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1、第十一章有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落第一节第一节有机固体废弃物的微生物处理固体废弃物固体废弃物（Solidwasters），按照），按照中华人民共和中华人民共和国固体废物污染、环境防治法国固体废物污染、环境防治法的规定，是指在生的规定，是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。固态、半固态废弃物质。固体废物的产生对人类环境产生危害，一是侵占土固体废物的产生对人类环境产生危害，一是侵占土地地，二是污染环境，二是污染环境处理方法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
2、物焚烧法、热解法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，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，常其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常用的处理方法有：用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、堆肥法、填埋法、焚烧法、热解法热解法。一、堆肥法一、堆肥法堆堆肥肥化化（Composting），是是依依靠靠自自然然界界广广泛泛分分布布的的细细菌菌、放放线线菌菌和和真真菌菌等等微微生生物物，有有控控制制地地促促进进可可生生物物降降解解的的有有机机物物，发发生生生生物物稳稳定定作作用用（biostablizatio
3、n）（腐腐殖殖质质化化）的的生生物物化化学学过过程程，这这一一定定义义强强调调，堆堆肥肥原原料料是是来来自自生生物物界界，堆堆肥肥过过程程是是在在人人工工控控制制下下进进行行，不不同同于于卫卫生生填埋、废物的自然腐化和腐烂。填埋、废物的自然腐化和腐烂。最最早早的的堆堆肥肥法法采采用用厌厌氧氧发发酵酵，发发酵酵周周期期长长，占占地地面面积大，现在采用好氧堆肥。积大，现在采用好氧堆肥。（二）好氧堆肥（二）好氧堆肥1、好好氧氧堆堆肥肥机机理理：是是在在有有氧氧的的条条件件下下，借借好好氧氧微微生生物物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。（主要是好氧细菌）的作用来进行的。在在堆堆肥肥过过程程中中，有有机
4、机废废物物中中的的可可溶溶性性有有机机物物质质透透过过微微生生物物的的细细胞胞壁壁和和细细胞胞膜膜为为微微生生物物所所吸吸收收：固固体体的的和和胶胶体体的的有有机机物物先先附附在在微微生生物物体体外外，由由微微生生物物所所分分泌泌的的胞胞外外酶酶分分解解为为可可溶溶性性物物质质，再再渗渗入入细细胞胞。微微生生物物通通过过自自身身的的生生命命活活动动氧氧化化还还原原和和生生物物合合成成过过程程，把把一一部部分分被被吸吸收收的的有有机机物物氧氧化化成成简简单单的的无无机机物物，并并释释放放出出微微生生物物生生长长、活活动动所所需需要要的的能能量量，把把另另一一部部分分有有机机物物转转化化合合成成新
5、新的的细细胞胞物物质质，使使微微生物生长繁殖，产生更多的生物体。生物生长繁殖，产生更多的生物体。2、好好氧氧堆堆肥肥微微生生物物：在在堆堆肥肥过过程程中中，有有机机质质生生化化降降解解会会产产生生热热量量，使使堆堆肥肥物物料料的的温温度度上上升升。根根据据堆堆肥肥的的升升温温过过程程，可将其分为三个阶段：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、高温阶段、熟化阶段。起起始始阶阶段段：为为中中温温好好氧氧微微生生物物分分解解有有机机物物中中易易降降解解的的葡葡萄萄糖糖、脂脂肪肪和和碳碳水水化化合合物物，分分解解产产生生的的热热量量促促使使堆堆肥肥物物料料温度上升。温度上升。最常见
6、的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌等最常见的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌等高温阶段高温阶段：此时温度上升到：此时温度上升到40-50，起始阶段的微生物，起始阶段的微生物死亡，取代的微生物是一系列嗜热菌，分解纤维素和半纤维死亡，取代的微生物是一系列嗜热菌，分解纤维素和半纤维素进一步使堆肥温度上升到素进一步使堆肥温度上升到70。在温度。在温度60-70的堆肥中，的堆肥中，除一些孢子外，所有的病原微生物都会在几小时内死亡。除一些孢子外，所有的病原微生物都会在几小时内死亡。熟化阶段熟化阶段：当有机物基本降解完时，嗜热菌因为缺乏：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
7、冷却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）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，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。最终完成堆肥过程。腐熟堆肥的特征腐熟堆肥的特征表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色：表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色：秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无粪臭，散发出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；泥土气味，不招引蚊蝇；pH8-9，呈弱碱性。，呈弱碱性。3、好氧堆肥过程要求的参数、好氧堆肥过程
8、要求的参数（1）供氧供氧：30时，需氧量为时，需氧量为1mg氧氧/g挥发性物质。挥发性物质。（2）含含水水量量：含含水水量量太太低低，微微生生物物活活动动受受抑抑制制。45时应控制在时应控制在50%左右左右（3）CNP：C/N为为10-25时时，有有机机物物降降解解速速度度最最大大，C/P适宜在适宜在75-150，不足可掺污泥，不足可掺污泥（4）温温度度：嗜嗜温温菌菌30-40，嗜嗜热热菌菌55-60，5-7d无无变变化化（5）pH：理论上：理论上pH值对堆肥过程没有影响值对堆肥过程没有影响4、堆肥工艺（1）静态堆肥工艺（三）厌氧堆肥（2）高温动态二次堆肥工艺（3）立仓式堆肥工艺（4）滚筒式：
9、又称Dano式（丹诺）二、卫生填埋法及渗滤层二、卫生填埋法及渗滤层是是在在堆堆肥肥法法的的基基础础上上发发展展起起来来的的，处处理理原原理理与与厌厌氧氧堆堆肥相同。肥相同。卫生填埋主要有卫生填埋主要有厌氧、好氧和半好氧厌氧、好氧和半好氧三种。三种。填埋类型填埋类型特点及应用情况特点及应用情况厌氧填埋厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，目前广泛采用。目前广泛采用。好氧和半好好氧和半好氧填埋氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺分解速度快，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。要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。Conc
10、eptillustrationofaTypicalSanitaryLandfillSite填埋场中微生物活动过程填埋场中微生物活动过程1、好氧分解好氧分解阶段：阶段：2、厌厌氧氧分分解解不不产产甲甲烷烷阶阶段段：硫硫酸酸还还原原菌菌和和反反硝硝化化细细菌菌利利用用硫硫酸酸盐盐和和硝硝酸酸盐盐，产产生生硫硫化化物物、氮氮气气和和二二氧氧化化碳碳，其其繁繁殖殖速速度度大大于于产产甲甲烷烷菌菌。当当还还原原状状态态达达到到一一定定程程度度后后，才才能能产产生生甲甲烷烷。还还原原状状态态的的建建立立与与环环境境因因素素有有关关，潮潮湿湿温暖的填埋场能迅速完成这一阶段。温暖的填埋场能迅速完成这一阶段。3
11、、厌厌氧氧分分解解产产甲甲烷烷阶阶段段：甲甲烷烷产产量量增增加加，温温度度达达到到55时进入阶段时进入阶段44、稳定产气稳定产气阶段：稳定产生二氧化碳和甲烷阶段：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垃圾填埋后经微生物分解和地表水影响会产生一定数量量渗滤液渗滤液。其性质与垃圾种类、性质及填埋方式有关，。其性质与垃圾种类、性质及填埋方式有关，有机酸浓度高，总有机碳含量有机酸浓度高，总有机碳含量265-2800mg/L，pH6-8，有强烈腐败臭味。有强烈腐败臭味。处理方法处理方法：1、现现场场建建设设污污水水处处理理设设施施，可可用用活活性性污污泥泥法法、曝气塘、厌氧
12、法处理曝气塘、厌氧法处理2、输送到污水处理场处理、输送到污水处理场处理3、再循环：、再循环：4、直接浇洒地面：、直接浇洒地面：三、三、热解热解又叫干馏，热分解或炭又叫干馏，热分解或炭化。指有机物在隔氧条件化。指有机物在隔氧条件下加热分解的过程。下加热分解的过程。四、四、焚烧焚烧处理工程处理工程热化学处理，是实现垃热化学处理，是实现垃圾无害化和减量化的重要途圾无害化和减量化的重要途径，体积可减少径，体积可减少80-90%，可，可杀灭病原菌，其焚烧热可用杀灭病原菌，其焚烧热可用于供热和发电，于供热和发电，第二节第二节废气的生物处理废气的生物处理一、废气的处理方法一、废气的处理方法物理化学：吸附、吸
13、收、等离子体转化法物理化学：吸附、吸收、等离子体转化法生物净化：植物净化，微生物净化。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：产生臭味的物质很多，分三大类：含含 硫硫 化化 合合 物物：H2S、CH3SH、CH3SCH3、CH3SSCH3、CS2、SO2含氮化合物含氮化合物：NH3、（、（CH3）3NCH化合物或化合物或CHO化合物化合物：低级醇、醛、脂肪酸。：低级醇、醛、脂肪酸。常常提提的的八八大大恶恶臭臭物物质质：H2S、NH3、（CH3）3N、CH3SH（MM）、CH3SCH3（DMS）、CH3SSCH3（DMDS）、）、CH3CHO、苯乙烯。、苯乙烯。处理方法：处
14、理方法：生生物物过过滤滤法法（生生物物固固态态法法）：土土壤壤脱脱臭臭、堆堆肥肥、生生物物过滤法过滤法生生物物洗洗涤涤法法（生生物物悬悬浮浮法法）：生生物物滴滴滤滤法法、曝曝气气式式、生物洗涤法生物洗涤法微生物脱臭可分为三个过程：微生物脱臭可分为三个过程：1、恶恶臭臭气气体体的的溶溶解解过过程程，由由气气相相转转移移到到液液相相。这这一一过程是物理过程过程是物理过程2、水水中中恶恶臭臭成成分分被被微微生生物物吸吸附附、吸吸收收，恶恶臭臭成成分分得得以以去去除除。作作为为吸吸收收剂剂的的水水被被再再生生复复原原，继继而而再再用用以以溶解新的废气成分。溶解新的废气成分。3、进进入入微微生生物物细细
15、胞胞的的恶恶臭臭成成分分作作为为营营养养物物质质为为微微生生物物分解利用分解利用。二、含硫恶臭污染物及NH3、CO2微生物处理（一）（一）含硫恶臭污染物的净化含硫恶臭污染物的净化1、氧化硫的细菌：生丝微菌属、硫杆菌属、排硫硫杆、氧化硫的细菌：生丝微菌属、硫杆菌属、排硫硫杆菌属、黄单胞菌属、氧化硫硫杆菌等。菌属、黄单胞菌属、氧化硫硫杆菌等。代谢途径：生丝微菌对代谢途径：生丝微菌对DMSO的代的代谢：谢：CH3OSCH3CH3SCH3CH3SH+HCHOCH3CH+H2OHCHO+H2S2、运行操作条件：、运行操作条件：pH6.5-7.5，温，温度度25-.35，相对湿度，相对湿度95%。（二）空气中（二）空气中NH3、CO2的净化的净化处理方法：生物滴滤池法；利用藻类同化二氧化碳，处理方法：生物滴滤池法；利用藻类同化二氧化碳，合成谷氨酸合成谷氨酸（三）（三）废气中挥发性有机污染物（废气中挥发性有机污染物（VOC）的生物处理）的生物处理包括苯及其衍生物、酚及其衍生物、醇、醛、酮、包括苯及其衍生物、酚及其衍生物、醇、醛、酮、脂肪酸等等。处理脂肪酸等等。处理VOC多采用生物滴滤池法多采用生物滴滤池法
第五章-有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落课件
