第八章废弃物资源化利用生态工程

第八章废弃物资源化利用生态工程第一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第一节概述废弃物指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的，不再具有原来使用价值而被丢弃的物质，或是提取组分后弃之不用的剩余物质第二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五来源种类工业废弃物城乡生活废弃物农业废弃物液体废弃物废弃物种类第三页，共七十六页，编辑于2023年，星期五来源种类工业废弃物矿业、石油、建筑、食品、塑料、皮革、橡胶、纺织、造纸、电器等城乡生活废弃物食物、污泥、垃圾、粪便等农业废弃物秸秆、粪便、残留物等液体废弃物工业废水、生活污水、农业废水等废弃物种类第四页，共七十六页，编辑于2023年，星期五废石堆尾矿（煤矸石）排土场第五页，共七十六页，编辑于2023年，星期五弃渣场采空区第六页，共七十六页，编辑于2023年，星期五秸秆焚烧秸秆焚烧的残留物第七页，共七十六页，编辑于2023年，星期五垃圾第八页，共七十六页，编辑于2023年，星期五名称数量/（104t)名称数量/（104t)稻草16000花生壳100稻壳3000甘蔗渣800麦秆7000甜菜渣500玉米芯1250棉籽饼460棉秆1500油菜籽饼240棉籽壳200林业废料1500我国几种主要农林废弃物第九页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第二节工业废弃物资源化生态工程一、工业废弃物的生态效益工业固体废弃物指工业生产过程和工业加工过程产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥等。包含各种有害成分：重金属、有机污染物、病原微生物等。由于固体废弃物来源途径不同，其污染途径也不同（见下页图）

第十页，共七十六页，编辑于2023年，星期五弃置堆存填埋地下水污泥江、河、湖等地下水、废物处理地食用植物水生动植物工业废弃物的生态效应供水肥料、改良土壤人类食物人类疾病污水处理厂悬浮大气颗粒动物奶、肉污泥燃烧尘埃大气肺皮肤工业固体废弃物源食用水生动植物第十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第二节工业废弃物资源化生态工程二、工业废弃物资源化工程的基本模式1.糖厂废渣（包括滤泥、蔗渣、蔗髓等）100t甘蔗可产糖12t、蔗渣23t（含水50%）和干滤泥0.7t。蔗渣纤维可造纸及制纤维板，滤泥的养分含量较高，可制取有机肥，但不同的制糖工艺养分差异很大。

第十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五工艺方法pH值有机质NP2O5K2OCaOMgO水分碳酸法8.023.510.690.650.2735.974.7255.91亚硫酸法6.058.661.191.240.525.591.0769.55不同制糖工艺滤泥的成分（%）第十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第二节工业废弃物资源化生态工程二、工业废弃物资源化工程的基本模式2.酒精、味精厂高浓度有机废液

传统的方法：氧化塘新方法：废液浓缩技术，作为有机肥的原料3.粉煤灰：燃煤电厂或工厂燃煤动力排放

处理后可作为肥料资源4.其他

第十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第二节工业废弃物资源化生态工程三、工业废弃物资源化技术1.利用工业废料制有机肥

制糖业发酵业造纸业化工工业---糖醛渣钢铁工业---钢渣电力工业---粉煤灰

第十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期五糖蜜酒精纸浆废液有机复合肥废水处理畜产品饲料酵母农产品农田工业废弃物资源化农业生态工程制糖业发酵业造纸业养殖场化工工业---糖醛渣钢铁工业---钢渣电力工业---粉煤灰粪便粪便饲料第十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第二节工业废弃物资源化生态工程三、工业废弃物资源化技术2.工业废弃物作饲料

利用发酵工厂的废液生产饲料酵母。东欧、俄罗斯（110*104吨）：80%以上的酒精蒸馏液来生产饲料酵母；美、日：将酒精蒸馏液用多效蒸发器浓缩，干燥制成固体废料我国也生产酵母（104吨）和饲料酵母（1500吨）

第十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期五饲料酵母（小知识）用作畜禽饲料的酵母菌体。饲料酵母：指以碳水化合物（淀粉，糖蜜，以及味精、造纸、酒精等高浓度有机废液）为主要原料，经液态通风培养酵母菌，并从其发酵醪中分离酵母菌体（不添加其他物质），酵母菌体经干燥后制得的产品。呈浅黄色或褐色的粉末或颗粒，蛋白质的含量高，维生素丰富。其组成随原料和菌种而异。各种饲料的名称常冠以原料名，以表示其特点，如亚硫酸盐纸浆废液酵母、糖蜜酵母、乳清酵母、正烷烃酵母、甲醇酵母等。

第十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期五饲料酵母粉益生素饲料酵母粉高活性干酵母第十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第二节工业废弃物资源化生态工程(一）污泥资源化技术工业和生活污水沉积出来的固体物质。（二）垃圾处理

第二十页，共七十六页，编辑于2023年，星期五污泥产量美国目前所积累的干污泥的总量已达到1000万吨欧洲各国总量达660万吨日本为240万吨至2005年法国每年产干污泥达1200万吨目前我国每年排放干污泥约为550～600万吨第二十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五城市污泥成分分析城市污泥的特征城市污泥不同于其他的固体废物，它具有以下几个主要特征：（1）含水率高，一般达到70％以上；（2）微生物、病原体含量高；（3）恶臭，同时向大气排放温室气体污染环境；（4）超细粉末，在热干燥处理过程中存在较大的危险；（5）含有重金属和有机污染物。第二十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五

污泥主要组分及其元素在其中的分布(干物质计)

第二十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期五中国和英国、美国、瑞典城市污泥中重金属的含量

第二十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期五城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥农业利用填埋焚烧填海土壤污染水体污染大气污染植物人动物第二十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期五城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥农业利用填埋焚烧填海——污染？——污染？——污染？植物人动物第二十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期五污泥农用情况荷兰，占55%

其次是丹麦、法国和英国，占45%

美国占25%

我国对污泥农用资源化的理论研究与实践均相差甚远

影响污泥农用的最主要限制因素

Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、Hg、Cd、Mo等重金属存在第二十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期五农业上利用注意：（1）处理病原体

消化处理、堆肥，在70度下进行30分钟低温杀菌；添加石灰，将pH值调至12.4以上；用氯将污泥进行稳定化处理和杀菌

第二十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期五农业上利用注意：（2）为减少重金属污染，应严格控制排放；（3）作为肥料，有3种方法：直接使用、干燥污泥及制成复合肥料

第二十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期五利用特定的动物、植物和微生物吸收、降解重金属。（1）动物：

（2）微生物：

（3）植物：生物处理措施第三十页，共七十六页，编辑于2023年，星期五利用特定的动物、植物和微生物吸收、降解重金属。（1）动物：蚯蚓和某些鼠类

（2）微生物：细菌产生的特殊酶能还原重金属,且对Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有亲合力。

（3）植物：植物修复(Phytoremediatio）超量累积植物（Hyperaccumulator）生物处理措施第三十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五1土壤蚯蚓的特性喜温：15℃-25℃为最佳温度；喜湿、怕干：蚯蚓体内含水量80%左右；喜暗、怕光：蚯蚓昼伏夜出；喜空气、喜静，疏松饵料有利于蚯蚓生长。第三十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第三十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期五利用蚯蚓在处理农业有机废弃物和生活污水上的应用蚯蚓处理农业有机废弃物的方式有机废弃物→蚯蚓的消化系统→分解转化→成为自身营养物质→蚓粪（农田肥料）蚯蚓在处理生活污水上的应用（下图）第三十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第三十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期五微生物修复土著微生物外来微生物基因工程菌采用基因工程技术，将降解性质粒转移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建高效降解难降解污染物的工程菌。用于生物修复的其他生物这些生物包括藻类、微型动物、植物等。第三十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期五难降解有机污染物和重金属及其相应的降解转化微生物第三十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第三十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期五适宜的环境条件营养微生物的生长需要维持一定量的C:N:P营养物质及某些微量营养元素。电子受体环境中的有机污染物在微生物的作用下被氧化分解时需耗氧。有毒有害有机污染物的化学性质污染现场和土壤的特性第三十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期五微生物在环境污染治理中的作用微生物对有机污染物的降解与转化微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下，它能将有机污染物彻底氧化，分解成CO2、H2O、SO42-、PO43-、NO2-、NO3-等无机物。在厌氧条件下，能将有机物降解，转化成小分子有机酸、CO2、H2、CH4等。因此，微生物是生物修复中污染物降解的主力军。第四十页，共七十六页，编辑于2023年，星期五微生物对重金属的转化与固定微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低其毒性，并可将其累积在菌体内使之固定。

①汞的去甲基化及还原例如：蓝绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发掉的汞可达75%。假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。

第四十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五

②累积及固定重金属在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金属硫蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一种低分子量的细胞质蛋白，同Hg,Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。第四十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五重金属污染是土壤污染的重要构成，土壤的重金属污染具有隐蔽性或潜伏性、不可逆性和长期性，造成的后果很严重，影响对象广泛，影响区域广、危害人口多！严重地威胁着农产品的安全和人体的健康！重金属污染的菌根修复第四十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期五直接结果：重金属制约植物（尤其是农作物）的生长，造成严重减产

间接结果：重金属通过食物链进入人体，危害人体的健康全国每年仅因重金属污染而减产粮食1000多万吨，另外被重金属污染的粮食每年也多达1200万吨，合计经济损失至少200亿元。第四十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期五大宝山：矿水随意排放，拦泥坝形同虚设

翁源县上坝“癌症村”死者名单(1987-2005年计250名)何新韶男，76岁，2005年4月死于食道癌何兆南男，41岁，2005年1月死于肺癌梁寿财男，40岁，2004年8月死于肝癌何先福男，25岁，2004年7月死于骨癌和肺癌何俾模男，79岁，2004年5月死于食道癌何来发男，74岁，2004年5月死于癌症何石保男，51岁，2004年3月死于食道癌曾细花女，42岁，2004年1月死于肝癌……南方都市报2005年11月18日第四十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期五珠江三角洲经济增长污染加剧广东省珠江三角洲重金属污染现状第四十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期五根据国家环保总局牵头完成的《典型区域土壤环境质量状况探查研究》（2002-2005）的分析，珠江三角洲地区土壤环境质量状况从总体上看较为严重，主要表现为污染面积广、污染物种类多、污染危害大。

广东省珠江三角洲重金属污染现状珠江三角洲农田菜地土壤重金属污染状况10%严重超标40%超标第四十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期五珠江三角洲农田的重金属污染严重土壤污染导致部分地区20％-30％的蔬菜出现重金属超标珠三角地区20%的农田灌溉水源都受到了汞污染第四十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期五国内外重金属污染治理的现状与问题原位钝化去除重金属污染土壤的修复植物修复第四十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期五AM真菌促进植物根系吸收养分增强植物对多种生物、非生物胁迫的抗性影响植物的群落结构AM真菌，又称丛枝菌根真菌ArbuscularMycorrhizalfungi提高植物对重金属胁迫的抗性！第五十页，共七十六页，编辑于2023年，星期五接种AM真菌根际钝化地上部累积生物量增加植物钝化植物提取菌根修复

分泌螯合物，土壤中钝化重金属菌丝吸附重金属细胞膜选择性地阻碍重金属细胞质中钝化重金属向外排放重金属液泡中分隔重金属可以促进植物对重金属离子的吸收

可能降低重金属离子在土壤中的移动性

第五十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五第五十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五植物修复（Phytoremediation)就是筛选和培育特种植物，特别是对重金属具有超常规吸收和富集能力的植物，种植在污染的土壤上，让植物把土壤中的污染物吸收起来，再将收获植物中的重金属元素加以回收利用。第五十三页，共七十六页，编辑于2023年，星期五植物提取(Phytoextraction)植物挥发(phytovolatilization)植物稳定或固化(Phytostabilization）根系过滤(Rhizofiltration）植物修复的主要方式第五十四页，共七十六页，编辑于2023年，星期五植物降解(Phytodegradation)：植物吸收污染物后,在体内同化污染物或释放出某种酶,将有毒物质降解为无毒物质植物提取(Phytoextraction)：指利用超积累植物从土壤中吸收重金属,并将其转运和储存到该植株的可收割部分第五十五页，共七十六页，编辑于2023年，星期五植物固定(Phytostabilization)：植物通过改变土壤的化学、生物、物理条件来抑制其中的污染物,使其发生沉淀或被束缚在腐殖质上,减少它对生物和环境的危害植物挥发(Phytovolatilization)：植物吸收污染物后,将其降解,散发到大气中,或把原先非挥发性的污染物变为挥发性污染物送入大气中,如有毒的Hg2+经植物挥发后变成了低毒的Hg,高毒的硒变成了低毒的硒化物气体第五十六页，共七十六页，编辑于2023年，星期五根际根滤(Rhizofiltraction)：通过植物根系吸收、沉淀水中的污染物来达到修复目的。它与植物提取的异同之处:都是使污染物在植物体表或体内富集；但根滤只发生在植物根系或植物的水下部分,而植物萃取引起的污染物的富集出现在植物地上部分,而不是在根系中。第五十七页，共七十六页，编辑于2023年，星期五2、典型的植物修复过程

过程修复目标污染物介质污染物所用植物应用状态植物提取提取收集土壤、污泥Ａｇ,Ａｓ,Ｃｄ蜈蚣草、遏蓝菜实验室污染物沉积物Ｃｕ,Ｈｇ,Ｃｏ,Ｃｒ印度芥菜中试试验Ｍｎ,Ｍｏ,Ｎｉ,Ｐｂ,Ｚｎ根际过滤提取收集地下水,放射性元素印度芥菜实验室污染物地表水重金属向日葵,水葫芦中试植物稳定污染物稳定土壤、污泥Ａｓ,Ｃｄ,Ｃｒ,Ｃｕ,印度芥菜沉积物Ｈｓ,Ｐｂ,Ｚｒ、向日葵、草工程应用植物挥发从介质中提地下水,土壤Ａｓ,Ｓｅ,Ｈｇ杨树、桦树实验室取污染物挥沉积物,污泥印度芥菜野外工程应用发至空气中有机氯溶剂第五十八页，共七十六页，编辑于2023年，星期五3、典型重金属超积累植物

典型的超积累植物种元素超积累植物元植物种名地上部分素含量要求元素含量Ｃｄ

>100天蓝遏蓝菜1800Ｃｏ

>1000天蓝遏蓝菜10200Ｃｕ

>1000高山甘薯12300Ｍｎ

>10000粗脉叶澳洲坚果51800Ｎｉ

>1000九节木属47500Ｐｂ

>1000圆叶遏蓝菜8200Ｚｎ

>10000天蓝遏蓝菜51600Se>100蜈蚣草2015(mg/kg)第五十九页，共七十六页，编辑于2023年，星期五金属元素植物种Cu甘薯属高山薯异叶柔花星香草Cd遏蓝菜属爱遏蓝菜Co星香草异叶柔花Pb高山漆姑草属高山漆姑草遏蓝菜属圆叶遏蓝菜Ameicamartitimavar.balleriMn澳洲坚果属脉叶坚果串珠藤属红茎串珠藤Ni九节属套哇九节叶下珠属匍匐九节属套哇九节珠庭花菜庭芥属贝托庭芥BerkheyacoddiiZn遏蓝菜属爱遏蓝菜铜钱属白铜钱景大叶遏蓝菜遏蓝菜属短瓣遏蓝菜芥菜属巴丽芥菜堇菜属芦苇荃菜景天属东南景天Se黄氏属总状黄氏Re铁芒其As风尾蕨科蜈蚣草风尾蕨科大叶井口边草Cr线蓬尼科菊第六十页，共七十六页，编辑于2023年，星期五砷污染土壤的植物修复基地(湖南郴州)在湖南郴州市建立了世界上第一个砷污染土壤的植物修复基地，面积13亩。在含砷80mg/kg的土壤中，通过种植生长迅速的砷超富集植物(蜈蚣草)每年可以从土壤中吸走20kg砷/ha，砷去除效率约12％

第六十一页，共七十六页，编辑于2023年，星期五遏蓝菜(Thlaspicaerulescens)第六十二页，共七十六页，编辑于2023年，星期五两种生态型东南景天在自然条件下的生长状况

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