固体废物的生物处理 (2)
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➢污泥厌氧消化、填埋场生物降解产生沼气
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5
微生物对固体废物的转化
纤维素的生物转化 半纤维素的转化 果胶质的转化 淀粉的生物转化 脂肪类物质的生物转化 蛋白质的生物转化 木质素的生物降解
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6
纤维素的生物转化
分子式(C6H10O5)1400~10000,有机固体废物的重要成分。 分解微生物：细菌、放线菌、真菌
厌氧生物处理
➢没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有 机物进行降解、稳定的无害化处理
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4
生物处理的应用
堆肥化
➢固体废物堆肥处理，可生产有机肥，改善土壤 性能和提高肥力，维持农作物高效高产。
沼气
➢在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度条 件下，经过多种微生的发酵作用产生的以甲烷 为主的气体混合物。
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14
堆肥产品质量要求
粒度
➢ 农用堆肥产品粒度≤ 12mm ➢ 山林果园用堆肥产品粒度≤ 50mm
含水率
➢ ≤ 35%
pH值
➢ 6.5~8.5
全氮
➢ 以N计，≥0.5%
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15
堆肥产品质量要求
全磷
➢ 以P2O5计，≥1.0% 全钾
➢ 以K2O计，≥10%
有机质
➢ 以C计，≥10%
菌、真菌和放线菌
蛋白酶
蛋白酶
肽酶
(内肽酶)
(内肽酶)
(内肽酶)
蛋白质
蛋白胨
多肽
氨基酸
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12
木质素的生物降解
高分子芳香族聚合物，存于植物组织细胞壁中 结构十分复杂，最难分解
CH2CH2CH3
H3CO
CH CHCH2OH
苯丙烷
OH 松柏醇
由木质素降解菌先降解为芳香族化合物，再由多 种微生物继续分解。
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13
固体废物的堆肥化
堆肥化(Composting)
➢在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、 放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有 机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的 有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。
堆肥
➢废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥。
➢它是一类腐殖质含量很高疏松物质，也称腐殖 土。废物经过堆制，体积一般只有原体积的 50~70%。
厌氧分解 乙醇+CO2
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2
丁教酸学+pp乙t 酸+CO2+H2
10
脂肪类物质的生物转化
脂肪 类脂质
蜡质
+H2O 脂肪酶类
甘油+高级脂肪酸
+H2O 磷脂酶类
+H2O 酯酶类
甘油或其他醇类+高级脂肪酸 高级醇+高级脂肪酸
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11
蛋白质的生物转化
生物体的一种主要组成物质和营养物质 存在工业废水、生活污水和城市生活垃圾 分解有两个阶段：胞外水解和胞内分解 分解微生物主要有：好氧细菌、兼性厌氧菌、厌氧
堆肥有机物 (含C、N、H、P、S)
氧、微生物
分解 (异化作用)
CO2、H2O、NH3、 PO43-、SO42-
释放或 转换为热
+ 能量
随水或气体排入环境
合成
细胞物质
(同化作用教学) ppt(微生物繁殖)
提供生物合成用19
好氧堆肥原理
有机物氧化
➢ 不含氮的有机物(CxHyOz)的氧化
C xH y O z (x 1 2y 1 2z)O 2 xC 2 1 2 O y2 H O 能量
促进自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一 ➢ 生产堆肥来施肥、改造土壤，回归农田生态系统
将大量有机固体废物通过各种工艺转换成有用的物 质和能源 ➢ 产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质
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3
生物处理的分类
好氧生物处理
➢在提供游离氧的条件下，以好氧微生物为主使 有机物降解、稳定的无害化处理
原果胶+H2O
原果胶酶
可溶性果胶+聚戊糖
可溶性果胶+H2O
果胶甲脂酶
果胶酸+甲醇
聚半乳糖酶
果胶酸+H2O
半乳糖醛酸
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9
淀粉的生物转化
一种多糖，分子式(C6H10O5)1200 异养微生物的能源和碳源
糊精酶 麦牙糖苷酶 葡萄糖苷酶
好ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分解 CO2+H2O
淀粉
糊精
麦牙糖
葡萄糖
丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵
➢ 含氮有机物(CsHtNuOv·aH2O)氧化
C sH tN u O va2 H O b2 O C w H xN yO zc2 H O (堆 )肥 d2 H O (气 ) e2 H O (水 )fC 2 O gN 3 能 H 量
CO2+H2O
半纤维素 +H2O 单糖+糖醛酸 聚糖酶
厌氧分解 发酵的种产物
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8
果胶质的转化
天然不溶性物质，高等植物的主要成分
主要由D-半乳糖醛通过α-1,4-糖苷键连接而成的直链高分 子化合物
分解微生物有好氧菌(枯草杆菌、多粘芽孢杆菌)、厌氧菌 (蚀果胶梭菌、费新尼亚浸麻梭菌)、真菌(青霉、曲霉、木 霉)和放线菌
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17
堆肥化系统分类
按堆制方式
➢间歇堆积法
➢连续堆积
按发酵所处状态
➢静态发酵法
➢动态发酵法
按堆制过程的氧程度
➢好氧法
➢厌氧法
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18
好氧堆肥
什么是好氧堆肥？
➢ 在有氧条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。 微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物 氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动 所需的能量，而另一部分有机则被合成新的细胞质，使 微生物不断生长繁殖，产生出更多的生物体的过程。
固体废物的生物处理
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1
基本概念
什么是生化降解？
➢依靠自然界广泛分布的微生物的作用，通过生 物转化，将固体废物中易于生物降解的有机组 分转化为腐殖肥料、沼气或其他化学转化品， 如饲料蛋白、乙醇或糖类，从而达到固体废物 无害化的一种处理方法。
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2
生物降解的意义
对城市固体废物进行处理，实现稳定化、无害化 ➢ 减轻城市垃圾的大量堆积，影响市容
降解过程
纤维素酶
纤维二糖酶
氧化酶
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
CO2+H2O
丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2 丁酸+乙酸+CO2+H2
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7
半纤维素的生物转化
存在于植物细胞壁中，含量很高
一般由聚戊糖、聚已糖和聚糖醛酸等组成
也有由木聚糖、半乳糖或粮醛等组成
分解速度比纤维素快
好氧分解
重金属含量
➢ 总镉≤3mg/kg
➢ 总汞≤5mg/kg
➢ 总铅≤100mg/kg
➢ 总铬≤300mg/kg
➢ 总砷≤30mg/kg
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16
堆肥作用
土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性 及渗水性，改善土壤的物理性能。
保住土壤养分．提高保肥能力。 螯合作用 缓冲作用 调节植物生长的作用，有助于根系发育和伸长 增加土壤中微生物数量 作为CO2的供给源
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5
微生物对固体废物的转化
纤维素的生物转化 半纤维素的转化 果胶质的转化 淀粉的生物转化 脂肪类物质的生物转化 蛋白质的生物转化 木质素的生物降解
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6
纤维素的生物转化
分子式(C6H10O5)1400~10000,有机固体废物的重要成分。 分解微生物：细菌、放线菌、真菌
厌氧生物处理
➢没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有 机物进行降解、稳定的无害化处理
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4
生物处理的应用
堆肥化
➢固体废物堆肥处理，可生产有机肥，改善土壤 性能和提高肥力，维持农作物高效高产。
沼气
➢在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度条 件下，经过多种微生的发酵作用产生的以甲烷 为主的气体混合物。
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14
堆肥产品质量要求
粒度
➢ 农用堆肥产品粒度≤ 12mm ➢ 山林果园用堆肥产品粒度≤ 50mm
含水率
➢ ≤ 35%
pH值
➢ 6.5~8.5
全氮
➢ 以N计，≥0.5%
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堆肥产品质量要求
全磷
➢ 以P2O5计，≥1.0% 全钾
➢ 以K2O计，≥10%
有机质
➢ 以C计，≥10%
菌、真菌和放线菌
蛋白酶
蛋白酶
肽酶
(内肽酶)
(内肽酶)
(内肽酶)
蛋白质
蛋白胨
多肽
氨基酸
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木质素的生物降解
高分子芳香族聚合物，存于植物组织细胞壁中 结构十分复杂，最难分解
CH2CH2CH3
H3CO
CH CHCH2OH
苯丙烷
OH 松柏醇
由木质素降解菌先降解为芳香族化合物，再由多 种微生物继续分解。
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固体废物的堆肥化
堆肥化(Composting)
➢在控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、 放线菌、真菌等微生物，促进来源于生物的有 机废物发生生物稳定作用，使可被生物降解的 有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。
堆肥
➢废物经过堆肥化处理，制得的成品叫做堆肥。
➢它是一类腐殖质含量很高疏松物质，也称腐殖 土。废物经过堆制，体积一般只有原体积的 50~70%。
厌氧分解 乙醇+CO2
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2
丁教酸学+pp乙t 酸+CO2+H2
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脂肪类物质的生物转化
脂肪 类脂质
蜡质
+H2O 脂肪酶类
甘油+高级脂肪酸
+H2O 磷脂酶类
+H2O 酯酶类
甘油或其他醇类+高级脂肪酸 高级醇+高级脂肪酸
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11
蛋白质的生物转化
生物体的一种主要组成物质和营养物质 存在工业废水、生活污水和城市生活垃圾 分解有两个阶段：胞外水解和胞内分解 分解微生物主要有：好氧细菌、兼性厌氧菌、厌氧
堆肥有机物 (含C、N、H、P、S)
氧、微生物
分解 (异化作用)
CO2、H2O、NH3、 PO43-、SO42-
释放或 转换为热
+ 能量
随水或气体排入环境
合成
细胞物质
(同化作用教学) ppt(微生物繁殖)
提供生物合成用19
好氧堆肥原理
有机物氧化
➢ 不含氮的有机物(CxHyOz)的氧化
C xH y O z (x 1 2y 1 2z)O 2 xC 2 1 2 O y2 H O 能量
促进自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一 ➢ 生产堆肥来施肥、改造土壤，回归农田生态系统
将大量有机固体废物通过各种工艺转换成有用的物 质和能源 ➢ 产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质
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3
生物处理的分类
好氧生物处理
➢在提供游离氧的条件下，以好氧微生物为主使 有机物降解、稳定的无害化处理
原果胶+H2O
原果胶酶
可溶性果胶+聚戊糖
可溶性果胶+H2O
果胶甲脂酶
果胶酸+甲醇
聚半乳糖酶
果胶酸+H2O
半乳糖醛酸
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淀粉的生物转化
一种多糖，分子式(C6H10O5)1200 异养微生物的能源和碳源
糊精酶 麦牙糖苷酶 葡萄糖苷酶
好ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分解 CO2+H2O
淀粉
糊精
麦牙糖
葡萄糖
丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵
➢ 含氮有机物(CsHtNuOv·aH2O)氧化
C sH tN u O va2 H O b2 O C w H xN yO zc2 H O (堆 )肥 d2 H O (气 ) e2 H O (水 )fC 2 O gN 3 能 H 量
CO2+H2O
半纤维素 +H2O 单糖+糖醛酸 聚糖酶
厌氧分解 发酵的种产物
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8
果胶质的转化
天然不溶性物质，高等植物的主要成分
主要由D-半乳糖醛通过α-1,4-糖苷键连接而成的直链高分 子化合物
分解微生物有好氧菌(枯草杆菌、多粘芽孢杆菌)、厌氧菌 (蚀果胶梭菌、费新尼亚浸麻梭菌)、真菌(青霉、曲霉、木 霉)和放线菌
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堆肥化系统分类
按堆制方式
➢间歇堆积法
➢连续堆积
按发酵所处状态
➢静态发酵法
➢动态发酵法
按堆制过程的氧程度
➢好氧法
➢厌氧法
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好氧堆肥
什么是好氧堆肥？
➢ 在有氧条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。 微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物 氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动 所需的能量，而另一部分有机则被合成新的细胞质，使 微生物不断生长繁殖，产生出更多的生物体的过程。
固体废物的生物处理
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1
基本概念
什么是生化降解？
➢依靠自然界广泛分布的微生物的作用，通过生 物转化，将固体废物中易于生物降解的有机组 分转化为腐殖肥料、沼气或其他化学转化品， 如饲料蛋白、乙醇或糖类，从而达到固体废物 无害化的一种处理方法。
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生物降解的意义
对城市固体废物进行处理，实现稳定化、无害化 ➢ 减轻城市垃圾的大量堆积，影响市容
降解过程
纤维素酶
纤维二糖酶
氧化酶
纤维素
纤维二糖
葡萄糖
CO2+H2O
丙酮-丁醇发酵 丁酸发酵
丙酮+丁醇+乙酸+CO2+H2 丁酸+乙酸+CO2+H2
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半纤维素的生物转化
存在于植物细胞壁中，含量很高
一般由聚戊糖、聚已糖和聚糖醛酸等组成
也有由木聚糖、半乳糖或粮醛等组成
分解速度比纤维素快
好氧分解
重金属含量
➢ 总镉≤3mg/kg
➢ 总汞≤5mg/kg
➢ 总铅≤100mg/kg
➢ 总铬≤300mg/kg
➢ 总砷≤30mg/kg
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堆肥作用
土质松软，多孔隙，易耕作，增加保水性、透气性 及渗水性，改善土壤的物理性能。
保住土壤养分．提高保肥能力。 螯合作用 缓冲作用 调节植物生长的作用，有助于根系发育和伸长 增加土壤中微生物数量 作为CO2的供给源