有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座

第十一章

有机固体废弃物与废气微生物处理及其微生物群落有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第1页第一节

有机固体废弃物微生物处理

固体废弃物（Solidwasters），按照《中华人民共和国固体废物污染、环境防治法》要求，是指在生产建设、日常生活和其它活动中产生污染环境固态、半固态废弃物质。固体废物产生对人类环境产生危害，一是侵占土地，二是污染环境有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第2页处理方法类型应用堆肥法、厌氧消化法和填埋法生物处理法处理可生物降解有机固体废物焚烧法、热解法化学处理法处理不可随意排放危险性废物以及生活垃圾等

对固体废弃物处理，一部分可回收再利用，其它可用物理、化学、生物方法加以处理，惯用处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、热解法。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第3页

一、堆肥法堆肥化（Composting），是依靠自然界广泛分布细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解有机物，发生生物稳定作用（biostablization）（腐殖质化）生物化学过程，这一定义强调，堆肥原料是来自生物界，堆肥过程是在人工控制下进行，不一样于卫生填埋、废物自然腐化和腐烂。最早堆肥法采取厌氧发酵，发酵周期长，占地面积大，现在采取好氧堆肥。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第4页（二）好氧堆肥

1、好氧堆肥机理：是在有氧条件下，借好氧微生物（主要是好氧细菌）作用来进行。在堆肥过程中，有机废物中可溶性有机物质透过微生物细胞壁和细胞膜为微生物所吸收：固体和胶体有机物先附在微生物体外，由微生物所分泌胞外酶分解为可溶性物质，再渗透细胞。微生物经过本身生命活动——氧化还原和生物合成过程，把一部分被吸收有机物氧化成简单无机物，并释放出微生物生长、活动所需要能量，把另一部分有机物转化合成新细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多生物体。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第5页2、好氧堆肥微生物：在堆肥过程中，有机质生化降解会产生热量，使堆肥物料温度上升。依据堆肥升温过程，可将其分为三个阶段：起始阶段、高温阶段、熟化阶段。起始阶段：为中温好氧微生物分解有机物中易降解葡萄糖、脂肪和碳水化合物，分解产生热量促使堆肥物料温度上升。最常见是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌等

高温阶段：此时温度上升到40-50℃，起始阶段微生物死亡，取代微生物是一系列嗜热菌，分解纤维素和半纤维素深入使堆肥温度上升到70℃。在温度60-70℃堆肥中，除一些孢子外，全部病原微生物都会在几小时内死亡。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第6页有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第7页熟化阶段：当有机物基本降解完时，嗜热菌因为缺乏适当养料而停顿生长，堆肥温度逐步下降。在冷却堆肥中，一系列新微生物（主要是真菌和放线菌）将借助残余有机物（包含死亡微生物残体）而生长，最终完成堆肥过程。腐熟堆肥特征表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色：秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无粪臭，散发出泥土气味，不招引蚊蝇；pH8-9，呈弱碱性。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第8页3、好氧堆肥过程要求参数（1）供氧：30℃时，需氧量为1mg氧/g挥发性物质。（2）含水量：含水量太低，微生物活动受抑制。45℃时应控制在50%左右（3）CNP：C/N为10-25时，有机物降解速度最大，C/P适宜在75-150，不足可掺污泥（4）温度：嗜温菌30-40℃，嗜热菌55-60℃，5-7d无改变（5）pH：理论上pH值对堆肥过程没有影响有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第9页4、堆肥工艺（1）静态堆肥工艺（三）厌氧堆肥有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第10页（2）高温动态二次堆肥工艺有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第11页（3）立仓式堆肥工艺有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第12页（4）滚筒式：又称Dano式（丹诺）有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第13页二、卫生填埋法及渗滤层是在堆肥法基础上发展起来，处理原理与厌氧堆肥相同。卫生填埋主要有厌氧、好氧和半好氧三种。填埋类型特点及应用情况厌氧填埋操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体，当前广泛采取。好氧和半好氧填埋分解速度快，垃圾稳定化时间短，但工艺要求较复杂，费用较高，尚处于研究阶段。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第14页ConceptillustrationofaTypicalSanitaryLandfillSite有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第15页有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第16页有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第17页填埋场中微生物活动过程1、好氧分解阶段：2、厌氧分解不产甲烷阶段：硫酸还原菌和反硝化细菌利用硫酸盐和硝酸盐，产生硫化物、氮气和二氧化碳，其繁殖速度大于产甲烷菌。当还原状态到达一定程度后，才能产生甲烷。还原状态建立与环境原因相关，潮湿温暖填埋场能快速完成这一阶段。3、厌氧分解产甲烷阶段：甲烷产量增加，温度到达55℃时进入阶段44、稳定产气阶段：稳定产生二氧化碳和甲烷有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第18页有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第19页

垃圾填埋后经微生物分解和地表水影响会产生一定数量渗滤液。其性质与垃圾种类、性质及填埋方式相关，有机酸浓度高，总有机碳含量265-2800mg/L，pH6-8，有强烈腐败臭味。

处理方法：1、现场建设污水处理设施，可用活性污泥法、曝气塘、厌氧法处理2、输送到污水处理场处理3、再循环：4、直接浇洒地面：有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第20页三、热解

又叫干馏，热分解或炭化。指有机物在隔氧条件下加热分解过程。四、焚烧处理工程

热化学处理，是实现垃圾无害化和减量化主要路径，体积可降低80-90%，可杀灭病原菌，其焚烧热可用于供热和发电，有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第21页第二节

废气生物处理

有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第22页一、废气处理方法物理化学：吸附、吸收、等离子体转化法生物净化：植物净化，微生物净化。产生臭味物质很多，分三大类：

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：低级醇、醛、脂肪酸。常提八大恶臭物质：H2S、NH3、（CH3）3N、CH3SH（MM）、CH3SCH3（DMS）、CH3SSCH3（DMDS）、CH3CHO、苯乙烯。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第23页处理方法：生物过滤法（生物固态法）：土壤脱臭、堆肥、生物过滤法生物洗涤法（生物悬浮法）：生物滴滤法、曝气式、生物洗涤法有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第24页有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第25页

微生物脱臭可分为三个过程：1、恶臭气体溶解过程，由气相转移到液相。这一过程是物理过程2、水中恶臭成份被微生物吸附、吸收，恶臭成份得以去除。作为吸收剂水被再生复原，继而再用以溶解新废气成份。3、进入微生物细胞恶臭成份作为营养物质为微生物分解利用。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专家讲座第26页二、含硫恶臭污染物及NH3、CO2微生物处理（一）含硫恶臭污染物净化1、氧化硫细菌：生丝微菌属、硫杆菌属、排硫硫杆菌属、黄单胞菌属、氧化硫硫杆菌等。

代谢路径：生丝微菌对DMSO代谢：CH3OSCH3→CH3SCH3→CH3SH+HCHOCH3CH+H2O→HCHO+H2S2、运行操作条件：pH6.5-7.5，温度25-.35℃，相对湿度95%。有机固体废物和废气的微生物处置和其微生物群落专