废弃物的处理方法

1 《环境微生物学》第8章 微生物在固体废弃物处理中的应用城市生活垃圾的微生物处理大面广的生活垃圾排放到环境时，就会对大气、水体、土壤、生态环境带来严峻的破坏。生活垃圾暴露堆放不仅会占去大量土下降；生活垃圾自然腐烂后还会产生恶臭，致使蚊蝇孳生、老鼠繁衍、各种病菌大量生殖，排出大量氨、硫化物等，其中含有较多致癌物质，直接威逼人类的安康和生存。除此之外，生活垃大量酸性和碱性有机污染物，并会将垃圾中的重金属溶解出来，1kg生活垃圾在氧化状况下经淋滤分解后，可产生硝酸盐、硫酸盐和氯化物等矿物质9000～12023mg，并溶解出2.8g钙镁物质。可使1t水的硬度上升半度，1t城市生活垃圾氧化分解产生的有31t115t容缓。我国城市生活垃圾现状城市生活垃圾处理方法城市生活垃圾生物处理技术的进展以湿式厌氧发酵〔产沼、制肥〕为主的垃圾综合处理技术8.2.1.3.5 微生物制剂在生活垃圾处理中的应用8.2.1.6 微生物技术处理生活垃圾的安全性问题存物。也就是说，必需要保证投加的是无害菌，假设使用基因工88章3缺陷型菌株来保证其安全性等；同时要把握好垃圾“消化”过程的温度、湿度、通气状况等，确保处理后的残存物也是安全的。必将在环境污染治理中发挥重要作用。污泥的微生物处理都将有大量的有机污泥〔通称污泥〕产生。这些污泥的成份、性〔或工业有机废水，来自初沉地的污泥主要是有机性质的〔主要来自有机固体颗粒的沉降，而来自二沉池的污泥主要是生物处理过程中排0.5～5%左右。上述这类污泥富集了来自被处理废水的大量有机污染物BOD，如在初沉池中，进水

30%左右以沉降污泥形5 5BOD530--40%以剩余污泥形式排出。这样，进水BOD5

50%左右〔设处理过程的BOD5

90%左右〕是以污泥形式而被去除的。因此，这种污染量大而集中的污泥，在进入环境之前，必需以妥当的无害化处理与处置〔包括利用。一般，对大多数城市污水或工业废水的生物处理厂〔站〕来说，花在污泥处理、50%左右。所以，对一个废水生物处理厂来说，污泥的处理、处置同废水的净化一样都是格外重要的，切不行予以无视。污泥中含有大量的有机物，经微生物厌氧或好氧消化后可使有机污染物得到进一步的降解,转化为CO2

或沼气(稳定化,在厌氧消化中污泥量约可削减一半(减量4 《环境微生物学》第8章 脱水性能也大为改善,这样有利于污泥作进一步的处置。因此,污泥的微生物消化处理是废水生物处理中不行少的一个组成局部，是消退污泥对环境污染的有效方法。污泥的来源及性质初沉池污泥初次沉淀污泥是指一级处理过程中产生的污泥。废水经初沉50%、BOD30%。初沉污泥的性质随废水〔污水〕的成分，特别是混入工业废水的城污泥的特性见表４－21。表4－21 城市合流污水初沉池污泥特征参数特性描述注物理性质不均匀、团块状色泽褐色工业水中染料可使之带色，假设腐败可呈深褐色或黑色浓度平均固体含量占5～7%3～8%气味泥土味有重金属盐时可无味或少味挥发物占总固体干重的60%85%pH70～80%受工业废水或污泥腐败的影响《环境微生物学》第8《环境微生物学》第8章5污泥体积5.2～52升/米3体积过多，说明污泥太稀或有工业废水，平均约垃圾。过少说明废水太淡；初沉池18.7～26.2升/米效率差；污泥积存于池中。3消化性能易消化不易消化说明工业废水中有重金属盐类或纤维物的存在油脂量10～20毫克/升过高因工业废物，如废油或羊毛洗涤废水所致总碱度范围总碱度范围300～1000毫克/升，常为500～600 毫克/升盐类或非占固体总重量具有砂时可>30%挥发物30%左右腐败性通常不腐败腐败可因：①原水腐败，②污泥在池中搁置过久，③污泥消化池中上清液引起生物的细胞所组成，因此污泥的有机物含量、含水率都较高，密1.005～１.025，污泥中的灰分及挥发性有机物的比例与生物处理系统中的泥龄有关，假设泥龄长，则挥发性有机物含量较低。污泥的浓缩有机污泥的含水率一般都很高，可达95%以上，刚排出的剩余污泥甚至可达99%理都将造成困难，因此必需进展浓缩。污泥浓缩的目的，是使污泥的含水率、污泥的体积得到肯定费用。污泥中所含水分大致可分为四种，如图4－54所示。图4－54 污泥所含水分示意图间隙水是指几个固形物质粒子间所包含的水，又称游70%是直接结合，因而易于排解。毛细管结合水在污泥的固体物质粒子间，形成一些小的毛细管，布满于毛细管中的水称为毛细管结合水，这局部水，约占污泥水分的20%承受离心机或高压过滤机；使毛细管结合水从污泥中分别出来。外表附着水吸附在固体粒子外表的水，能随固形粒子移动，需用机械方法排解。内部水是指微生物细胞内的水分，此种水与固体粒子10%.污泥浓缩的对象主要是去除污泥颗粒间的游离水。对于一级污泥、二级污泥和消化污泥，承受的浓缩方法主要有重力浓缩、浓缩法，但此法的浓缩效果，受废水处理工作状况的影响较大，往往会消灭浓缩效果欠佳的状况。因此，近年来，国内外乐观争论与应用离心机浓缩污泥。上述三种污泥浓缩方法各有优缺点，4－22。表4－22 不同污泥浓缩方法的比较方法方法优点缺点重力浓1．贮存污泥的力量高；1．占地面积大；缩操作要求不高；运行费用少．尤其是电耗会产生臭气；对于某些污泥工低1．浓缩后污泥含水率较低；作不稳定1．运行费用较高；缩2．比重力浓缩法所需土地2小，臭气问题少；3．可使砂砾不混于浓缩污泥法大；3．污泥贮存力量中；小；4．能去除油脂4浓缩法高1．占地面积小；1浓缩2．没有或几乎没有臭气问题机；2．电耗大；3高此外，在选择污泥浓缩方法时，除考虑以上因素以外，还与整个污泥处置流程有关。例如，当利用污泥作农肥时，且不作商品化产品〔袋装颗粒肥料，而是运到农田直接施用，则要求污泥有肯定流淌性，但又考虑到运输费用，因此，污泥处理工艺应在保持污泥流淌的前提下尽可能浓缩。污泥的厌氧消化美国学者克拉克〔Clark〕于1899年提出了从污水中快速去除为污泥消化。现在，为了区分于污泥的好氧稳定处理〔污泥的好氧消化，人们又称上述的污泥消化为污泥的厌氧消化。污泥通过厌氧消化使其中的有机物得到降解、稳定，同时又害化处理。在污泥厌氧消化过程中，由于大量有机物质被水解液化，致〔如回入初沉池或生物处理构筑物与废水一并处理。污水处理厂从污水中分别出的污泥系由有机物和无机物组成。一般，生污泥约含65%的有机物和35%的无机物。通过厌1/2～2/3的体积得到削减〔约6～70%，所含有机物约50%10 《环境微生物学》第8章 50%。其次，污泥通过厌氧消化后，消化污泥中所含的肥分亦更易被植物所吸取。污泥厌氧消化的方法按操作温度不同，消化可分为中温消化〔30－37℃〕和高温消化455℃；按运行方式，可分为一级消化、二级消化、厌氧接触消化等；按负荷不同，可分为低负荷与高负荷两种。1〕低负荷消化法低负荷污泥消化池通常为单级消化过程。消化池内不加热，不设搅拌装置，间歇投加污泥和排出脱水消化并产气后，气泡的上升所起的搅动作用是唯一的搅拌作用。出。由上述可见，污泥的消化、浓缩和形成上清液等过程，是在一个消化池内同时完成的。在池中，不加热，不加搅拌，间隙投。由于这种单级消化池存在池内分层、温度不均匀、有效容积小等问题，使其30～60d，此种低负荷消化法，仅适用于小型污泥处理。2〕高负荷消化法《环境微生物学》第8《环境微生物学》第8章11高负荷消化是在高负荷消化池中进展。与一般单独消化池相比较,高负荷消化池的固体负荷大得多，并设有搅拌设备、其搅拌,24h连续进展，不存在分层的1／3左右1015，固体负荷约提高～6倍。目前国内外常用的高负荷消化池有不同的形式，主要是在搅拌方式上的不同。可用气体循环、搅拌、提升或引流管混合器，使污泥在内部混合和加热，到达最正确的消化效果。3〕二段消化法各大类微生物供给最正确的生殖条件，得到最好的消化效果。33～35℃；其次消化池不加热，不搅拌，利用从第一消化池排出污泥的余热，使池温24－26℃，连续进展消化、浓缩和排出上清液。二级消化产气量比一级消化大约增加10%～15%，其中第一段消化池占总产气量的90%消化池不搅拌、不加热，所以总动力消耗较少，而消化更彻底。但因消化池的数量增加一倍，基建投资和占地面积较大。4〕厌氧接触消化法12－24h。1～3倍，剩余污泥量也较少。目前国内外对厌氧消化有三个主要进展趋势来节约费用：①承受较短的停留时间；②污泥进展预浓缩；③建筑价格廉价的预制构件消化池。影响厌氧消化的主要因素及调整掌握氧消化的主要因素是格外必要的。温度温度是影响消化过程的主要因素。细菌的活动与温度有关， 《环境微生物学》第8章 13温消化操作简单，加热费用高，所以一般承受中温消化。中温消化掌握温度为33～35℃，其消化时间一般为25～30d1:1，2:1或3:2，一般承受2:1的比值。应当指出，消化池内的产甲烷菌，2的热源，维护与保养好加热系统与设备至关重要。投配率投配率是每天投入消化池内颖污泥量占消化池有效容积的百分率。颖污泥单独地进展消化，需时间很长，因此在工程上常常承受的方式，是每日定量地将颖污泥投配到消化池中，并与熟化污泥进展混合消化，这样，既能使甲烷细菌快速接种，又能利用消化液的缓冲力量，使混合污泥维持在弱碱性的pH值范围内，从而使甲烷细菌在最正确条件下工作。应当指出，投配率的大小应适中，投配率小，污泥消化速度快、程度高、产气量也高，但消化池容积必定增大。投配率大，消化速度减慢，造成中间产物有机酸的累积，使pH值下降，简洁影响消化正常进展，同时污泥削减量少。对于中温消化，投配5%～8%为宜。pH值酸，使系统pH值降低。其次阶段是碱性消化阶段，由甲烷细菌些重碳酸盐等。甲烷细菌对环境条件格外敏感，除对温度的适应性很弱外，pHpH6.6～7.8之间。pH值、温度、有机物负荷、可溶盐的过量浓度等外加因素所破坏，则碱性消化阶段〔甲烷消化〕往往即行停顿，其结果将导致厌氧消化进程的失常。因而在厌氧消化操作过程中，要求留神掌握温度、有机负荷〔投配比、pHpH6.8以下时，最pH6－8的范围，并保持系统有肯定的缓冲力量，使pH值保持稳定。如投加石灰等碱性物质，则应留意石灰等碱剂吸取系统中的CO2

pH6.3时，石灰还与重碳酸盐碱度反响生成不溶性的碳酸钙，引起结垢、结壳现象。此外，投加碳要防止超过和到达致毒浓度。搅拌物料和工作条件均匀全都，可加速消化过程，提高产气量。没有30～60d；有搅拌设备的消化10～15d30%左右。高，即氮量低，用于合成细菌的氮量缺乏，消化液中HCO

NHHCO4

3碳氮比太低，也就是氮含量过高，胺盐过度积存，pH值可上升8.0以上，也会抑制产甲烷细菌的生长。试验说明，被分解物12～164.8，不宜单独进展消化，如与初次沉淀污泥混合，可提高碳氮比，对消化有利。有毒物质4－23列出了污泥厌氧消化有害物质的最大容许浓度，可供参考。4－23污泥厌氧消化中有害物质的最大容许浓度有害物质最大容许浓度有害物质最大容许浓度〔mg/l名称〔污泥〕硫酸铝525Ni+2500Pb+250Cr+325Cr+63164SO2-44SO2-45000硫化物150丙酮800苯200甲苯200戊酸100甲醇5000三硝基甲60苯合成洗涤100～200剂NH+－N1000污泥的好氧消化部反响可用如下方程式表示：CHNO＋7O—→5CO＋NO—＋3HO＋H+5 7 2 2 2 3 2 《环境微生物学》第8章 17冲作用时，pH值要降低。理论上，1kg的氨氮被氧化成硝态氮，7.1kg的碱度〔CaCO表示。在缓冲力量缺乏的情3况下，要考虑实行投药措施，以维持适宜的pH值。泥的混合物。好氧消化与厌氧消化相比，其优点是操作简易，投资费用低，上清液中的BOD、氨氮等浓度较低，污泥中有价值成分回收率高，对干扰性物质〔如重金属等〕的影响较小，并且没有甲烷爆炸的危急，消化污泥少，无臭、稳定，易脱水。但操〔主要是供氧量不大的场合。工艺又分空气曝气与纯氧曝气两种。一般好氧消化用空气作氧源的好氧消化，其主要技术参数如下：水力停留时间2010－12d条件下，挥35%--40%。负荷率〔T=20℃〕剩余活性污泥10～15d剩余活性污泥〔或生物滤15～20d〔T=20℃〕剩余活性污泥10～15d剩余活性污泥〔或生物滤15～20d池〕+初沉污泥污泥负荷1.6～4.8kg(挥发固体)/m3·d每分解1kgBOD所需空气51.6～1.9kg量用机械混合所需电能20～40kW/1000m3(污泥)空气混合所需氧量20～40m3/1000m3( 污泥·min环境条件pH时影响更大，此时，水力停留时间按1.08--1.10的系数增长(以不计。在水力停留时间长的条件下，pH值可能低于6，因此，在运行时要定期检查,留意系统的pH值调整.198章自热高温好氧消化可达40－70℃。该法与一般好氧消化相比，具有反响速度快、停留时间短、基建费用低、改善污泥沉淀脱水性能等优点，而且可全部杀灭病原体，不需进一步消毒处理。自热高温消化池，在化相比，产生的上清液中，有机物含量较低。这种消化池要加盖和保温，以便将系统的热损失减到最小。污泥的堆肥一步处置没有很大的危害，就认为堆肥化完成了。经过堆肥化的城市污水污泥能为作物生长供给肯定量的肥料元素，而堆肥化后的污泥中的有机物是很好的土壤改进肥料， 《环境微生物学》第8章 20更长的保水时间；使粘土的透水、透气性改善，促进作物根系的种植人类食用的作物。污泥堆肥化与城市垃圾堆肥化的不同是无需分别塑料、金属、玻璃等在城市垃圾中才有的物质，故运行、操作简便得多。pH值、氧的浓度、碳氮比和温度。这些因素能影响到细菌、真菌、放线菌等参与有机物降解的微生物的活性和堆肥化的进展速度。50～60%高，这时可以投加木屑或经堆肥后的污泥，以降低含水率。投加件的调控及工艺参数的选用请参阅本章第十节。污泥的综合利用及最终处置消化后污泥已大大减量，但尚含有相当数量的有机物，含水95～97%以便于运输及作进一步的处理。污泥经消化后所含的氮、磷比例提高，并含有某些植物生长4－25示污泥用4－26示我国及欧他有害有毒物时则须干化后燃烧，以彻底消退其隐患。重金Zn750028001850370150重金Zn750028001850370150～150～5001000300300美国 加拿大 欧盟 中国最高限土壤积最高限土壤积最高限土壤积最高限土壤积(mg/kg 累量 (mg/kg 累量 (mg/kg 累量 (mg/kg 累量属干〕(mg/ha) 干〕(mg/ha) 干〕(mg/ha) 干〕(mg/ha)pb84030050010050～30050～3003001000Cr30003000————6001000Cd85392041～31～3520Cu43001500——50～14050～140250500As75417515——77575Hg5717511～1.51～1.5515Ni4204201803630～7530～751003000表4－26 污泥中植物养分及重金属含量的典型值欧美初沉池欧美全部污泥欧美消化沉泥(2～7%DS)组分(2.06～6.0%DS)中国城市变化典型值变化范典型值变化范围典型值污泥范围围氮(N)g/kg 15～ 25<1～ 231.6～4.0 2.735～71.540176磷(P)g/kg 3.5～ 7<1～ 2314～57 2433～5012.2143钾(K)g/kg0～8.3 40.2～ 30.04～ 0.092.2～4.426.40.16有机物60～6525～806025～605160～70(%)80Pbmg/kg——13～500200～37515～干泥19700128026000Crmg/kg——10～5005～26037520～干泥9900040615Cdmg/kg——3～16400～10—干泥34105130Znmg/kg——101～500280～160027～干泥27800257049000Cumg/kg——84～850—97052～干泥1040011700Asmg/kg— — 1.1～100.43～4.7—1.0～干泥2301500Hgmg/kg干泥— — 0.2～10600523～4102.1—Nimg/kg干泥— — 2～35208212010～53002～70吨(干泥)/1022吨(干泥)/联苯(PCBs)AOX等三种物质的含量进展了限制。至2500cfu/g干泥。《环境微生物学》第8《环境微生物学》第8章25禽畜粪便处理与资源化工程自改革开放和菜篮子工程实施以来，我国很多城市建了大量百头牛、千头猪和万羽鸡以上〔存栏数〕的大中型集约化的160065001.4种种缘由，当时对大量产生的禽畜粪便未作妥当处理和有效利的重要因素。禽畜粪便由于其含有大量有机质及丰富的N、P、K等养分要的作用。随着农田复种指数的提高，土壤养分输出量大，如不从系统外输入肯定养分物质，将影响作物生长和土壤肥力的保持，影响农业的可持续进展。也就是说，农业生产需要大量的有机肥。对于小规模、分散的饲养场产生的禽畜粪便就近还田，既极大的压力。各地已都把该问题的解决提到重要议事日程。本节将在争论禽畜粪便污染严峻性的根底上，着重介绍讨解决这一难题的综合治理途径。一、禽畜粪便污染的严峻性禽畜粪便的排放量近年来，由于集约化禽畜生产快速进展，禽畜粪便的发N、P含量〔见表22和表2，可估算出一个年出栏1000017.5NP105Kg70Kg；100001.5NP24.45Kg23.1Kg。4－22各种禽畜的粪尿排放量〔公斤/只·日〕禽畜种类奶牛哺乳母猪育肥猪羊产蛋鸡肉鸡排557～3.20.0粪尿量～65115.6615.10种 水 有 氮 磷 钾类 分 机质种 水 有 氮 磷 钾类 分 机质〔N〕〔PO〕〔KO〕25 2猪81500．0．粪1．5．0．604044牛81400．0．粪3．3．5．322516羊63100．0．粪5．5．4．654723鸡52511．0．粪0．5．5．635485据报道,18.84亿吨，相当于工业废弃物年排放量的3.4倍。以上海为例，一方面，近年来的菜篮子工程使上海的肉猪、家禽、蛋、鲜奶的自给率，已分别到达50%、80%、70%和90%，而与此同时，禽畜粪便的年发生量已突破1200万吨,远远超过该市当年工业废渣(663.11万吨)和生活废弃物(666.44万吨)的排放量。而且主要由于当时资金缺乏，环量粪便，对环境污染的影响越来越大，已与工业废水、生活污水并列，成为水环境污染的三大源头之一。禽畜粪便对环境的影响⑴污染土壤、地下水在禽畜粪便堆放或流经的地点，有大量高浓度粪水渗入土壤，可造成植物一时疯长，或使植物根系受损伤，乃至引起植物死亡。 《环境微生物学》第8章 26粪水渗入地下水，会使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数都严峻超标。⑵污染地表水，破坏水生态系统，甚至影响饮用水源，危及人类安康大量禽畜粪便直接或随雨水流入水体，可使水体严峻富养分化，水质腐败，水生生物死亡。据测定，当禽畜粪水流入池0.2mg/l时，就会对鱼产生毒性。此外禽畜粪便中可能存在的肠道传染病菌和人畜共患的病原体，都是对环境和人体安康的严峻威逼。⑶粪便恶臭的污染NH、HS和胺等有害气体，在3 250000.8公斤以上。恶臭气体会对现场及四周人们的安康产生不良影响，如引起精神不振、力降低。二、禽畜粪便处理适用技术的根本条件由于禽畜粪便的有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严峻，因持续进展原则，走综合治理与资源化利用的道路。具体地讲，处理禽畜粪便的适用技术应具备以下条件：低能耗、少动力。这一要求是由我国国情及禽畜养殖业的实际所打算的。一些例如，某水处理争论开发中心承受接触氧化→水解〔酸97%96%。某沼气科学争论所应用SBR工艺处理猪粪污水，氨氮去97.6%。但出水中仍残留有相当高的CODcr。某高校生命科学技术学院承受SBR反响器与好氧-厌氧ICEASCODcr浓度为5000-6000mg/lNH-N浓度为1400-1500mg/lCODcr去除率达%

3-N去除率达97%CODcr浓度在250mg/l3左右。中推广应用。能耗高、运行费用高是重要缘由之一。资源化、有效益。禽畜粪便自古以来都被作为优质有机肥而通过自然生态系得到转化、利用。如今，由于大规模、集约化养殖业产出的粪便术及装备，高效率地把禽畜粪便转化成有用的资源。例如，通过干湿分开、固液分别得到的干粪，可应用高效菌种发酵转变成饲料〔鸡粪〕或肥料〔猪粪；高浓度粪水可承受舍冲洗等等。重要的是把禽畜粪便视作一项可开发利用的资源，更有利、更具优势。零排放或少排放。禽畜粪便的有机物浓度高、氨氮浓度高、恶臭严峻，假设按城当高，实际上难以承受、难以实施。即使降低标准，允许处理出水CODcr400-450mg/L可观。因此，在强调资源化的同时，应提出零排放或少排放的要量所要求的相关指标。以生物技术为核心的多项技术综合配套。〔如高效菌种、高效反响器、适宜机电设备等等〕所能解决的。必需依据实际条件，合理选择多项高效生物技术及相应设备，取长补短，的环境生态效益和社会、经济效益。例如，在猪棚舍改造做到雨污分流、干湿分开的根底上，宜菌N1〔以放线菌为主的混合菌种，进展高温快速发酵，转变水，可应用厌氧发酵技术产沼、回收生物能，沼液、沼渣则可用作肥料；也可承受玉垒菌K40〔专用于粪污水降解、PSB〔光合细菌EM〔不加人工嚗气去除，在稳定化的同时到达无害化。这是由于在多级反响槽中，粪水中的大分子有机物在兼性厌氧条件下降解生成大量的低级脂肪酸，所以在第一、二级反响槽中低级脂肪酸浓度相当高，足NH

3级反响槽的pHNH-N主要以

分子形式3 3PSB法处理中，经上述稳定化、无害化处理，可使粪便转变成PSB液肥，同时加以充分利用，便可做到完全资源化和零排放。样的效果。而且，经处理的粪水还可以用于猪舍的冲洗，使用水腐败细菌的活动，从而使猪舍的恶臭大大降低。我们在猪粪便的综合处理试验中，还应用了可降低恶臭、提高饲料效果、增加抗病性、促进生长的微生物制剂K20。结果使增重率提高、饲料酬劳增加、疾病削减，猪舍恶臭降低。争论说明，多种微生物技术的组合应用与高效装备的配套，是禽畜粪便综合治理取得成功的关键。三、禽畜粪便综合处理和资源化工程实例禽畜粪便厌氧处理与资源化禽畜粪便的厌氧处理，无论是工艺、技术还是装置、设备都防止。我国有一批农场和乡村，就是以禽畜饲养、粪便产沼、沼液农牧业进展。厌氧-PSB-氧化塘工艺由于不少养殖场缺乏就近还田利用沼液、沼渣的条件，而把PSB处理、资源化技术和氧化塘生态工程技术结合起来，对禽畜粪便进展处理和多层次、多途径利用，沼液通过PSB和氧化塘生态工程系统的处理，可得到进一步降解、净化，直至达标排放。该处理工程在上海某良种猪场进展，其工艺流程如图4－55所示：堆肥后还田厌猪固体干粪场沼渣氧舍

气体 储气罐 作燃料粪液体 集水池 尿

化 上清液 PSB处理池塔

氧化塘 外排剩余污泥及植株图4－55 猪舍粪尿处理工艺流程图10吨，主要为猪尿和猪舍冲洗集，流入集水井，其水质指标如下：CODcr1200～5000mg/l，BOD620～2500mg/l，NH3-N250～600mg/l。经上述工艺系统处理的效果如下：去除COD的效果当进水CODcr为2061mg/l时，厌氧塔出水CODcr为666mg/l，去除率为66.3%；PSB出水CODcr244mg/l，去除62%CODcr65mg/l73.4%；系统96.8%。去除BOD的效果BOD835mg/l时，厌氧塔出水BOD270mg/l，66.1%；PSB出水BOD48mg/l81.4%；氧化塘出水BOD为24mg/l，去除率50.0%；系统总去除率为97.1%。去除氨氮的效果589mg/l时，厌氧塔出水氨氮为460mg/l，去20.7%；PSB143mg/l，去除率为68.9%；氧98.0%菌种化学肥料蔬菜、花卉和果树干猪粪堆肥发酵生态活性有机肥固态沼渣生态有机无机复合肥立体禽平畜菌种化学肥料蔬菜、花卉和果树干猪粪堆肥发酵生态活性有机肥固态沼渣生态有机无机复合肥立体禽平畜固液分别 液态 厌氧发酵 沼气 衡粪 或大棚加温施便肥尿水、冲棚水沼液PSB法氧化塘水培植物、养鱼技术生态PSB液态肥料和土壤修复剂人工湿地排放图4－56 禽畜粪便生物处理与资源化工程系统图大量的争论与实践说明，只有把禽畜粪便的综合治理与生态的污染从根本上得到治理。328章废弃物的微生物资源化32 《环境微生物学》第8章 微生物在大气污染掌握中的应用微生物脱臭和对有机废气的处理激作用，而且不少有机化合物具有肯定毒性，产生“三致”(致癌、致畸、致突变)效应，从而对人体和环境产生很大的危害。微底物降解、转化。同常规的有机废气处理技术相比，生物技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于治理等优点，尤其在处理低浓度(3mg／L)、生物降解性好的有机废气时更显其优越性。生物法净化有机废气的原理有机废气生物净化是利用微生物以废气中的有机组分作为物(CO2

、水等)及细胞组成物质。与废水生物处理过程的最大区别在于：废气中的有机物质首先要经受由气相转移到液相(或固体外表液膜)(或固体外表生物层)被微生物吸附降解(6—38)。图6-38 微生物净化有机废气模式图33《环境微生物学》第8章吸附作用，有机物从废气中转移到液相(或固体外表液膜)中，进而被微生物捕获、吸取。在此条件下，微生物对有机物进展氧化分解和同化合成,产生的代谢产物一局部溶人液相，一局部作为(CO)则进入到空气中。2废气中的有机物通过上述过程不断削减，从而得到净化。有机废气生物处理的工艺争论与应用法分为生物吸取法(悬浮态)和生物过滤法(固着态)两类。生物吸取法(又称生物洗涤法)气体中的有机物通过与悬浮液接触后转移到液体中而被微生物降解。生物过滤法则是微生物附着生长于固体介质(填料)上，废气通过由介质构成的固定床层(填料层)时被吸附或吸取，最终被微生物降解，较典型的有生物滤池和生物滴滤池两种形式。生物吸取法6—39所示。图6-39 生物吸取法示意图生物悬浮液(循环液)自吸取室顶部喷淋而下，使废气中的污染物和氧转入液相(水相)，实现质量转移。吸取了废气中组分的 《环境微生物学》第8章 34生物悬浮液流人再生反响器(活性污泥池)中觉察，当活性污泥浓度掌握在5000-10000mg／L、气速小于12m／h，装置的负荷及去除率均很抱负。日本一铸造厂承受此法处理含胺、酚和乙醛等污染物的气体，设备承受两段洗涤塔，装置运行十多年来始终保持较高的去除率(95％)2100mg／L50mg／L，且运行费用极低。可以承受气相鼓泡。一般地，假设气相阻力较大可用喷淋法，反之99％。生物滤池生物滤池(biofilter)6-40所示。图6-40 生物滤池处理废气工艺流程示意图0.5-lm厚的分解。生物滤池的填料层是具有吸附性的滤料(如土壤、堆肥、活性炭等)以及丰富的微生物群落，能有效地去除烷烃类化合物，如丙烷、异丁烷，对酯及乙醇等，生物易降解物质的处理效果更佳。Jennings2070Monod方程的根底Jennings的数学模型根底上进一步提出了目前世界上公认影响较大的生物膜理论(6—41)。图6-41 生物膜理论示意图另外，Hodge等承受堆肥作填料净化处理含乙醇蒸气的废气，当进气负荷(BOD5)不高于90g／(m·h)、停留时间为30s95CO243L时，99CO2

18833mg／m。Corsi等在154mm试验装置上，以苯及其同系物(甲苯、乙苯和二甲苯)20.828-30m／h、停1.82-1.96min的试验条件下，以堆肥、土壤和木屑为载体99％。生物滴滤池生物滴滤池(biotrickilngfilter)处理有机废气的工艺流程如图6-42所示。图6-42 生物滴滤池处理有机废气系统示意图生物滴滤池与生物滤池的最大区分是在填料上方喷淋循环池相像，生物滴滤池使用的是粗碎石、塑料、陶瓷等一类填料，300m2／m3物滤池相比，生物滴滤池的反响条件(pH、温度)易于掌握(通过pH、温度)pH掌握则主要通过在Hartmans、Diks145-156m／h0.7-1.8g／m380％-95%。另外，生物机废气，Tonga50s、处理效率为9023倍以上。45mg／L。生物法净化有机废气的现状及需解决的问题一。2080年月初逐臭处理方面。废气中所含臭味物质主要有乙醇、丁二酮、丙酮、硫化氢、腐胺、戊二胺、脂肪酸等。国外某些动物脂肪加工厂曾用堆肥作滤料，在滤料厚度为1m、气体在滤层中平均停留时间为17s、过滤负荷为88m。／(m2·h)的状况下，将废气中的有机物浓45mg／m33.5mg／m3，获得了良好的除臭效果。气；对于气量大、浓度低的废气可承受生物滤池处理系统；而对于负荷较高以及污染物降解后会生成酸性物质的废气处理则以的生物滤池系统使用得最多，日本、德国、荷兰、美国等国家生物法处理有机废气的设备与装置开发已呈商品化态势并且应用效果良好，对混合有机废气的去除效率一般在95％以上。目前，我国有关这方面的争论及应用还处于起步阶段。气、液、固相传质及生化降解过程，影响因素多而简单，有关的反响动力学模式争论Ottengraf论作出解释。这主要是由于生物滤池中存在相对较稳定的液膜，似的稳定液膜。填料特性争论Hodge、Liu等用生物滤池处理乙醇蒸气寸觉察，颗粒活性炭作填料微生物脱臭,,被吸入人体的嗅觉器官,引起不开心的气味.恶臭是一种感觉,较难以定量,且因人和环境而变.随着经济的进展和人民生活水平的提高,人们对工作和生活环境的要求也逐步提高,恶臭作为环境公害之一已越来越受到关注.如公厕、粪便转运站、污水处理厂、污水提升泵前亟待解决的环境问题之一。恶臭物质的种类、性质1308类，但通常大致分为三类：含硫的化合物〔硫化氢、甲硫醇、甲基硫醚等，含氮化合物〔氨、三甲胺，碳、氢或碳、氢、氧组成的化合物〔低级醇、醛、脂肪酸等。目前常提的8大恶臭物质是：HSNH(CH)NCHSHCHSCH(DMS)CHSSCH(DMDS)、2 3 33 3 3 3 3 3乙醛、苯乙烯。物胺类典型分子式特性阈值CHNH、鱼腥味〔ppm物胺类典型分子式特性阈值CHNH、鱼腥味〔ppm〕0．0001(CH)N32氨二胺33NH0．037NH(CH)N3H、224腐肉味NH(CH)N2H225氢类HS220．00047CHSH、CHSSCH、3臭鸡蛋味烂洋菜0．0001味CHSCH33类CHNHCH338 53粪便味3．3×10－7硫化氢、氨等几种常见的恶臭物质的性质如下：

：无色气体，有猛烈的刺激气味。氨的嗅觉阈值是30.037ppm,0.77100.5971(空气=1.00)，易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化。沸点－33.5℃。也易被固化成雪状的固体。熔点－77.7℃。溶于水、乙醇和乙醚。硫化氢〔H2

：无色气体，有恶臭和毒性。硫化氢的嗅觉阈0.0005ppm1.5391.1906。熔点－82.9℃，沸点－61.8℃。

)N]：无色气体，有氨和鱼腥的气味。三甲胺的333.2-3.8℃。易溶于水，溶于乙醇，易燃烧。甲硫醇CHSH：有特别臭味的气体。甲硫醇的嗅觉阈值是30.0001ppm0.8599(25/4℃)。熔点-1235.96℃。甲硫醚[(CH)S]：又称二甲硫醚或二甲基硫，存在于石油中。32无色易燃液体，有不开心的气味。甲硫醚的嗅觉阈值是0.0001ppm0.8458(20/4℃)，熔点-8337.5℃。不溶于水，溶于乙醇和乙醚。8.3.1.2 恶臭物质对人体的影响恶臭气体浓度对人体的影响大小可分为四等：⑴不产生直接或间接的影响；⑵恶臭气体的浓度如已对植物产生危害，则将影响人的眼睛，使其视力下降；⑶对人的中枢神经产生障碍和病变，并引起慢性病及缩短生命；⑷引发急性病，并有可能引起死亡。1、2等的水平浓度上。固然，假设发生大规模恶臭污染大事，会使恶臭气体污染的3，4等的水平上。恶臭污染影响一般有两个方面：⑴使人感到不快、恶心、头疼、食欲不振、养分不良，喝水⑵社会经济受到损害，如由于恶臭污染使工作人员工作效率降低，受到恶臭污染的地区经济建设，商业销售额，旅游事业将受到影响，从而使经济效益受到影响。《环境微生物学》第8《环境微生物学》第8章43处理恶臭气体承受的方法有三种类型：物理法、化学法和生物法，物化法目前使用得较多，但所用的设备繁多且工艺简单，次污染，所需的设备简洁，易操作，费用低廉，治理维护便利，进展方向。最早的利用微生物处理恶臭的报道见1957入七十年月，各国开头在这一领域开展广泛的争论，其中日本、的原理、方法和近年来国内外争论与应用的现状及进展。微生物处理臭气的原理自然界中存在着分解恶臭或经诱导能产生分解酶的微生物，微生物脱臭是由以下三个阶段构成：则。其次阶段：水溶液中的恶臭成分被微生物吸附、吸取，恶臭成分从水中转移至微生物体内。第三阶段：进入微生物细胞的恶臭成分作为养分物质为微生物所分解、利用，从而使污染物得以去除。不含氮的物质被分解成CO 和H含硫的恶臭成分可被氧化分解成SSO2－SO22 2 3 4－；含氮的恶臭成分则被氧化分解成NH＋、NO－NO－。恶臭4 2 3H

S2的自养型硫氧化菌会在肯定条件下将HS2化成HS，然后HS再由自养型微生物氧化成硫酸根。2 2HS＋O＋自养硫化细菌＋CO→合成细胞物质＋SO2＋2 2 2 4HO2CHSH→CH＋H

S→CO＋H

0＋SO2－3 4 2 2 2 4当恶臭气体为氨时，氨先溶于水，然后，在有氧条件下，经件下，硝酸盐复原细菌将硝酸盐复原为氮气。硝化NH＋O→HNO＋H03 2HNO＋O

2→HNO

2＋H0反硝化

2 2 3 2HNO3N2

→HNO

→HNO→N O→2 2影响生物脱臭效率的因素主要为恶臭气体的组成、各组分的浓度、恶臭气体在生物滤池内的停留时间、养分循环水的流量、PH值、填料种类、温度、湿度等。微生物除臭的方法依据微生物在除臭作用中的存在形式可将处理方法分为生物过滤法(固着态)，生物吸取法(悬浮态)以及其他方法等，以下分别说明。生物过滤法生物过滤法是通过附着在固体过滤材料外表的微生物的降解来实现的。可分为土壤法、填充塔法以及堆肥发酵法三种：土壤生物处理法的。它对低浓度的工业废气来说是一种简洁、稳定、经济的处理方法。土壤中存在的土壤胶粒和种类繁多的细菌、放线菌、霉菌、50cm；土40%～70%，过多会增加土壤的通气阻力，过少2～17mm/s为宜。 《环境微生物学》第8章 44(风量0.1～1m3/m2.min)般由粗、细石子组成，上部由黄沙等组成，气体由集中层进入土壤层，见图4－58。据报道土壤中参加某种改善剂如少量鸡粪和珍宝岩后，可提高对恶臭气体甲基硫醇、二甲基硫、二甲基二硫的去除效率。4－58土壤法脱臭装置范围后降解速率与浓度无关；环境因子，温度、水分、pH值应掌握适当，不应过高或过低，一般温度为5～30℃、pH值为7～8pH值。壤处理臭气，泥炭的通气性能良好，更适于微生物生长，除臭效果比用土壤好。填充塔生物处理法该方法是依靠生长在惰性载体上的微生物来处理恶臭成分的系统,由于有载体的存在，微生物的生物量增大，且气液接触效4－59。图4－59 填充塔式生物脱臭装置依据载体性质的不同而分为生物滤池〔载体为有机物如泥煤、混合肥，生物滴滤池〔载体为无机陶瓷、塑料等。资料说明，利用生物滤池处理芳香族化合物如苯乙烯、甲苯、脂肪族化合物如丙烷、异丁烷及更易降解的化合物苯酚、乙醇时，效果格外填料而不是泥煤,并且有循环水装置，运行前期只有循环水中有微生物，但运转后不久填料上就可附着生物膜。APC微粒，炭素纤维，海绵4－26是横滨市下水(恶臭气体为污泥浓缩工程排气；填充体积29(长2.7cm宽2.7cm高2c，双塔并列填充物为多孔陶瓷〔大小2c；处理气量130m/min；温度830℃算，215℃。月工程19878月工程19878月19882月浓度(ppm)(g-硫/m3.d)浓度(ppm)负荷(g硫/m3.d)入口出口入口出口硫化氢1.9<0.0215.81.18<0.0210.4甲基硫醇0.220.0251.80.2050.00231.8甲基硫醚0.29<0.022.40.2840.0312.5二甲基硫<0.02<0.02--0.0097<0.000.2醚3氨<0.5<0.5--0.1440.029--三甲胺------0.01510.0094--恶臭气体98098--1700310--浓度填料的填充高度对去除率有影响，日本桶谷智等承受陶粒填高〔4－60)28ppm2.5m即废气的试验争论，其对甲苯的试验说明：在试验浓度范围内，随随喷淋量的增加，甲苯的生化去除率呈线性降低。03度 0浓 2气出 0pS 2pHp00 1 2 3填充高度m4－60填料的填充高度对去除率的影响堆肥发酵脱臭法氧发酵，热处理而成。一般有两种类型：一种是把堆肥掩盖在臭集中送到脱臭装置中脱臭，其装置同土壤法类似。应准时调整pH一般两年补给一次。生物吸取法〔也可称为生物洗涤法多承受活性污泥的方法，先将恶臭成分转移到水中，然后再进展受污染水的微生物处理，有两种形式：曝气式和洗涤式。。的浓度、pH、DO、曝气强度有关，试验证明，连续向曝气池通入臭气，大约三天，活性污泥可被驯化。一般活性污泥浓度掌握20m3/m3.h以下为好；养分盐的投加也很重要。4－61(臭气浓度可从2100ppm降低到图4－61 洗涤式生物脱臭装置其它脱臭法为防止家禽和畜牧场粪便的恶臭发生，可通过抑制有机物厌氧发酵，引入好氧微生物好氧分解恶臭物质以到达除臭的目的。如胡尚勤利用酵母和霉菌作成微生物菌剂，在温度25℃，与牛85～99%消退污染找到了一条可行的方法。脱臭的微生物菌群和微生物除臭剂的开发〔站活性污泥或土壤中，菌株多是经驯化而筛选得到的复合菌群(从前面的原理介绍可知，多种微生物的共同作用有利于恶臭物质充分氧化分解)。依据微生物脱臭原理而开发的微生物除臭剂是将筛选到的时便到达除臭的效果，微生物除臭剂价格低廉，装置简洁，操作便利，在除臭剂市场上很具潜力。高效微生物菌群脱硫菌群承受城市污水厂活性污泥接种的生物滤池经低浓度的HSH

2S2粒为填料的滴洒生物滤池脱H

S25.4gHS/m3·dHS全部2 2去除。从金矿酸性矿水中分别得到氧化亚铁硫杆菌〔Thiobacillusferrooxidans)P3-20菌株，以软性纤维和玻璃钢蜂窝作为载体，9K氧化液，承受穿流栅孔板塔为气体吸取塔，对石油催化干气和沼气进展脱硫，HS的271.45%46.91%。日本争论者从活性污泥中分别出分解甲基硫醚的氧化硫细以2.9g/g菌体d0.1m/s时,其对硫化氢、对甲基硫醇、甲基硫醚有很好的去除效果。降解甲苯气菌群(Pseudomonas.sp.)中的细菌，每升体积的生物膜填料对甲苯的生104.64mg/l，同时该菌群对低浓度苯、二甲苯均有生化降解作用。脱氨微生物菌群92%生物膜脱臭法。日本福冈县农业综合试验场畜牧争论所利用在除臭土壤、发3.5秒，便可15ppm的低浓度。微生物的种类中细菌和丝状菌占一大半。微生物除臭剂大野胜史利用从土壤中分别到的对油脂废水有较强分解力量的枯草芽孢杆菌Bacillussubtilis,该菌对油脂臭味有较好的抑制效果，现已制成除臭剂产品。栗田工业与东京工业大学开发用泥炭做载体的亚硝化单胞菌属等微生物除臭剂，将此除臭剂填充于反响槽中，可去除HS和NH3

2《环境微生物学》第8《环境微生物学》第8章49与以往的药液、活性炭法相比较，具投资省，维护治理费低的特点。日本微生物技术争论所争论人员将污水厂活性污泥在30～40度下枯燥后粉碎，制成除臭剂，填充进15cm直径，60cm高的5cm/s90～99.9%。从上面的介绍可以看出：微生物脱臭法的历史虽不长，局部优越性，其进展潜力和应用前景是相当宽阔的。实际上，目前在日、德、英、美、荷等兴旺国家生物脱臭的设备与装置开发已呈起步，但起点较高，某些争论已接近国外的同类水平，信任随争论用。二氧化碳的微生物固定大气“温室效应”是全球环境问题中最重要、最亟待解决的CO2是对“温室效应”影响最大的气体，占总49％。另外，CO2又是地球上最丰富的碳资源，它与工业的进展亲热相关，而且还关系到能源政策问题。近年来，能源紧急，资源短缺，公害严峻，世界各国都在探究解决上述问题的CO2CO2

多数物理和化学方法最终必需依靠生物法来固定CO2

CO2CO2

生物圈的物质、能量流来看，CO的微生物固定是一支不能无视2CO2究及其应用方面进展简要介绍。2CO的微生物2CO2

以光为能源、CO2

为碳源合成菌体物质或代谢产物；后者以CO2为碳源，能源主要有H2、H2S、SO-3、NH+4、NO2、Fe2+等。2 2固定CO2

的微生物种类如表6-16所示。 《环境微生物学》第8章 51由于微藻(包括蓝细菌)和氢细菌具有生长速度快、适应性强等特点，故对它们固定CO2

的争论及开发较为广泛、深入。国内外现已大规模生产的微藻主要有：小球藻(CMorella)、螺旋藻(Spirulina)、栅列藻(Scenedesmus)和盐藻(Dunaliella)等。另外，还有很多微藻(主要是蓝藻和绿藻)的遗传育种和培育技术正在乐观(Synechococcus)(Porphyridium)、褐指藻(Phaeodoctyium)、四片藻(etraselmis)、鱼腥澡(Anabaene)、衣藻(Chlamydomonas)、念珠藻(Nostoc)等。CO的代表，已引起人们的高度重视。目前已觉察的氢氧化细菌218406-17所示。和(Pseud—omoTlashydrogenovora)在最适温度下(3752℃)0.67h-1和0.73h-1。Igarashi 和Nishibara 等筛选的噬氢假单胞菌(Pseudomonashydrogenovora)和海洋氢弧菌(Hydrogenovibriomarinus)在固定CO2ATCCl7697T)固定CO生产聚-3-羟基丁酸酯(PHB)。2CO的微生物不断被觉察以及现代微生2CO2的菌种，在固定CO2

的同时，实现vCO2

的资源化。微生物固定CO2

的生化机制CO固定的途径始于对绿色植物的光合作用固定CO的研2 2究。1954CO2

固定的途径——卡尔文循环(Calvincycle)。后来觉察这个循环在很多自养微生物中均存CO2的生化机制除固定CO2的生化途径主要有以下几种：卡尔文循环卡尔文循环一般可分为三局