
一、生物处理定义
生物处理就是以固体废物中的可降解有机物 或其他组分为对象，利用生物对其作用，转化为 稳定产物、能源和其他有用物质的一种处理技术。
二、生物处理方法
❖ 好氧生物处理法 在提供游离氧的条件下，以好氧微生物为主使
有机物降解、稳定的无害化处理方法。固体废物存 在的各种有机物(相对分子质量大、能位高)作为微 生物的营养源，经过一种生化反应，逐级释放能量， 最终转化成相对分子质量小、能位低物质而稳定下 来，达到无害化的要求，以便利用或进一步妥善处 理，使其回到自然环境中去。
四、简易沤肥的无害化处理
❖ 加生石灰法 ❖ 加农药处理法 ❖ 加尿素法
第三节 有机固体废物堆肥化处理技术
一、基本概念 二、原料来源及质量控制 三、堆肥化原理 四、堆肥化工艺 五、堆肥化设备 六、堆肥化过程技术参数及控制 七、堆肥腐熟度及其质量标准 八、堆肥肥效与利用
固体废物的厌氧发酵处理
（4）营养成分（营养比） 厌氧微生物对于氮和磷等营养物质的需求是低于好氧微 生物的，厌氧发酵原料的C/N比以（20~30）:1为宜，太 高，细胞氮量不足，系统的缓冲能力低，挥发性有机酸 积累，pH 值易降低；太低，氮量过多， pH 值可能上升， 铵盐容易积累，会抑制产甲烷菌的活动，影响消化进程。
（5）添加物和抑制物 在消化物料中添加少量的K、Na、Mg、Zn、P等元素有
理
厌 堆肥有机 物(C、N、
氧 O、H、P、 消 S等) 化
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO2 、 H2S 、 NH3 、 能量
细胞物质 CO2 、 CH4 等，能量
两
阶
段
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
理
主要微生物为发酵细菌或产
论
酸细菌, 消化液的pH迅速下
主要微生物为产甲烷细菌, 将产酸阶段产生的中间产物
根据消化温度划分工艺类型
高温消化：50~65 ℃，有机物分解率可达到35%~45%，有 机物分解旺盛，消化时间~10d，产气率高，可以有效杀灭各 种致病菌和寄生虫卵，卫生化高，非常适用于生活垃圾、粪 便和有机污泥、餐厨垃圾的处理，但能耗高，温度变化的敏 感性大，工艺稳定性降低。
根据消化等级划分工艺类型
含水率50-60% 温度和有机物含量
堆肥化效果
C/N（25-30）和C/P （75-150）
因 在55-60，20-80% 素 前处理 主发酵 后发酵
后处理
pH7.5-8.5
5 脱臭
贮存
及 ➢ 分选、破 ➢ 发酵仓或➢ 进一步分 ➢ 分选设备➢ 产生氨、硫化氢➢、夏冬需贮存，
工 碎、筛分、 露天堆积，解难分解 去除塑料、甲基硫醇、胺类 容纳6个月的 混合、养 强制或翻 有机物， 玻璃金属、等。化学除臭剂；贮存设备；干
固体废物的资源化和综合利用技术分析
固体废物的资源化和综合利用技术分析固体废物的资源化和综合利用技术在环境保护和可持续发展方面具有重要意义。
本文将分析固体废物资源化和综合利用的相关技术。
固体废物资源化的技术主要包括生物处理技术、物理处理技术和化学处理技术。
生物处理技术是将有机废物通过微生物降解和转化为有用的产品或能源。
常见的生物处理技术包括厌氧消化技术、堆肥技术和生物转化技术。
厌氧消化技术将有机废物在无氧条件下转化为沼气，用作发电、供热或生产天然气。
堆肥技术将有机废物通过微生物降解转化为肥料，用于农业生产。
生物转化技术将有机废物转化为生物质颗粒燃料或发酵产物，用于能源生产。
物理处理技术是利用物理力学原理对固体废物进行分离和处理。
常见的物理处理技术包括分选、破碎、磁选和压缩。
分选技术将固体废物按照种类和大小进行分离，有利于回收和再利用。
破碎技术将固体废物进行粉碎，提高体积能源密度和便于处理。
磁选技术利用物质的磁性差异对固体废物进行分离，有助于回收金属材料。
压缩技术将固体废物进行压缩，减少废物体积，方便存储和运输。
化学处理技术是通过化学反应将固体废物转化为有用的化学产品。
常见的化学处理技术包括焚烧、气化和溶解。
焚烧技术将固体废物通过高温氧化分解为无机物和气体，用于能源生产。
气化技术将固体废物在高温和低氧条件下转化为合成气，用于合成化学品或发电。
溶解技术将固体废物通过溶解或溶解-重结晶的方法转化为溶液或晶体产品。
固体废物的综合利用技术是将固体废物进行分类和组合利用。
常见的综合利用技术包括垃圾发电、垃圾填埋气发电和资源回收。
垃圾发电技术将固体废物中的有机物通过焚烧转化为热能，进而发电。
垃圾填埋气发电技术将废物填埋场中产生的沼气用于发电。
资源回收技术将废纸、废塑料、废金属等固体废物进行再生利用。
固体废物的资源化和综合利用技术对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
通过生物处理技术、物理处理技术和化学处理技术，可以将固体废物转化为有用的产品或能源。
有机固体废物厌氧消化技术综合评述
有机固体废物厌氧消化技术综合评述摘要：近年来，随着城市化的发展，产生了越来越多的城市垃圾。
而本文主要从基本原理、影响因素、工艺、特点、及其优势等方面对城市垃圾的厌氧消化处理做了一些介绍。
主要集中于对厌氧消化技术的原理和国内外工艺的介绍。
并对其发展前景做了一些简单的分析。
关键词：厌氧消化；固体废物；沼气发酵一、厌氧消化技术介绍1、厌氧消化技术的定义及其历史发展厌氧消化技术指的是废物中可生物降解的有机物质被厌氧微生物在厌氧条件下分解产生甲烷、二氧化碳和化学物质（如：N、P无机化合物等）的生物化学过程。
无论是酸性发酵，还是沼气发酵，参与生化反应的氧都是来自于水、有机物、硝酸盐或被分解的亚硝酸盐。
人们对厌氧消化技术的利用早已有了十分悠久的历史。
自20世纪50年代末期起，我国农村地区就开始兴建沼气池，利用人畜粪便和一些农业废物进行厌氧发酵，从而产生沼气以供家庭取暖、照明和炊事之用。
在工业上，为使粪便和污泥减量化和稳定化，厌氧消化技术也逐渐得到了极为广泛的应用。
近年来，随着20世纪70年代能源危机的出现，许多国家积极开发新能源，而厌氧消化技术可以“变废为宝”，将大量的可生物降解有机垃圾变成可再生的清洁能源，因此具有极大的优势。
在有机废物处理中，厌氧消化技术应用最多的，是欧洲的一些国家。
截至2000年，欧洲的固体垃圾中，厌氧处理的垃圾总量已达100万t/a，占总处理量的1/4，且有逐年增加的趋势。
而在我国，畜禽粪便、农作物秸秆等农业废物长期以来一直都是利用厌氧消化技术进行发酵产沼。
早在1999年，上海市就建成102个畜禽场污水治理工程；福建省福清市建成的治理畜禽场污水工程成功率和运行率达100%；河北省石家庄市采用微生物高温发酵生产优质有机料技术，建鸡粪发酵厂治理鸡粪污染；江苏省靖江市为解决农村能源及畜禽粪便污染环境问题，有16家畜禽养殖场建起沼气生物链工程。
[1]目前，作为一种有机固体废物的资源化技术，厌氧消化技术已经得到了极为普遍的应用。
农林固体废物的厌氧生物处理的工艺流程
农林固体废物的厌氧生物处理的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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固体废物处理与资源化-第五章 第二节 厌氧消化
主要有机物的水解反应：
蛋白质+nH2O→氨基酸＋脂肪酸＋NH3＋CO2＋H2S
C3H5(RCO)3O3H2OC3H5(OH)33RCOOH
(脂肪）
（甘油） （脂肪酸）
2(C6H10O5)nnH2OnC12H22O112nC6H12O6 （碳水化合物）（双糖） （单糖）
70(CH4)+30(C02)
5950
700
67(CH4)+33(C02)
5650
a. 理论产气量的计算
在计算沼气发酵原料的理论产气量时，必须首先分别测定 各种发酵原料中碳水化合物(A)、蛋白质(B)和脂肪(C)的 含量，然后用下式计算出每克发酵原料的CH4和CO2的理论 产量。 CH4产量E（L）＝0.37A+0.49B+1.04C CO2产量D（L）＝0.37A+0.49B+0.36C 式中的A、B、C可在表中查到。
例 ， 以 稻 草 为 原 料 ， 其 A 、 B 、 C 值 分 别 为 ： 0.6026 ， 0.0316，0.0321。则： E=0.37×0.6026+0.49×0.0316+1.04×0.0321=0.2718(L/g) D=0.37×0.6026+0.49×0.0316+0.36×0.0321=0.2500(L/g)
发酵原料料浆的配制计算
将所需的各种发酵原料配制成料浆，可根据料浆中所 要求的总固体百分含量计算出加水量。
MTSXXM W10% 0
式中：MTS一发酵料浆中总固体Wt％； M 一各种原料的总固体Wt％； X一各种原料的重量(kg)； W一需加入的水量(kg)
固体废弃物名词解释
第一章绪论一、名词解释：1、固体废物——固体废物污染环境防治法：固体废物，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中给出的定义，固体废物是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。
2、固体废物处理——通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。
3、固体废物处置——是指将固体废物焚烧或用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其他危害成分的活动；或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施并不再回取的活动。
4、城市生活垃圾——在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。
5、危险废物——危险废物是被列入国家危险废物名录或者被国家危险废物鉴定标准和鉴定方法认定的具有危险性的废物。
第三章固体废物的预处理一、名词解释1、破碎——破碎是指利用人力或机械等外力的作用，破坏固体废物质点间的内聚力和分子间作用力而使大块固体废物破碎成小块的过程。
磨碎是指小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程。
2、低温破碎——低温破碎是利用常温下难以破碎的固体废物在低温时变脆的性能对其进行破碎的方法。
3、湿式破碎——湿式破碎是由从废纸中回收纸浆为目的发展起来的。
是利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程，从而可以回收垃圾中的纸纤维。
4、磁流体分选——磁流体分选是利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固废各种组分的磁性和密度的差异，或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。
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化 工 艺
的停留时间短， 处理能力强高温 能有效灭活
约比高温时少5%。 但其产量较稳定， 转化效率较高，
➢适用于城市垃圾、 ➢主要适宜于大中型
受季节影响明显
➢消化周期须视季节和 地区的不同加以控制
粪便和有机污泥 产沼工程及高浓度
的处理
➢
高温消化工艺
有机废水的处理
中温消化工艺
➢
自然温度消化工艺
2
厌氧消化处理
能量
可腐有机质 淤泥
沼气燃浇（Kwh）
1960 1730
气体发动机热能（Kwh）
960
850
工艺用热所占百分比（％）
30
50
气体发动机电能（Kwh） 工艺用电所占百分比
700
620
13
13
处理1000公斤废物的物料平衡
种类
可腐有机质 淤泥
生物气（kg）
145
60
腐殖质（45％）（kg） 430
400
温度
温度是影响产气量的主要因素之一，研究表明； 在细菌活动的一定温度范围内，温度越高，产气 量也高。这是因为温度高时，原料中的细菌活跃， 分解有机物的速度快，从而使产气量得以增加； 此外，处于较高温度下的气体在液相中的溶解度 也有所降低，这对厌氧的消化过程是有利的。虽 然温度越高，发酵的效果也越好，但是与此相反， 这时的管理工作也就越复杂。
搅拌
目的使厌氧反应池内的各处温度趋于均 匀，同时也是使投入的原料与池内熟料 （前期投入池内，经过一定时间反应后 的物质）能完全混合，并与微生物密切 接触，同时也可防止上层物料出现结壳 和底部物料出现酸积累，还可使反应产 物如H2S、NH3、CH4等气态物质得 以迅速地从液相中逸散出去。
毒性物质的含量
1250
68
32
污水淤泥
850
70
30
各种废物的可降解质含量
废物种类
水分（％） 可降解物质含量（％）
城市生活垃圾经分 选后的可腐有机质
50～75
15～20
源头分类的家庭废物 60～75
12～15
液体粪便
90～95
1～3
屠宰废物
机械脱水后的污水淤 泥
50～80 75～85
7～15 5～10
处理1000公斤干固体的能量平衡
pH值和酸碱度
对甲烷菌而言，需维持在弱碱性环境之中，其最佳pH值范 围在6.8～7.5之间。当pH值降低时，使二氧化碳增加， 也促使大量水溶性有机酸和硫化氢产生，抑制甲烷菌的生 长。会导致酸的积累，使产酸菌大量繁殖，引起厌氧反应 系统发生“酸化”现象，有可能使厌氧消化产沼过程停止。
调整pH值的最佳方法是调整原料的碳氮比，因厌氧消化过 程赖以中和过酸或过碱物质的主要是氨氮，原料的含氮量 越高，则碱度就越大。为使厌氧系统具有足够的缓冲能力， 要求碱度控制在（2000～3000）mg/L（以CaCO3计） 以上为宜。一般正常沼气发酵的碱度范围大致在 （3000～8000）mg/L（以CaCO3计）之间。
废水（kg）
425
540
一般每吨可腐有机物经过厌氧发酵可生产腐殖质 （含水率55％）约400公斤,沼气100～130m3,这 些沼气如转换为电能约为200Kwh。
2 厌氧消化处理
抑制物
pH
其它因素
温度
厌氧消化的 影响因素
接种物
原料配比
厌氧条件
搅拌
原料的配比
配料时应控制适宜的碳氮比。各种有机物中碳、 氮元素的含量差异很大，一般将碳氮比值大的有 机物称为贫氮有机物，如农作物的秸杆等，而将 碳氮比值小的有机物称为富氮有机物，如人畜粪 尿、富含氮的污泥（丰经处理的污泥，其C/N约 为16:1）等。合理的配比才能获得较高的产气量。 大量的报导和实验表明，当厌氧消化反应物的碳 氮比为（20～30）:1时较为适宜，而当厌氧消化 反应的碳氮比为35:1时的产甲烷量则将呈明显下 降趋势。
在整个发酵系统中，必须隔绝有毒物质 如重金属、杀虫剂等的混入。这是因 为甲烷菌种对这类物质甚为敏感，若 系统内的有毒物质超过允许浓度，将 导致阻碍产沼的发酵进程。
其它因素
停留时间：发酵产沼的总产气量与发酵装置 的分解停留时间有关。此项时间可据以判 定物料的气化和无机化程度，还可用以粗 略估算产沼量的多少。 水分含量：有机物中的含水量直接影响各类 细菌的活性，若物料缺少一定量的湿度， 则会使发酵工艺的正常进行受到不同程度 的限制，甚至完全 Treatment of Solid Waste
本部分重点
【概念】堆肥化 厌氧消化 浸出率 增容比
【方法原理】 堆肥原理； 厌氧消化原理； 微生物浸出机理。
蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等
堆肥化（composting）: 在
1
人工控制的环境下,依靠自然界
堆肥化处 中广泛分布的细菌、放线菌、
真菌等微生物人为地促进可生
理技术 物降解的有机物向稳定的腐殖 质转化的微生物学过程
其它生物 处理方法
4
处理方法
厌氧消 2 化处理
微生物浸出: 利用微生物新陈代谢 过程或代谢产物将废物中目的元素 转变为易溶状态并得以分离的过程
微生物 浸出
厌氧消化: 也称厌氧发酵， 指在厌氧状态下利用微生 物使固体废物中有机物转 变为CH4和CO2的过程
细胞物质(微生物繁殖)
有机酸、醇类、 CO2、H2S、 NH3、能量
细胞物质
CO2、 CH4等，
能量
酸性发酵阶段
碱性发酵阶段
二阶段论
厌氧发酵三阶段
各阶段主要菌群
三阶段论
沼气理论产量及成分
物质类别
沼气产量
成分体积百分比
（升／千克干质） 甲烷 二氧化碳
碳水化合物
790
50
50
蛋白质
704
71
29
脂肪
根据投料运转方式划分工艺类型
厌
连续消化工艺 半连续消化工艺 两步消化工艺
氧
消 化 工
3
2 厌氧消化处理
1 234
厌氧消化原理
厌氧消化影响因素
厌氧消化工艺
厌氧消化设备
2 厌氧消化处理
堆肥有 机物微
厌 生物 氧 消 化 原 理
细胞物质
有机酸、醇类、O2、 NH3、H2S等，能量，
微生物
细胞物质 CO2，
CH4等， 能量
2 厌氧消化处理
厌 堆肥有机 氧 物(C、N、
O、H、
消 P、S等) 化 原 理
2 厌氧消化处理
根据消化温度划分工艺类型
厌 ➢最佳温度范围是 ➢最佳温度范围是
➢目前我国农村都采用
47～55 ℃，嗜 35～38℃，发酵速 这种消化类型。这种
氧 消
热微生物生长旺 盛分解有机物快 有机物料装置内
度要比高温的稍慢 些。有机固体废物 的投入与排出数量
工艺的消化池结构简 单、成本低廉、施工 容易、便于推广，但