环境工程：第十二章 有机固体废弃物与废气的微生物处理.ppt

第十二章第十二章 有机固体废弃物与废气有机固体废弃物与废气的微生物处理的微生物处理l第 一 节 微生物与垃圾生物处理l好氧堆肥机理l好氧堆肥是通过好氧微生物在通气的条件下分解大分子有机固体废弃物为小分子有机物，部分有机物被矿化为无机物的过程并放出大量的热量，使温度升高至5065 ，如果不通风，温度可达到8090 同时微生物利用分解的有机物合成自身细胞物质，生长繁殖，最终有机固体废弃物完全腐熟成稳定的腐殖质 固体垃圾堆肥法的要求固体垃圾堆肥法的要求： 准备备去除大块块金属、玻璃、橡胶等； 粉碎、堆制含水量45%60%，30时，含水量控制在45，40 时，含水量控制在45； 碳氮比25:1 30:1 ；有一定数量的氮和磷，可加快堆肥速率；嗜温菌发酵的最适温度为3040 ，嗜热菌发酵的最适温度为5560 ；pH值控制在5.58.5；发酵周期7天 细细菌分解 初期有中温好氧的细菌和真菌，分解碳水化合物、蛋白质、脂肪，散发热量，温度达50 ； 好热性的细菌、放线菌、真菌分解纤维素和半纤维素温度继续升高到60 ，真菌停止活动温度继续升高到70 ，致病菌和虫卵被杀死，微生物也停止活动，堆肥腐熟稳定 储储运和处处置好氧堆肥的影响因素好氧堆肥的影响因素 1 1l有机质含量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；有机质含量含量过高不利于通风供氧从而产生厌氧和发臭。

l水分 45%60%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，有机物也不能分解好氧堆肥的影响因素好氧堆肥的影响因素 2 2l温度 30 60 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l碳氮比 25:1 30:1 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l氮磷比堆肥原料的氮磷比一般在75150之间lpH控制在5.58.5堆肥工艺l厌氧堆肥法指在不通气的条件下，将有机废弃物进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃物无害化的过程l厌氧堆肥过程的两个阶段酸性发酵阶段：产酸细菌分解有机物，产生有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢等，使pH下降；产气发酵阶段：主要由产甲烷细菌分解有机酸和醇，产生甲烷和二氧化碳，随着有机酸的下降，pH迅速上升l厌氧堆肥法特点（与好氧堆肥相比较）堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长，但方法简便、省工，在不急需用肥或劳力紧张的情况下可以采用有机物的沼气发酵过程垃圾的厌氧生物处理垃圾的厌氧生物处理方法方法l 处处理场场所地层层打实实，并防渗漏 ; l层层层层 堆制，压紧压紧 ，覆土，以免污污染环环境 l埋进进集气管，用以回收沼气; l停止使用的场场所，上面应应加厚覆土，种植草皮和树树木等.卫生填埋卫生填埋指将垃圾在填埋场里分层填埋的处理方法。

由废物层（一般厚度2.53.0m）和覆土层（一般厚度为0.20.3m）构成一个填埋单元，由一系列填埋单元构成一个填埋层，当填埋至设计高度后再盖上一层0.91.2m的土壤，压实后就得到了一个完整的卫生填埋场覆土层废物层第二层第一层不透水层夯实粘土卫生填埋场示意图第二节第二节 废气的生物处理废气的生物处理l一、废气的处理方法l物理、化学与生物净化的处理方法，但以生物净化的方法最为经济有效l生物净化的方法包括：植物净化法和微生物净化法l微生物净化气态污染物的装置有：生物吸收池、生物洗涤池、生物滴滤池和生物滤池二二 大气污染物的微生物处理大气污染物的微生物处理l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l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吸收设备填料塔l二、 含硫恶臭污染物及氨、二氧化碳的微生物处理（一）含硫恶臭污染物的净化（二）废气中氨、二氧化碳的净化（三）废气中挥发性有机污染物的生物处理（1）工艺流程：先经除尘、负荷调节、温度调节和湿度调节2）微生物菌种：处理有机污染物的有：细菌、放线菌和真菌；处理苯系有机污染物的细菌是黄杆菌属、假单胞菌属和芽孢菌属。

3）运行条件：温度 ；pH值78；湿度4060；C:N:P200:10:1 ，气体流速500m3/h以下氧化硫的细菌代谢途径二甲基亚砜二甲基二硫醚二甲基硫醚固定化技术在环境工程中的应用固定化技术在环境工程中的应用l一、酶制剂剂型l二、酶的提取l三、酶的纯化l四、固定化酶和固定化微生物l五、固定化酶和固定化微生物的固定化方法酶工程（酶工程（Enzymatic EngineeringEnzymatic Engineering）指利用生物有机体内酶所具有的特异催化功能，借助固定化生物反应器和生物传感器等技术、装置，高效优质地生产特定产品的技术目前酶工程主要研究酶的生产、纯化和固定化技术以及在环境污染治理、工业、医药、卫生和理论探索等方面的应用固定化酶（固定化酶（Immobilized EnzymeImmobilized Enzyme）又称水不溶酶，是通过物理吸附法或化学键合法将水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，使酶变成不溶于水但仍保持催化活性的衍生物固定化酶的特点：l比较稳定，可长时间保持酶的活性；l可回收、再生、重复使用，适合于连续化、自动化和管道化工艺；l可制成酶布、酶片、酶柱等多种形式。

酶的固定化方法酶的固定化方法1 1l载体结合法包括共价结合法、离子结合法、物理吸附法、生物特异结合法四种常用载体有：活性炭、多孔玻珠、高岭土、氧化铝等l交联法利用戊二醛等交联剂使酶与酶发生交联而进行固定酶的固定化方法酶的固定化方法 2 2l包埋法将酶包裹在凝胶格子或由半透明膜组成的胶囊中l逆胶束酶法逆胶束指表面活性剂等两性分子在有机溶剂中自发形成的聚集体逆胶束酶法指将酶以逆胶束的形式固定l复合法固定化细胞（固定化细胞（Immobilized CellImmobilized Cell）l固定化细胞的特点固定化细胞比游离细胞稳定性高，催化效率高于离体酶；比固定化酶操作简便，成本低廉；能完成多步酶反应，反应时无需补加辅助因子；但固定化细胞内含有庞大而复杂的酶系，其中有些酶是不需要的，甚至对反应是有害的，这是其不足之处l细胞的固定化方法自溶酶灭活法絮凝吸附法固定化技术处理废水固定化技术处理废水l固定化技术处理废水的优点处理效能高，成本低，稳定性高；可通过再培养恢复酶的相对活力l固定化技术处理废水目前存在的问题载体成本较高；固定化材料对传质过程有阻碍，使酶活性大多低于游离细胞l工程实例用海藻酸钙包埋固定热带假丝酵母菌处理含酚废水运用多孔陶珠固定具脱色功能的混合菌细胞处理印染废水固定化藻细胞微生物的细胞外多聚物的开发与应用微生物的细胞外多聚物的开发与应用l定义:微生物的细胞外多聚物是微生物在一定的环境条件下，在其代谢过程中分泌的、包围在微生物细胞壁外的多聚化合物。

包括荚膜、粘液层及其它表面物质这些多聚物经分析得知其成分为脂、脂肽、多糖脂、中性类脂衍生物等l开发与应用:微生物的细胞外多聚物可用作表面活性剂、絮凝剂、助凝剂、沉淀剂还可以应用于破乳、润湿、发泡和抗静电优势菌种与生物制剂的优势菌种与生物制剂的开发与应用开发与应用l有效菌株的筛选：l采集样品、纯种分离、菌株性能测定、保存与扩大培养l微生物制剂的应用：l生物膜挂膜、活性污泥处理过程的添加剂、有机固体废物处理的添加剂、除臭剂、河道的生物修复、降解浮油和炼油厂的废弃物、土地和河床底泥的生物修复。