有机固体废弃物和废气的微生物处理

2020/7/181第五章有机固体废弃物和废气的微生物处理环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/182本章内容第一节有机固体废弃物的微生物处理1.固体废弃物的组成2.固体废弃物的生物处理技术好氧堆肥法、厌氧堆肥、卫生填埋法第二节废气的生物处理1.废气的来源、成份2.废气的处理方法和工艺3.污染物的微生物处理环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/183第一节有机固体废弃物的微生物处理有机固体废弃物亦称垃圾，来自各种生活废弃物如厨余(食物废物和残余)、丢弃的包装纸、塑料袋、废旧纸张、破布、树枝等。环境微生物基础教学课件天津工业大学生物处理技术有机肥料或回收生物能从资源角度看，它是一种可再生利用的资源。从环境卫生角度看，是一种污染。2020/7/184二、固体废弃物的生物处理技术固体废弃物处理的方法主要有三种，堆肥法(composting)，卫生填埋(landfill)，焚烧法(incineration)。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1851.好氧堆肥法使垃圾中的有机质在微生物的作用下进行生物化学反应，最终形成类似腐殖质土壤的物质，可以用作土壤改良剂和肥料。环境微生物基础教学课件天津工业大学堆肥化形成的产品称为堆肥，是一种优良的土壤改良剂。2020/7/186特点：►好氧堆肥过程中不产生恶臭，厌氧过程产生恶臭；►好氧发酵温度高，能够杀死病菌虫卵等，70℃发酵速度快；►好氧法可腐有机物质没有得到充分的利用，氮的损失大，肥效下降；厌氧能够较好的利用有机物，氮损失少能保存肥效；►好氧消耗动力较多，完全耗能能量不能回收，厌氧能够产生能源耗能小。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/187好氧堆肥的机理及过程：环境微生物基础教学课件天津工业大学可溶性有机物质吸收微生物的细胞壁和细胞膜不溶性的有机物质吸附生物体外胞外水解酶分解为可溶性物质渗入细胞无机物细胞物质大量的热量腐殖质2020/7/188好氧堆肥过程►中温阶段►高温阶段►堆肥腐熟稳定阶段环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/189►中温阶段。30℃堆肥初期，易分解的有机物迅速分解，产生大量的热量。产热阶段，主要的微生物有细菌，真菌，放线菌。细菌分解水溶性的单糖类，放线菌和真菌分解纤维素和半纤维素。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1810►高温阶段。45℃以上，嗜热性微生物代替了嗜温性微生物，堆肥中的有机物进一步被分解转化；温度升高到50℃，嗜热性的真菌和放线菌进行活动；上升到60℃，真菌停止活动，嗜热的细菌、放线菌、芽孢杆菌继续分解纤维素和半纤维素；温度升高到70℃，致病菌和虫卵被杀死，大多数嗜热微生物也停止活动，只有嗜热芽孢杆菌活动，大多数微生物死亡或进入休眠期；如果不通风，温度会升高到90℃；这一阶段复杂的有机物（纤维素、半纤维素）开始分解，腐殖质开始形成（溶于弱酸的黑色物质）。纤维素、果胶类物质被嗜热的微生物分解，在高温阶段形成腐殖质。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1811►堆肥腐熟稳定阶段。高温阶段的后期，微生物进入内源呼吸，腐殖质开始形成，此时微生物活性下降发热量减少，温度下降。嗜温性微生物又占优势，对残余的较难分解的有机物（大多数木质素等）进一步分解，腐殖质不断增多且稳定，此时堆肥进入腐熟阶段。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1812好氧堆肥的工艺►静态堆肥：物料以条垛形式堆放，采用鼓风或抽风进行强制好氧，不进行机械翻动。用人工翻动，发酵周期一般50天。适宜于垃圾中有机物含量低15-40。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1813►高温动态二次堆肥工艺：分两个阶段，前5-7天，动态发酵，机械搅拌，通入充足空气，温度高，快速分解有机物；7天后用皮带输送到另一个车间进行静态二次发酵，垃圾进一步降解稳定，20-25天腐熟。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1814►立仓式堆肥：高10-15米，分隔6格。经分选破碎垃圾送入仓顶的一格，受重力和栅板的控制，逐日下降至下一格，一周全下降至底部，出料后运送到二次发酵车间继续发酵使之腐熟稳定。发酵仓内的物料由上自下腐熟，上层进料，下层出料。温度由上自下传递，损失少，各部分通空气，发酵迅速。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1815►滚筒式堆肥：又称达诺生物稳定法，Danot法。在发酵中废物靠与筒体内表面的摩擦沿旋转方向提升，同时借重力落下。筒体斜置，垃圾随着翻动向滚筒尾部移动。在旋转过程中，有机物降解，升温，杀菌。装置中通风，5-7天出料。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/18162.厌氧堆肥►厌氧堆肥经历产酸阶段和产甲烷阶段，利用厌氧微生物和兼性厌氧微生物。►厌氧堆肥的方法有两种，一种是常规厌氧堆肥，垃圾与污泥泥水混合发酵，发酵总固体浓度8％左右，发酵周期长4-6个月。另一种是高速厌氧发酵。发酵总固体浓度55％，周期短2-3周，产气量大，实际上是一种干发酵。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/18173.卫生填埋法►在堆肥法的基础上发展起来，处理原理与厌氧堆肥原理相同。处理垃圾中，由于垃圾不断填入，内部水份积累由不同种群微生物引发了生物化学反应，垃圾经过微生物好氧分解→厌氧发酵→产酸→产甲烷，最后碳及其它营养物耗尽，垃圾稳定化。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1818第二节废气的生物处理环境微生物基础教学课件天津工业大学一、废气的来源，成份化工厂化纤厂石油化工发电厂垃圾焚烧厂汽车尾气垃圾处理产生臭气污水处理厂的臭气2020/7/1819环境微生物基础教学课件天津工业大学硫化物，氮化物，碳氢氧组成的化合物。►NH3、H2S、C2S►三甲胺(CH3)3N、►甲硫醇(MM)CH3SH,SO2►二甲基硫醚(DMS)(CH3)2S►二甲基二硫醚(DMDS)(CH3)2S2►二甲基亚矾(DMSO)CH3OSCH3►挥发性的有机物VOCS2020/7/1820二、废气的处理方法和工艺生物洗涤法（悬浮态）和生物过滤法（固着法）。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/18211）生物洗涤法是利用微生物营养物和水组成的微生物吸收液处理废气，吸收可溶性的气态污染物，气体中污染物通过与悬浮液接触转移到液体中，从而被微生物降解。生物吸收池，生物洗涤池，生物填料塔等。环境微生物基础教学课件天津工业大学2020/7/1822环境微生物基础教学课件天津工业大学2）生物过滤法是含有微生物的固体颗粒吸收废气中的污染物，然后微生物再将其转化为无害物质，滤料床层是生物活性填充物和砂砾层，多孔管布气管组成，池底有排水管排出多余的积水。生物过滤池有土壤滤池，堆肥滤池，微生物过滤箱等。这些装置中有可吸附性填料，生物活性好。2020/7/1823三、污染物的微生物处理►有机硫化物，在异养型微生物的作用下将有机硫转化为无机硫H2S，然后在由硫化细菌氧化成硫酸根，S,SO42-，SO32-。环境微生物基础教学课件天津工业大学1.含硫恶臭物的净化CH3SCH3CH3SHHCHO+H2S硫化作用H2SO4,S氧化恶臭物质的微生物有：生丝微菌属，硫杆菌属，黄单胞菌属，食酸假单胞菌属。2020/7/18242.NH3、CO2的净化环境微生物基础教学课件天津工业大学3.废气中挥发性有机污染物的处理2020/7/1825本章总结环境微生物基础教学课件天津工业大学第一节有机固体废弃物的微生物处理√好氧堆肥法的生物原理及过程第二节废气的生物处理√典型气态污染物的微生物处理