第十一章有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落4环境生物工程.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十一章 有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落,第一节 有机固体废弃物的微生物处理及其微生物群落,一、固体废弃物的分类,固体废弃物就是一般所说的垃圾，,人类新陈代谢排泄物,消费品消费后的废弃物品。,城市居民的生活垃圾、商业垃圾、市政维护和管理中产生的垃圾，,工业生产排出的固体废弃物，数量急剧增加，成分日益复杂。,限朔一年，节约石油160万吨,二、固体废弃物处理的基本原则：,无害化、减量化、资源化,世界各国的垃圾以高于其经济增长速度23倍的平均速度增长。垃圾若不及时清除，必然污染空气，对土壤、水体都会造成严重污染。从而导致蚊蝇孳生、细菌繁殖，使疾病迅速传播，危害人体健康。,三、固体废弃物的微生物处理的主要方法：,堆肥法,卫生填埋法,厌氧发酵法,A.好氧堆肥法的微生物学过程,发热阶段,初期，主要由中温好氧的细菌和真菌利用堆肥中的易分解有机物，释放热量，使温度不断上升。,高温阶段,堆肥温度升至50以上进入高温阶段，好热性的微生物逐渐代替了中温微生物，一些复杂的有机物开始分解，腐殖质逐渐形成。病原性微生物逐渐被高温杀死。,降温和腐熟保肥阶段,当易分解有机物大部分被分解以后，剩下的是木质素等难分解有机物和新形成的腐殖质，好热性微生物的活动减弱，产热量下降，温度逐渐下降，中温性微生物又成为优势菌群，残余物进一步分解，腐殖质逐渐积累，堆肥进入腐熟阶段。,图617 堆肥化过程的发展阶段,B好氧堆肥的影响因素,有机质含量,含量过低，产生的热量不足以维持堆肥所需温度；,含量过高,不利于通风供氧从而产生厌氧和发臭。,水分,水分过高不利于升温和通风；,水分过低，不能满足微生物生长需要，有机物也不能分解。,温度,温度过低将大大延长堆肥时间；,温度过高对微生物产生不利影响。,碳氮比,碳氮比小，升温快，但最高温度较低；,碳氮比大，升温慢，但最高温度较高。,氮磷比,堆肥原料的氮磷比一般在75150之间。,pH 5.5-8.5 一般可以自动调节,2 卧式堆肥发酵滚筒,3 箱式堆肥发酵池,图6-18 有机物的沼气发酵过程,2.填埋坑内微生物活动过程的四个阶段,好氧分解阶段,微生物利用垃圾空隙中的空气进行好氧分解。,厌氧分解不产甲烷阶段,微生物利用硝酸根和硫酸根作为氧源，产生硫化物、氮气和二氧化碳，硫酸盐还原菌和反硝化细菌的繁殖速度大于产甲烷细菌。,厌氧分解产甲烷阶段,当还原状态达到一定程度时开始产甲烷，坑内温度升至55时，进入稳定产气阶段。,稳定产气阶段,此阶段稳定地产生二氧化碳和甲烷。,3.填埋场渗沥水和气体收集,渗沥水,垃圾分解过程中产生的液体以及渗出的地下水和渗入的地表水统称为填埋场渗沥水。,渗沥水的性质主要取决于所埋垃圾的种类，数量取决于渗沥水的来源、填埋场的面积、垃圾状况和下层土情况等。,为防止渗沥水对地下水的污染可采取以下措施：,在填埋场底部构筑不透水层、集水管、集水井、监测井等；,对收集的渗沥水进行生物或物化处理。,气体收集,垃圾填埋后，由于微生物的厌氧发酵，产生甲烷、二氧化碳、氨、一氧化碳、氢气、氮气、硫化氢等气体。,填埋5年后为甲烷发酵旺盛期，可对气体进行收集处理后作为能源进行利用。,第二节 废气的生物处理,一、大气污染物的微生物处理定义,指利用微生物的生物化学作用，使大气污染物分解。转化为无害或少害物质。目前主要用来净化有机污染物特别是脱除臭味。,1.废气微生物处理的特点,设备简单、能耗低、不消耗有用的原料、安全可靠、无二次污染等。,2.废气生物处理的两个阶段,污染物由气相转入液相或固相表面的液膜中；,污染物在液相或固相表面被微生物降解。,3.恶臭污染物和污染源,恶臭污染物,(odor pollutants)指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生化环境的气体物质。,畜禽场是重要的污染源,ONeil和Phillips从养猪场中分离鉴定到160种化合物，主要成分有氨、胺、含硫化合物、挥发性脂肪酸、吲哚类、粪臭类、酚类、醇类和羰基类化合物。,4.我国规定的恶臭污染物(GBl4554-93),氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、二硫化碳、苯乙烯。,恶臭物质的发臭原因与分子结构有关：,如两个烷基同硫结合时，就会变成二甲基硫醚和甲基乙基硫醚等带有异臭的硫醚。若再改变某些化合物分子结构中S的位置，其臭味的性质也会改变。,各种化合物分子结构中的硫(=S)、巯基(-SH和硫氰基(-SCN)是形成恶臭的原子团，通称“发臭团”。,有些有机物如苯酚、甲醛、丙酮等，其分子结构含有羟基、醛基、羰基和羧基，也散发各种臭味，起发臭团的作用。,生物法处理废气的机理,生物反应器处理废气一般经历以下三个阶段：,1.溶解过程,废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，这一过程是物理过程，符合亨利定律。,吸着过程,溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收，污染物从水中转入微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。,生物降解过程,进入微生物细胞的污染物作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。,烃类和其它有机物成分被氧化分解为,CO,2,和,H,2,O,，含硫还原性成分被氧化为,S,、,SO,4,2-,，含氮成分被氧化分解成,NH,3,，,NO,2,-,和,NO,3,-,等。,甲硫醇,污染物转移的三种可能情况,(1)气流吸附在有机介质上在水相解析分解生物降解,(2)气流在生物膜上直接吸附生物降解,(3)气流在水相中溶解生物降解,三、大气污染物处理工艺过程,生物滤池（生物过滤箱）,四、处理废气的微生物,多为混合微生物，因为：,含有多种成分的,混合废气，,需要多种微生物分别降解；,有的成分需要几种微生物的相继作用才能分解转化为无害物质，,氨先经硝化细菌再经反硝化作用细菌才能成为分子态氮；,四、处理废气的微生物,一些难降解的成分要由几种微生物联合作用才能被完全降解；,卤代有机化合物先经厌氧微生物还原脱卤，再被好氧微生物彻底分解；,工艺需要，尽管废气成分能够被单一微生物分解，但还需利用其它微生物，,在硫化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌(,Thiobacillus denitrificans,)凝絮持留于反应器内，需与活性污泥中的异养型微生物起共培养。,紫红红球菌(,Rhodococcus rhodochrous,),Rhodococcus rhodochrous,CF 222,名词解释：,1固定化酶,2转化,3天然培养基,4恒化连续培养,5堆肥化,温和噬菌体：,生态系统：,硝化作用：,水体富营养化：,1好氧活性污泥：,11烈性噬菌体,12生态平衡,13反硝化作用,14土壤生物修复,15好氧生物膜,细菌的夹膜有何功能？,如何缩短微生物生长的停滞期？,为什么土壤是微生物生长的良好环境？,氧化塘处理废水的机理如何？,天然水体中氮、磷的来源途径有那些？,如何利用土壤微生物处理局部农药污染的土壤？,目前处理城市的有机固体垃圾的有效方法有那些？,9细菌的芽孢有什么特点？,10酶催化的反应具有什么样的特点？,11微生物生长的衰亡期形成的原因？,12微生物在土壤中垂直分布的特点？,13氧化塘的微生物群落特点是什么？,14饮用水消毒的基本方法有那些？,15水体富营养化的特点及防治措施有那些？,16如何提高微污染水源微生物预处理的效率？,17.细胞膜的生理功能？,18好氧生物膜的微生物群落特点？,19.河流受污染后的污染带是什么？,20。如何缩短细菌生长的停滞期？,21.如何确定水体的富营养化？,