5固体废物的生物处理

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1、基本概念和原理固体废物的生物处理：直接或间接利用生物体的机能，对固体废物的某些组成进行转化以建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。原理：采用生物处理技术，利用微生物（细菌、放线菌、真菌）、动物（蚯蚓等）或植物的新陈代谢作用，固体废物可通过各种工艺转换成有用的物质和能源（如提取各种有价金属、生产肥料、产生沼气、生产单细胞蛋白等），既能实现减量化、资源化和无害化，又能解决环境污染问题。a.好氧堆肥(aerobiccomposting)在有氧状态下，好氧微生物对有机废物进行分解转化的过程。

2、最终产物主要是H2O、CO2、热量和腐殖质。好氧堆肥主要用于处理城市垃圾，堆肥系统的温度一般为50～65℃，最高可达80～90℃，堆肥周期短，能连续操作，因此，也称为高温快速堆肥；好氧堆肥的肥料质量好，可以制作有机颗粒肥料。不足之处：需要对原料进行比较严格的分选,需要强制通风和机械搅拌,对设备要求高，运行能耗大，投资大等。b.厌氧堆肥(anaerobiccomposting)在无氧条件下，厌氧微生物对有机物进行分解转化的过程。厌氧堆肥的最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺较简单，成

3、本低，对原料的适应性强，成品肥中氮素保留较多，但工艺条件较难控制，堆肥周期长，有机物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，有机物分解不完全，产品质量低，肥效差。实际上，堆肥化的好氧和厌氧是相对的，在好氧过程中，由于原料颗粒较大且不均匀，不可避免存在厌氧发酵过程；反之，由于密封不严，厌氧过程中也会有好氧菌的作用。好氧堆肥是以好氧菌为主的微生物对有机废物进行吸收、氧化、分解的复杂生物化学反应过程。在堆肥过程中，好氧菌通过自身的生命活动，以废物中的有机物为养料，将其一部分氧化分解成简单的无机物并释放出微生物生长所需的能量，将其另一部分合成为

4、新的细胞物质，使微生物生长繁殖。有机废物的好氧分解过程很复杂，可以下列通式表示：好氧堆肥原理好氧堆肥有机物的生物化学反应根据微生物在降解有机物过程中的行为，有机物的生物化学反应有以下三种：有机物的氧化反应(oxidizingreaction)细胞质的合成反应(syntheticreaction)细胞质的分解反应(decompositionreaction)a.有机物的氧化反应(oxidizingreaction)按反应物表示的反应按生成物表示的反应按反应物表示的反应以CxHyOz表示固体废物中的不含氮的有机物，则好氧分解反应可表示为：以

5、CsHtNuOv·aH2O表示固体废物中的含氮有机物，则好氧分解反应可表示为：按生成物表示的反应以CaHbOcNd表示固体废物中的有机物，以CwHxOyNz表示存在堆肥产品中的抗性有机物(稳定的难降解的有机物)，则好氧分解反应可表示为：若有机物完全分解，则反应式表示为：有机物的氧化反应表示细菌的异化作用，即将有机物转化为其它物质的反应，根据上述两个化学反应式可以求出堆肥化生物分解过程的理论需氧量。b.细胞质的合成反应(syntheticreaction)细胞质的同化作用是以NH3作为氮源，细胞质的合成作用包括有机物的氧化过程。c.细胞质

6、的分解反应(decompositionreaction)细胞质的分解反应是细胞质内源呼吸所引起的反应：好氧堆肥过程微生物进入一个新环境，微生物适应环境过程，温度不升高。嗜温性细菌、酵母菌、放线菌为主，分解最易分解的可溶性物质——淀粉、单糖、蛋白质等，产生大量热能，温度↗45℃嗜热性微生物（细菌、放线菌和真菌的一些群落）；分解残留可溶性物质，纤维素、半纤维素、蛋白质，温度↗45~70℃，可有效杀灭虫卵和病原菌嗜温性微生物为主，残余有机物被分解，腐殖质不断积累，温度↘40℃左右堆肥化过程(compostingprocess)堆肥化过程中发生

7、的生物化学反应是极其复杂的，目前尚难进行精确的描述。在实际设计和操作过程中，通常根据温度的变化情况分为以下四个阶段(见下图)。潜伏阶段中温阶段高温阶段熟化阶段（1）潜伏阶段(温度在内25℃以下)此阶段为堆肥化的初期阶段；是微生物适应新环境的过程，也叫驯化过程。（2）中温阶段(温度25～45℃)此阶段嗜温菌最活跃，他们主要利用物料中可溶解性的有机物，如糖类、淀粉，大量繁殖，在转换和利用化学能的过程中释放出细胞合成所需的多余能量，加上物料的保温作用，使温度不断上升。以细菌、真菌和放线菌为主的微生物在此阶段迅速繁殖。（3）高温阶段(温度>45

8、℃)堆温一般可达到65～70℃，或者更高。此时，嗜温菌受到抑制或死亡，嗜热菌大量繁殖，逐渐替代嗜温菌的活动。高温阶段最有利于有机物的降解，除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续得到分解外，其它的固体有机