环境工程微生物学(十二有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落)课件.ppt

1、a1第十一章第十一章 有机固体废弃物（垃圾）与有机固体废弃物（垃圾）与废气的微生物处理及其微生物群落废气的微生物处理及其微生物群落一、垃圾的微生物处理一、垃圾的微生物处理二、废气的微生物处理二、废气的微生物处理 人类生产和生活过程中产生的固体或泥状的，暂人类生产和生活过程中产生的固体或泥状的，暂时没有利用价值的废弃物质。时没有利用价值的废弃物质。固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生，固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生，在一定时间和地点无法再利用而被丢弃的污染环在一定时间和地点无法再利用而被丢弃的污染环境的固态、半固态废弃物质。境的固态、半固态废弃物质。固废是一个相对性的概念，也被称为

2、固废是一个相对性的概念，也被称为“放错了地放错了地点的原料点的原料”。从一个生产环节来看，它们是废物。从一个生产环节来看，它们是废物，但是从另一个生产环节来看，它们往往又可以，但是从另一个生产环节来看，它们往往又可以作为原料来使用。作为原料来使用。有机固体废物（垃圾）概念有机固体废物（垃圾）概念:化学成分：有机废物、无机废物化学成分：有机废物、无机废物形形 状：固体废物、泥状废物状：固体废物、泥状废物危害状况：有害废物、一般废物危害状况：有害废物、一般废物来来 源：工业废弃物、城市垃圾、农业固体废弃物源：工业废弃物、城市垃圾、农业固体废弃物固体废物固体废物白色污染白色污染垃圾处理的方法垃圾处理

3、的方法：堆肥法、填埋法和焚烧法堆肥法、填埋法和焚烧法。堆肥法和填埋法堆肥法和填埋法为生物处理方法，是用微生为生物处理方法，是用微生物化学的原理处理可生物降解垃圾的有效方物化学的原理处理可生物降解垃圾的有效方法。目前国内有垃圾处理量为法。目前国内有垃圾处理量为500-1000吨吨/天的大型堆肥厂。天的大型堆肥厂。社区小型垃圾微生物处理装置（投加有效菌社区小型垃圾微生物处理装置（投加有效菌种进行肥料化处理）种进行肥料化处理）处理的基本原则处理的基本原则：废弃物无害化、资源化、减量化废弃物无害化、资源化、减量化液压式压力机液压式压力机水处理系统水处理系统除臭系统除臭系统化滚筒化滚筒转动消转动消破碎机

4、破碎机金属金属填埋填埋磁选机磁选机筛分机筛分机分选机分选机农用农用垃圾垃圾 焚烧法焚烧法是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧是将垃圾置于高温炉中，使其中可燃成分充分氧化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。化的一种方法，产生的热量用于发电和供暖。我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建我国已有深圳、杭州、石家庄、上海、武汉等城市相继建造了垃圾焚化电厂。造了垃圾焚化电厂。焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费焚烧处理的优点是减量效果好，处理彻底。建设和生产费用极为昂贵。用极为昂贵。焚烧法焚烧法是物理方法，用以处理是物理方法，用以处理不可随意排放、有危险的特种废物。不可

5、随意排放、有危险的特种废物。天津双港垃圾焚烧发电厂天津双港垃圾焚烧发电厂 有有 机机 物物 质质 微生物微生物 热量热量能量能量物质分物质分解产物解产物COCO2 2、H H2 2O O或或CHCH4 4 O O2 2 H H2 2O O 新的新的 微生物微生物 死亡死亡腐殖质腐殖质 或堆肥或堆肥堆肥过程堆肥过程堆肥场堆肥场精制有机堆肥成品精制有机堆肥成品堆肥有机物堆肥有机物 （含（含C C、N N、O O、P P、S S）氧气，微生物氧气，微生物细胞物质细胞物质（微生物繁殖）（微生物繁殖）CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-能量能量合成合成氧化氧化排入环境排入环境释放、转换为热释放

6、、转换为热 或提供生物合成用或提供生物合成用好氧堆肥分解过程好氧堆肥分解过程细菌细菌：数量最多，分解大部分的有机物并产生热量；：数量最多，分解大部分的有机物并产生热量；放线菌放线菌：分解纤维素、木质素、角质素和蛋白质等复杂有：分解纤维素、木质素、角质素和蛋白质等复杂有机物；机物；真菌真菌：在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌：在堆肥后期与细菌竞争食物，更耐低温，部分真菌需氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；需氮比细菌低，能够分解木质素，细菌则不能；其他其他：如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥：如轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓，在堆肥中移动和吞食，消纳部分有机废物，增大

7、表面积，并促进微中移动和吞食，消纳部分有机废物，增大表面积，并促进微生物的生命活动。生物的生命活动。堆制 升温 高温 降温 腐熟1-2d50-60中温菌嗜热菌中温菌寄生虫和病原菌被杀死30-40 一次发酵二次发酵整个堆肥过程中，有整个堆肥过程中，有生物的演替，各类微生物的演替，各类微生物分别作用。生物分别作用。5-8天完成一次发酵天完成一次发酵立式堆肥发酵塔立式堆肥发酵塔5、堆肥工艺、堆肥工艺静态堆肥工艺、高温动态堆肥工艺、立仓式静态堆肥工艺、高温动态堆肥工艺、立仓式堆肥工艺、滚筒式堆肥工艺等。堆肥工艺、滚筒式堆肥工艺等。卧式堆肥发酵滚筒卧式堆肥发酵滚筒箱式堆肥发酵池箱式堆肥发酵池厌氧发酵的有

8、机物分解代谢过程厌氧发酵的有机物分解代谢过程首先首先，不溶性大分子有机物（如，不溶性大分子有机物（如蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等）蛋白质、纤维素、淀粉、脂肪等）经水解酶的作用，在溶液中分解经水解酶的作用，在溶液中分解为水溶性的小分子有机物（如氨为水溶性的小分子有机物（如氨基酸、脂肪酸、葡萄糖、甘油基酸、脂肪酸、葡萄糖、甘油等）。等）。随之，随之，这些水解产物被发这些水解产物被发酵细菌摄入细胞内，经过一系列酵细菌摄入细胞内，经过一系列生化反应，将代谢产物排出体外，生化反应，将代谢产物排出体外，由于发酵细菌种群不一，代谢途由于发酵细菌种群不一，代谢途径各异，故代谢产物也各不相同。径各异，故代谢产物

9、也各不相同。众多的代谢产物中，仅无机的众多的代谢产物中，仅无机的CO2和和H2及有机的及有机的“三甲三甲一乙一乙”（甲酸、甲醇、甲胺和乙酸）（甲酸、甲醇、甲胺和乙酸）可直接可直接被产甲烷细被产甲烷细菌吸收利用，转化为甲烷和二氧化碳。其它众多的代谢菌吸收利用，转化为甲烷和二氧化碳。其它众多的代谢产物（主要是丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等有机酸，以及产物（主要是丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等有机酸，以及乙醇、丙酮等有机物质）不能为产甲烷细菌直接利用。乙醇、丙酮等有机物质）不能为产甲烷细菌直接利用。它们必须它们必须经过经过产氢产乙酸细菌进一步转化为氢和乙酸后，产氢产乙酸细菌进一步转化为氢和乙酸后，才能被甲烷细菌

10、吸收利用，并转化为甲烷和二氧化碳。才能被甲烷细菌吸收利用，并转化为甲烷和二氧化碳。卫生填埋场示意图卫生填埋场示意图垃圾填埋场垃圾填埋场水吸收水吸收微生物微生物净化后气体净化后气体有机废气有机废气有机成分有机成分简单无机物简单无机物 恶臭物质种类、性质恶臭物质种类、性质H2S、NH3、(CH3)3N、CH3SH、乙醛、苯乙烯等。、乙醛、苯乙烯等。液相或固相介质液相或固相介质二氧化碳、水等二氧化碳、水等 气体有机物气体有机物微生物降解 吸附吸附乙醇、硫醇酚、甲酚、吲哚乙醇、硫醇酚、甲酚、吲哚脂肪酸、乙醛、酮、二硫化碳脂肪酸、乙醛、酮、二硫化碳氨和胺氨和胺 生物过滤生物过滤 悬浮生长系统悬浮生长系统

11、附着生长系统附着生长系统 废气的处理方法有物理和化学的方法，如吸附、吸收、氧化废气的处理方法有物理和化学的方法，如吸附、吸收、氧化及等离子体转化等。也有生物法，生物法是最经济有效的方法。及等离子体转化等。也有生物法，生物法是最经济有效的方法。生物净化有植物净化法和微生物净化法。生物净化有植物净化法和微生物净化法。植物净化法就是利用植物吸收和转化大气中的污染物，包括二植物净化法就是利用植物吸收和转化大气中的污染物，包括二氧化碳，放出氧气清洁空气。氧化碳，放出氧气清洁空气。微生物净化法是利用处理装置对气态污染物进行处理，如生微生物净化法是利用处理装置对气态污染物进行处理，如生物吸收池、生物洗涤池、

12、生物滴滤池和生物过滤池。物吸收池、生物洗涤池、生物滴滤池和生物过滤池。v适宜处理的污染气体应具有的特点：适宜处理的污染气体应具有的特点：生物净化废气的方式生物净化废气的方式 生物吸收方法生物吸收方法 生物过滤法生物过滤法先把污染物从气相转移到水中，然后进行废水的微先把污染物从气相转移到水中，然后进行废水的微生物处理。生物处理。用附着在固体过滤材料表面的微生物来完成。用附着在固体过滤材料表面的微生物来完成。活性污泥法，微生物活性污泥法，微生物悬浮液法悬浮液法土壤法，堆肥法土壤法，堆肥法紫红红球菌紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)Rhodococcus rhodochrous CF 222（一）含硫恶臭污染物的净化（一）含硫恶臭污染物的净化 如如H2S、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和二甲基亚、甲硫醇、二甲基硫醚、二甲基二硫醚和二甲基亚矾等。有许多细菌能对含硫恶臭污染物进行净化。矾等。有许多细菌能对含硫恶臭污染物进行净化。（二）（二）NH3、CO2的净化的净化 将将NH3溶于水中成溶于水中成NH4+，通入生物滴滤池，利用硝化作用将其氧，通入生物滴滤池，利用硝化作用将其氧化成化成NO2-和和NO3-。对于对于CO2，利用植物和藻类，光合作用同化。，利用植物和藻类，光合作用同化。