有機(jī)固體廢物與廢氣的微生物處理及其微生物群落.ppt

第十一章 有機(jī)固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落,第一節(jié) 有機(jī)固體廢棄物的微生物處理,固體廢棄物（Solid wasters），按照中華人民共和國(guó)固體廢物污染、環(huán)境防治法的規(guī)定，是指在生產(chǎn)建設(shè)、日常生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的污染環(huán)境的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。 固體廢物的產(chǎn)生對(duì)人類環(huán)境產(chǎn)生危害，一是侵占土地 ，二是污染環(huán)境,對(duì)固體廢棄物的處理，一部分可回收再利用，其他可用物理、化學(xué)、生物方法加以處理，常用的處理方法有：堆肥法、填埋法、焚燒法、熱解法。,一、堆肥法 堆肥化（Composting），是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌和真菌等微生物，有控制地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物，發(fā)生生物穩(wěn)定作用（biostablization）（腐殖質(zhì)化）的生物化學(xué)過(guò)程，這一定義強(qiáng)調(diào)，堆肥原料是來(lái)自生物界，堆肥過(guò)程是在人工控制下進(jìn)行，不同于衛(wèi)生填埋、廢物的自然腐化和腐爛。 最早的堆肥法采用厭氧發(fā)酵，發(fā)酵周期長(zhǎng)，占地面積大，現(xiàn)在采用好氧堆肥。,（二）好氧堆肥 1、好氧堆肥機(jī)理：是在有氧的條件下，借好氧微生物（主要是好氧細(xì)菌）的作用來(lái)進(jìn)行的。 在堆肥過(guò)程中，有機(jī)廢物中的可溶性有機(jī)物質(zhì)透過(guò)微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜為微生物所吸收：固體的和膠體的有機(jī)物先附在微生物體外，由微生物所分泌的胞外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)氧化還原和生物合成過(guò)程，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并釋放出微生物生長(zhǎng)、活動(dòng)所需要的能量，把另一部分有機(jī)物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。,2、好氧堆肥微生物：在堆肥過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)生化降解會(huì)產(chǎn)生熱量，使堆肥物料的溫度上升。根據(jù)堆肥的升溫過(guò)程，可將其分為三個(gè)階段：起始階段、高溫階段、熟化階段。 起始階段：為中溫好氧微生物分解有機(jī)物中易降解的葡萄糖、脂肪和碳水化合物，分解產(chǎn)生的熱量促使堆肥物料溫度上升。最常見的是無(wú)芽孢細(xì)菌、芽孢細(xì)菌和霉菌等,高溫階段：此時(shí)溫度上升到40-50，起始階段的微生物死亡，取代的微生物是一系列嗜熱菌，分解纖維素和半纖維素進(jìn)一步使堆肥溫度上升到70。在溫度60-70的堆肥中，除一些孢子外，所有的病原微生物都會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)死亡。,熟化階段：當(dāng)有機(jī)物基本降解完時(shí)，嗜熱菌因?yàn)槿狈m當(dāng)?shù)酿B(yǎng)料而停止生長(zhǎng)，堆肥溫度逐漸下降。在冷卻的堆肥中，一系列新的微生物（主要是真菌和放線菌）將借助殘余有機(jī)物（包括死亡的微生物殘?bào)w）而生長(zhǎng)，最終完成堆肥過(guò)程。,腐熟堆肥的特征,表面呈白色或灰白色，內(nèi)部呈黑褐色或棕黑色： 秸稈和糞塊等完全腐熟，質(zhì)地松軟，無(wú)糞臭，散發(fā)出泥土氣味，不招引蚊蠅； pH8-9，呈弱堿性。,3、好氧堆肥過(guò)程要求的參數(shù) （1）供氧：30時(shí)，需氧量為1mg氧/g揮發(fā)性物質(zhì)。 （2）含水量：含水量太低，微生物活動(dòng)受抑制。45時(shí)應(yīng)控制在50%左右 （3）CNP：C/N為10-25時(shí)，有機(jī)物降解速度最大，C/P適宜在75-150，不足可摻污泥 （4）溫度：嗜溫菌30-40，嗜熱菌55-60，5-7d無(wú)變化 （5）pH：理論上pH值對(duì)堆肥過(guò)程沒有影響,4 、堆肥工藝 （1）靜態(tài)堆肥工藝,（三）厭氧堆肥,（2）高溫動(dòng)態(tài)二次堆肥工藝,（3）立倉(cāng)式堆肥工藝,（4）滾筒式：又稱Dano式（丹諾）,二、衛(wèi)生填埋法及滲濾層 是在堆肥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，處理原理與厭氧堆肥相同。 衛(wèi)生填埋主要有厭氧、好氧和半好氧三種。,Concept illustration of a Typical Sanitary Landfill Site,填埋場(chǎng)中微生物活動(dòng)過(guò)程 1、好氧分解階段： 2、厭氧分解不產(chǎn)甲烷階段：硫酸還原菌和反硝化細(xì)菌利用硫酸鹽和硝酸鹽，產(chǎn)生硫化物、氮?dú)夂投趸?，其繁殖速度大于產(chǎn)甲烷菌。當(dāng)還原狀態(tài)達(dá)到一定程度后，才能產(chǎn)生甲烷。還原狀態(tài)的建立與環(huán)境因素有關(guān)，潮濕溫暖的填埋場(chǎng)能迅速完成這一階段。 3、厭氧分解產(chǎn)甲烷階段：甲烷產(chǎn)量增加，溫度達(dá)到55時(shí)進(jìn)入階段4 4、穩(wěn)定產(chǎn)氣階段：穩(wěn)定產(chǎn)生二氧化碳和甲烷,垃圾填埋后經(jīng)微生物分解和地表水影響會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量滲濾液。其性質(zhì)與垃圾種類、性質(zhì)及填埋方式有關(guān)，有機(jī)酸濃度高，總有機(jī)碳含量265-2800mg/L，pH6-8，有強(qiáng)烈腐敗臭味。,處理方法： 1、現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)污水處理設(shè)施，可用活性污泥法、曝氣塘、厭氧法處理 2、輸送到污水處理場(chǎng)處理 3、再循環(huán)： 4、直接澆灑地面：,三、熱解 又叫干餾，熱分解或炭化。指有機(jī)物在隔氧條件下加熱分解的過(guò)程。,四、焚燒處理工程 熱化學(xué)處理，是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化和減量化的重要途徑，體積可減少80-90%，可殺滅病原菌，其焚燒熱可用于供熱和發(fā)電，,第二節(jié) 廢氣的生物處理,一、廢氣的處理方法 物理化學(xué)：吸附、吸收、等離子體轉(zhuǎn)化法 生物凈化：植物凈化，微生物凈化。,產(chǎn)生臭味的物質(zhì)很多，分三大類： 含硫化合物：H2S、CH3SH、CH3SCH3、CH3SSCH3、CS2、SO2 含氮化合物：NH3、（CH3）3N CH化合物或CHO化合物：低級(jí)醇、醛、脂肪酸。 常提的八大惡臭物質(zhì)：H2S、NH3、（CH3）3N、CH3SH（MM）、CH3SCH3（DMS）、CH3SSCH3（DMDS）、CH3CHO、苯乙烯。,處理方法： 生物過(guò)濾法（生物固態(tài)法）：土壤脫臭、堆肥、生物過(guò)濾法 生物洗滌法（生物懸浮法）：生物滴濾法、曝氣式、生物洗滌法,微生物脫臭可分為三個(gè)過(guò)程： 1、惡臭氣體的溶解過(guò)程，由氣相轉(zhuǎn)移到液相。這一過(guò)程是物理過(guò)程 2、水中惡臭成分被微生物吸附、吸收，惡臭成分得以去除。作為吸收劑的水被再生復(fù)原，繼而再用以溶解新的廢氣成分。 3、進(jìn)入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為微生物分解利用。,二、含硫惡臭污染物及NH3、CO2微生物處理,（一）含硫惡臭污染物的凈化 1、氧化硫的細(xì)菌：生絲微菌屬、硫桿菌屬、排硫硫桿菌屬、黃單胞菌屬、氧化硫硫桿菌等。,代謝途徑：生絲微菌對(duì)DMSO的代謝： CH3OSCH3 CH3SCH3 CH3SH + HCHO CH3CH + H2O HCHO + H2S 2、運(yùn)行操作條件：pH6.5-7.5，溫