内蒙古大学环境微生物学讲义12有机固体废弃物与废气的生物处理

1、第十二章 有机固体废弃物与废气的生物处理有机固体废弃物（亦称垃圾）主要来自工农业生产废弃物，城乡生活废弃物（MSW）（如厨余等生活垃圾）、污水处理厂的剩余泥等。如果它们积累在环境中必将引起严重的环境问题。处理的目的在于消除污染。将这些物质无害在处理后归还到生态系统中。处理之前要进行分选，将塑料之类的难降解物剔除，再进入生物处理装置。当前各国城市采用的垃圾处理方法主要有：（生物）堆肥法、（卫生）填埋法和焚烧（发电）法。前两种是生物方法，用以处理可生物降解的有机固体废弃物，焚烧法是物理方法，它用不处理不可随意排放、有危险的特种废物，现在已开始用于垃圾发电。第一节 好氧堆肥法一、堆肥材料与堆制方法

2、堆肥法是一种老古的微生物处理有机固体废弃物的方法。其产物“堆肥”可作为优质的土壤改良剂和农肥。 1材料：堆栈肥材料极为广泛，只要是可生物降解的有机物质均可利用。如果是城市生活垃圾需进行机械化分选，粉碎。秸杆等废弃物的组分主要是纤维素、半纤维素、糖类、脂肪和蛋白质。以农村常见堆肥为例，材料配比如下： 秸杆等废料 100份 人畜粪尿1020份石灰（草木灰） 25份 水100200份 2方法（静态堆肥工艺） 地基：选择不积水的地方做堆肥物，并挖好通气沟道（宽15cm深25cm）堆料：堆料时在最下层先铺好格架材料（如玉米秸），然后一层层加上所 用材料，高约56尺。 泥封：用湿泥密封，以利保水、保温、保

3、肥、并在堆中直插几根秸杆以利通气。二、堆肥的微生物学过程 1好氧堆肥机理 通气条件下，好氧微生物不同类群参与分解过程： 有机固体废弃物微生物 O2无机物+腐殖质+热量+新细胞堆肥堆制后，由于微生物代谢活动的结果，堆内温度逐渐上升，短期内可达到5065，如不通风可高达8090，这期间发酵微生物分解有机物，并利用中间代谢物大量生长繁殖，最终它们完全腐熟成稳定的腐殖质成分。 2堆肥的微生物学过程发热阶段：中温性微生物参与。发酵初期这类细菌和真菌分解易降解组分（碳水化合物，蛋白质、脂肪），同时散发热量，使温度升至50。高温阶段：高温性微生物参与。好热的细菌、真菌、放线菌分解纤维素类，此时嗜热真菌属（T

4、hemomyces）褐色嗜热放线菌（A.therofuscus）常成为优势类群。当T 70后，致度菌和虫卵被杀死，其它微生物也停止活动。此阶段可维持近1个月，期间可适当翻动。降温和保肥阶段：厌氧微生物主要参与。为了保存腐殖质和肥力，通常采取将堆肥压紧的措施，造成厌氧状态，减弱矿化作用。此时的堆肥腐熟稳定，成为优质的土壤改良剂和农肥。 3应注意的问题 C：N以2530：1发酵最好，有机物不足可添加粪肥。调节水、气状态，含水量4550%为宜，每周翻动供氧。无须调节PH，整个发酵过程PH在5.58.5之间，初期（有机酸5.5）中期（氨8.5）未期（硝酸盐7.5）三、现代堆肥工艺 现在的堆肥工艺主要有

5、静态堆肥工艺（传流好氧堆肥）。 （高温动态）二次堆肥工艺（动、静态结合）立仓式堆肥工艺（每天下降1格）滚筒式堆肥工艺。滚筒式堆肥工艺称达诺生物稳定法。（图2.55）。滚筒24m长1530m，转速0.42.05/min。57d出料。高温动态二次堆肥工艺（静态二次发酵）：第二节 厌氧消化法一般称为沼气发酵法。沼气是多种气体的混合物，其中甲烷占5075%，其余是CO2、H2、CO、NH3、H2S等。CH4是一种无色、无臭、易燃的气体。沼气发酵常作为生态农业重要的一个环节。人们将生活垃圾、秸杆、粪便、污水生物处理厂的剩余污泥等，放入消化池内进行厌氧发酵。即可清洁环境又可获得能源，消化后污泥符合卫生学标

6、准，是很好的有机肥料。 复杂有机物水解与发酵有机酸，醇类等产氢产乙酸H2、CO2、乙酸产甲烷CH4一、分解过程 可划分为三个阶段： 二、微生物学过程目前多采用1979年M.P.Bryant（布赖恩特）提出甲烷发酵三阶段（四阶段）理论。水解与发酵细菌：复杂有机物简单有机物。如未性性厌氧的拟杆菌属（Bacteriodes）、 菌属（Clostridiuon）；兼性的链球菌和肠道菌等。细菌含量108-9/ml。产乙酸产氢细菌：简单有机物乙酸、氢等。主要是G-的厌氧杆菌。如奥氏甲烷杆菌的S株。4H2 + CO2合成CH + 2H2O （28%）14CH3COOH 裂解14CH + CO （72%）产甲

7、烷细菌：由两组生理上不同的专性厌氧产甲烷菌群完成（methane bacteria）。 另外其它的成分如甲醇、甲酚、CO等也可转化为甲烷。产甲烷菌的分类系统有几个，1979年Boone已扩大为3目、6科、17属、55种。代表菌有：布氏甲烷杆菌(Methanobacterium bryautii) 沃氏甲烷球菌（Methanococaus Uannielii） 巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)。 它们要求严格的厌氧环境，多数为中温型（2040生长），少数高温型，不能利用复杂的有机物作为碳源和能源。三、厌氧反应器废水厌氧生物处理或剩余活性污泥的处理核心是厌氧反应器。工艺流程见图618（厌氧接触反应器ACP）： 沉淀池的功能是固液分离。消化池一般用于处理COD 2000mg/L的有机废水，水力停留时间（HRT）（污泥停留时间SRT）310d，期间每隔24h用叶轮搅拌一次。在农村地区，沼气池就是一种厌氧反应器，常作为实施生态农业的一个中心环节，例如北京留民营村，菲律宾的马亚农场。卫