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(lèi)垃圾（食品殘余、紙等）、城市污水廠(chǎng)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(wèn)題的產(chǎn)生。       易腐生活廢棄物的特點(diǎn)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(guò)程處理。生物處理過(guò)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(guò)程

2、中的產(chǎn)物具有資源化價(jià)值。因此，以生物代謝穩(wěn)定過(guò)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(lèi)工藝形式：一類(lèi)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(lèi)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(lèi)工藝均有實(shí)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(guò)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(guò)程的優(yōu)化提供原料調(diào)整，或是對(duì)代謝產(chǎn)物作進(jìn)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(guò)程的輔助環(huán)節(jié)。對(duì)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(guò)程，對(duì)生物代謝穩(wěn)定過(guò)程的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的基本科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)并向本科生開(kāi)放下列具體方向（步驟）的綜合性實(shí)驗(yàn)：         易腐廢棄物好氧、厭氧代謝穩(wěn)定化過(guò)程跟蹤觀(guān)察實(shí)驗(yàn)；        

4、; 代謝穩(wěn)定化跟蹤過(guò)程中，代謝反應(yīng)器內(nèi)代表性細(xì)胞物質(zhì)量的變化測(cè)定；         液固相耦合易腐廢棄物厭氧消化工藝實(shí)驗(yàn)。       以上三個(gè)具體方向的實(shí)驗(yàn)中，第一個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)是對(duì)易腐廢棄物生物可代謝特性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析的實(shí)驗(yàn)，是研究易腐廢棄物生物穩(wěn)定化的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，也代表了進(jìn)行有關(guān)工藝實(shí)驗(yàn)研究的基本過(guò)程；第二個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)是利用對(duì)反應(yīng)混合物中代表細(xì)胞物質(zhì)量的典型成份（磷酸酯）測(cè)定來(lái)分析代謝過(guò)程中微生物量變化的分析方法試驗(yàn)，是進(jìn)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(gè)方

5、向的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)。三個(gè)具體方向的實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)研究能力，是學(xué)生得到創(chuàng)新技術(shù)研究的理論與動(dòng)手能力積累的機(jī)會(huì)。       上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生能力發(fā)展的意義在于：         學(xué)生通過(guò)自主完成一個(gè)完整的工藝實(shí)驗(yàn)過(guò)程能全面了解本專(zhuān)業(yè)新技術(shù)發(fā)展研究的過(guò)程，理解發(fā)展研究的思路與基本架構(gòu)方法；     &

6、#160;  能通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程更扎實(shí)地掌握本專(zhuān)業(yè)新技術(shù)實(shí)驗(yàn)發(fā)展的具體技能。    2. 實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)與內(nèi)容     上述設(shè)計(jì)開(kāi)放的綜合性實(shí)驗(yàn)方向，其基本的方法及典型結(jié)果均有可信且詳盡的文獻(xiàn)記載，可保證試驗(yàn)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(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)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(shí)驗(yàn)方向一致，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均有操作積累，且有進(jìn)行試驗(yàn)必需的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)支撐，可為學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)提供指導(dǎo)人員和支撐設(shè)備兩方面的

7、優(yōu)越條件。      實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容：        取生活污水廠(chǎng)污泥和廚余（食品類(lèi)）垃圾測(cè)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(jìn)行代謝穩(wěn)定化，并跟蹤觀(guān)察穩(wěn)定化過(guò)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(cè)定方法，

8、取上述反應(yīng)器中的混合物，分階段觀(guān)察其中微生物量的變化規(guī)律；        設(shè)計(jì)污泥與垃圾耦合厭氧消化實(shí)驗(yàn)工藝，完成實(shí)驗(yàn)裝置裝配，實(shí)施實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察與分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；        根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(guò)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(guò)程，評(píng)價(jià)工藝的可行性。     考慮到環(huán)境科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，不同時(shí)期參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生的基礎(chǔ)能力和時(shí)間安排有不同的特點(diǎn)，上述實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)計(jì)劃，但均能保證學(xué)生獨(dú)立完成完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。    3. 實(shí)驗(yàn)要求        學(xué)生應(yīng)在了解實(shí)驗(yàn)背景和目的及基本內(nèi)容后，獨(dú)立地進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，并完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、論證；         在指導(dǎo)教師的輔助與引導(dǎo)下，自主完成實(shí)驗(yàn)裝置的裝配，分析測(cè)定藥劑配制與儀器準(zhǔn)備；         自主運(yùn)行實(shí)驗(yàn)裝置，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄格式設(shè)計(jì)，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(shí)施相關(guān)大型分析儀器的分析操作；         進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果討論分析與推演，掌握依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推演到結(jié)論的思維過(guò)程；         實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)與相關(guān)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)具有可對(duì)照性。      達(dá)到這些實(shí)驗(yàn)要求，就能保障學(xué)生參加環(huán)境科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)目的的實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生掌握本專(zhuān)業(yè)工藝發(fā)展實(shí)驗(yàn)的基本過(guò)程和方法，學(xué)會(huì)文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)實(shí)施等創(chuàng)新人才

11、必備的方法技能，深化對(duì)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的全面認(rèn)識(shí)和各門(mén)課程知識(shí)的融會(huì)貫通。    4. 學(xué)生應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識(shí)         微生物學(xué)基本知識(shí)          化學(xué)基本知識(shí)          分析化學(xué)的基本技能        固體廢物處理基本知識(shí)    5. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程    

12、60;第一階段：學(xué)生通過(guò)檢索和查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)出試驗(yàn)方案，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，原理，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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件等具體情況，與學(xué)生討論并修正設(shè)計(jì)方案，確定試驗(yàn)計(jì)劃，提供相關(guān)裝置設(shè)備。      第三階段：學(xué)生按自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行全過(guò)程操作（包括溶液配制，安裝試驗(yàn)裝置，采樣等），試驗(yàn)完成后整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，提交正式試驗(yàn)報(bào)告。      第四

13、階段：教師對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)意見(jiàn)反饋給學(xué)生。   6. 實(shí)驗(yàn)人數(shù)：每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)為 35人   7. 實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)時(shí)間為54學(xué)時(shí)   8. 學(xué) 分：2學(xué)分   9. 質(zhì)量控制      學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，經(jīng)指導(dǎo)教師初審合格后，將實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)紀(jì)錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等提交環(huán)境科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)質(zhì)量審核小組，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量進(jìn)行審核（必要時(shí)，可對(duì)學(xué)生進(jìn)行面試答辯），經(jīng)審查合格后，給予學(xué)分。對(duì)不合格的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為止。   10. 其它      學(xué)生選修本實(shí)驗(yàn)的程序，按學(xué)院統(tǒng)一的選課程序?qū)嵤?；外?zhuān)業(yè)學(xué)生也可選修和參加本實(shí)驗(yàn)。   11參考資料  何