有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落_2008123011423279
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有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落精选
第一节 有机固体废弃物的微生物处理
• 固体废弃物（Solid wasters），按照《中华人民共和 国固体废物污染、环境防治法》的规定，是指在生 产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的 固态、半固态废弃物质。
• 固体废物的产生对人类环境产生危害，一是侵占土 地 ，二是污染环境
对固体废弃物的处理，一部分可回收再利用， 其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常 用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、 热解法。
4 、堆肥工艺 （1）静态堆肥工艺
（三）厌氧堆肥
（2）高温动态二次堆肥工艺
（3）立仓式堆肥工艺
（4）滚筒式：又称Dano式（丹诺）
二、卫生填埋法及渗滤层 是在堆肥法的基础上发展起来的，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
好氧和半好 氧填埋
腐熟堆肥的特征
①表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色： ②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； ③pH8-9，呈弱碱性。
3、好氧堆肥过程要求的参数 （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无变 化 （5）pH：理论上pH值物在隔氧条件 下加热分解的过程。
四、焚烧处理工程 热化学处理，是实现垃
圾无害化和减量化的重要途 径，体积可减少80-90%，可 杀灭病原菌，其焚烧热可用 于供热和发电，
• 固体废弃物（Solid wasters），按照《中华人民共和 国固体废物污染、环境防治法》的规定，是指在生 产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的 固态、半固态废弃物质。
• 固体废物的产生对人类环境产生危害，一是侵占土 地 ，二是污染环境
对固体废弃物的处理，一部分可回收再利用， 其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常 用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、 热解法。
4 、堆肥工艺 （1）静态堆肥工艺
（三）厌氧堆肥
（2）高温动态二次堆肥工艺
（3）立仓式堆肥工艺
（4）滚筒式：又称Dano式（丹诺）
二、卫生填埋法及渗滤层 是在堆肥法的基础上发展起来的，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
好氧和半好 氧填埋
腐熟堆肥的特征
①表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色： ②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； ③pH8-9，呈弱碱性。
3、好氧堆肥过程要求的参数 （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无变 化 （5）pH：理论上pH值物在隔氧条件 下加热分解的过程。
四、焚烧处理工程 热化学处理，是实现垃
圾无害化和减量化的重要途 径，体积可减少80-90%，可 杀灭病原菌，其焚烧热可用 于供热和发电，
第十一章 有机固体废物及废气的微生物处理及其微生物群落
45
目前适合生物处理的气态有机污染物主要 有乙醇、硫醇、酚甲酚、吲哚、脂肪酸、 乙醛、酮和胺等。 近年来，挥发性有机污染物已成为研究的 热点。
46
一、废气的处理方法 物理和化学方法：如吸附、吸收、氧化及等离子转 化法 生物净化：植物净化和微生物净化 微生物净化可就地处理各种恶臭污染源的废气。 微生物净化气态污染物的装置有：生物吸收池、 生物洗涤池、生物滴滤池和生物过滤池。
32
图 11-4
33
第七章
垃圾堆肥处理
环境生态学导论
34
(三)社区小型化微生物有机垃圾处理装置 近10年来，我国正在研究小型化有机垃 圾微生物处理装置引进先进技术，现在上海 除了有引进日本的处理装置外，还研制了日 处理量100m3的有机垃圾微生物处理机。筛 选、培养出具有高效分解性能的微生物菌种。
50
生物滴滤法 生物滴滤法是目前较新的一 种废气处理方法。与微生物过滤法相比。 其填料上方喷淋循环液，而与生物洗涤法 相比，又增设了附着微生物的填料。气体 由塔（池）底进入，在流动过程中与已接 种挂膜的生物滤料接触而被净化，净化后 的气体由塔（池）顶排出。
51
52
二、几种典型废气的微生物处理方法
16
微生物在堆肥中的作用于演替 ①中温阶段 这是堆肥化过程的起始阶段，堆层基本 呈15～45℃的中温，嗜温细菌、真菌和放 线菌等嗜温性微生物较为活跃并利用堆肥 中最容易分解的可溶性物质进行旺盛的生 命活动而迅速增殖，释放出能量，使堆肥 温度不断升高。
17
②高温阶段 当堆温升至45℃以上时即进人高温阶 段，在这一阶段，堆肥起始阶段的嗜温性 微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是 一系列嗜热性微生物。
13
（二）好氧堆肥 目前好氧堆肥处理的物料主要有：垃圾； 垃圾和粪水；垃圾和脱水污泥；脱水污泥。 垃圾的化学组分主要是纤维素、半纤 维素、糖类、脂肪和蛋白质等。
目前适合生物处理的气态有机污染物主要 有乙醇、硫醇、酚甲酚、吲哚、脂肪酸、 乙醛、酮和胺等。 近年来，挥发性有机污染物已成为研究的 热点。
46
一、废气的处理方法 物理和化学方法：如吸附、吸收、氧化及等离子转 化法 生物净化：植物净化和微生物净化 微生物净化可就地处理各种恶臭污染源的废气。 微生物净化气态污染物的装置有：生物吸收池、 生物洗涤池、生物滴滤池和生物过滤池。
32
图 11-4
33
第七章
垃圾堆肥处理
环境生态学导论
34
(三)社区小型化微生物有机垃圾处理装置 近10年来，我国正在研究小型化有机垃 圾微生物处理装置引进先进技术，现在上海 除了有引进日本的处理装置外，还研制了日 处理量100m3的有机垃圾微生物处理机。筛 选、培养出具有高效分解性能的微生物菌种。
50
生物滴滤法 生物滴滤法是目前较新的一 种废气处理方法。与微生物过滤法相比。 其填料上方喷淋循环液，而与生物洗涤法 相比，又增设了附着微生物的填料。气体 由塔（池）底进入，在流动过程中与已接 种挂膜的生物滤料接触而被净化，净化后 的气体由塔（池）顶排出。
51
52
二、几种典型废气的微生物处理方法
16
微生物在堆肥中的作用于演替 ①中温阶段 这是堆肥化过程的起始阶段，堆层基本 呈15～45℃的中温，嗜温细菌、真菌和放 线菌等嗜温性微生物较为活跃并利用堆肥 中最容易分解的可溶性物质进行旺盛的生 命活动而迅速增殖，释放出能量，使堆肥 温度不断升高。
17
②高温阶段 当堆温升至45℃以上时即进人高温阶 段，在这一阶段，堆肥起始阶段的嗜温性 微生物受到抑制甚至死亡，取而代之的是 一系列嗜热性微生物。
13
（二）好氧堆肥 目前好氧堆肥处理的物料主要有：垃圾； 垃圾和粪水；垃圾和脱水污泥；脱水污泥。 垃圾的化学组分主要是纤维素、半纤 维素、糖类、脂肪和蛋白质等。
√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)精品资料
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（1）侵占土地
堆放1万吨垃圾占地1亩。
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（2）污染土壤
废物直接进入土壤造成污染，有害成分经风化雨淋地表 径流等进入土壤造成污染。
白色污染
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固废是一个相对性的概念，也被称为“放错了地 点的原料”。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 作为原料来使用。
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垃圾的分类
•按形状可分为固体废物和泥状废物； •按其组成可分为有机废物和无机废物； •按其危害性可分为一般固体废物和危险性固体废物。 •按其来源可分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体 废物、有害固体废物和城市垃圾等废物。
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堆肥的效用
堆肥实质就是人工腐殖质，一般含水率<30%；pH7-8.5；全 碳含量11％；N（0.5-1.5%）、P（国外0.4-0.8%）、K（0.31.0%）；重金属含量符合标准；杂质粒度<5mm。
备注 重金属和虫卵病菌
恶臭和病菌
泥炭类
包括褐煤和泥炭
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常用堆肥原料中有机物的组成成分
组成成分
可溶于冷/热水的糖、淀粉、氨 基酸、尿素、铵盐、脂肪酸
可溶于脂/乙醇的脂、油、腊及 树脂
蛋白质 半纤维素 纤维素 木质素
环境微生物学-第十一章 有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落
¾ 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CO2和 H2O，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-，含氮 成分被氧化分解成NH3，NO2-和NO3-等。
处理废气的微生物
处理无机废气的微生物 微生物对无机废气的处理主要利用一些化能自养
第十一章 有机固体废物与废气的微生
物处理及其微生物群落
第一节 废渣的生物处理（自学）
第二节 废气的微生物处理
废气主要来源
人类生产及生活中的燃料燃烧 生产活动，例如化工、冶金、生物制品、
屠宰、污水处理及垃圾处理等工厂所产生 的废气。
废气的处理
①理化法：目前主要采用的方法，如燃烧、 吸附、吸收和还原等。工艺或设备较复杂， 运行费用较高；用于处理某些恶臭废气时， 效果不甚理想。
2. 去除效率高 一般的空气污染物去除效率超过90％。
3. 投资少，运行费用低 不需要投入额外的化学品; 化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯酸盐、
过氧化氢、二氧化氯等。
4. 污染少 生物处理的产物是生物量，很容易处理。
5. 耗能低 生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物
利用VOCs成分本身产生的能量。 生物处理法消耗的动力只是污染气体进入处理
处理废气的主要影响因素
1．水 分（湿度） 微生物生命活动的必要成分； 吸收废气的溶剂。 ¾ 40％-60％为适宜的含水量。
¾ 通常预处理需要加湿，防止滤料变干。
2．养 分
废气可为微生物提供一定的养分，VOCs可 以提供碳源和能源，但是需要适当补足其 它养分。
不同的处理工艺对养分控制有差异，例如 生物滴滤池补充营养盐十分重要，但是堆 肥生物滤池补给营养盐的次数可以减少， 一年补给二次即可。
有机固体废弃物与废气的微生物处
微生物的生长和繁殖受到温度、湿度、pH值等环境因素的影响， 可能导致处理效率不稳定。
微生物培养困难
某些特殊微生物的培养条件较为苛刻，可能导致处理成本较高。
产生二次污染
在某些情况下，微生物处理过程中可能会产生有害气体或残留物， 造成二次污染。
微生物处理技术的展望
01
优化微生物种群
通过基因工程技术等手段，优化 微生物种群，提高其降解效率和 抗逆性。
微生物浸出处理具有选择性高、 对环境友好等优点，可用于处 理含有重金属的固体废弃物。
微生物吸附处理
微生物吸附处理是利用微生物的表面特性，将废水中的重金属、有机污染物等吸附 在微生物表面，从而达到净化的目的。
微生物通过表面官能团、电荷转移等作用机制吸附废水中的有害物质。
微生物吸附处理具有高效、低成本等优点，可用于废水处理和污染土壤修复等领域。
塑料垃圾
危害分析
占用土地资源
大量有机固体废弃物的堆积占用了大量的土地资源， 影响土地的再利用。
污染土壤和水体
有机固体废弃物在堆放和处理过程中可能产生渗滤液 和有害气体，对土壤和水体造成污染。
影响大气环境
部分有机固体废弃物可能产生恶臭气体，对大气环境 造成影响。
02
有机固体废弃物的微生物处理技 术
04
有机固体废弃物与废气的联合处 理技术
有机固体废弃物与废气的转化
转化原理
利用微生物的代谢作用，将有机固体废弃物和废气中的有害物质 转化为无害或低害物质。
转化过程
通过微生物的吸附、降解、转化等功能，将有机物转化为简单的 无机物或稳定的生物质。
转化效果
有效降低有机固体废弃物和废气的污染程度，减轻对环境的压力。
含氮废气处理
微生物培养困难
某些特殊微生物的培养条件较为苛刻，可能导致处理成本较高。
产生二次污染
在某些情况下，微生物处理过程中可能会产生有害气体或残留物， 造成二次污染。
微生物处理技术的展望
01
优化微生物种群
通过基因工程技术等手段，优化 微生物种群，提高其降解效率和 抗逆性。
微生物浸出处理具有选择性高、 对环境友好等优点，可用于处 理含有重金属的固体废弃物。
微生物吸附处理
微生物吸附处理是利用微生物的表面特性，将废水中的重金属、有机污染物等吸附 在微生物表面，从而达到净化的目的。
微生物通过表面官能团、电荷转移等作用机制吸附废水中的有害物质。
微生物吸附处理具有高效、低成本等优点，可用于废水处理和污染土壤修复等领域。
塑料垃圾
危害分析
占用土地资源
大量有机固体废弃物的堆积占用了大量的土地资源， 影响土地的再利用。
污染土壤和水体
有机固体废弃物在堆放和处理过程中可能产生渗滤液 和有害气体，对土壤和水体造成污染。
影响大气环境
部分有机固体废弃物可能产生恶臭气体，对大气环境 造成影响。
02
有机固体废弃物的微生物处理技 术
04
有机固体废弃物与废气的联合处 理技术
有机固体废弃物与废气的转化
转化原理
利用微生物的代谢作用，将有机固体废弃物和废气中的有害物质 转化为无害或低害物质。
转化过程
通过微生物的吸附、降解、转化等功能，将有机物转化为简单的 无机物或稳定的生物质。
转化效果
有效降低有机固体废弃物和废气的污染程度，减轻对环境的压力。
含氮废气处理
有机固体废弃物和废气的微生物处理
物分解代谢，最终转化为二氧化碳、水蒸气和微生物细胞等无害物质。
03
特点
生物滴滤法具有处理效率高、操作简单、能耗低等优点，适用于处理低
浓度、低流量有机废气。
04
微生物处理技术的未来发展与挑战
提高微生物处理技术的效率
优化微生物种群结构
生物反应器改进
通过筛选和驯化，提高特定有机废弃 物降解的微生物种群比例，提高处理 效率。
微生物处理技术原理
通过微生物的降解作用，将有机废弃 物和废气中的有机物质转化为二氧化 碳、水、甲烷等无害物质或能源。
微生物处理技术的优缺点
优点
环保、高效、可持续、能源回收率高。
缺点
处理时间长、对环境条件要求高、需要良好的营养源和氧气供应。
微生物处理技术的应用范围
有机固体废弃物处理
厨余垃圾、农业废弃物、城市生活垃圾等。
复利用，降低了成本。
微生物吸附技术需要解决微生物 对不同有害物质的吸附效果和吸 附机理等问题，以更好地应用于
实际废水处理中。
03
有机废气的微生物处理
生物过滤法
原理
生物过滤法是一种利用微生物降 解有机废气的方法，通过填充有 微生物的滤料层将废气中的有机
组分吸收并转化为无害物质。
过程
废气通过填料层时，气体中的有 机组分被吸附在滤料表面，然后 被微生物分解代谢，最终转化为 二氧化碳、水蒸气和微生物细胞
特点
生物洗涤法具有处理效率高、适应性强、可处理高浓度有 机废气等优点，但需要定期更换洗涤液和清洗填料。
生物滴滤法
01
原理
生物滴滤法是一种利用微生物降解有机废气的方法，通过填充有微生物
的滴滤床将废气中的有机组分吸收并转化为无害物质。
有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落
斜坡法示意图
垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，其水质和水量随垃圾成分、当地气候、大气降水、水文、填埋时间及填埋工艺等因素的影响而显著变化。
01
渗滤液的来源主要有： 降水：降雨、降雪； 地表迳流； 地下水； 垃圾含水：垃圾本身含有机组分厌氧分解产生的水分。
02
2.渗滤液
利用城市污水厂进行合并处理
第十一章 固体废物与废气的微生物处理
添加副标题
汇报人姓名
固体废物来源：厨余、丢弃的包装纸、塑料袋、废旧纸张和破布等。
01
危害：污染水体，污染土壤，污染大气。
02
11.1 固体废物的微生物处理
1.1 堆肥法
A
堆肥化(composting)是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
03
一、固体废物的好氧堆肥
间歇式发酵工艺 原料一批一批地发酵，一批原料堆积完后不再添加新料，待完成发酵后成为腐殖土运出。 采用该发酵工艺可露天进行，故又称为野积式堆肥或露天堆肥，也有建堆肥仓以进行全天候生产的。
固体废物的好氧堆肥
4.好氧堆肥工艺
STEP2
STEP1
2
立式堆肥发酵塔通常为密闭结构，塔内温度分布为从上层至下层逐渐升高，即最下层温度最高。
4
立式堆肥工艺
一、固体废物的好氧堆肥
一、固体废物的好氧堆肥
一、固体废物的好氧堆肥
立式多层移动床式发酵塔
一、固体废物的好氧堆肥
立式多层圆筒式发酵塔
二、固体废物的厌氧堆肥
厌氧堆肥的生物学原理 厌氧堆肥是有机物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有CH4和CO2等气体产生的厌氧发酵过程。
垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，其水质和水量随垃圾成分、当地气候、大气降水、水文、填埋时间及填埋工艺等因素的影响而显著变化。
01
渗滤液的来源主要有： 降水：降雨、降雪； 地表迳流； 地下水； 垃圾含水：垃圾本身含有机组分厌氧分解产生的水分。
02
2.渗滤液
利用城市污水厂进行合并处理
第十一章 固体废物与废气的微生物处理
添加副标题
汇报人姓名
固体废物来源：厨余、丢弃的包装纸、塑料袋、废旧纸张和破布等。
01
危害：污染水体，污染土壤，污染大气。
02
11.1 固体废物的微生物处理
1.1 堆肥法
A
堆肥化(composting)是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
03
一、固体废物的好氧堆肥
间歇式发酵工艺 原料一批一批地发酵，一批原料堆积完后不再添加新料，待完成发酵后成为腐殖土运出。 采用该发酵工艺可露天进行，故又称为野积式堆肥或露天堆肥，也有建堆肥仓以进行全天候生产的。
固体废物的好氧堆肥
4.好氧堆肥工艺
STEP2
STEP1
2
立式堆肥发酵塔通常为密闭结构，塔内温度分布为从上层至下层逐渐升高，即最下层温度最高。
4
立式堆肥工艺
一、固体废物的好氧堆肥
一、固体废物的好氧堆肥
一、固体废物的好氧堆肥
立式多层移动床式发酵塔
一、固体废物的好氧堆肥
立式多层圆筒式发酵塔
二、固体废物的厌氧堆肥
厌氧堆肥的生物学原理 厌氧堆肥是有机物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有CH4和CO2等气体产生的厌氧发酵过程。
有机固体废物与废气的微生物处理
污水处理厂每天排放的剩余活性污泥量极大，其脱水污泥 含水率仍有70～80％，黑臭，孳生苍蝇。需要及时快速处理。
当前各国城市的固体废物采用的处置和处理方法主要有： 焚烧法、填埋法和堆肥法。焚烧法是物理方法，它用来处理不 可随意排放、有危险的特种废物。也处理城市污水处理厂的剩 余污泥和生活垃圾。堆肥法和填埋法是用微生物化学的原理处 理可生物降解有机固体废物的有效方法。
有机固体废物与废气的微生物处 理及其微生物群落
内容提示
有机固体废物好氧和厌氧堆肥是依靠自然界广泛分布 的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降 解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。要了解 在发酵过程中，有温度、pH的变化、有机物腐殖化、稳定 化 ，微生物的演替。
卫生填埋的处理系统规模大，压实性大，发酵时间很 长5〜10年。产生大量渗滤液，臭气污染空气。这是不可 取的，但又是无奈的。
已腐熟堆肥
2. 好氧堆肥发酵微生物
好氧堆肥发酵微生物有：
好氧堆肥 发酵微生物
中温好氧的细菌和真菌 好热性的细菌、放线菌和真菌 嗜热高温细菌和放线菌
微生物在堆肥中的作用与演替 : 通常，参与好氧堆肥的微
生物是附着在垃圾上的本底微生物。堆肥发酵是分批进行，每
一批垃圾上附着的微生物数量有限，而且每一批的数量都不一
含不同成分的废气选用的处理工艺，了解分解含硫恶 臭物质的微生物及其代谢，分解挥发性有机物的微生物。
第一节 有机固体废物的微生物处 理及其微生物群落 第二节 废气的生物处理
第一节 有机固体废物的微生物 处理及其微生物群落
有机固体废物(亦称垃圾)来自各种生活废物如厨余(食物废料 和残余)、丢弃的包装纸、塑料袋、废旧纸张和破布等。随着副食 品加工工业的发展和菜场供应的革新，菜渣、烂瓜果日益增多，城 市居民每日丢弃的生活垃圾量也日益增多。有机固体废物的种类也 发生变化，旧衣物、鞋、玻璃瓶、电池、破席等，见表11-1。
当前各国城市的固体废物采用的处置和处理方法主要有： 焚烧法、填埋法和堆肥法。焚烧法是物理方法，它用来处理不 可随意排放、有危险的特种废物。也处理城市污水处理厂的剩 余污泥和生活垃圾。堆肥法和填埋法是用微生物化学的原理处 理可生物降解有机固体废物的有效方法。
有机固体废物与废气的微生物处 理及其微生物群落
内容提示
有机固体废物好氧和厌氧堆肥是依靠自然界广泛分布 的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降 解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。要了解 在发酵过程中，有温度、pH的变化、有机物腐殖化、稳定 化 ，微生物的演替。
卫生填埋的处理系统规模大，压实性大，发酵时间很 长5〜10年。产生大量渗滤液，臭气污染空气。这是不可 取的，但又是无奈的。
已腐熟堆肥
2. 好氧堆肥发酵微生物
好氧堆肥发酵微生物有：
好氧堆肥 发酵微生物
中温好氧的细菌和真菌 好热性的细菌、放线菌和真菌 嗜热高温细菌和放线菌
微生物在堆肥中的作用与演替 : 通常，参与好氧堆肥的微
生物是附着在垃圾上的本底微生物。堆肥发酵是分批进行，每
一批垃圾上附着的微生物数量有限，而且每一批的数量都不一
含不同成分的废气选用的处理工艺，了解分解含硫恶 臭物质的微生物及其代谢，分解挥发性有机物的微生物。
第一节 有机固体废物的微生物处 理及其微生物群落 第二节 废气的生物处理
第一节 有机固体废物的微生物 处理及其微生物群落
有机固体废物(亦称垃圾)来自各种生活废物如厨余(食物废料 和残余)、丢弃的包装纸、塑料袋、废旧纸张和破布等。随着副食 品加工工业的发展和菜场供应的革新，菜渣、烂瓜果日益增多，城 市居民每日丢弃的生活垃圾量也日益增多。有机固体废物的种类也 发生变化，旧衣物、鞋、玻璃瓶、电池、破席等，见表11-1。
周群英《环境工程微生物学》(第3版)章节题库(第十一章 有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落
第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落一、填空题当前各国城市采用的垃圾处置和处理方法主要有：______、______和______。
【答案】堆肥法；填埋法；焚烧法【解析】当前各国城市的固体废物采用的处置和处理方法主要有：焚烧法、填埋法和堆肥法。
焚烧法是物理方法，它多用来处理不可随意排放、有危险的特种废物，也处理城市污水处理厂的剩余污泥和生活垃圾。
堆肥法和填埋法是用微生物化学的原理处理可生物降解有机固体废物的有效方法。
二、名词解释堆肥化答：堆肥化是指依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
堆肥是堆肥化的产品。
堆肥是优质的土壤改良剂和农肥，还可作园林绿化和花卉的优质栽培土。
三、简答题1．简述废气生物处理动态及原理。
答：微生物净化气态污染物的装置有生物吸收池、生物洗涤池、生物滴滤池和生物过滤池。
生物过滤池应用较多，技术较成熟。
典型废气的微生物处理方法包括以下几种：（1）含硫恶臭污染物的净化含硫恶臭污染物有H2S、甲硫醇（MM）、二甲基硫醚（DMS）、二甲基二硫醚（DMDS）、和二甲基亚砜（DMSO）。
其中二甲基亚砜（DMSO）、二甲基二硫醚（DMDS）和二甲基硫醚（DMS）的微生物代谢途径见图11-1、图11-2、图11-3。
图11-1 生丝微菌属S对DMSO的代谢途径图11-2 排硫硫杆菌E6对DMDS的代谢图11-3 硫杆菌属ASN-1对DMS的代谢（2）废气中CO2、CH4和NH3净化①单纯含NH3或单纯含CO2的废气可合在一起处理，调节两者的比例，然后用硝化细菌处理。
首先将NH3溶于水成NH4＋，再通入生物滴滤池。
同时按亚硝化细菌和硝化细菌要求的碳氮比通入CO2和无机营养盐，再通入空气，即可运行处理。
亚硝化细菌和硝化细菌将NH4＋氧化成NO2一和NO3一，同化CO2合成细胞物质。
CH4可和NH3溶于水，用氧化甲烷菌、亚硝化细菌和硝化细菌协同处理。
周群英《环境工程微生物学》(第3版)课后习题(第十一章 有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落
第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落1．何谓堆肥法、堆肥化和堆肥？答：（1）堆肥法堆肥法是一种古老的微生物处理有机固体废物的方法，俗称“堆肥”。
农村将秸秆、落叶、禽畜粪便及尿等一起用土坑堆积，依靠现存其上的微生物和土壤微生物发酵，腐熟后施用于农田。
（2）堆肥化堆肥化是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。
（3）堆肥堆肥是堆肥化的产品。
堆肥是优质的土壤改良剂和农肥，还可作园林绿化和花卉的优质栽培土。
2．叙述好氧堆肥的机理。
参与堆肥发酵的微生物有哪些？答：（1）好氧堆肥机理好氧堆肥是在通空气的条件下，好氧微生物分解大分子有机固体废物为小分子有机物，部分有机物被矿化成无机物；并放出大量的热量，使温度升高至50～65℃，如果不通风，温度会升高到80～90℃。
这期间发酵微生物不断地分解有机物，吸收、利用中间代谢产物合成自身细胞物质，生长繁殖；以其更大数量的微生物群体分解有机物，最终有机固体废物完全腐熟成稳定的腐殖质。
（2）参与堆肥发酵的微生物好氧堆肥发酵微生物有中温好氧的细菌和真菌，好热性的细菌、放线菌和真菌，嗜热高温细菌和放线菌。
发酵初期有中温好氧的细菌和真菌，分解碳水化合物等，同时释放热量，使温度升至50℃；好热性的细菌，放线菌和真菌分解纤维素和半纤维素。
温度升至60℃时，真菌停止活动，继续由好热的细菌和放线菌分解纤维素和半纤维素。
温度升至70℃时，致病菌和虫卵被杀死，此时，一般的嗜热高温细菌和放线菌也停止活动，堆肥腐熟稳定。
3．好氧堆肥的运行条件有哪些？答：好氧堆肥的运行条件如下：（1）碳氮比在（25～30）:1时发酵最好，有机物含量若不够，可掺杂粪肥。
（2）堆肥湿度要适当，通常情况下，含水率维持在60％为宜，堆肥发酵良好。
（3）氧要供应充足，通气量在0.05～0.2 m3/（min·m3）。
（4）有一定数量的氮和磷，可加快堆肥速率，增加成品的肥力。
第五章-有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落讲解学习
腐熟堆肥的特征
①表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色： ②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； ③pH8-9，呈弱碱性。
3、好氧堆肥过程要求的参数 （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无变 化 （5）pH：理论上pH值对堆肥过程没有影响
垃圾等
一、堆肥法 堆肥化（Composting），是依靠自然界广泛分布的细
菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解 的有机物，发生生物稳定作用（biostablization）（腐殖 质化）的生物化学过程，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，不同于卫生 填埋、废物的自然腐化和腐烂。
第五章-有机固体废弃物与废气 的微生物处理及其微生物群落
对固体废弃物的处理，一部分可回收再利用， 其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常 用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、 热解法。
处理方法
堆肥法、厌氧消 化法和填埋法
类型 生物处理法
应用
处理可生物降解的有 机固体废物
焚烧法、热解法
处理不可随意排放的 化学处理法 危险性废物以及生活
Байду номын сангаас
4 、堆肥工艺 （1）静态堆肥工艺
（三）厌氧堆肥
（2）高温动态二次堆肥工艺
（3）立仓式堆肥工艺
（4）滚筒式：又称Dano式（丹诺）
二、卫生填埋法及渗滤层 是在堆肥法的基础上发展起来的，处理原理与厌氧堆
①表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色： ②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； ③pH8-9，呈弱碱性。
3、好氧堆肥过程要求的参数 （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无变 化 （5）pH：理论上pH值对堆肥过程没有影响
垃圾等
一、堆肥法 堆肥化（Composting），是依靠自然界广泛分布的细
菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解 的有机物，发生生物稳定作用（biostablization）（腐殖 质化）的生物化学过程，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，不同于卫生 填埋、废物的自然腐化和腐烂。
第五章-有机固体废弃物与废气 的微生物处理及其微生物群落
对固体废弃物的处理，一部分可回收再利用， 其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常 用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、 热解法。
处理方法
堆肥法、厌氧消 化法和填埋法
类型 生物处理法
应用
处理可生物降解的有 机固体废物
焚烧法、热解法
处理不可随意排放的 化学处理法 危险性废物以及生活
Байду номын сангаас
4 、堆肥工艺 （1）静态堆肥工艺
（三）厌氧堆肥
（2）高温动态二次堆肥工艺
（3）立仓式堆肥工艺
（4）滚筒式：又称Dano式（丹诺）
二、卫生填埋法及渗滤层 是在堆肥法的基础上发展起来的，处理原理与厌氧堆
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二、含硫恶臭污染物及NH3、CO2微生物处理
（一）含硫恶臭污染物的净化 1、氧化硫的细菌：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。 代谢途径：生丝微菌对DMSO的代
谢：
CH3OSCH3 → CH3SCH3 → CH3SH + HCHO
CH3CH + H2O → HCHO + H2S
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
•
固体废弃物（Solid wasters），按照《中华人民共和 国固体废物污染、环境防治法》的规定，是指在生 产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的 固态、半固态废弃物质。 固体废物的产生对人类环境产生危害，一是侵占土
填埋类型 特点及应用情况
厌氧填埋 好氧和半好 氧填埋
操作简单，施工费用低，可回收甲烷气体， 目前广泛采用。 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。
Concept illustration of a Typical Sanitary Landfill Site
填埋场中微生物活动过程
泥土气味，不招引蚊蝇；
③ pH8-9，呈弱碱性。
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无变 化
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。当还原状态达到一定程度后 ，才能产生甲烷。还原状态的建立与环境因素有关，潮 湿温暖的填埋场能迅速完成这一阶段。 3、厌氧分解产甲烷阶段：甲烷产量增加，温度达到 55℃时进入阶段4 4、稳定产气阶段：稳定产生二氧化碳和甲烷
常提的八大恶臭物质：H2S、NH3 、（CH3 ） 3N、
CH3SH（MM）、CH3SCH3 （DMS）、CH3SSCH3 （DMDS）、CH3CHO、苯乙烯。
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
微生物脱臭可分为三个过程： 1、恶臭气体的溶解过程，由气相转移到液相。这一 过程是物理过程 2、水中恶臭成分被微生物吸附、吸收，恶臭成分得 以去除。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。 3、进入微生物细胞的恶臭成分作为营养物质为微生 物分解利用。
•
地 ，二是污染环境
对固体废弃物的处理，一部分可回收再利用，
其他可用物理、化学、生物方法加以处理，常 用的处理方法有：堆肥法、填埋法、焚烧法、 热解法。
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
处理可生物降解的有 机固体废物
处理不可随意排放的 危险性废物以及生活 垃圾等
焚烧法、热解法
2、运行操作条件：pH6.5-7.5，温 度25-.35℃，相对湿度95%。
（二）空气中NH3、CO2的净化 处理方法：生物滴滤池法；利用藻类同化二氧化碳 ，合成谷氨酸
（三）废气中挥发性有机污染物（VOC）的生物处理
包括苯及其衍生物、酚及其衍生物、醇、醛、酮、 脂肪酸等等。处理VOC多采用生物滴滤池法
三、热解 又叫干馏，热分解或炭 化。指有机物在隔氧条件 下加热分解的过程。 四、焚烧处理工程
热化学处理，是实现垃
圾无害化和减量化的重要途 径，体积可减少80-90%，可 杀灭病原菌，其焚烧热可用 于供热和发电，
第二节 废气的生物处理
一、废气的处理方法
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。 产生臭味的物质很多，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。
熟化阶段：当有机物基本降解完时，嗜热菌因为缺乏 适当的养料而停止生长，堆肥温度逐渐下降。在冷却 的堆肥中，一系列新的微生物（主要是真菌和放线菌 ）将借助残余有机物（包括死亡的微生物残体）而生 长，最终完成堆肥过程。
腐熟堆肥的特征
① 表面呈白色或灰白色，内部呈黑褐色或棕黑色： ② 秸秆和粪块等完全腐熟，质地松软，无粪臭，散发出
化学处理法
一、堆肥法
堆肥化（Composting），是依靠自然界广泛分布的细 菌、放线菌和真菌等微生物，有控制地促进可生物降解
的有机物，发生生物稳定作用（biostablization）（腐殖
质化）的生物化学过程，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，不同于卫生 填埋、废物的自然腐化和腐烂。 最早的堆肥法采用厌氧发酵，发酵周期长，占地面
积大，现在采用好氧堆肥。
（二）好氧堆肥 1、好氧堆肥机理：是在有氧的条件下，借好氧微生物 （主要是好氧细菌）的作用来进行的。 在堆肥过程中，有机废物中的可溶性有机物质透过微 生物的细胞壁和细胞膜为微生物所吸收：固体的和胶体的 有机物先附在微生物体外，由微生物所分泌的胞外酶分解
为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命活动
（5）pH：理论上pH值对堆肥过程没有影响
4 、堆肥工艺 （1）静态堆肥工艺
（三）厌氧堆肥
（2）高温动态二次堆肥工艺
（3）立仓式堆肥工艺
（4）滚筒式：又称Dano式（丹诺）
二、卫生填埋法及渗滤层 是在堆肥法的基础上发展起来的，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。
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、性质及填埋方式有关， 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：
——氧化还原和生物合成过程，把一部分被吸收的有机物 氧化成简单的无机物，并释放出微生物生长、活动所需要
的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微
生物生长繁殖，产生更多的生物体。
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，使堆肥物料的温度上升。根据堆肥的升温过程， 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的葡 萄糖、脂肪和碳水化合物，分解产生的热量促使堆肥物料 温度上升。最常见的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌等 高温阶段：此时温度上升到40-50℃，起始阶段的微生物 死亡，取代的微生物是一系列嗜热菌，分解纤维素和半纤维 素进一步使堆肥温度上升到70℃。在温度60-70℃的堆肥中 ，除一些孢子外，所有的病原微生物都会在几小时内死亡。