糞便 處理PPT課件

好臭??！第2頁/共80頁第1頁/共80頁管理意義 1、防止水、土壤、食物受到污染 2、防止腸道傳染病的傳播 3、有利于文化建設 4、有利于農業(yè)積肥第3頁/共80頁第2頁/共80頁防止水、土壤、食物受到污染 新鮮糞便直接施用能污染水和土壤，瓜果蔬菜施用可直接受到糞便污染第4頁/共80頁第3頁/共80頁防止腸道傳染病的傳播 每克糞便中含有細菌150億以上，有非致病菌，有的是條件致病菌，有的是傳染病的病原體。含有這些病原體的糞便如果不經過妥善處理，污染環(huán)境，就會引起疾病的傳播。 1988年上海甲肝的爆發(fā)，全市29萬多人發(fā)病，直接原因是因為食用了毛虷引起，但究其原因還是因為糞便污染引起。第5頁/共80頁第4頁/共80頁 垃圾則含有兩大有害因素： 1、工業(yè)廢渣可能含有一些有毒有害物質 2、垃圾中含有各種病原體 這些都會在合適的機會中不知不覺進入人體而引起疾病第6頁/共80頁第5頁/共80頁糞便、垃圾的收集和貯存 首先要建造符合衛(wèi)生要求的廁所、禽畜圈和垃圾箱。妥善收集糞便和垃圾，以免污染環(huán)境第7頁/共80頁第6頁/共80頁東東京京公公園園旁旁的的廁廁所所第8頁/共80頁第7頁/共80頁第9頁/共80頁第8頁/共80頁第10頁/共80頁第9頁/共80頁某加油站為司機準備的廁所某加油站為司機準備的廁所第11頁/共80頁第10頁/共80頁侗族的廁所第12頁/共80頁第11頁/共80頁第13頁/共80頁第12頁/共80頁第14頁/共80頁第13頁/共80頁瀏陽城里的環(huán)保廁所瀏陽城里的環(huán)保廁所第15頁/共80頁第14頁/共80頁衛(wèi)生廁所的建造 廁所分為公共廁所和家庭廁所兩大類，但其結構都分為3部分： 廁所間、 便池（蹲位）、 糞池第16頁/共80頁第15頁/共80頁廁所間 位置合適 防蠅、滅鼠 防淹防漏 通風采光良好 洗手水與糞尿分離，以免影響發(fā)酵 墻面地面要光滑整潔，地面要防滑 公共廁所要有專人定時打掃第17頁/共80頁第16頁/共80頁便池要求 糞尿易入池 防臭 防蠅蛆 易清洗 節(jié)水第18頁/共80頁第17頁/共80頁農村比較適合的廁所 糞封式蹲式便池 糞封式坐式便池 雙甕漏斗式便池第19頁/共80頁第18頁/共80頁垃圾的收集和處理 衛(wèi)生填埋法：最常用的方法 焚燒法 回收利用第20頁/共80頁第19頁/共80頁禽畜圈的建造 位置選擇 防漏、防淹、防滲 防止糞尿在圈中蓄積 建筑糞池 禽畜活動場第21頁/共80頁第20頁/共80頁不算不知道不算不知道一個成年人一年要排出約800千克的人糞尿，那么，我國每年有多少人糞尿排到環(huán)境中？要怎樣才能變“廢”為寶呢？（假設人口數(shù)為13億）800kg13億億=10400億億kg即即10.4億噸億噸第22頁/共80頁第21頁/共80頁我我國國古古代代農農民民在在稻稻田田中中施施肥肥第23頁/共80頁第22頁/共80頁糞便的價值糞便的價值優(yōu)點：來源廣、養(yǎng)分全、肥效持久、能夠改良土壤、成本低不足：水分含量高，運輸、施用不便；且含有大量的病菌、蟲卵和其他有害物質第24頁/共80頁第23頁/共80頁第25頁/共80頁第24頁/共80頁固體廢物的生物處理固體廢物的生物處理 沼氣發(fā)酵沼氣發(fā)酵 高溫堆肥（好氧堆肥）高溫堆肥（好氧堆肥）Composting第26頁/共80頁第25頁/共80頁 一、概述 人類在長期的生產實踐中早已懂得利用秸桿、落葉、野草和禽畜糞便堆積發(fā)酵以制取肥料，但都是采用傳統(tǒng)的手工操作和自然堆積方式，依靠自發(fā)的生物轉化作用，所以存在發(fā)酵周期長，處理能力低，有機物分解不完全，所得的肥料質量差等等問題。 到20世紀20年代，出現(xiàn)了機械化堆肥技術，并逐漸發(fā)展成為處理生活垃圾、污水污泥、人禽畜糞便以及農業(yè)固體廢物的重要方法之一。第27頁/共80頁第26頁/共80頁1 定義 堆肥化是利用自然界廣泛存在的微生物，在控制堆肥化是利用自然界廣泛存在的微生物，在控制條件下使來自生物的有機廢物降解轉化為穩(wěn)定腐條件下使來自生物的有機廢物降解轉化為穩(wěn)定腐殖質的生物化學過程。殖質的生物化學過程。 堆肥化得到的產品稱為堆肥，由于它是一種腐殖質含量很高的呈疏松狀態(tài)的物質，故也稱為腐殖土，有機固體廢物經堆肥化后，體積只有原體積的5070。第28頁/共80頁第27頁/共80頁二 堆肥原料及堆肥微生物 堆肥原料 堆肥微生物(microorganism)第29頁/共80頁第28頁/共80頁1 堆肥原料 生活垃圾、有機污泥、人畜禽糞便以及農林廢物等都含有堆肥微生物所需要的碳水化合物、脂肪、蛋白質等各種基質，因此這些有機廢物是常用的堆肥原料。第30頁/共80頁第29頁/共80頁 生活垃圾 含有較多的不可堆腐的惰性物質，因此必須進行預處理，去除這些惰性物后才能作為堆肥原料。 有機污泥 通常富含有微生物生活繁殖所需的營養(yǎng)成分，是堆肥的良好原料。 人、畜、禽糞便 一般顆粒較小，含有大量的低分子化合物，即人和動物未能吸收消化的中間產物，含水量較高，可直接用作堆肥原料。 農林廢物 均富含碳素 但有的農林廢物因含有難于分解的纖維素、半纖維素、果膠、木質素和植物臘等物質，難以被微生物分解。 有的農林廢物因表面布有眾多疏水性毛孔，使微生物的分解作用十分緩慢 因此這些農林廢物均需進行預處理后才能用于生產堆肥。第31頁/共80頁第30頁/共80頁 2、堆肥化過程(composting process) 堆肥化過程中發(fā)生的生物化學反應是極其復雜的，目前尚難進行精確的描述。在實際設計和操作過程中，通常根據(jù)溫度的變化情況分為以下三個階段。 溫度上升期 高溫維持期 溫度下降期第32頁/共80頁第31頁/共80頁（1） 溫度上升期(溫度在內50以下) 堆肥化的初期階段； 微生物適應新環(huán)境的過程，也叫馴化過程。 一般3-5天可達到50度以上 第33頁/共80頁第32頁/共80頁(2) 高溫維持期(溫度50-60) 嗜溫菌最活躍，主要利用物料中可溶解性的有機物，如糖類、淀粉，大量繁殖，在轉換和利用化學能的過程中釋放出細胞合成所需的多余能量，加上物料的保溫作用，使溫度不斷上升。 以細菌、真菌和放線菌為主的微生物在此階段迅速繁殖。 溫度最好不超過60度，否則腐熟不好第34頁/共80頁第33頁/共80頁 廢物堆積開始發(fā)酵一周左右，堆溫可達6570。嗜溫菌受到抑制或死亡，嗜熱菌大量繁殖。 最有利于有機物的降解，除前一階段殘留的和新形成的可溶性有機物繼續(xù)分解外，其它固體有機物(纖維素、半纖維素、本質素、蛋白質等)也開始強烈分解。 50，嗜熱性真菌和放線菌都很活躍。 60，真菌不適于生存，只有嗜熱性放線菌和細菌仍在活動。 70以上，大多數(shù)微生物其謝活動受到抑制，死亡或休眠 高溫階段，微生物經歷三個時期的變化后，堆肥開始形成腐殖質，逐步進入穩(wěn)定狀態(tài)。第35頁/共80頁第34頁/共80頁(3)溫度下降期(溫度低于50) 在內源呼吸期，微生物活性下降，發(fā)熱量減少，溫度逐漸下降至中溫,并最后過渡到環(huán)境溫度，剩余有機物大部分為難降解物質，腐殖質大量形成。 在溫度下降的過程中，嗜溫菌又重新開始活動，進一步分解殘留有機物，腐質不斷增多，且趨于“穩(wěn)定”，堆肥便進入腐熟階段。第36頁/共80頁第35頁/共80頁 三、堆肥方法分類堆肥化系統(tǒng)的分類方法有多種 按堆制方式分類： 間歇堆積法(Intermittent stacking) 連續(xù)堆積法(Double tower circulating reactor) 按原料狀態(tài)： 靜態(tài)發(fā)酵法(Static fermentation) 動態(tài)發(fā)酵法(Dynamic fermentation) 按微生物的生長環(huán)境： 需氧堆肥(aerobic composting) 厭氧堆肥(anaerobic composting)第37頁/共80頁第36頁/共80頁（1）需氧堆肥(aerobic composting) 在在有氧有氧狀態(tài)下，好氧微生物對有機廢物分解轉化的過狀態(tài)下，好氧微生物對有機廢物分解轉化的過程程 最終產物主要是H2O、CO2、熱量和腐殖質。 好氧堆肥主要用于處理城市垃圾，堆肥系統(tǒng)的溫度一般為5065，最高可達70以上，堆肥周期短，能連續(xù)操作，也稱為高溫快速堆肥； 好氧堆肥的肥料質量好，可以制作有機顆粒肥料。 不足之處：需要對原料進行比較嚴格的分選,需要強制通風和機械攪拌,對設備要求高，運行能耗大，投資大。 第38頁/共80頁第37頁/共80頁 1、平地需氧式堆肥 2、半坑式需氧式堆肥第39頁/共80頁第38頁/共80頁（2）厭氧堆肥(anaerobic composting) 在在無氧無氧條件下，厭氧微生物對有機物分解轉化的過程條件下，厭氧微生物對有機物分解轉化的過程 厭氧堆肥的最終產物是CH4、CO2、熱量和腐殖質。 厭氧堆肥過程中，空氣與發(fā)酵原料隔絕，堆制溫度低，工藝較簡單，成本低，對原料的適應性強，成品肥中氮素保留較多，但工藝條件較難控制，堆肥周期長，有機物分解速度緩慢，處理效率低，容易產生惡臭，有機物分解不完全，產品質量低，肥效差。第40頁/共80頁第39頁/共80頁 實際上，堆肥化的好氧和厭氧是相對的，在好氧過程中，由于原料顆粒較大且不均勻，不可避免存在厭氧發(fā)酵過程；反之，由于密封不嚴，厭氧過程中也會有好氧菌的作用。第41頁/共80頁第40頁/共80頁四、 堆肥化的影響因素 影響堆肥化效果的因素很多，為了創(chuàng)造更好的微生物生長繁殖和有機物分解的條件，在堆肥化過程中必須控制以下主要因素。第42頁/共80頁第41頁/共80頁堆肥化的影響因素 通風和耗氧速率(aeration and oxygen consumption rate) 含水率(water content ) 溫度(termperature) 有機物含量(organic content) 粒度(granularity) 碳氮比（C/N）(carbonnitrogen ratio) 碳磷比（C/P）(c:p ratio) pH值第43頁/共80頁第42頁/共80頁1 通風和耗氧速率 (aeration and oxygen consumption rate) 堆層中氧的濃度和耗氧速率反應了堆肥過程中微生物活動的強弱和有機物的分解程度。 堆肥過程適宜的氧體積濃度為1417，最低不得10，一旦低于此限，好氧發(fā)酵將會停止。 由于氧氣轉變?yōu)楫斄康腃O2，因此，也可用CO2的生成速率來表征堆肥的耗氧速率; 適宜的CO2體積濃度為36。 供氧量計算第44頁/共80頁第43頁/共80頁2 含水率(water content) 由于水是溶解廢物中有機物和營養(yǎng)物質以及合成微生物細胞質必不可少的物質，因此，要求堆肥物料中含有足夠的水分； 若含水率過高超過70% ，溫度難以上升，有機物分解速率低，水會阻礙空氣流通，造成缺氧； 若水分過少，當含水率20時，微生物將停止繁殖。第45頁/共80頁第44頁/共80頁3 溫度(temperature)初期與環(huán)境溫度一致堆溫上升，加速分解消化，殺滅蟲卵、致病菌以及雜草籽，安全用于農田。第46頁/共80頁第45頁/共80頁4 有機物含量(organic content) 有機物含量太低不能提供足夠的能量，影響嗜熱菌增殖，難以維持高溫發(fā)酵過程。 有機物含量太高則堆肥過程中要求大量供氧，實際生產過程中常因供氧不足而發(fā)生部分厭氧過程，影響堆肥的腐熟度，即堆肥質量。 適宜的有機物含量為2080。第47頁/共80頁第46頁/共80頁5 粒度(granularity) 在堆肥化過程中，物料的粒度影響其體密度、內部摩擦力和流動性。足夠小的粒度可以增加廢物與微生物及空間的接觸面積，加快生物化學反應速率；粒度太小容易造成厭氧。 對靜態(tài)堆肥，粒度可適當增大，以起到支撐結構的作用，增加空隙率，有利于通風。第48頁/共80頁第47頁/共80頁6 碳氮比(CN) (carbonnitrogen ratio) CN是影響微生物生長的最重要的營養(yǎng)因素之一。 初始物料的CN比為30：1，最佳值261351之間。 成品堆肥的適宜CN在101201之間。 CN過低，菌體衰老和自溶，氮源浪費和酶產量下降，余氮就會以氨的形式逸散，并可能污染環(huán)境； CN過高，則氮不足，就使得微生物的繁殖受到氮源少的限制，導致有機物分解速率降低，施入土壤中，將奪取土壤中的氮素，陷入“氮饑餓”狀態(tài)。第49頁/共80頁第48頁/共80頁7 CP(碳磷比)(c:p ratio) 堆肥過程中CP的變化是微生物分解有機物的重要標志，堆肥原料的CP應控制在75150。 堆肥原料的CP一般高于此值，排水污泥的CP低，可用來作為堆肥原料配料時的調整劑，調整堆肥原料的CP比。第50頁/共80頁第49頁/共80頁8 pH值 在堆肥化過程中，pH值隨著溫度及時間的變化而變化,其變化情況和溫度的變化是一樣的，也反映了有機物分解的進程。 在堆肥初期，由于有機酸的產生，pH值可降至5以下。隨著有機酸的逐步分解，pH值逐漸上升，發(fā)酵完成前可達到8.59.0; 最終成品的pH=78。第51頁/共80頁第50頁/共80頁五 好氧堆肥工藝 好氧堆肥工藝 發(fā)酵工藝及裝置第52頁/共80頁第51頁/共80頁1 好氧堆肥工藝野外人工堆肥和工廠化機械堆肥。 野外人工堆肥是在傳統(tǒng)的農家堆肥的基礎上發(fā)展起來的，操作簡單，費用低廉，許多國家都有應用。該方法對通氣、水分、溫度等條件不易控制。這種好氣堆肥工藝適用于分散的農家堆肥。 工廠化機械堆肥技術是由市政管理部門集中城市垃圾實施社會化堆肥的快速方法。經過加工與材料回收后的垃圾集中于堆肥工廠，在發(fā)酵池中采用機械攪拌與強制通風的方法使之快速發(fā)酵。 包括發(fā)酵、熟化、加工與貯存。第53頁/共80頁第52頁/共80頁2 發(fā)酵工藝及裝置 間歇式發(fā)酵工藝及設備 (batch fermentation) 連續(xù)式發(fā)酵工藝及設備 (continuous fermentation)第54頁/共80頁第53頁/共80頁（1）間歇式發(fā)酵工藝及設備 (batch fermentation) 原料一批一批地發(fā)酵，一批原料堆積完后不再添加新料，待完成發(fā)酵后成為腐殖土運出。該發(fā)酵工藝可露天進行，故又稱為野積式堆肥或露天堆肥，也可建堆肥倉以進行全天候生產的，武漢100t/d垃圾處理實驗廠即采用該工藝，并建有堆肥倉。第55頁/共80頁第54頁/共80頁 間歇式發(fā)酵工藝一般采用二次發(fā)酵方式 第一次發(fā)酵采用機械強制通風，發(fā)酵10天，60高溫保持5天以上，使肥料達到無害化，然后進行機械分選，去除非堆腐殖質。 二次發(fā)酵一般在發(fā)酵倉進行，10天左右，可達到腐熟化。 發(fā)酵倉有長方形池式、傾斜床式、立式圓筒式，并配有通風管、攪拌裝置第56頁/共80頁第55頁/共80頁（2）連續(xù)式發(fā)酵工藝及設備 (continuous fermentation) 連續(xù)進料、連續(xù)出料。 原料在一個專設的發(fā)酵裝置內完成中溫和高溫發(fā)酵過程。 該工藝發(fā)酵時間短，能殺滅病原體，防止異味,成品肥質量好。 常用設備有立式多段發(fā)酵塔(漿葉式發(fā)酵塔)立式多層移動床式發(fā)酵塔 丹諾發(fā)酵器（臥式回轉筒式發(fā)酵器）筒倉式動態(tài)發(fā)酵倉第57頁/共80頁第56頁/共80頁六 堆肥質量 堆肥質量的含義 我國堆肥產品的質量標準 堆肥的腐熟度(rotten degree)第58頁/共80頁第57頁/共80頁1 堆肥質量的含意（1）有適合農作物生長所需的營養(yǎng)成分。（2）符合衛(wèi)生要求，無害化，要求堆肥中的重金屬含量和致病微生物的數(shù)量必須低于一定的數(shù)量范圍。（3）堆肥應達到穩(wěn)定的腐熟度。第59頁/共80頁第58頁/共80頁2 我國堆肥產品的質量標準 堆肥化產品還應滿足下列基本要求。（1）堆肥產品中的CN應20 土壤中的微生物在分解有機物的同時，還要從氨或硝酸鹽中吸收氮作為自身的營養(yǎng)，以維持繁殖增生，若CN比過高，則可利用的N量少而使得微生物處于“氮饑餓”狀態(tài)，最終影響肥效。（2）堆肥產品應達到完全腐熱的程度才能施用。 大量施用未完成腐熟的堆肥，由于有機質在土壤中的繼續(xù)分解，會造成植物根部缺氧而枯死，農業(yè)減產。（3）便于運輸、貯存和施用。 故要求水分在40以下,袋裝堆肥的含水率應低于20，最好加工成顆粒肥。第60頁/共80頁第59頁/共80頁3 堆肥的腐熟度 腐熟度的概念 堆肥腐熟度是指堆肥的穩(wěn)定化程度，它既是反映堆肥化反應完成的標志，又是堆肥質量的標準。 評價指標： 物理學、化學、生物學、工藝指標氣味、粒度、色度pH值、有機質變化、碳氮比、氮化合物、腐殖酸第61頁/共80頁第60頁/共80頁 堆肥腐熟度的測定方法： 植物幼苗試驗法，耗氧速率法、CO2生成速率法、易分解有機物含量法、淀粉消失法、硝酸氮生成法、CN恒定法、氧化還原電位升高法、堿性基團交換容量法等多種方法。第62頁/共80頁第61頁/共80頁七、 堆肥農業(yè)效用 改良土壤 促進植物根系增長 堆肥的增產作用 堆肥農用的不利因素第63頁/共80頁第62頁/共80頁1 改良土壤 增加有機質和養(yǎng)分 改善土壤結構 使粘質土壤松散，使砂質土壤結成團粒，降低土壤容重，增加孔隙率； 使土壤固相下降，液、氣相增加； 促進通風，提高保水能力； 腐殖質粒子表面帶負電，能吸附NH+4、K、Ca2等養(yǎng)分，使肥分不致流失。第64頁/共80頁第63頁/共80頁2 促進植物根系增長 堆肥本身是腐殖質，能促進植物根系的伸長和增長。 堆肥中含有豐富的微生物、原生動物，施入土壤可以改善土壤生物環(huán)境的結構和功能，成為防止病原微生物的“屏障”，使農作物不易遭受蟲害。第65頁/共80頁第64頁/共80頁3 堆肥的增產作用 施用適宜數(shù)量的優(yōu)質堆肥,一般均有較好的增產作用，并能提高農產品的品質； 與化肥復合施用，效果更佳； 但對于不同的農作物，增產效果并不一樣。第66頁/共80頁第65頁/共80頁4 堆肥農用的不利因素 肥效不高：NPK混合含量一般3。因此，不能把推肥等同于傳統(tǒng)的農家肥，只能作為土壤的改良劑或調節(jié)劑。 大量施用堆肥，可能會使土壤富集有害元素。 堆肥設備投資大，產品的成本高。 第67頁/共80頁第66頁/共80頁第68頁/共80頁第67頁/共80頁 在密閉的沼氣池里，那些能夠生活在缺乏氧氣條件下的細菌會大量繁殖。它們將人糞尿、禽畜糞尿和秸稈中的有機物分解，并且產生沼氣。沼氣的成分主要是甲烷。甲烷是一種可以燃燒的氣體，是清潔的燃料。沼氣池中的殘渣和殘液中含有多種無機鹽，可以作肥料。另外，細菌在分解有機物時，釋放出的能量形成高溫，高溫可以殺死各種病菌和蟲卵。第69頁/共80頁第68頁/共80頁沼氣池沼氣池第70頁/共80頁第69頁/共80頁第71頁/共80頁第70頁/共80頁第72頁/共80頁第71頁/共80頁第73頁/共80頁第72頁/共80頁丹麥的中心沼氣廠第74頁/共80頁第73頁/共80頁 高溫堆肥就是將人糞尿、禽畜糞尿和秸稈等堆積起來，使細菌和真菌等大量繁殖，細菌和真菌等可以將有機物分解，并且釋放出能量，形成高溫。高溫堆肥是生產農家肥料的重要方式。高溫堆肥過程中形成的高溫，也可以殺死各種病菌和蟲卵。第75頁/共80頁第74頁/共80頁v 除了生產沼氣和高溫堆肥，對糞便進行無害化處理，還有哪些方式呢？v 我國一些城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村開始興建各種類型的生態(tài)廁所。一般具有以下特點：地下設有沼氣我國一些城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村開始興建各種類型的生態(tài)廁所。一般具有以下特點：地下設有沼氣池，可以就地對人糞尿進行無害化處理，產生的沼氣可作燃料，殘渣、殘液可作花草樹池，可以就地對人糞尿進行無害化處理，產生的沼氣可作燃料，殘渣、殘液可作花草樹木或農作物的肥料；屋頂可以覆土種植、蓄水養(yǎng)殖或安裝太陽能利用裝置。木或農作物的肥料；屋頂可以覆土種植、蓄水養(yǎng)殖或安裝太陽能利用裝置。第76頁/共80頁第75頁/共80頁第77頁/共80頁第76頁/共80頁德國城市家庭垃圾堆肥封閉式糞便處理廠是將人、畜糞尿集中采用全封閉設施對其分離成可燃氣體、水和有機肥料。本設施全部按環(huán)保要求設計, 在生產過程中不會造成任何污染。第78頁/共80頁第77頁/共80頁 視頻第79頁/共80頁第78頁/共80頁第80頁/共80頁第79頁/共80頁感謝您的觀看！第80頁/共80頁