有機固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落

有機固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五§11-1有機固體廢棄物的微生物處理及其微生物群落第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五一、概述

1、固體廢物2、分類

是指人類在生產(chǎn)、生活和消費等活動中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)和高濃度液態(tài)丟棄物。

固體廢物按成分可分為:有機物和無機物;

按形狀可分為:固體的和泥狀的;按其危害狀況可分為:有毒的、有害的和一般的;按其來源可分為:工業(yè)的、農(nóng)業(yè)的、生活的和混合的。第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五4、固廢處理處置目標(biāo)與原則減量化、資源化、無害化、穩(wěn)定化5、處理方法

常規(guī)處理技術(shù)主要有4種：填埋、堆肥、焚燒和熱解處理，前3種是長期以來的常用方法。3、固體廢物危害

侵占土地、污染水體、污染大氣、污染土壤及農(nóng)作物、影響市容環(huán)境衛(wèi)生、傳播疾病、危害健康，甚至產(chǎn)生其它的環(huán)境災(zāi)害。

第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五表11-1-1固體廢物處理處置方法及其特點第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

熱解處理是利用固體廢棄物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧的條件下受熱分解的過程，即把固體廢棄物中的能源轉(zhuǎn)變?yōu)榭少A存與可輸送的燃料。

熱解處理包括熱解法(無氧)和氣化法(缺氧)兩種。第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五二、堆肥法

堆肥法過程雖然是20世紀(jì)才發(fā)展起來的科學(xué)技術(shù)，但原始的堆肥方式很早就出現(xiàn)了，在我國和印度等東方國家歷史尤其悠久。如我國古籍《氾(Fán)勝之書》、《齊民要術(shù)》和《農(nóng)書》等中對積肥制肥均作過較詳細(xì)的闡述。

《齊民要術(shù)》:“至于糞溺，自然一處，不需掃除?！薄秾氎鎰褶r(nóng)書.糞壤》:“蒸糞者，農(nóng)居空閑之地”，以茅草搭建糞屋，“檐務(wù)低，使蔽風(fēng)雨。凡掃除之土，或燃燒之灰，簸揚之糠秕。斷稿落葉，皆積其中，隨即拴蓋使氣熏蒸糜爛?！钡?頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

現(xiàn)代的堆肥技術(shù)是在原始的堆肥方式基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1922年貝卡里采用密閉容器對有機物料進(jìn)行厭氧發(fā)酵再通入空氣進(jìn)行好氧發(fā)酵的方法在意大利取得專利，并在意大利和法國廣泛使用。

1925年印度人愛德華·霍華德將堆肥化推向系統(tǒng)化和工廠化，開發(fā)了用垃圾、人糞尿、污水污泥、樹葉或秸稈等混合物料進(jìn)行好氧發(fā)酵(堆肥)的班加羅法(Bangaloreprocess)，將堆肥化技術(shù)向前推進(jìn)了一大步。

第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五1931年荷蘭VAW公司在攪拌方法方面對班加羅法進(jìn)行改進(jìn)，采用起重抓斗車翻堆方式，并于1932年建立了范·曼奈法工藝堆肥廠。幾乎同時，德國的Schweinfurt和瑞士Biel采用了固定式固定床法工藝對磨碎物料進(jìn)行堆肥。1933年在丹麥出現(xiàn)了Dano(丹諾)堆肥裝置，其裝置實際上是一種臥式旋轉(zhuǎn)圓筒生物反應(yīng)器。此法廣為西歐和日本采用。

20世紀(jì)70年代至80年代，由于城市生活垃圾的成分日趨復(fù)雜，特別是無機成分日益復(fù)雜化，限制了這些機械化程度高的堆肥工藝的推廣與利用，堆肥技術(shù)曾一度被土地填埋與焚燒所替代。

進(jìn)入80年代后期，由于可供填埋的土地資源日益緊張，焚燒垃圾二次污染嚴(yán)重，用堆肥化技術(shù)來處理各種有機廢棄物又重新引起各國的關(guān)注與重視。

第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(一)堆肥法、堆肥化和堆肥1、堆肥法(composting)指在控制條件下，利用微生物的生化作用，將廢棄物中的有機物質(zhì)分解、腐熟并轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定腐殖土的微生物學(xué)過程。2、堆肥(compost)指有機廢棄物經(jīng)過堆肥化處理，制得的成品。

它是堆肥化過程生物降解和轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物，是一類腐殖質(zhì)含量高的疏散物質(zhì)，故也稱為腐殖土。第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(二)好氧堆肥1、好氧堆肥機理

好氧堆肥是在通氣條件下，好氧微生物對廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。

微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機物則被合成自身細(xì)胞物質(zhì)，使微生物不斷生長繁殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五2、堆肥發(fā)酵微生物

發(fā)酵的初期有中溫好氧的細(xì)菌和真菌，分解碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪，同時散發(fā)熱量，使溫度升至50℃；好熱性的細(xì)菌、放線菌和真菌分解纖維素和半纖維素。

溫度升高至60℃，真菌停止活動，繼續(xù)由好熱的細(xì)菌和放線菌分解纖維素和半纖維素。

溫度升高至70℃，致病菌和蟲卵被殺死，此時，一般的嗜熱高溫細(xì)菌和放線菌也停止活動，堆肥腐熟穩(wěn)定。第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五3、有機堆肥好氧分解要求①C∶N在25∶1～30∶1發(fā)酵最好，有機物含量若不夠，可摻雜糞肥；②有一定數(shù)量的氮和磷，可加速堆肥速率，增加成品的肥力；③濕度適當(dāng)，30℃時含水量應(yīng)控制在45％，45℃時應(yīng)在50％左右；④氧要供應(yīng)充分，通氣量0.05～0.2m3/min·m2；⑤嗜溫菌發(fā)酵最適溫度30～40℃，嗜熱菌發(fā)酵最適溫度55～60℃，5～7d能達(dá)到衛(wèi)生無害化。⑥發(fā)酵周期7d左右；整個發(fā)酵過程，不需外加任何中和劑。第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

靜態(tài)堆肥工藝、高溫動態(tài)二次堆肥工藝、立倉式堆肥工藝、滾筒式堆肥工藝等。4、堆肥工藝第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(三)社區(qū)小型化微生物有機垃圾處理裝置

在社區(qū)使用～可及時將居民的生活垃圾在源頭就被徹底分解，無害化，有利環(huán)境保護(hù)，并制造有機肥料。環(huán)境效益大，但投資成本高。

～是好氧裝置，一般有2部分：前一部分由好氧微生物和兼性厭氧微生物降解各種有機物，并部分無機化。第二部分是除臭裝置。整個工藝歷時24h，完成垃圾發(fā)酵和穩(wěn)定化的過程。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

微生物菌種：有機垃圾微生物處理裝置所用的菌種都是經(jīng)人工篩選、培育的多種高效生理功能的微生物。(1)有分解碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、骨頭、蟹殼、蛋殼等功能的混合微生物群體；(2)有氨化微生物、氧化氨的亞硝化細(xì)菌和氧化亞硝酸的；(3)有將H2S氧化為SO42－的氧化硫細(xì)菌。第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(四)厭氧堆肥

其原理與廢水厭氧消化原理相同。

其實質(zhì)是厭氧微生物在無氧狀態(tài)下通過對有機固體物質(zhì)進(jìn)行液化、酸性發(fā)酵(產(chǎn)乙酸)、堿性發(fā)酵(產(chǎn)甲烷發(fā)酵)3個階段后使有機物轉(zhuǎn)化并穩(wěn)定化的過程。第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五三、衛(wèi)生填埋法及滲濾液

1、衛(wèi)生填埋法概念

填埋是廢棄物的中間處理及最終處置方法。根據(jù)美國土木工程學(xué)會的定義：“垃圾衛(wèi)生填埋是一種不產(chǎn)生公害，或?qū)娊】岛桶踩划a(chǎn)生危害的廢棄物處置方法，該法使用工程原理將廢棄物局限在最小的區(qū)域內(nèi)，每日廢棄物傾倒處理完畢后加覆土壤”。第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

與有機垃圾堆肥生物處理不同的是，垃圾衛(wèi)生填埋法是一種自然生物處理方法。它是在自然條件下，構(gòu)建特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，利用土壤微生物，將固體廢棄物中有機物質(zhì)分解，使其體積減少而漸趨穩(wěn)定的過程。第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五2、垃圾滲濾液

垃圾填埋過程中和填埋之后，由于雨水和地表水的滲入，將會在填埋體內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的滲濾液。垃圾滲濾液的產(chǎn)生來自3個方面：一是大氣降雨和徑流；二是垃圾中原有的含水；三是在垃圾填埋后由于微生物的分解作用而產(chǎn)生的水。第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

垃圾滲濾液的水質(zhì)極為復(fù)雜，既有有機污染成分，也有無機污染成分，還含有一些微量重金屬污染成分，呈現(xiàn)出濃度高、污染強、組分復(fù)雜、水質(zhì)水量波動大的組合污染特征。第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五§11-2廢氣的生物處理

第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五一、廢氣的處理方法

1、廢氣來源

各類化工廠、化纖廠、石油化工、發(fā)電廠、垃圾焚燒廠等的廢氣和汽車尾氣，牲畜養(yǎng)殖、飼料加工，污水處理廠和垃圾填埋場均產(chǎn)生臭氣。第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五2、廢氣的處理方法(1)物理法(2)化學(xué)法(3)生物法第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(1)物理法：包括掩蔽法、稀釋擴散法、吸附法、等離子體法等

掩蔽法是利用氣體的緩和作用原理，用比惡臭更強烈的令人愉快的氣味掩蔽惡臭，如家庭及公共場所常用的空氣清新劑即屬此類。該法宜用于在不適于采用除臭裝置的情況和場合。

稀釋擴散法是將氣體由煙囪排向大氣擴散，以保證下風(fēng)向臭源附近人群免受惡臭危害。該法適合于工業(yè)有組織排放臭氣。

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等離子體凈化技術(shù)是利用高能電子射線使電子、離子、自由基和中性粒子以每秒鐘幾百萬次的速度反復(fù)轟擊發(fā)生異味的分子，去激活、電離、裂解工業(yè)廢氣中的各組分，使之發(fā)生氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，再經(jīng)過多級凈化，從而消除、分解、凈化各類工廠，各種污染源排放的各種異味、臭味。

吸附法又分化學(xué)吸附法和活性炭吸附法，系采用吸附劑吸附惡臭物質(zhì)的除臭方法，適于低濃度、高凈化要求的惡臭氣體處理。第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(2)化學(xué)法：燃燒法、臭氧氧化、催化氧化及酸堿吸收法

燃燒法指通過強氧化反應(yīng)降解可燃性惡臭物質(zhì)的方法。適用于高濃度、小氣量的可燃性氣體處理。具有凈化效率高、分解徹底的特點，但也有設(shè)備易腐蝕、消耗燃料、成本高、處理中可能形成二次污染物的缺點。

臭氧氧化法是利用O3做氧化劑氧化惡臭物質(zhì)的方法。適用于中低濃度惡臭物質(zhì)的處理。

催化氧化法是利用催化劑降低氧化反應(yīng)的活化能對惡臭物質(zhì)進(jìn)行氧化的方法。如利用Fe3+作催化劑，可去除高濃度的H2S氣體，工藝簡單、效率高，但設(shè)備較大、投資成本高。

酸堿吸收法是利用酸或堿作為吸收劑，對廢氣中難溶于水的成分進(jìn)行處理的方法。適用于快速消除低濃度惡臭氣體及難溶于水惡臭氣體的場合，靈活性大，但惡臭氣體并未徹底去除，吸收液需進(jìn)行進(jìn)一步處理。第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五(3)生物法

生物處理法是指利用微生物吸附分解有機物能力降解惡臭物質(zhì)與有機廢氣的方法。

主要分生物過濾法和活性污泥法2種。生物過濾法按濾料及過濾方式不同又分為生物濾池(biologicalfilter)法和生物滴濾池(biologicaltricklingfilter)法;

活性污泥法則按氣液接觸方式不同分為生物曝氣法和生物洗滌法。第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五表11-2-1廢氣生物處理工藝應(yīng)用范圍與比較

第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五3、有機廢氣生物處理的條件

～是由微生物生命活動的要求所決定的：①有機廢(臭)氣成分是可被吸收的，溶于水；②被吸收的成分是可以生物降解的；③廢氣成分是沒有毒性或?qū)ξ⑸锷L沒有抑制作用的；④具備微生物生長的營養(yǎng)需求；⑤具備微生物生長的最佳環(huán)境。第30頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五二、含硫惡臭污染物及NH3、CO2的微生物處理