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第五章固体废物的生物处理
第一节固体废物的好氧堆肥处理
第二节固体废物的厌氧消化处理
第三节固体废物的微生物浸出
第四节固体废物的其他生物处理技术
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生物处理:
采用生物处理技术,利用微生物(细菌、放线菌、真菌)和动物(蚯蚓等)分解废物中的有机质,回收能源和资源,实现有机废物的资源化、减量化和无害化,既变废为宝,又解决环境污染。因此,生物处理技术是一项经济、实惠,切实可行的有机废弃物处理技术。
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堆肥化(composting):在人工控制的环境下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程。
第一节好氧堆肥处理
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基本原理
堆肥过程中同化、异化作用反应式。物质变化、能量释放与获取
堆肥过程
堆肥过程四阶段,物质、温度、微生物相变化
影响因素
六个主要因素
堆肥工艺
六个阶段及内容
堆肥设备
四类
1
2
3
4
5
评价指标
6
四类,15个
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堆肥的历史:
1925年--印度的农艺学家埃·霍华德(AlbertHoward)发明“印多尔法”。
1932年意大利人贝卡里留把厌氧发酵和好氧发酵结合一起,把物料先放在密闭系统进行厌氧发酵,然后再送入空气进行好氧发酵。
1933年,丹麦出现达诺法(利用回转窑发酵仓进行好氧发酵)并在西欧和日本得到应用。德国开发了巴登·巴登法
1940年,美国使用发酵槽进行机械化堆肥,厄普·托马斯法(Earp-Thomas法)。国际上出现了机械化较强的发酵装置――立流移动式搅拌发酵仓。
20世纪60年代,日本已经建成堆肥厂30多座。
从20世纪70年代初开始,化肥大规模的使用;同时,城市生活垃圾的成分也发生了变化,垃圾中不可生物分解的成分日益增多,导致机械化程度较高的堆肥工艺较难推广和堆肥产品的品质差、生产效率低等。堆肥逐渐不再为人们所重视,许多堆肥厂陆续停产关闭。
近年来,由于垃圾填埋场地的缺乏和垃圾焚烧可能导致的大气污染,垃圾卫生填埋和焚烧处理方法在某些方面受到较多的限制,堆肥处理又受到了较多的重视。
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堆肥的意义:
①对城市固体废物进行处理消纳,实现稳定化、无害化,可以避免和减轻垃圾的大面积堆积,影响市容和城市垃圾自然***、散发臭气、传播疾病,从而对人体和环境造成的危害。
②可以将固体废物中的适用组分尽快地纳入自然循环系统(如堆肥可回归农田生态系统中),促进自然物质循环与人类社会物质循环的统一;
③可以将大量有机固体废物通过某种工艺转换成有用的物质和能源(如产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白等);
④堆肥化可减重、减容均约50%。由于城市固体废物和农业废物数量巨大,其中农业物质资源(秸秆、稻壳、甘蔗渣、花生壳等)年产6×108t左右,×108t,可生物转换利用的成分多,在当前世界上普遍存在自然资源短缺及能源紧张的情况下,堆肥化回收和利用技术的开发具有深远的意义。
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堆肥的作用:
(1)改善土壤的物理性能
施用堆肥对土壤性质的影响主要包括三个方面:土壤物理性质,天然化学性质和土壤微生物性质。
表施用堆肥对土壤性质的可能影响
土壤性质
类别
变化
化学性质
有机质含量N、P、S含量K、Ca、Mg含量pH值
增大
不一
增大升高增大
微生物学性质
细菌群体真菌和放线菌群体自养硝化细菌纤维素分解活性脲酶活性
增大增多增多增强增强
污染物
重金属总量可浸提重金属量重金属的生物有效性难降解有机污染物含量
增大增大增大增大
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施用有机肥对土壤理化性质的改变
处理
有机质
容重
总空隙度
持水量
pH值
含量/%
增加/%
容重/(g/cm3)
降低/(g/cm3)
含量/%
增加/%
持水量/%
增加/%
未用堆肥
用堆肥
115
40
60
67
施用绿肥对荒漠绿洲地的改良效果
处理
容重/(g/cm3)
水稳性团粒/%
速效氮(mg/kg)
>
<
亚田凊
100
对照
60
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堆肥的作用:
(2)肥料养分比较全面,成分比较多样化,其中还含有多种植物生长所必需的微量元素,满足植物生长对不同养分的需求。
(3)肥效期较长堆肥属缓效性肥料,堆肥养分的释放缓慢、持久,故肥效期较长,有利于满足农作物长时间内对养分的需求,也不会出现施用化肥那样短暂有效或施肥过头的情况。并且堆肥中氮、钾、铵等都是以阳离子形态存在,由于腐殖质带阴电荷,有吸附阳离子的作用,有助于粘土保住阳离子,既能保住养分提高保肥能力,使粘土的离子交换容量提高几十倍。
(4)微生物的作用强堆肥中含有大量有益微生物,是一种“生物肥料”。施用堆肥可以增加土壤中微生物的数量,通过微生物的活动改善土壤的结构和性能,微生物分泌的各种有效成分还可直接或间接地被植物吸收而起到有益的作用。
(5)腐殖质具有螯合作用,施用堆肥时,一方面由于其中的螯合剂能和铝、铁等金属结合,使稳定状态变成易分解状态,所以能促进有机物分解,促进氮肥和其它养分的供应。另一方面对于作物有害的铜、铅、镉等重金属也可与腐殖质反应而降低其危害程度,利于作物生长。但与化肥相比,堆肥的肥效较低,且体积大,运输和施用起来不方便。
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