城市垃圾的生物处理技术
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城市生活垃圾处理的新技术有哪些在现代城市的快速发展中,生活垃圾的产生量日益增加,如何有效地处理这些垃圾成为了一个亟待解决的重要问题。
传统的垃圾处理方式如填埋和焚烧虽然在一定程度上解决了垃圾的去处,但也带来了诸多环境和健康隐患。
因此,不断探索和应用新的技术来处理城市生活垃圾显得尤为重要。
一种新兴的城市生活垃圾处理技术是生物处理技术。
其中,堆肥就是一种常见且有效的方法。
通过将有机垃圾与微生物混合,在适宜的条件下,微生物会分解有机物,将其转化为富含营养的肥料。
这种方法不仅能够减少垃圾的体积,还能生产出有价值的肥料,用于农业和园艺。
然而,堆肥过程需要严格控制温度、湿度和通风等条件,以确保微生物的活性和堆肥的质量。
另一种生物处理技术是厌氧消化。
它主要用于处理有机含量高的垃圾,如厨余垃圾和污泥。
在无氧的环境中,微生物将有机物分解,产生沼气和沼渣。
沼气可以作为能源用于发电或供热,而沼渣则可以作为肥料或土壤改良剂。
厌氧消化具有能源回收和减少温室气体排放的优点,但也需要复杂的设备和严格的操作管理。
机械生物处理技术(MBT)是结合了机械分选和生物处理的一种综合方法。
首先,通过机械手段对垃圾进行分选,将可回收物、有机物和无机物等分开。
然后,对有机物进行生物处理,如堆肥或厌氧消化。
这种技术能够提高垃圾处理的效率和资源回收利用率,但前期的设备投资较大。
热解技术是在无氧或缺氧的条件下,将垃圾加热到高温,使其分解为气体、液体和固体产物。
气体可以用于发电或供热,液体可以作为燃料或化工原料,固体则可以进一步处理或利用。
热解技术具有减量化、无害化和资源化的特点,但技术要求较高,成本也相对较高。
等离子体气化技术是一种先进的垃圾处理方法。
利用等离子体的高温和高能量,将垃圾瞬间气化,转化为合成气和无害的玻璃体。
合成气可以用于发电或生产化学品,玻璃体可以用于建筑材料等。
该技术具有处理效率高、无二次污染等优点,但目前仍处于研究和示范阶段。
垃圾衍生燃料(RDF)技术是将垃圾经过破碎、干燥、压缩等处理后,制成具有一定热值和形状的燃料。
废弃物处理的生物学方法随着人口的增长和城市化的加速,垃圾问题已成为全球性的难题。
在污染环境、造成健康风险、浪费资源等方面都会产生负面影响。
如何处理、回收废弃物是每个国家需要思考的问题。
目前,除了传统的物理-化学方法外,生物学方法正在成为废弃物处理行业的新兴领域。
与传统方法相比,生物学方法不仅能够减少人工干预,同时通过这种方法能将废物转化为有价值的资源,成为生态循环经济发展的新途径。
生物学方法包括生物降解、生物转化和生物吸附等。
下面,将分别对这三种生物学处理方法进行介绍。
一、生物降解生物降解的作用是将有机化合物转化为简单的无机物,例如二氧化碳和水。
根据不同的生物降解剂类型,在产生的终端产物、耗时和路径选择方面有所不同。
在生态系统中,微生物能够通过吞噬有机物、生物催化等方式利用废弃物进行生长繁殖和代谢。
此过程涉及多种细菌、真菌和其他微生物的协同作用。
生物降解也可以被运用到土壤中,在这些过程中,微生物在废车轱辘、木材等枯朽的生物质发生作用,将其转变为更稳定的有机质体。
利用生物降解方法进行废物处理的一个主要好处是,维护生态系统的完整性同时也完成了资源的循环,避免了许多环境负担。
此外,这种处理方法相对于传统的物理化学方法,成本降低、可回收的资源增加。
二、生物转化生物转化包括了很多的进程,是将有机物转化为具有特定形态或者化学性质的有机组合。
最早被人们发现并应用的生物转化过程是发酵。
发酵在酿酒、啤酒等行业有广泛应用,也是化妆品、生物燃料和食品等方面重要的生产过程,这些产品往往即能保持其口感,又能起到保质护味的效果。
在污水处理领域,也有很多基于生物转化的工艺。
例如,把废水中的有害有机化合物经过微生物处理后,转化成无害的有机化合物或者无机物甚至水中的营养元素,然后再灌溉植物等,达到一定的应用价值。
三、生物吸附生物吸附作为一种分离和净化技术,可以在环境、食品加工、垃圾处理等领域中得到广泛的应用。
生物吸附材料的来源十分广泛,可以是细胞壳、细胞膜、蛋白质、多肽和多糖。
生物废弃物的处理和利用技术随着社会的发展,生活垃圾的产生量也随之增加。
其中,生物废弃物是衍生物质中较为重要的一种,它包括食品残渣、厨余垃圾、废弃农作物、畜禽养殖废弃物、水产养殖废弃物等。
这些垃圾不仅会污染环境、危害人类健康,还会导致资源浪费。
因此,寻找生物废弃物的有效处理和利用技术显得尤为重要。
一、生物废弃物的处理技术1. 堆肥技术目前,生物废弃物的处理技术主要是堆肥技术。
堆肥技术是将食品残渣、厨余垃圾等加入堆肥器进行自然发酵。
经过一段时间的发酵,生成的有机肥料可以用于种植,也可以用于花卉园艺、城市公园绿化等领域。
堆肥技术的好处在于能够有效地利用生物废弃物,减轻废弃物处理的负担。
同时,大量的生物废弃物处理后,还可以得到有机肥料,可以减少化肥的使用,从而减少环境污染和健康风险。
2. 厌氧消化技术厌氧消化技术广泛应用于厨余垃圾和动植物废弃物的处理。
这种技术利用微生物的作用来降解有机质,同时产生甲烷气体。
这种甲烷气体可以用来发电或加热,并直接供给需要的地方,从而减少对传统能源的依赖。
厌氧消化技术的优点在于其处理效率高,获得的燃气可再利用,节约能源。
同时,通过厌氧消化,可以消除生物废弃物的恶臭,有效地改善周围环境。
3. 酸化技术酸化技术是一种将生物废弃物处理为酸性物质的方法。
在这个过程中,微生物会将有机废弃物转化为酸性溶液。
利用这种方法,生物废弃物中的有机成分将变成水和甲烷,从而实现能源回收。
酸化技术的优点在于可以在较短时间内将生物废弃物处理成为有用的产品。
同时,这种方法还可以通过调节酸性溶液的比例,控制不同有机成分的生成,从而获得更高的产量。
二、生物废弃物的利用技术1. 生物质能源技术生物质能源技术是一种将生物废弃物转化为能源的方法。
这种技术利用木材、植物、麻袋和其它可再生的生物质材料作为原料,通过发酵、热化学反应等技术,将生物废弃物转化为生物质燃料。
利用生物质能源技术,可以再生利用生物废弃物,改善环境污染情况,减少对化石能源的依赖,保障能源安全。
城市生活垃圾的生物处理主要是指利用微生物降解垃圾中有机物的过程。
堆肥法是最主要的一种垃圾生物处理方法,在此基础上一系列新技术、新方法应运而生。
典型的堆肥过程包括矿化和生物转化,可用如下反应式表达:有机物+O 2−−−−−→−微生物的代谢作用稳定的有机残渣+NH 3-(或NO 3-) + SO 42- + CO 2+H 2O +能量堆肥的历史悠久,中国古代农民将秸秆、落叶、野草和动物粪便等堆积发酵制成肥料,但真正对堆肥进行科学的探讨始于1920年,英国农学家Sir Albert Howard 在印度发明了印多尔堆肥法,但仅限于厌氧发酵。
随后,Banglore 建立了以促进堆肥为目的的好氧发酵,称为贝盖洛尔堆肥法。
与此同时,意大利人Baccari 将他的堆肥法向政府申请专利,该法是利用厌氧和好氧两种分解作用,在一个封闭系统中进行。
从此,世界各国对有机固体废弃物的堆肥化技术进行了系统的大规模的研究,并取得了很大的发展。
丹麦出现了好氧发酵的Dano 法;荷兰成功研究了Vuila Favoer 工艺;1940年厄普·托马斯在美国取得了专利。
进入本世纪60年代,科学堆肥法迅速发展起来,应用范围也由城市垃圾扩大到城市污水厂污泥等其它有机固体废弃物。
70年代初,美国洛杉矶、费城、丹佛等地通过对传统的厌氧发酵工艺进行改良,相继开发出了常规条垛堆肥化工艺、充气条垛堆肥化工艺和静态垛充气堆肥化工艺。
70年代中期,德国压丸工艺的出现,使充气条垛和静态垛堆肥化工艺更趋完善。
我国对堆肥工艺的研究在80年代后也有了发展,在上海、杭州、无锡等地建立了具有一定处理能力和机械化程度的堆肥试验工厂。
(1) 快速高温堆肥法又称二次发酵堆肥。
由堆肥的基本原理可知,生活垃圾在进行堆肥处理时,堆温要经历中温—高温—中温的循环过程,由于机械化处理技术采用强制通风,所以开始的中温阶段持续时间很短,2~3天便可进入高温阶段,温度可升至60~70℃,大部分有机物的降解是在这一阶段完成的,这一阶段称为第一次发酵。
城市生活垃圾处理与资源化利用技术研究城市生活垃圾处理与资源化利用技术研究一、引言城市化进程的快速发展使得城市生活垃圾的处理与资源化利用问题日益突出。
传统的垃圾填埋和焚烧处理方式已经无法满足城市庞大垃圾量的处理需求,并且对环境造成了严重的污染。
因此,研究城市生活垃圾处理与资源化利用技术,探索更加环保和可持续发展的垃圾处理模式,具有重要的理论和实践意义。
二、城市生活垃圾处理技术1. 垃圾分类垃圾分类是城市生活垃圾处理的基础和前提,只有实现垃圾的有效分类,才能为后续的资源化利用提供可行性。
目前已有许多城市推行垃圾分类的政策,通过社区层面的分类回收,将可回收物和有害物质与其他垃圾分开,为资源化利用奠定了基础。
2. 生物降解技术生物降解技术是一种将有机垃圾通过微生物降解为有机肥料或酒精等可再生能源的方法。
该技术在日本、欧美等发达国家已经得到广泛应用。
通过垃圾堆肥、生物回转反应等过程,能够将大部分有机垃圾转化为高效的肥料。
3. 焚烧发电技术焚烧发电技术是一种将城市生活垃圾焚烧为热能,再通过蒸汽驱动发电机组产生电力的方法。
这种技术能够最大程度地减少垃圾的体积,同时也能够获得电能,实现能源的再利用。
在日本和欧美国家,焚烧发电已成为主要的垃圾处理方式之一。
三、资源化利用技术1. 垃圾填埋场气体收集与利用技术垃圾填埋场气体主要由二氧化碳和甲烷组成,具有较高的温室气体排放的潜在威胁。
通过建设气体收集系统,将填埋场气体收集起来并进行利用,可以有效减少温室气体的排放。
利用填埋场气体发电以及生物甲烷的利用,能够将填埋场气体转化为可再生能源。
2. 垃圾焚烧废渣资源化利用技术垃圾焚烧过程中产生的炉渣和废气灰渣具有高矿化度和高热值等特点,通过合理的处理和利用,能够将其转化为建材、砖块、道路基材等资源。
这种技术的应用不仅可以循环利用资源,还可以减少对矿石的开采和环境污染。
3. 垃圾焚烧废气净化技术垃圾焚烧过程中产生大量的废气,其中包含有毒有害物质和颗粒物等污染物。
微生物技术或成为城市垃圾生物处理的新技术展望在城市生活垃圾处理过程中,传统垃圾处理法和现代新型垃圾处理法工艺做对比,微生物种群对垃圾的分解发酵分析开发出新的微生物技术或成为城市垃圾生物处理的新技术展望。
随着我国城市人口的不断增长和生活水平的提高,城市生活垃圾每年以8~10%的速度快速增长,其中约半数是生活有机垃圾。
垃圾大量堆放,不仅占用大片土地,使人地冲突更加突出。
而且污染大气、土壤、地表水以及地下水。
采纳生物技术将其进行生物降解或生物转化,不仅可以有效处理城市垃圾,而且可以实现资源的再利用。
因此,与物理法、化学法相比,生物处理技术具有更宽阔的进展前景。
各种动植物、微生物,对自然界存在的各种有机物都有降解作用,其中微生物的降解作用最大。
凡自然界存在的有机物,几乎都能被微生物降解。
生物处理就是依靠自然界广泛分布的微生物,通过生物转化,将城市垃圾中易于生物降解的有机组分转化为腐殖质肥料、沼气或其他转化产品(如饲料蛋白、乙醇或糖类),从而达到城市垃圾无害化和资源化的一种处理方法。
一、依据处理过程中起作用的微生物对氧气需求的不同,生物处理可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。
1.好氧生物处理基本原理①好氧生物处理是一种在有氧的条件下,利用好氧微生物使有机物降解并稳定化的生物处理方法。
城市垃圾中往往含有大量的生物组分的大分子及其中间代谢产物如纤维素、碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸、脂肪酸等,这些有机物一般都较简单为微生物降解。
在好氧生物降解过程中,有机废物中的可溶性小分子可透过微生物的细胞壁和细胞膜而为微生物直接汲取利用,而不溶的胶体及简单大分子有机物,则先被吸附在微生物体外,依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性小分子物质,再输送入细胞内为微生物所利用。
微生物通过自身的生命活动新陈代谢过程,把一部分有机物氧化分解成简洁的无机化合物,如c02、HzO、NH3、P043_、S042~等,从中获得生命活动所需要的能量;同时又把另一部分有机物转化合成新的细胞物质,使微生物增殖。
城市垃圾处理的新技术有哪些随着城市的快速发展和人口的不断增长,城市垃圾的产生量也在日益增加。
如何有效地处理这些垃圾,已经成为了城市管理和环境保护的重要课题。
近年来,随着科技的不断进步,出现了许多新的城市垃圾处理技术,为解决垃圾问题提供了更多的可能性。
一、垃圾热解技术垃圾热解是一种在无氧或缺氧的条件下,将垃圾中的有机成分加热分解的技术。
在这个过程中,垃圾被加热到一定温度,有机物质发生热分解反应,产生可燃气体、液体燃料和固体残渣。
可燃气体可以作为能源用于发电或供热,液体燃料经过进一步处理后可用于内燃机,而固体残渣则可以用于建筑材料或进行填埋处理。
与传统的焚烧技术相比,热解技术产生的污染物更少,因为它避免了燃烧过程中氮氧化物和二噁英等有害物质的大量生成。
二、生物处理技术1、堆肥法堆肥是利用微生物将垃圾中的有机物质分解转化为稳定的腐殖质的过程。
城市垃圾中的厨余垃圾、园林废弃物等有机物含量较高的部分适合采用堆肥处理。
经过堆肥处理后的产物可以作为土壤改良剂或有机肥料,用于农业生产,实现垃圾的资源化利用。
然而,堆肥过程需要控制好温度、湿度、通风等条件,以确保微生物的活性和堆肥的质量。
同时,堆肥处理需要较长的时间,而且对于垃圾中的有害物质需要进行前期筛选和处理,否则可能会对土壤造成污染。
2、厌氧消化技术厌氧消化是在无氧的条件下,利用厌氧微生物将垃圾中的有机物分解为甲烷和二氧化碳等气体的过程。
产生的甲烷气体可以用于发电或作为燃料,具有较高的能源回收价值。
这种技术适用于处理高含水率的有机垃圾,如厨余垃圾和污水处理厂的污泥等。
但厌氧消化设施的建设和运行成本较高,而且对垃圾的预处理和操作条件要求较为严格。
三、等离子体气化技术等离子体气化技术是利用等离子体炬产生的高温等离子体将垃圾迅速加热至高温,使垃圾中的有机物气化,生成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气),无机物则转化为熔融态的炉渣。
合成气可以进一步用于发电、生产化学品或作为燃料使用,炉渣可以用于建筑材料。
城市建筑垃圾处理的创新技术与实践案例近年来,随着城市建设步伐的加快,城市建筑垃圾的产生量也不断增加。
如何高效地处理这些垃圾,成为了当前城市环境保护面临的重要问题。
在这个背景下,城市建筑垃圾处理的创新技术和实践案例应运而生。
一、创新技术1.生物处理技术生物处理技术是一种利用微生物进行处理垃圾的方法。
通过控制好处理过程中的温度、湿度等条件,可以加速微生物分解垃圾的速度,从而达到处理垃圾的目的。
此外,这种技术处理过程中不会产生有害气体或液体,对环境污染较小。
2.热解技术热解技术是一种利用高温对垃圾进行分解的方法。
通过控制高温处理过程中的压力和温度等条件,可以将垃圾分解成可再利用的气体和液体。
这种技术可以有效地减少垃圾的体积,从而大大减少了垃圾处理的成本。
3.物理处理技术物理处理技术是一种将垃圾分离成不同部分,然后对其进行处理的方法。
这种技术在垃圾分类方面应用广泛,通过对垃圾进行分离,可以得到不同种类的垃圾,然后再根据不同垃圾的特点进行处理。
二、实践案例1.上海垃圾分类为了解决垃圾处理难题,上海实行全民垃圾分类政策。
在执行过程中,上海政府采取了多种方法,如对居民进行宣传教育、设立垃圾分类投放点等,从而使得上海市居民垃圾分类率明显提高。
通过这种方法处理垃圾,可以使更多的垃圾得到回收利用,减少垃圾对环境的污染。
2.北京地热能利用北京市采用地热能技术进行垃圾处理,将废弃物和有机物一起加热,在高温条件下进行分解,得到可再利用的气体和液体。
这种方法处理垃圾成本低、效率高,同时还不会对环境造成污染,可谓是一种高效处理城市建筑垃圾的创新技术。
3.武汉垃圾焚烧发电为了实现垃圾处理与资源利用的双重目标,武汉采用了垃圾焚烧发电技术。
该技术通过将垃圾进行高温燃烧,发电的同时还可以减少垃圾对环境造成的污染。
采用这种方法进行垃圾处理,不但减少了对环境的污染,还可以将垃圾变废为宝,实现资源的有效利用。
综上所述,城市建筑垃圾处理的创新技术和实践案例具有重要意义。
国内外城市固体废弃物处理技术分析随着城市化进程的加快和人口的不断增长,城市固体废弃物处理问题逐渐成为了全球性的难题。
废弃物的处理涉及到环境保护、资源循环利用、公共卫生等多方面问题,各国都在积极探索和研究城市固体废弃物处理技术,以解决这一难题。
本文将分析国内外城市固体废弃物处理技术的现状和发展趋势,希望能够为城市废弃物处理提供一些参考和借鉴。
我国的城市固体废弃物处理技术经历了从传统的填埋和焚烧到现代化的分类处理和资源化利用的转变。
在填埋和焚烧阶段,由于处理技术和设施的限制,大量的废弃物无法得到有效处理,不仅对环境造成了污染,也浪费了大量的资源。
为了解决这一问题,我国积极推行了垃圾分类处理和资源化利用的方针,开展了一系列技术研究和实践探索。
目前,国内城市固体废弃物处理技术主要包括以下几种:1. 垃圾填埋技术:垃圾填埋是目前我国主要的城市固体废弃物处理方式之一,填埋可分为普通填埋和无害化填埋。
通过合理设计填埋场,可以减少填埋过程中产生的渗滤液和沼气等污染物,同时还可以通过填埋气收集和利用等技术,提高填埋场的资源化利用率。
2. 垃圾焚烧技术:垃圾焚烧是一种高温焚烧城市固体废弃物的处理方式。
通过焚烧设施,可以将废弃物高温分解,减少其体积和重量,同时也可以通过热能回收等技术,提高焚烧能量的综合利用效率。
3. 垃圾分类处理技术:垃圾分类处理是在源头对废弃物进行分类,然后通过不同的处理方式进行处理。
对可回收物进行回收利用,对有害废物进行安全处理,对厨余垃圾进行有机处理等。
4. 生物技术处理技术:生物技术处理是利用微生物和其代谢产物对有害垃圾进行处理的一种废弃物处理技术。
通过生物降解、生物转化等方式,可以降解有害废物,减少对环境的污染。
以上这些技术虽然在一定程度上解决了城市固体废弃物处理的问题,但是也存在一些不足之处,如处理效率低、设施维护成本高、二次污染等问题亟待解决。
我国在城市固体废弃物处理技术研究和实践探索方面还需要加强。
有机废弃物的生物降解技术有机废弃物的处理一直是环境保护领域的重要议题。
随着人们对环境保护意识的增强,传统的焚烧和填埋处理方式已经不能满足对环境友好的要求。
而生物降解技术作为一种绿色环保的处理方式,逐渐受到人们的关注和重视。
本文将重点介绍有机废弃物的生物降解技术,探讨其原理、应用和未来发展方向。
### 一、生物降解技术概述生物降解技术是利用微生物、酶或其他生物体将有机废弃物降解为无害物质的一种处理方法。
相比传统的焚烧和填埋方式,生物降解技术具有能耗低、无二次污染、资源回收等优点,被认为是一种环保、可持续的废弃物处理方式。
### 二、生物降解技术的原理生物降解技术的原理主要是利用微生物代谢能力和酶的作用将有机废弃物降解为水、二氧化碳和有机物。
微生物是生物降解技术的核心,不同类型的有机废弃物需要不同类型的微生物来进行降解。
在适宜的温度、湿度和氧气条件下,微生物通过代谢过程将有机废弃物降解为简单的无害物质。
### 三、生物降解技术的应用1. **农业废弃物处理**:农业废弃物如秸秆、粪便等可以通过生物降解技术转化为有机肥料,实现资源的再利用,减少化肥的使用,降低农业对环境的影响。
2. **食品废弃物处理**:餐厨垃圾是城市生活中产生的大量有机废弃物,通过生物降解技术可以将其转化为沼气或有机肥料,减少垃圾填埋对环境的污染。
3. **工业废弃物处理**:工业生产中产生的有机废弃物如纺织废水、造纸废渣等可以通过生物降解技术进行处理,减少对水体和土壤的污染。
### 四、生物降解技术的发展趋势1. **微生物改良**:针对不同类型的有机废弃物,研究人员正在开发新的微生物菌种,提高降解效率和适应性。
2. **酶的应用**:酶作为生物降解的催化剂,具有高效、特异性等优点,未来将更广泛地应用于有机废弃物的处理中。
3. **生物降解技术与循环经济的结合**:生物降解技术与循环经济理念相结合,实现废弃物资源化利用,是未来生物降解技术发展的重要方向。
城市垃圾的微生物处理
摘要:城市生活垃圾是固体废物的重要组成,生物技术是实现城市垃圾无害化和资源化的一种有效手段。
本文重点阐述了城市垃圾微生物处理的基本原理及3种主要的生物处理方法,简要介绍了城市垃圾生物处理方法中的一些新技术及发展趋势,为寻找适合我国国情的垃圾处理技术提供一些参考。
关键词:城市垃圾;微生物处理原理;微生物处理技术。
正文:
城市垃圾处理是环境污染控制的重要课题之一。
城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。
目前,我国每年城市垃圾产量已超过1.3亿吨。
采用生物技术将其进行生物降解或生物转化,不仅可以有效处理城市垃圾,而且可以实现资源的再利用。
因此,与物理法、化学法相比,生物处理技术具有更广阔的发展前景。
1.城市垃圾微生物处理的原理
凡自然界存在的有机物,几乎都能被微生物降解根据微生物对氧气的需要可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。
1.1好氧微生物处理基本原理
好氧生物处理是一种在有氧的条件下,利用好氧微生物使有机物降解并稳定化的生物处理方法。
城市垃圾中往往含有大量的生物组分的大分子及其中间代谢产物如纤维素、碳水化合物、蛋白质、脂肪、氨基酸、脂肪酸等,这些有机物一般都较容易为微生物降解。
微生物通过自身的生命活动——新陈代谢过程,把一部分有机物氧化分解成简单的无机化合物,如c02、HzO、NH3、P043_、S042~等,从中获得生命活动所需要的能量;同时又把另一部分有机物转化合成新的细胞物质,使微生物增殖。
1.2厌氧微生物处理基本原理
厌氧生物降解是在无氧条件下,利用厌氧微生物的代谢活动,将有机物转化为各种有机酸、醇、CH4、H2S、c02、NH3、H2等和少量细胞物质的过程。
它是一个多类群细菌的协同代谢过程。
在此过程中,不同微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。
2.城市垃圾生物处理的方法
目前,对于可生物降解的城市垃圾的处理,世界各国主要采用堆肥、卫生填埋、厌氧发酵等处理方法。
2.1堆肥法
堆肥法是指在人工控制条件下,利用自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物,使来源于生物的有机废物分解,向比较稳定的腐殖质进行生化转化的微生物过程,根据堆肥过程中微生物对氧气的需求情况不同,可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。
通常好氧堆肥堆温高,一般在55℃~60℃,极限可达80℃,故也称高温堆肥。
与传统的厌氧堆肥相比,好氧堆肥
具有基质分解彻底、发酵周期短、异味小、占地面积小、可大规模采用机械处理等优点,因而好氧堆肥技术的应用已较为普遍。
就目前我国城市垃圾组成现状而言,静态堆肥较为适用,但随着人民生活水平的提高,垃圾组成中有机物含量将高达50%--70%,对于未来高有机物含量组成的垃圾则必须采用动态堆肥b J技术。
此外,在静态堆肥基础上发展起来的间歇式动态好氧堆肥处理技术也具有一定优势,例如发酵周期短,处理工艺简单,发酵仓数少和投资小。
近几年来,人们借助于微生物选育技术,加强了对降解能力强的高效菌种的研究,将这些菌种应用于垃圾堆肥处理中,不但能有效加快堆肥材料的腐熟,缩短发酵周期,提高堆肥产品质量等,而且温度高,能有效杀灭某些病原体、寄生虫卵和杂草种子等,且能控制臭气【3】|。
2.2卫生填埋法
卫生填埋法是从传统的堆放和填地处理的基础上发展起来的,其原理与厌氧堆肥相同,都是利用好氧微生物、兼性厌氧微生物和专性厌氧微生物对垃圾中的有机物进行分解转化,使之最终达到稳定化。
卫生填埋法虽然速度慢、占地多、减量少,且存在渗滤液污染水体的问题,但由于这种方法简单易行,造价和处理成本低,至今仍然是土地辽阔的国家或城市以及发展中国家处理城市垃圾的主要方法。
用于卫生填埋的垃圾有机物含量不应太高,以免带来严重的地下水、空气和周围环境的污染问题。
城市垃圾的最新填埋处理技术是生物反应器填埋场,它是通过有目的的控制手段强化微生物过程从而加速垃圾中有机组分转化和稳定的一种卫生填埋场运行方式。
控制手段一般包括液体(水、渗透液)注入、备选覆盖层设计、营养添加、pH值调节、温度调节和供氧等。
该技术具有生物降解速度快,稳定化时间短,填埋场产气量高、收集完全,一般无需复杂的渗透液处理设施等特点。
与传统卫生填埋场相比,大大减少了场外后处理费用。
2.3厌氧发酵法
厌氧发酵亦称沼气发酵,是指有机物在厌氧微生物(或兼氧微生物)的作用下分解转化为沼气的过程。
由于该技术工艺简单,成本低廉,而且严格密封的沼气池还能提高原料的肥效和杀灭寄生虫卵。
国内厌氧消化应用最广泛的是农村沼气发酵,而在城市垃圾处理方面的应用,除少量废水处理厂的污泥进行厌氧处理外,真正城市垃圾进行厌氧消化处理的很少见报道。
厌氧发酵,在降解和稳定有机污染物同时,还产生了一种十分宝贵清洁能源——沼气。
因此,国内外许多学者都在积极研究并开发一些新型的厌氧发酵技术。
我国是人口大国也是能源需求大国,如果把我国城镇排放的有机废物作为沼气发酵原料,每年便可获得90亿立方米沼气,相当于节约100万吨标准煤。
因此,如何利用现有沼气技术,开发适合我国具体情况的厌氧发酵处理技术,从垃圾中回收沼气,不仅具有极大的经济意义,而且具有积极的社会意义。
3.城市垃圾微生物处理的新技术展望
3.1生产醇类
城市垃圾中含有纤维素、淀粉和糖等有机质,微生物厌氧代谢这些有机物时,可产生一些例如乙醇、甲醇等醇类高效燃料。
乙醇可用以稀释汽车用油或其他发动机用油,使功效提高10%~15%。
巴西、美国早已成为利用糖类、谷物淀粉类和纤维素类发展燃料酒精的典
范,美国燃料乙醇的总装置能力达到约840万t/a。
我国有人采用微生物酶制剂对有机垃圾酶解后,用酒精酵母对有机垃圾进行厌氧发酵生产乙醇。
结果表明,在适宜的条件下,每吨垃圾可生产70~90L酒精,这为城市有机垃圾的再生利用,发展新能源,找到一条新的途径。
3.2生产氢气
氢是目前最理想的清洁燃料之一,每千克氢燃烧可放出142ⅣU的热量,是煤的3~4倍。
许多微生物类群具有可降解大分子有机物产氢的特点,因而可以利用城市垃圾中的植物茎叶、家庭厨余等可再生能源废弃物产生大量氢气。
产氢气的微生物有异养微生物和自养微生物。
氢气产生菌产生的氢气,目前主要应用于燃料电池方面。
如产气荚膜梭菌在含有葡萄糖培养基的10L发酵罐中,产H2速度最高可达18--23L/h,并进而利用所产生的H2推动3.1--3.5V燃料电池的工作。
需要解决的问题是寻找和筛选活性菌株,解决分离H2和02的方法等。
中科院微生物研究所筛选了产氢活性较高的菌株,并对其产氢活性进行了研究【4】。
3.3合成微生物塑料
聚口一羟基烷酸(poly—j3一hydroxyalkanoates,PHAs)是许多原核微生物在不平衡生长条件(如缺乏氮、磷、氧等)下合成的胞内能量和碳源储藏性聚合物。
PHAs具有与化学合成塑料相似的性质,能拉丝、压模、注塑等,而且具有化学合成塑料所没有的特殊性能,如利用其生物相容性可作为外科手术缝线、人造血管和骨骼代用品,术后无需取出。
因而在工业、农业、医药和环保等行业都具有广阔的应用前景,它的研究将受到人们的广泛重视,在2l 世纪将有可能成为塑料工业发展的一个新方向。
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垃圾处理是城市可持续发展所必须解决的一个重大问题,处理的目的是使垃圾资源化、减量化、无害化。
微生物在垃圾“三化”中起着积极与重要的作用,利用微生物降解垃圾中有机物,不仅投资和运行费用低,处理效率高,而且还可获得许多有用的副产品,如沼气、饲料、蛋白、酒精等。
近年来,随着环境生物技术的发展,在生物处理方面出现了不少新技术、新方法,它们的可行性和有效性也逐渐增强,正成为垃圾处理的发展方向之一。
参考文献:
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