4章固体废物资源化技术 第2节 固体废物的生物处理技术（好氧堆肥）.ppt

第二节生物处理技术
概念:利用微生物的新陈代谢作用使固体废物分解、矿化或氧化的过程,称为固体废物的生物处理技术。
作用:可将大量的固体废物通过各种工艺转换为有用的物质和能源。
例如:提取各种有价金属,生产肥料、沼气、葡萄糖和微生物蛋白质等。
一、生物冶金技术
概念:利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的有价金属组分,使其得以利用的过程,称为微生物浸出,也称为生物冶金。
主要用于回收含硫矿业固体中的有价金属,如铜、金、铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛。
(一)浸出微生物
主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化铁硫杆菌、铁氧化钩端螺菌和嗜酸热硫化叶菌等。
特点:化能自养菌;嗜酸好气;起生物催化剂作用。
1、细菌的直接作用:附着于矿物表面的细菌直接催化矿物使矿物氧化分解,并从中直接得到能源和其他矿物营养元素满足自身生长需要。
2、细菌的间接作用:依靠细菌的代谢产物——硫酸铁的氧化作用,细菌间接地从矿物中获得生长所需的能源和基质。
(二)浸出机理
一、生物冶金技术
(三)浸出方法
1、槽浸:是将细菌酸性硫酸高铁浸出剂与废物在反应槽中混合,机械搅拌通气或气升搅拌,然后从浸出液中回收金属。适用于高品位、贵金属的浸出。
2、堆浸法:在倾斜的地面上,不渗漏的基础盘床,矿业废物堆积其上,喷洒浸出剂,从浸出液中回收金属。
3、原位浸出法:利用自然或人工形成的矿区地面裂缝,将浸出剂注入矿床中,从矿床中抽出浸出液回收金属。
一、生物冶金技术
二、生物浮选技术
概念:以微生物作为浮选药剂对废物中的重金属加以分离,使其得以利用的过程。主要用于回收低品位非硫尾矿和废石中有价金属。
(一)微生物的表面性质
1、微生物表面具有不同的电性和电量。
2、微生物表面具有不同程度的润湿性。取决于表面脂肪酸基等疏水基团所占面积与亲水区面积之比。
据此可分别作为浮选调整剂、捕收剂、絮凝剂和分散剂等使用。
(二)微生物浮选药剂浮选机理
1、微生物絮凝剂:选择性絮凝颗粒,将颗粒连接成絮团。疏水性微生物形成絮团的速度更快。性能类似或优于聚丙烯酰胺的性质,如浮油藻类和草分支杆菌等,架桥絮凝。
2、微生物调整剂:通过直接吸附或表面氧化作用实现。
3、微生物捕收剂:微生物本身、其代谢产物(糖、脂肽、磷脂、脂肪酸、中性脂)等表面活性剂都可作为浮选捕收剂使用。
二、生物浮选技术
适当条件下还可作为起泡剂使用
三、生物转化技术—之一好氧堆肥
生物转化技术就是利用微生物的分解、转化将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其他化学转化品,从而达到固体废物无害化的一种处理方法。
(一)堆肥化的定义与分类
posting)是在控制条件下,使来源于生物的有机废物发生生物稳定作用(Biostablization)的过程。具体讲就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,在一定的人工条件下,有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程,其实质是一种发酵过程。
废物经过堆肥化处理,post )。它是一类棕色的、泥炭般的腐殖质含量很高的疏松物质,故也称为“腐殖土”。
分类:根据堆肥化过程中氧气的供应情况可以把堆肥化过程分成两种。
1、好氧堆肥(高温堆肥):在通气条件好,氧气充足的条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。
特点:一般在55~60℃时比较好,有时可高达80~90℃,堆制周期短,也称为高温堆肥或高温快速堆肥。
2、厌氧堆肥:是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。
特点:堆制温度低,工艺较简单,成品堆肥中氮素保留比较多,但堆制周期过长,需3~12个月,异味浓烈,分解不够充分。
合成
(同化作用)
氧化
堆肥有机物
(含C、H、O、N 、S 、P),
氧,微生物
细胞物质
(微生物繁殖)
CO2,H2O,NH3 ,PO42-,SO42-
能量
随水或气
体排入环境
释放能量转化为热
供生物合成用
(异化作用)
+
腐殖物质
+
(二)好氧堆肥原理
1、好氧堆肥过程
堆肥有机物分解过程图
堆制初期,15~45℃,嗜温性微生物利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度不断上升,此阶段以中温、需氧型微生物为主,一些无芽孢细菌,真菌和放线菌。在目前的堆肥化设备中,此阶段一般在12小时以内。
(1)中温阶段(产热或起始阶段)