易腐生活廢棄物生物代謝穩(wěn)定工藝(何品晶)

1、易腐生活廢棄物生物代謝穩(wěn)定工藝（何品晶）1. 研究的背景與方向      易腐生活廢棄物指的是城市生活垃圾中生物可降解類垃圾（食品殘余、紙等）、城市污水廠污泥和農(nóng)村養(yǎng)殖與種植廢棄物等生物源廢棄物。這些廢棄物的產(chǎn)生量大，可導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的水環(huán)境和居住衛(wèi)生環(huán)境問題的產(chǎn)生。       易腐生活廢棄物的特點是： 1 ）具有良好的生物可降解性； 2 ）產(chǎn)生狀態(tài)所含的有害物質(zhì)含量甚微，因此適宜于生物過程處理。生物處理過程以廢棄物生物質(zhì)的代謝降解為核心，代謝穩(wěn)定的產(chǎn)物可在土壤生態(tài)體系中循環(huán)利用，某些代謝過程

2、中的產(chǎn)物具有資源化價值。因此，以生物代謝穩(wěn)定過程為基礎(chǔ)的生物處理技術(shù)是處理易腐生活廢棄物的主要適用技術(shù)。       易腐生活廢棄物生物處理技術(shù)目前主要有二類工藝形式：一類是以好氧生物代謝為基礎(chǔ)的堆肥化和好氧消化工藝；另一類是以厭氧生物代謝為基礎(chǔ)的厭氧產(chǎn)沼和厭氧消化工藝。二類工藝均有實用化的例證。       應(yīng)用的易腐生活廢棄物生物處理工藝包含很多處理環(huán)節(jié)，但其核心是生物代謝過程，其他如預(yù)處理、后處理等工藝環(huán)節(jié)，或是直接為代謝過程的優(yōu)化提供原料調(diào)整，或是對代謝產(chǎn)物作進一步的性質(zhì)調(diào)整以更好地改善

3、產(chǎn)物的可利用性，是從屬于或受控于生物代謝過程的輔助環(huán)節(jié)。對于易腐生活廢棄物的生物處理，其工藝優(yōu)化的關(guān)鍵顯然是生物代謝穩(wěn)定過程，對生物代謝穩(wěn)定過程的實驗研究，是發(fā)展與優(yōu)化易腐生活廢棄物生物處理工藝的基本研究手段。       本實驗依托環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院固體廢物處理與資源化實驗室的基本科研實驗平臺，設(shè)計并向本科生開放下列具體方向（步驟）的綜合性實驗：         易腐廢棄物好氧、厭氧代謝穩(wěn)定化過程跟蹤觀察實驗；        

4、; 代謝穩(wěn)定化跟蹤過程中，代謝反應(yīng)器內(nèi)代表性細胞物質(zhì)量的變化測定；         液固相耦合易腐廢棄物厭氧消化工藝實驗。       以上三個具體方向的實驗中，第一個方向的實驗是對易腐廢棄物生物可代謝特性進行評價分析的實驗，是研究易腐廢棄物生物穩(wěn)定化的基礎(chǔ)實驗，也代表了進行有關(guān)工藝實驗研究的基本過程；第二個方向的實驗是利用對反應(yīng)混合物中代表細胞物質(zhì)量的典型成份（磷酸酯）測定來分析代謝過程中微生物量變化的分析方法試驗，是進行廢棄物生物代謝工藝研究的基本（且是特征性的）分析方法；第三個方

5、向的實驗是將厭氧污泥液相消化與易腐生活垃圾固相厭氧消化耦合的工藝實驗，是易腐廢棄物生物代謝穩(wěn)定化具體工藝形式的發(fā)展實驗。三個具體方向的實驗?zāi)苋媾囵B(yǎng)參與學(xué)生從事環(huán)境工程廢棄物生物代謝工藝發(fā)展的實驗研究能力，是學(xué)生得到創(chuàng)新技術(shù)研究的理論與動手能力積累的機會。       上述設(shè)計的實驗對學(xué)生能力發(fā)展的意義在于：         學(xué)生通過自主完成一個完整的工藝實驗過程能全面了解本專業(yè)新技術(shù)發(fā)展研究的過程，理解發(fā)展研究的思路與基本架構(gòu)方法；     &

6、#160;  能通過實驗過程更扎實地掌握本專業(yè)新技術(shù)實驗發(fā)展的具體技能。    2. 實驗的基礎(chǔ)與內(nèi)容     上述設(shè)計開放的綜合性實驗方向，其基本的方法及典型結(jié)果均有可信且詳盡的文獻記載，可保證試驗的可行性。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院固體廢物處理與資源化研究所現(xiàn)承擔(dān)“十五” 863 課題“城市生活垃圾生態(tài)填埋成套化技術(shù)及設(shè)備”和國家重大科技專項專題“村鎮(zhèn)垃圾與農(nóng)業(yè)廢棄物污染控制技術(shù)與工程示范”等課題，其研究方向與實驗方向一致，有關(guān)的實驗內(nèi)容均有操作積累，且有進行試驗必需的實驗平臺支撐，可為學(xué)生完成實驗提供指導(dǎo)人員和支撐設(shè)備兩方面的

7、優(yōu)越條件。      實驗的基本內(nèi)容：        取生活污水廠污泥和廚余（食品類）垃圾測定其基本理化特性；        預(yù)培養(yǎng)好氧與厭氧生物代謝菌群；        以預(yù)培養(yǎng)菌接種，將廢棄物在控制環(huán)境條件的好氧和厭氧模擬代謝反應(yīng)器中進行代謝穩(wěn)定化，并跟蹤觀察穩(wěn)定化過程中衍生物產(chǎn)生與固相組分變化的規(guī)律；        準(zhǔn)備與發(fā)展反應(yīng)混合物磷酸酯測定方法，

8、取上述反應(yīng)器中的混合物，分階段觀察其中微生物量的變化規(guī)律；        設(shè)計污泥與垃圾耦合厭氧消化實驗工藝，完成實驗裝置裝配，實施實驗，觀察與分析實驗現(xiàn)象；        根據(jù)實驗結(jié)果，分析環(huán)境條件與廢棄物厭氧、好氧代謝穩(wěn)定化過程的關(guān)系，討論適宜環(huán)境條件；分析厭氧耦合消化的物料轉(zhuǎn)化過程，評價工藝的可行性。     考慮到環(huán)境科技創(chuàng)新實驗的開放延續(xù)時間較長，不同時期參加實驗的學(xué)生的基礎(chǔ)能力和時間安排有不同的特點，上述實驗內(nèi)容可根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以安

9、排適合具體組別學(xué)生情況的實驗計劃，但均能保證學(xué)生獨立完成完整的實驗過程。    3. 實驗要求        學(xué)生應(yīng)在了解實驗背景和目的及基本內(nèi)容后，獨立地進行相關(guān)文獻的查閱，并完成實驗方案設(shè)計、論證；         在指導(dǎo)教師的輔助與引導(dǎo)下，自主完成實驗裝置的裝配，分析測定藥劑配制與儀器準(zhǔn)備；         自主運行實驗裝置，掌握實驗數(shù)據(jù)記錄格式設(shè)計，記錄數(shù)據(jù)整理與分析的方法；  

10、       在指導(dǎo)教師的督導(dǎo)下，學(xué)習(xí)并實施相關(guān)大型分析儀器的分析操作；         進行試驗結(jié)果討論分析與推演，掌握依據(jù)實驗結(jié)果推演到結(jié)論的思維過程；         實驗結(jié)果應(yīng)與相關(guān)的文獻數(shù)據(jù)具有可對照性。      達到這些實驗要求，就能保障學(xué)生參加環(huán)境科技創(chuàng)新實驗培養(yǎng)目的的實現(xiàn)，使學(xué)生掌握本專業(yè)工藝發(fā)展實驗的基本過程和方法，學(xué)會文獻檢索、實驗設(shè)計和實驗實施等創(chuàng)新人才

11、必備的方法技能，深化對本專業(yè)知識的全面認(rèn)識和各門課程知識的融會貫通。    4. 學(xué)生應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識         微生物學(xué)基本知識          化學(xué)基本知識          分析化學(xué)的基本技能        固體廢物處理基本知識    5. 實驗過程    

12、60;第一階段：學(xué)生通過檢索和查閱有關(guān)文獻資料，設(shè)計出試驗方案，包括實驗?zāi)康模?，裝置構(gòu)思，所需設(shè)備儀器、試劑，操作步驟。      第二階段：指導(dǎo)教師審查學(xué)生提交的實驗設(shè)計方案后，根據(jù)實驗室環(huán)境條件等具體情況，與學(xué)生討論并修正設(shè)計方案，確定試驗計劃，提供相關(guān)裝置設(shè)備。      第三階段：學(xué)生按自己設(shè)計的方案進行全過程操作（包括溶液配制，安裝試驗裝置，采樣等），試驗完成后整理實驗數(shù)據(jù)，對試驗結(jié)果進行分析評價，提交正式試驗報告。      第四

13、階段：教師對實驗報告進行評價，并將評價意見反饋給學(xué)生。   6. 實驗人數(shù)：每組實驗學(xué)生數(shù)為 35人   7. 實驗時數(shù)：學(xué)生實驗室實驗時間為54學(xué)時   8. 學(xué) 分：2學(xué)分   9. 質(zhì)量控制      學(xué)生提交實驗報告后，經(jīng)指導(dǎo)教師初審合格后，將實驗方案、實驗原始數(shù)據(jù)紀(jì)錄、實驗報告等提交環(huán)境科技創(chuàng)新實驗質(zhì)量審核小組，對學(xué)生的實驗質(zhì)量進行審核（必要時，可對學(xué)生進行面試答辯），經(jīng)審查合格后，給予學(xué)分。對不合格的實驗，要求學(xué)生補充實驗，直到達到實驗標(biāo)準(zhǔn)為止。   10. 其它      學(xué)生選修本實驗的程序，按學(xué)院統(tǒng)一的選課程序?qū)嵤煌鈱I(yè)學(xué)生也可選修和參加本實驗。   11參考資料  何