固體廢物的生物處理(4)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ? 農村較適用 ? 兩個反應器；根據兩段理論設計 厭氧消化工藝 回流攪拌 厭氧消化反應池 沉淀池 貯氣柜 備料池 有機固 體廢物 回流備料 肥料 用戶 池底污泥或消化料液 消化產氣 加水封池 入池堆漚 大換料 拌料接種 備料 肥料 定期或不定期出料 定期或不定期加料 活性污泥或 其他接種物 連續消化工藝 半連續消化工藝 紅泥塑料沼氣池： ?批量進料 ?半塑式沼氣池 /二塊模式全塑沼氣池 /袋式全塑沼氣池 /干濕交替消化沼 氣池 水壓式消化池 水壓式沼氣池具有結構簡單、造價低、施工方便；但由于溫度不穩定，產氣量不穩定，因此原料的利用率低。 長方形甲烷消化池 ?水壓式沼氣池 ?長方形甲烷消化池 ?紅泥塑料消化池 水壓式消化池設計 1 設計參數 （ 1）氣壓 7480Pa（ 80cm水柱）為宜； （ 2）池容產氣率：指每立方米發酵池容積 1晝夜的產氣量，單位為 m3沼氣 /（ m3池容 .d ）。通常采用的池容產氣率有 、 、 。 （ 3）貯氣量：指氣箱內的最大沼氣貯存量。以 12小時產氣量為宜。 （ 4）池容：指發酵間的容積。農村常用的容積有 10立方米等。 （ 5）投料率：指最大限度投入的料液所占發酵間容積的百分比，一般在8595%。 2 發酵間的設計 （ 1）確定池容 池容＝ 用氣水平 家庭人口數 預計池容池產氣率 （ 2） 確定貯氣量 貯氣量＝池容產氣率 池容 1/2 （ 3）計算圓筒形發酵間容積：圓筒形發酵間由池蓋、池身、池底組成。 式中： V V V3分別為池蓋容積、池底容積、池身容積； f1， f2分別為池蓋矢高、池底矢高； R池體內徑； H池身高度； 一般認為 f1/D=1/5。f2/D=1/8。H=D/，沼氣池的尺寸比較合理。 （ 4）確定進出料管安裝位置： 水壓式沼氣池進出料管的水平位置，一般都確定在發酵間直徑的兩端。進出料管的垂直位置一般都確定在發酵間的最低設計液面高度處。 ①計算死氣箱拱的矢高 f死 =h1+h2+h3 式中： h1池蓋拱頂點到活動蓋下緣平面的距離，對 65厘米直徑的活動蓋，該值在 1015厘米之間； h2導氣管下露出長度，取 35厘米； h3導氣管下口到 OO液面距離，一般取 2030厘米。 ②計算死氣箱容積 V死 =π f2死 (r1+f死 /3) V死 、 f死 、 r1分別為死氣箱容積、死氣箱矢高、池蓋曲率半徑。 ③計算投料率 投料率 =（ V V死 ） /V 100% V、 V死 分別為沼氣池容積和死氣箱容積。 ④計算最大貯氣量 V貯 =池容 池容產氣率 /2 ⑤ 計算氣箱總容積 V氣 =V死 + V貯 ⑥計算池蓋容積 V1=π f1(3R2+f12)/6 V f R分別為池蓋容積、池蓋矢高和池體內徑。 ⑦計算發酵間的最低液面位 AA 對一般沼氣池來說， V氣 均大于 V1，也就是說， AA液面位置在圓筒形池身范圍內。要確定進、出料管的安裝位置，應首先算出氣箱在圓筒形池身部分的容積 V筒 = V氣 V1 V筒 =π R2h筒 由此可求出圓筒形池身內氣箱部分的高度。 AA液面位在池蓋與池身交接平面以下 h筒 的位置上。 3 水壓間的設計 水壓間的設計包括確定以下三個尺寸： 1）水壓間的地面標高：此標高應確定在發酵間初始工作狀態時的液面位置 OO水平； 2）水壓間的高度（ ?H）：此高度應等于發酵間最大液面下降值（ H1）與水壓間液面最大上升值（ H2）之和，即 ?H= H1+ H2； 3）水壓間容積：此容積等于池內最大貯氣量。 ? 概念 微生物浸出 : 利用微生物新陳代謝過程或代謝產物將廢物中目的元素轉變為易溶狀態并得以分離的過程。 第三節 微生物浸出 微 生 物 浸 出 史 1887年 ?發現 1922年 ?浸出 ZnS 1947年 ?發現 Thiolacillus Ferrooniclans 1954年 ?高效 1958年 ?專利申請 1 2 3 4 5 20~40年工業應用歷史 貧礦、尾礦廢渣 Cu、 U、 Zn、 Mn、 As、Ni、 Co、 Mo等 422223 SOHOHOS ?? ???? 細菌浸礦微生物 菌種 主要生理特性 最佳 pH 氧化鐵硫桿菌 Fe2+ Fe3+、 S2O32 SO42 ~ 氧化鐵桿菌 Fe2+ Fe3+ 氧化硫鐵桿菌 S SO4 Fe2+ Fe3+ 氧化硫桿菌 S SO4 S2O32 SO42 ~ 聚生硫桿菌 S SO4 H2S SO42 ~ 均為硫桿菌屬，都屬于化能自養菌，能在較高溫度和較強酸 性環境中生長。 浸礦機理 化學 反應說 直接 作用說 化學反應說認為細菌的作用在于生產優良浸出劑 H2SO4和 Fe2（ SO4） 3，金屬的溶解則是純的化學反應過程。 附著于礦物表面的細菌能通過酶活性直接催化礦物而使礦物氧化分解，并從中直接得到能源和其他礦物營養元素滿足自身生長需要。 ? 化學反應說 認為細菌的作用在于生產優良的浸出劑H2SO4和 Fe2(SO4)3: 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe2(SO4)3 + 2H2O 金屬的溶解浸出是純化學反應過程： Cu2S + Fe2(SO4)3 2FeSO4 + CuSO4 + CuS CuS + Fe2(SO4)3 2FeSO4 + CuSO4 + S 氧化硫桿菌 氧化鐵硫桿菌 ? 直接作用說： 細菌通過酶活性直接作用礦物表面使礦物氧化分解： Cu2S + H2SO4 + 5/2O2 2CuSO4 + H2O 細菌 細菌浸出工藝 浸出 噴灑法 灌溉法 垂直管法 均勻分布 pH2 金屬回收 循環浸出 置換 電積 其它金屬 菌液 再生 pH 再生池 細菌浸出影響因素 微生物因素： 菌種、細菌適應性、培養基的成分及氧和碳（氮、磷、能源、氧和二氧化碳）、有害組分和抑制組分、鐵離子等 物理因素： PH值、溫度、氧化還原電位等 工藝技術因素： 礦石粒度、礦漿濃度等 其他因素： 表面活性劑、光照、金屬離子、滲透壓等 浸出處理放射性廢渣 利用細菌浸出放射性廢渣可以回收核燃料。這些 細菌包括：氧化硫桿菌、氧化鐵桿菌、氧化鐵硫 桿菌。浸出過程： 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 2FeS2 + 2H2O + 7O2 2FeSO4 + 2H2SO4 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 2Fe2(SO4)3 + 2H2O UO2 + Fe2(SO4)3 UO2SO4 + 2FeSO4 3U3O8 + 9H2SO4 + 3/2O2 9UO2SO4 + 9H2O 氧化硫桿菌 氧化硫桿菌 氧化鐵硫桿菌 浸出處理放射性廢渣 第四節 其它生物技術 蚯蚓床技術 蚯蚓 農林廢物、城市生活垃圾、污水廠污泥 蚯蚓糞 微生物 分解、半分解有機質 蚯蚓床 固體廢棄物的蚯蚓分解處理 是根據蚯蚓在自然生態系統中具有促進有機物質分解轉化的功能而在垃圾發酵處理的基礎上發展起來的一項主要針對農業廢棄物、城市有機生活垃圾和污水廠污泥的生物處理技術。由于蚯蚓分布廣、適應性強、繁殖快、抗病力強、養殖簡單，可以大規模進行飼養與野外自然增殖。因此，利用蚯蚓處理固體廢棄物是一種投資少，見效快，簡單易行且效益高的工藝方法。 蚯蚓處理固體廢棄物的過程實際上是蚯蚓和微生物共同處理的過程。二者構成了以蚯蚓為主導的蚯蚓 — 微生物處理系統。在此系統中，蚯蚓直接吞食垃圾，經消化后，可將垃圾中有機物質轉化為可給態物質，這些物質同蚯蚓排出的鈣鹽與黏液結合即形成蚓糞顆粒，蚓糞顆粒是微生物生長的理想基質。另一方面微生物分解或半分解的有機物質是蚯蚓的優質食物，二者構成了相互依存的關系，共同促進有機固體廢棄物的分解。 蚯蚓的特性： 蚯蚓是雜食性動物，喜歡吞食腐爛的落葉、枯草、蔬菜碎屑、作物秸稈、畜禽糞及居民的生活垃圾。蚯蚓消化力極強，它的消化道分泌蛋白酶、脂肪分解酶、纖維素酶、甲殼酶、