固體廢物的微生物處理(環(huán)境微生物課件)

固體廢棄物與廢氣的生物處理

固體廢棄物的生物處理

概述固體廢棄物的種類與分類廢渣即固體廢棄物，是指在生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。固體廢棄物有多種分類方法城市生活垃圾（MSW）是在城市日常生活中產(chǎn)生的固體廢棄物。按組分分類有機(jī)廢物無(wú)機(jī)廢物按來(lái)源分工業(yè)廢物礦業(yè)廢物農(nóng)業(yè)廢物城市垃圾放射性廢物有害廢物城市垃圾污染危害數(shù)量巨大、處理率低組成復(fù)雜、四季變動(dòng)污染環(huán)境、危害嚴(yán)重污染大氣污染水體生物性污染侵占大量土地易燃易爆我國(guó)城市垃圾問(wèn)題的特點(diǎn)

我國(guó)城市垃圾問(wèn)題較之其他形式的環(huán)境問(wèn)題有其獨(dú)特之處，可以概括為“四最問(wèn)題”：最晚得到重視污染水體最具綜合性的環(huán)境問(wèn)題最難得到處置

最貼近的環(huán)境問(wèn)題垃圾無(wú)害化處理的途徑—衛(wèi)生填埋導(dǎo)氣是在填埋體中設(shè)置可滲透性排氣或不可滲透阻擋層排氣設(shè)施，將產(chǎn)生的填埋氣體收集排出。衛(wèi)生填埋的優(yōu)點(diǎn)是工程造價(jià)和處理費(fèi)用均較低，產(chǎn)生的沼氣可回收利用；缺點(diǎn)是占地面積大，穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的滲濾液濃度高、毒性大而較難處理。衛(wèi)生填埋技術(shù)是利用天然山谷、低洼、石塘等凹地或平地，經(jīng)防滲、排水、導(dǎo)氣、攔擋、截洪等防護(hù)措施處理后，將垃圾分區(qū)按填埋單元進(jìn)行堆放。

填埋體中通過(guò)微生物的活動(dòng)推動(dòng)有機(jī)物降解，使垃圾穩(wěn)定。防滲、排水是指在填埋場(chǎng)底部構(gòu)筑不透水的防水層、集水管、集水井等設(shè)施將產(chǎn)生的滲瀝液收集排出并進(jìn)行處理。垃圾無(wú)害化處理的途徑—高溫堆肥高溫堆肥是將經(jīng)分選或分類收集的有機(jī)垃圾在發(fā)酵池或發(fā)酵場(chǎng)中堆積，采用機(jī)械攪拌或強(qiáng)制通風(fēng)或自然通風(fēng)的方法使其高溫發(fā)酵，殺滅病原體，有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)。該工藝主要優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定時(shí)間較填埋法短，可為農(nóng)業(yè)及城市園林綠化提供有機(jī)肥料缺點(diǎn)是對(duì)垃圾的有機(jī)物含量要求較高，操作過(guò)程較復(fù)雜，處理費(fèi)用偏高垃圾無(wú)害化處理的途徑—焚燒處理垃圾焚燒的主要缺點(diǎn)是可產(chǎn)生有害氣體，特別如劇毒物二噁英類化合物（在爐膛溫度＜800℃時(shí)會(huì)大量產(chǎn)生），焚燒設(shè)備投資大，運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。焚燒是將垃圾進(jìn)行人工檢選、破碎、分選等預(yù)處理，然后進(jìn)入焚燒爐，在800~1000℃高溫下使垃圾轉(zhuǎn)化為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無(wú)害化灰渣。焚燒工藝可使垃圾體積減少80%~95%，便于填埋處置，并能徹底消滅各種病原體。另外，通過(guò)焚燒工藝，可回收熱資源。

垃圾無(wú)害化處理的途徑—綜合處理技術(shù)微生物學(xué)在垃圾處理技術(shù)中的作用微生物在垃圾“三化”中起著積極與重要的作用：做生物可使垃圾產(chǎn)生高溫并持續(xù)足夠時(shí)日，以殺滅有害生物及病原微生物，并提供有機(jī)肥料；微生物可促進(jìn)衛(wèi)生填埋場(chǎng)中有機(jī)物降解，使堆體減量穩(wěn)定，并產(chǎn)生沼氣，供作能源利用；微生物可防治垃圾處理產(chǎn)生的二次污染，如垃圾處理中的臭氣、滲濾液污染；微生物處理技術(shù)技資和運(yùn)行費(fèi)用較低，處理效率較高，不僅廣泛應(yīng)用于垃圾處理，還應(yīng)用于城市糞便、污水處理廠剩余污泥、農(nóng)業(yè)及工業(yè)有機(jī)廢渣，甚至礦業(yè)固體廢棄物的處理

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固體廢棄物的生物處理

高溫堆肥法概述高溫堆肥法

根據(jù)堆肥過(guò)程起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，堆肥法可分為好氧堆肥法和厭氧堆肥法兩種。好氧堆肥法由于可產(chǎn)生高溫因此亦稱為高溫堆肥法。高溫可以殺死垃圾中的病原菌及有害生物，同時(shí)高握菌對(duì)有機(jī)物的降解速度快于中溫菌。

堆肥中熱量的產(chǎn)生在堆肥過(guò)程中，旺盛的好氧微生物呼吸作用將易降解有機(jī)原料不斷分解并產(chǎn)生能量。能量主耍用于做生物本身生長(zhǎng)繁殖和轉(zhuǎn)化為高能化合物貯存體內(nèi)；剩余的能量便以熱能形式釋出體外，從而使堆體內(nèi)逐漸升溫為計(jì)算堆肥過(guò)程的熱量是否平衡，可以用下式定量表示堆肥過(guò)程中含氮有機(jī)物生化反應(yīng)關(guān)系：式中：

CwHxOyNz·aH2O+bO2為堆肥原料中有機(jī)物（即揮發(fā)性物質(zhì)）干重；CαHβOγNδ·cH2O為堆肥成品（即未反應(yīng)的有機(jī)物、腐殖質(zhì)及菌體）干重

dH2O為水蒸氣；qr為反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，是氧化磷酸化反應(yīng)即ATP生成反應(yīng)

CwHxOyNz·aH2O+bO2→CαHβOγNδ·cH2O+dH2O+eH2O+fCO2+gNH3+qr堆肥中病原體的熱致死病原體的熱致死主要是由于酶的熱滅活所致。熱滅活作用是溫度與時(shí)間兩者的函數(shù)，即經(jīng)歷高溫短時(shí)間或者低溫長(zhǎng)時(shí)間是同樣有效的。好氧堆肥無(wú)害化工藝條件為：堆層溫度55℃以上需維持5~7天；堆層溫度70℃只需維持3~5天。把蛔蟲卵作為滅寄生蟲無(wú)害化程度的指示生物，而以大腸菌群作殺滅病原菌無(wú)害化程度的指示生物。堆肥的微生物學(xué)過(guò)程垃圾在堆制后，由于微生物積極活動(dòng)的結(jié)果，從堆積到腐熟，堆肥中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生復(fù)雜的變化，C/N逐漸降低，微生物組成亦發(fā)生改變。堆肥的微生物作用過(guò)程可分為以下4階段。發(fā)熱階段（中溫階段）高溫階段降溫階段腐熟階段固體廢棄物與廢氣的生物處理

固體廢棄物的生物處理

高溫堆肥法工藝高溫堆肥工藝分類按進(jìn)出料形式分類靜態(tài)堆肥工藝每次發(fā)酵操之初向處理設(shè)施投入一批物料，經(jīng)發(fā)酵后排出全部產(chǎn)品，再重新投料

動(dòng)態(tài)堆肥工藝物料每日從處理設(shè)施一端入，產(chǎn)品同時(shí)從處理設(shè)施另一端排出，工藝參數(shù)在任一固定位置不隨時(shí)間而變發(fā)酵過(guò)程不同一次性發(fā)酵工藝堆肥全過(guò)程在一個(gè)發(fā)酵裝置（或一次性堆制）中一次完成，微生物學(xué)全過(guò)程在此連續(xù)完成二次發(fā)酵工藝堆肥全過(guò)程分兩個(gè)階段在不同發(fā)酵裝置中完成。第一階段稱為一次發(fā)酵，堆肥的中溫和高溫階段在此進(jìn)行；第二階段稱為二次發(fā)酵，堆肥的降溫、腐熟階段在此進(jìn)行發(fā)酵場(chǎng)所的不同露天式工藝露天式堆肥工藝有攪拌式發(fā)酵和固定式發(fā)酵兩種，投資少，但發(fā)酵效率低、發(fā)酵周期長(zhǎng)、無(wú)害化程度不高、衛(wèi)生條件較差。裝置式工藝在各種發(fā)酵設(shè)備內(nèi)進(jìn)行堆肥，各種發(fā)酵設(shè)備都向做生物提供良好的生長(zhǎng)條件；

發(fā)酵時(shí)間短、占地面積小、堆肥質(zhì)量可控可調(diào)，但投資和運(yùn)行費(fèi)用高。工藝流程該工藝由預(yù)處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵、后處理、脫臭等工序組成：預(yù)處理：預(yù)處理是采用分選、破碎等方法去除粗大垃圾，減少不可堆肥化物質(zhì)特別是廢舊電池等有毒有害物，并使堆肥物料粒度和含水率達(dá)到一定程度的均勻化的過(guò)程。

一次發(fā)酵：溫度升高直至開始降低的階段，稱為一次發(fā)酵期。垃圾的無(wú)害化主要在此階段完成。二次發(fā)酵：二次發(fā)酵的目的是使較難分解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成腐殖酸，得到完全成熟的堆肥成品。二次發(fā)酵可以在倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，也可以露天堆積。工藝流程該工藝由預(yù)處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵、后處理、脫臭等工序組成。后處理：目的是進(jìn)一步去除在前處理工序中還沒有完全分選出的塑料、玻璃、陶器、金屬、小石塊等雜物。脫臭：堆肥過(guò)程中，由于微生物的活動(dòng)有氨、硫化氫、甲基硫醇、膠類等臭氣物質(zhì)產(chǎn)生，嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生，必須進(jìn)行脫臭處理。經(jīng)濟(jì)實(shí)用的脫臭方法是采用腐熟堆肥除臭法，利用其中微生物分解和吸附作用可使氨和硫化氫等臭氣物質(zhì)去除率達(dá)98%以上。影響堆肥的主要因素通風(fēng)供養(yǎng)含水率。溫度有機(jī)物含量與碳氮比顆粒度PH固體廢棄物與廢氣的生物處理

固體廢棄物的生物處理

衛(wèi)生填埋概述衛(wèi)生填埋垃圾衛(wèi)生填埋法是運(yùn)用各種天然屏障和工程屏障，盡可能將垃圾與生態(tài)環(huán)境相隔絕而實(shí)現(xiàn)填埋體內(nèi)垃圾無(wú)害化。在填理體內(nèi)，通過(guò)微生物的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)垃圾中有機(jī)物降解并產(chǎn)生沼氣，同時(shí)產(chǎn)生垃圾滲濾液，直至垃坡達(dá)到穩(wěn)定。衛(wèi)生填埋場(chǎng)從垃圾分區(qū)分單元填埋、覆士、封場(chǎng)直至達(dá)到穩(wěn)定，其時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于垃圾成分和水文氣象特征，一般需要15年以上。微生物原理與過(guò)程好氧分解階段厭氧分解不產(chǎn)甲烷階段厭氧分解產(chǎn)甲烷階段穩(wěn)定產(chǎn)氣階段在初起階段中，有機(jī)物主要經(jīng)好氧微生物作用，復(fù)雜的多聚化學(xué)物水解為單體，然后經(jīng)好氧呼吸作用轉(zhuǎn)化為CO2,NO3-

,SO42-,H2O以及一些較簡(jiǎn)單有機(jī)物主要是兼性及專性厭氧微生物活動(dòng)。一部分菌進(jìn)行厭氧發(fā)酵，將上段生成的有機(jī)物發(fā)酵轉(zhuǎn)化為另一些簡(jiǎn)單有機(jī)物；一部分菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸。本階段最重要的兩類菌，即產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌與同型產(chǎn)乙酸菌產(chǎn)甲烷菌是一類專性厭氧的古細(xì)菌。沼氣發(fā)酵中主要的兩類，即氧化氫的產(chǎn)甲烷菌和裂解乙酸的產(chǎn)甲烷菌，它們將上階段生成的乙酸、H2、CO2轉(zhuǎn)化為CH4此階段穩(wěn)定地產(chǎn)生沼氣。填埋場(chǎng)釋出的沼氣中，CH4

一般占60%~70%,CO2占30%~40%，其余為少量的NH3、H2S等氣體。通過(guò)氣體成分的分析可以判斷填埋場(chǎng)內(nèi)微生物活動(dòng)所處的階段。衛(wèi)生填埋固體廢棄物與廢氣的生物處理

固體廢棄物的生物處理

衛(wèi)生填埋工藝衛(wèi)生填埋工藝流程工藝類型衛(wèi)生填埋工藝類型溝槽法斜面法平面法將垃圾填埋在挖掘的溝槽中，然后壓實(shí)，挖掘土作為覆蓋材料，再壓實(shí)形成填埋單元結(jié)構(gòu)。直接將垃圾填埋在地面上，壓實(shí)后用士覆蓋，再壓實(shí)形成填埋單元結(jié)構(gòu)。主要在峽谷、盆地、采石場(chǎng)露天廢礦或其他類似的洼地，也可在坡度平緩的地面采用。斜面法是直接將垃圾填埋在斜坡上，壓實(shí)后從工作面前面挖取覆蓋士，再壓實(shí)形成填埋單元結(jié)構(gòu)。斜面法實(shí)質(zhì)上是溝槽法和平面法的結(jié)合填埋方式。垃圾滲濾液填埋場(chǎng)產(chǎn)生滲濾液的水質(zhì)，主要取決于所填垃圾的種類和填埋的時(shí)間。滲濾液的水質(zhì)變化范圍相當(dāng)廣，主要特點(diǎn)是有機(jī)物濃度高，氨氮濃度隨填埋時(shí)間逐年增高。如果有大量劇毒、有毒物質(zhì)與生活垃圾一起棍合填埋，則滲濾液中更會(huì)集中多種有害成分，嚴(yán)重污染土壤和地下水。垃圾滲濾液的處理為了防止?jié)B濾液對(duì)地下水的污染，除需要在建場(chǎng)時(shí)嚴(yán)格防滲、排水措施外，更主要的是對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理。滲濾破的處理我國(guó)目前具體采用的方案有以下幾種：①直接排入城市污水處理廠進(jìn)行合并處理；②經(jīng)必要的預(yù)處理后匯入城市污水處理廠合并處理；③滲濾液向填埋場(chǎng)循環(huán)噴灑處理；④在填埋場(chǎng)建設(shè)污水處理站進(jìn)行獨(dú)立處理。對(duì)新產(chǎn)生的滲濾液，目前主要處理方法為厭氧—缺氧—好氧聯(lián)合生物處理已穩(wěn)定的填埋場(chǎng)滲濾