第十一章

第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落重点：堆肥处理及其微生物群落，废气的处理方法。第一节有机固体废物的微生物处理及其微生物群落固体废物人类生产和生活过程中产生的固体或泥状的，暂时没有利用价值的废弃物质。化学成分：有机废物、无机废物形状：固体废物、泥状废物危害状况：有害废物、一般废物来源：工业废弃物、城市垃圾、农业固体废弃物固体废物处理方法类型应用堆肥法、厌氧消化法和填埋法生物处理法处理可生物降解的有机固体废物焚烧法、热解法物理、化学处理法处理不可随意排放的危险性废物以及生活垃圾等对固体废弃物的处理，一部分可回收再利用，其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、热解法。废弃物无害化、资源化、减量化，变废为宝，净化环境一、堆肥法（一）概念堆肥法：是一种古老的微生物处理有机固体废物的方法，俗称“堆肥”。P348堆肥化（Composting）：是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。“堆肥”是深褐色、质地松散、有泥土味的物质，堆肥化的产品，是优质的土壤改良剂和农肥，还可作园林绿化和花卉的优质栽培土。堆肥原料是来自生物界，堆肥过程是在人工控制下进行，不同于卫生填埋、废物的自然腐化和腐烂。最早的堆肥法采用厌氧发酵，发酵周期长，占地面积大，现在采用好氧堆肥。（二）好氧堆肥1、好氧堆肥机理：是在有氧的条件下，借好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。在堆肥过程中，有机废物中的可溶性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜为微生物所吸收，固体和胶体的有机物先附着在微生物体外，由微生物所分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命活动——氧化还原和生物合成过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并释放出供微生物生长、活动所需要的能量；将另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。好养堆肥分解过程：P349图11-12、好氧堆肥微生物在堆肥过程中，有机质生化降解会产生热量，使堆肥物料的温度上升。根据堆肥的升温过程，可将其分为三个阶段：起始阶段、高温阶段、熟化阶段。起始阶段：中温好氧微生物分解有机物中易降解的葡萄糖、脂肪和碳水化合物，分解产生的热量促使堆肥物料温度上升。最常见的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌等高温阶段：此时温度上升到40-50℃，起始阶段的微生物死亡，取代的微生物是一系列嗜热菌，这些微生物分解纤维素和半纤维素进一步使堆肥温度上升到70℃。在温度60-70℃的堆肥中，除一些微生物的孢子外，所有的病原微生物都会在几小时内死亡。熟化阶段：当有机物基本降解完时，嗜热菌因为缺乏适当的养料而停止生长，堆肥温度逐渐下降。在冷却的堆肥中，一系列新的微生物（主要是真菌和放线菌）将借助残余有机物（包括死亡的微生物残体）而生长，最终完成堆肥过程。腐熟堆肥的特征①表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色：②秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无粪臭，散发出泥土气味，不招引蚊蝇；③pH8-9，呈弱碱性。3、有机堆肥好养分解要求的条件P350（1）C:N:P（2）堆肥温度（3）氧（4）pH（5）发酵周期4、好氧堆肥的优点P3505、堆肥工艺P351-352堆肥工艺有静态堆肥工艺、高温动态堆肥工艺、立仓式堆肥工艺、滚筒式堆肥工艺等。5-8天完成一次发酵立式堆肥发酵塔卧式堆肥发酵滚筒箱式堆肥发酵池（三）社区小型化微生物有机垃圾处理装置P352（四）厌氧堆肥在无氧条件下，借助兼性厌氧微生物和厌氧微生物的作用，将有机废弃物（包括城市垃圾、人畜粪便、植物秸秆、污水处理厂的剩余污泥等）进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃物无害化的过程。厌氧分解后的产物中含许多嗜热细菌和对环境造成严重污染的物质，如脂肪酸、氨、乙醛、硫醇和硫化氢等。因此，还需要有除臭装置加除臭细菌将有害物质去除。参与厌氧堆肥的微生物有兼性厌氧的水解产酸菌、厌氧的产甲烷菌、厌氧脱氨菌和脱硫菌等。厌氧堆肥的特点：堆置方式与好氧堆肥法相同堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长简便、省工封堆后1个月左右翻堆1次二、垃圾和脱水污泥卫生填埋及渗滤液处置卫生填埋法是在堆肥法的基础上发展起来的，其处理原理与厌氧堆肥相同。卫生填埋主要有厌氧、好氧和半好氧三种。填埋类型特点及应用情况厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，目前广泛采用。好氧和半好氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。填埋场中微生物活动过程：1、好氧分解阶段2、厌氧分解不产甲烷阶段：硫酸盐还原菌和反硝化细菌利用硫酸盐和硝酸盐，产生硫化物、氮气和二氧化碳，其繁殖速度大于产甲烷菌。当还原状态达到一定程度后，才能产生甲烷。还原状态的建立与环境因素有关，潮湿温暖的填埋场能迅速完成这一阶段。3、厌氧分解产甲烷阶段：甲烷产量增加，温度达到55℃时进入阶段4。4、稳定产气阶段：稳定产生二氧化碳和甲烷。垃圾填埋后经微生物分解和地表水影响会产生一定数量渗滤液。渗滤液性质与垃圾种类、性质及填埋方式有关，有机酸浓度高，总有机碳含量达265-2800mg/L，pH6-8，有强烈腐败臭味。因此卫生填埋要求采取各种预防措施，以尽量减少填埋场地对周围环境、大气和地下水源的污染。渗滤液处理方法：现场建设污水处理设施，可用活性污泥法、曝气塘、厌氧法处理。输送到污水处理场处理。卫生填埋场示意图卫生填埋场防渗层铺设渗滤液收集管铺设防渗膜三、热解又叫干馏，热分解或炭化。指有机物在隔氧条件下加热分解的过程。四、焚烧处理工程热化学处理，是实现垃圾无害化和减量化的重要途径，体积可减少80-90%，可杀灭病原菌，其焚烧热可用于供热和发电。第二节废气的生物处理挥发性有机化合物（VOC）石油化工、制药、印刷、制鞋、喷漆等行业排放的常见的，可能具有毒性，致癌性，易燃易爆及破坏臭氧层的污染物。（氯乙烯、苯、多环芳烃等)。一、废气的处理方法物理化学：吸附、吸收、等离子体转化法生物净化：植物净化，微生物净化。产生臭味的物质很多，分三大类：含硫化合物：H2S、CH3SH、CH3SCH3、CH3SSCH3、CS2、SO2含氮化合物：NH3、（CH3）3NCH化合物或CHO化合物：低级醇、醛、脂肪酸。常提的八大恶臭物质：H2S、NH3、（CH3）3N、CH3SH（MM）、CH3SCH3（DMS）、CH3SSCH3（DMDS）、CH3CHO、苯乙烯。一、废气的处理方法废气的处理方法有物理和化学的方法，如吸附、吸收、氧化及等离子体转化等。也有生物法，生物法是最经济有效的方法。生物净化法有植物净化法和微生物净化法。植物净化法就是利用植物吸收和转化大气中的污染物，包括二氧化碳，放出氧气清洁空气。微生物净化法是利用处理装置对气态污染物进行处理，如生物吸收池、生物洗涤池、生物滴滤池和生物过滤池。P355图11-6和图11-7微生物脱臭可分为三个过程：1、恶臭气体的溶解过程，由气相转移到液相。这一过程是物理过程。2、水中恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分得以去除。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。3、进入微生物细胞的恶臭成分作为营养物质为微生物分解利用。二、几种典型废气的微生物处理方法P355-359（一）含硫恶臭污染物的净化（二）空气中NH3、CO2的净化（三）废气中挥发性有机污染物的生物处理