污染介质的生物处理

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1、污染介质的生物处理污染介质的生物处理污水的生物处理污水的生物处理废渣与废气的生物处理废渣与废气的生物处理废渣与废气的生物处理废渣与废气的生物处理教学目的和教学要求教学目的和教学要求 了解固体废弃物的种类、危害及其处理的一般了解固体废弃物的种类、危害及其处理的一般途径，掌握高温堆肥法及其微生物学过程、对途径，掌握高温堆肥法及其微生物学过程、对病原体的杀灭作用、影响因素、问题和改进，病原体的杀灭作用、影响因素、问题和改进，卫生填埋法微生物学原理与过程，废气生物处卫生填埋法微生物学原理与过程，废气生物处理原理及工艺类型。理原理及工艺类型。 课外读物课外读物环境工程微生物学环境工程微生物学现代环境微生

2、物技术现代环境微生物技术资源与环境微生物学资源与环境微生物学第一节第一节 废渣的生物处理废渣的生物处理一一 、 概述概述主要内容主要内容固体废物的定义与分类固体废物的定义与分类国内外固体废物的现状国内外固体废物的现状固体废物对环境的危害固体废物对环境的危害固体废物管理的目标与基本原则固体废物管理的目标与基本原则全过程固体废物管理全过程固体废物管理基本定义基本定义固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状贮存的物质。被丢弃的以固态和泥状贮存的物质。 ( (固体

3、废物产生环节、固体废物形态固体废物产生环节、固体废物形态) )一、一、 固体废物的定义固体废物的定义法规定义法规定义（中华人民共和国固体废物中华人民共和国固体废物污染环境防治法污染环境防治法）固体废物是指在生产、生活和其他活动中产固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质法规规定纳入固体废物管理的物品、物质 ( (确定了固体废物的管理范围

4、，更严谨确定了固体废物的管理范围，更严谨) )一、一、 固体废物的定义（续）固体废物的定义（续）时空性时空性从时间性来说，随着科技的发展，今天的废从时间性来说，随着科技的发展，今天的废物也许会成为明天的资源物也许会成为明天的资源从空间性来说，一过程的废物可能成为另一从空间性来说，一过程的废物可能成为另一过程的原料过程的原料 二、二、 固体废物的特性固体废物的特性无主性无主性固体废物被丢弃后，不再属于某个人，因此固体废物被丢弃后，不再属于某个人，因此很难找到具体的负责人很难找到具体的负责人二、固体废物的特性（续）二、固体废物的特性（续）q分散性分散性多数固体废物并非集中在某一个地方产生，多数固体

5、废物并非集中在某一个地方产生，多数固体废物并非集中在某一个地方产生，多数固体废物并非集中在某一个地方产生，而是散布在各个地方，在进行处理处置、资而是散布在各个地方，在进行处理处置、资而是散布在各个地方，在进行处理处置、资而是散布在各个地方，在进行处理处置、资源化利用之前，首先需要收集起来，这带来源化利用之前，首先需要收集起来，这带来源化利用之前，首先需要收集起来，这带来源化利用之前，首先需要收集起来，这带来了固体废物处理成本的增加了固体废物处理成本的增加了固体废物处理成本的增加了固体废物处理成本的增加危害性危害性一些固体废物含有有害物质，污染周围环境一些固体废物含有有害物质，污染周围环境一些固

6、体废物含有一些病原微生物，可能危害一些固体废物含有一些病原微生物，可能危害人类健康人类健康二、固体废物的特性（续）二、固体废物的特性（续）二、固体废物的来源演变二、固体废物的来源演变原始人类原始人类活动活动粪便、动植粪便、动植物残渣物残渣17、18世纪世纪机械加工机械加工简单屑末简单屑末发展到今天发展到今天产品多样化产品多样化含有毒物和人工含有毒物和人工合成物的废渣合成物的废渣19世纪末至世纪末至20世纪初世纪初化学工业化学工业放射性废渣放射性废渣无数种残渣无数种残渣20世纪以来世纪以来原子能工业原子能工业固体废物家族变化固体废物家族变化按来源可分为按来源可分为工业废物工业废物矿业废物矿业废物

7、城市垃圾城市垃圾农村垃圾农村垃圾农业废物农业废物放射性废物放射性废物三、三、 固体废物的分类固体废物的分类按化学组成可分为按化学组成可分为有机废物（食品垃圾、农业废弃物、粪便）有机废物（食品垃圾、农业废弃物、粪便） 无机废物（渣石、矿渣、粉煤灰）无机废物（渣石、矿渣、粉煤灰）三、固体废物的分类（续）三、固体废物的分类（续）q按形态可分为按形态可分为固体废物（塑料袋、玻璃瓶、报纸）固体废物（塑料袋、玻璃瓶、报纸）固体废物（塑料袋、玻璃瓶、报纸）固体废物（塑料袋、玻璃瓶、报纸） 泥状废物（污泥、粪便）泥状废物（污泥、粪便）泥状废物（污泥、粪便）泥状废物（污泥、粪便）液态废物（废油、废酸、废有机溶剂

8、）液态废物（废油、废酸、废有机溶剂）液态废物（废油、废酸、废有机溶剂）液态废物（废油、废酸、废有机溶剂）按危险性可分为按危险性可分为一般固体废物（生活垃圾、农业废弃物、工业一般固体废物（生活垃圾、农业废弃物、工业矿渣）矿渣） 危险性固体废物（医疗垃圾、废有毒溶剂、放危险性固体废物（医疗垃圾、废有毒溶剂、放射性废物）射性废物）三、固体废物的分类（续）三、固体废物的分类（续）q按燃烧性可分为按燃烧性可分为可燃废物（废纸、废塑料、农业秸秆）可燃废物（废纸、废塑料、农业秸秆）可燃废物（废纸、废塑料、农业秸秆）可燃废物（废纸、废塑料、农业秸秆） 不可燃废物（金属、玻璃、砖石）不可燃废物（金属、玻璃、砖石

9、）不可燃废物（金属、玻璃、砖石）不可燃废物（金属、玻璃、砖石）二、二、 国内外固体废物的现状国内外固体废物的现状国外国外美国美国20012001年，仅城市固体废物产生量就达到年，仅城市固体废物产生量就达到2.292.29亿吨，还不包括其他类固体废物亿吨，还不包括其他类固体废物 ( (建筑垃圾、建筑垃圾、农业废弃物、城市污泥、燃料渣、医疗垃圾、农业废弃物、城市污泥、燃料渣、医疗垃圾、矿渣、加工工业废弃物矿渣、加工工业废弃物) )（一）（一） 固体废物产生现状固体废物产生现状q国内国内根据根据根据根据0505年环境状况公报，城市生活垃圾产生量年环境状况公报，城市生活垃圾产生量年环境状况公报，城市生

10、活垃圾产生量年环境状况公报，城市生活垃圾产生量达达达达2 2亿吨，工业固体废物产生量达到亿吨，工业固体废物产生量达到亿吨，工业固体废物产生量达到亿吨，工业固体废物产生量达到13.413.4亿吨亿吨亿吨亿吨固体废物与污水对比固体废物与污水对比产生量：产生量：0505年，城市生活垃圾产生量达年，城市生活垃圾产生量达2 2亿吨，亿吨，污水产生量高达污水产生量高达524.5524.5亿吨亿吨处理成本：生活垃圾高于处理成本：生活垃圾高于6060元元/t,/t,焚烧高达焚烧高达250250元元/t;/t;污水达到脱氮除磷三级处理也小于污水达到脱氮除磷三级处理也小于2 2元元/t/t人均有机碳负荷（上海）人

11、均有机碳负荷（上海）（一）（一）固体废物产生现状（续）固体废物产生现状（续）人均污水排放量人均污水排放量200L/d(污水有机碳（污水有机碳（TOC）浓浓度约度约100mg/L)人均垃圾产生量人均垃圾产生量0.8kg/d(垃圾中含食品垃圾垃圾中含食品垃圾60%，食，食品垃圾含水率品垃圾含水率70%,食品垃圾干食品垃圾干固体含有机碳固体含有机碳47%)人均污水有机碳负荷为人均污水有机碳负荷为20g/(人人d)人均垃圾有机碳负荷为人均垃圾有机碳负荷为67g/(人人d)0.4%0.4%3 3倍多倍多倍多倍多金属回收金属回收从各种废弃设备上回收金属，然后加工成各种从各种废弃设备上回收金属，然后加工成各

12、种产品产品通过化学处理如酸处理，从废弃电路板上回收通过化学处理如酸处理，从废弃电路板上回收各种贵重金属各种贵重金属（二）固体废物资源化途径（二）固体废物资源化途径采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源生产建筑材料生产建筑材料粉煤灰制砖粉煤灰制砖煤矸石制陶粒煤矸石制陶粒工业矿渣生产矿渣棉工业矿渣生产矿渣棉（二）固体废物资源化途径（续）（二）固体废物资源化途径（续）生产农肥生产农肥利用生活垃圾、粪便、农业废弃物、污泥利用生活垃圾、粪便、农业废弃物、污泥等有机废物

13、经过堆肥处理，制成有机肥料等有机废物经过堆肥处理，制成有机肥料须先将废弃物中有害成分分离出去，以免须先将废弃物中有害成分分离出去，以免污染农产品污染农产品（二）固体废物资源化途径（续）（二）固体废物资源化途径（续）回收能源回收能源直接将可燃垃圾焚烧回收热能直接将可燃垃圾焚烧回收热能利用有机废弃物厌氧发酵生产可燃性沼气利用有机废弃物厌氧发酵生产可燃性沼气（二）固体废物资源化途径（续）（二）固体废物资源化途径（续）q取代某种工业原料取代某种工业原料造纸厂用废纸替代部分造纸原料生产纸张造纸厂用废纸替代部分造纸原料生产纸张造纸厂用废纸替代部分造纸原料生产纸张造纸厂用废纸替代部分造纸原料生产纸张玻璃厂用

14、废玻璃替代石英砂生产玻璃玻璃厂用废玻璃替代石英砂生产玻璃玻璃厂用废玻璃替代石英砂生产玻璃玻璃厂用废玻璃替代石英砂生产玻璃固体废物处理方法固体废物处理方法（指将固体废物转变成适于指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的过程运输、利用、贮存或最终处置的过程）物理处理物理处理（通过浓缩或者相变化来改变固体废物（通过浓缩或者相变化来改变固体废物的结构）（压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃的结构）（压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取）取）化学处理化学处理（采用化学方法破坏固体废物中的有害（采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化，或将其转变成为适于进一成分从而达到无害化，或将其转变成为

15、适于进一步处理、处置的形态）（氧化、还原、中和、化步处理、处置的形态）（氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出）学沉淀和化学溶出）（三）固体废物处理处置方法（三）固体废物处理处置方法固体废物处理方法固体废物处理方法( (续续) )生物处理生物处理（利用微生物分解固体废物中可降解的有机（利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化或综合利用）（好氧堆肥、厌氧物，从而达到无害化或综合利用）（好氧堆肥、厌氧发酵和兼性厌氧处理）发酵和兼性厌氧处理）热处理热处理（通过高温来破坏和改变固体废物组成和结构，（通过高温来破坏和改变固体废物组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的）（焚烧、同时达

16、到减容、无害化或综合利用的目的）（焚烧、热解、湿式氧化）热解、湿式氧化）固体废物处理方法固体废物处理方法( (续续) )固化处理固化处理（采用固化基材如水泥将废物固定或（采用固化基材如水泥将废物固定或包埋起来以降低其对环境的危害，以便能较安全包埋起来以降低其对环境的危害，以便能较安全地运输和处置的一种处理过程）（固化处理的对地运输和处置的一种处理过程）（固化处理的对象主要是有害废物和放射性废物）象主要是有害废物和放射性废物）固体废物处置方法固体废物处置方法( (是固体废物污染控制的末端环是固体废物污染控制的末端环节，目的是解决固体废物的归宿问题，主要是指最终处节，目的是解决固体废物的归宿问题，

17、主要是指最终处置或者安全处置置或者安全处置) )（有陆地处置和海洋处置两类）（有陆地处置和海洋处置两类）土地耕作土地耕作（指将固体废物分散在现有耕地中，通过（指将固体废物分散在现有耕地中，通过生物降解、植物吸收以及风化作用来消除固体废物污生物降解、植物吸收以及风化作用来消除固体废物污染）染）堆存法堆存法（土地堆存，主要处置对象是不溶解、不扬（土地堆存，主要处置对象是不溶解、不扬尘、不腐烂变质的固体废物。筑坝堆存，主要处置的尘、不腐烂变质的固体废物。筑坝堆存，主要处置的对象是湿排灰，如粉煤灰、尾矿粉等）对象是湿排灰，如粉煤灰、尾矿粉等）固体废物处置方法（续）固体废物处置方法（续）土地填埋土地填埋

18、（就是在陆地上选择合适的天然场所或者（就是在陆地上选择合适的天然场所或者由人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起由人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的技术。如填埋场）来的技术。如填埋场）深井灌注深井灌注（是将固体废物液化，用强制性措施注入（是将固体废物液化，用强制性措施注入与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性岩层中，从而达到与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性岩层中，从而达到固体废物的最终处置）固体废物的最终处置）固体废物处置方法（续）固体废物处置方法（续）深海投弃深海投弃（是利用船舶、航空器、平台及其它载运工（是利用船舶、航空器、平台及其它载运工具，向海洋倾倒废物的行为）具，向海洋倾倒

19、废物的行为）海上焚烧海上焚烧（是指以高温破坏有毒有害废物为目的，而（是指以高温破坏有毒有害废物为目的，而在远离人群的海洋焚烧设施上有意焚烧废物的行为）在远离人群的海洋焚烧设施上有意焚烧废物的行为）三三 、 固体废物对环境的危害固体废物对环境的危害（一）（一） 固体废物的污染途径固体废物的污染途径陆地堆放释放污染物投入江、河、湖、海地表水释放污染物地下水、地表水施用农田中释放污染物饮用水水生动植物食用水生动植物食用植物 臭 气 粉 尘 喂动物 奶、肉 大气 肺部 皮肤 人类食品 人类疾病 固体废物源燃 烧粪 便处 理接触浸入直接接触释放到空气的污染物侵占土地侵占土地每堆积每堆积1 1万万t t废

20、物，约占地废物，约占地1 1亩亩截止截止19941994年，我国工业固体废物堆积量就年，我国工业固体废物堆积量就达到达到6666亿多吨，占地亿多吨，占地9090多万亩多万亩（二）固体废物的危害（二）固体废物的危害q污染土壤污染土壤废物在堆放过程中，有害成分容易经过风化雨废物在堆放过程中，有害成分容易经过风化雨废物在堆放过程中，有害成分容易经过风化雨废物在堆放过程中，有害成分容易经过风化雨淋随地表径流渗入土壤中，杀死土壤中的微生淋随地表径流渗入土壤中，杀死土壤中的微生淋随地表径流渗入土壤中，杀死土壤中的微生淋随地表径流渗入土壤中，杀死土壤中的微生物，使土壤丧失腐解能力，导致寸草不生物，使土壤丧失

21、腐解能力，导致寸草不生物，使土壤丧失腐解能力，导致寸草不生物，使土壤丧失腐解能力，导致寸草不生污染空气污染空气一些有机固体废物在适宜的温度、湿度下一些有机固体废物在适宜的温度、湿度下会被微生物分解，释放有毒气体会被微生物分解，释放有毒气体一些细粒状的废渣和垃圾，在大风吹动下一些细粒状的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风漂逸，造成大气的粉尘污染会随风漂逸，造成大气的粉尘污染固体废物在运输和处理过程中，会产生有固体废物在运输和处理过程中，会产生有害气体和粉尘害气体和粉尘煤矸石自燃会散发有害气体煤矸石自燃会散发有害气体SOSO2 2（二）固体废物的危害（续）（二）固体废物的危害（续）污染水体污染水体随天

22、然降水和地表径流进入江河湖泊，或随天然降水和地表径流进入江河湖泊，或者随风飘入水体使地表水污染者随风飘入水体使地表水污染随渗滤液进入土壤使地下水污染随渗滤液进入土壤使地下水污染直接排入河流湖泊或海洋造成更大的水体直接排入河流湖泊或海洋造成更大的水体污染污染（二）固体废物的危害（续）（二）固体废物的危害（续）影响环境卫生影响环境卫生对我国对我国300300个城市进行了统计，城市垃圾个城市进行了统计，城市垃圾清运量仅占产生量的清运量仅占产生量的4050%4050%，无害化处理，无害化处理率只有率只有1.6%1.6%，98%98%以上的垃圾、粪便未经无以上的垃圾、粪便未经无害化处理进入环境，导致病原

23、菌繁殖，已害化处理进入环境，导致病原菌繁殖，已经对人们健康构成了潜在的威胁经对人们健康构成了潜在的威胁（二）固体废物的危害（续）（二）固体废物的危害（续）q其他危害其他危害某些特殊的有害固体废物可能会造成燃烧、某些特殊的有害固体废物可能会造成燃烧、某些特殊的有害固体废物可能会造成燃烧、某些特殊的有害固体废物可能会造成燃烧、爆炸、接触中毒、严重腐蚀爆炸、接触中毒、严重腐蚀爆炸、接触中毒、严重腐蚀爆炸、接触中毒、严重腐蚀四四 、 固体废物管理的目标固体废物管理的目标与基本原则与基本原则消纳思想消纳思想管理的目的是为固体废物找到一个可实现空间隔离的管理的目的是为固体废物找到一个可实现空间隔离的场所，

24、管理目标是固体废物的清运率场所，管理目标是固体废物的清运率管理的手段与技术是设置收集设施，及时外运收集到管理的手段与技术是设置收集设施，及时外运收集到的废物，并在远离人群聚居地的场所进行堆放的废物，并在远离人群聚居地的场所进行堆放当时的固体废物组成主要是动植物残余及各种灰渣当时的固体废物组成主要是动植物残余及各种灰渣将固体废物分散到农田中或者堆放在远离城市的坑洼将固体废物分散到农田中或者堆放在远离城市的坑洼地集中处置地集中处置（一）管理思想演变过程（一）管理思想演变过程“三化三化”原则的管理思想原则的管理思想“三化三化”原则指的是原则指的是无害化无害化、减量化减量化与与资源化资源化人们认识到固

25、废处理处置不当会造成污染，因此，要求处理人们认识到固废处理处置不当会造成污染，因此，要求处理处置必须达到对环境无害，也就是处置必须达到对环境无害，也就是无害化原则无害化原则由于由于固废产生量增加固废产生量增加，容纳固废空间日益紧张，同时，容纳固废空间日益紧张，同时社会环社会环境意识提高境意识提高，很少有人愿意将固废处理处置设施建在自家附，很少有人愿意将固废处理处置设施建在自家附近近( (例例) )，这样，处理处置设施，这样，处理处置设施很难选址和建设很难选址和建设，因此，固废，因此，固废管理必须能使废物减量，产生了管理必须能使废物减量，产生了减量化原则减量化原则（一）管理思想演变过程（续）（一

26、）管理思想演变过程（续）“三化三化”原则的管理思想（续）原则的管理思想（续）2020世纪末出现三大危机，有人口爆炸、资源耗世纪末出现三大危机，有人口爆炸、资源耗竭和环境污染，造成竭和环境污染，造成资源紧张资源紧张，使人们对环境，使人们对环境问题有了新认识问题有了新认识固废中固废中可再生利用物质可再生利用物质增多；城市生活垃圾作增多；城市生活垃圾作为为土壤肥料土壤肥料的事实；使人们对固废的可资源化的事实；使人们对固废的可资源化前景乐观前景乐观固废处理处置技术日益复杂带来经济、资源方固废处理处置技术日益复杂带来经济、资源方面的巨大压力，面的巨大压力，资源化原则资源化原则得以确立得以确立“三化三化”

27、原则的管理思想（续）原则的管理思想（续）“三化三化”原则对固废处理处置技术的影响原则对固废处理处置技术的影响城市生活垃圾城市生活垃圾无害化方面无害化方面，卫生填埋卫生填埋采取了基础防渗，压实覆盖、采取了基础防渗，压实覆盖、雨污分流、渗沥水处理等。雨污分流、渗沥水处理等。焚烧焚烧采取完善燃烧条件来采取完善燃烧条件来提高废物的燃尽率，采取气体净化来去除尾气中的有提高废物的燃尽率，采取气体净化来去除尾气中的有害成分。害成分。堆肥化堆肥化通过高温发酵使堆肥制品达到杀灭致通过高温发酵使堆肥制品达到杀灭致病菌的要求病菌的要求“三化三化”原则对固体废物处理处置技术的影响原则对固体废物处理处置技术的影响城市生

28、活垃圾（续）城市生活垃圾（续）减量化方面减量化方面，焚烧焚烧使垃圾减容（体积）达使垃圾减容（体积）达90%90%以上，以上，减重减重80%80%。填埋填埋通过压实机械对垃圾分层压实实现减通过压实机械对垃圾分层压实实现减容目的。容目的。堆肥堆肥通过微生物发酵排放二氧化碳和水蒸气通过微生物发酵排放二氧化碳和水蒸气来达到减量目的，减量达来达到减量目的，减量达4050%4050%。资源化方面资源化方面。焚烧热能焚烧热能回收发电；回收发电；堆肥化制品堆肥化制品用于农用于农作物生产；作物生产；填埋气体填埋气体作为能源利用；以及垃圾经作为能源利用；以及垃圾经蚯蚓蚯蚓处理处理生产蚯蚓和蚓粪，固废高压成形制生产

29、蚯蚓和蚓粪，固废高压成形制垃圾砖垃圾砖，固废，固废热解制能源热解制能源等等“三化三化”原则对固体废物处理处置技术的影响原则对固体废物处理处置技术的影响工业固废工业固废无害化方面无害化方面，考虑将危险的工业固废进行，考虑将危险的工业固废进行分流处理分流处理。可燃危险固体废物可燃危险固体废物的高温焚烧处理技术，以及的高温焚烧处理技术，以及非可燃非可燃危险固体废物危险固体废物的安全填埋处置技术的安全填埋处置技术减量化方面减量化方面，高温焚烧高温焚烧减容减量，减容减量，安全填埋安全填埋压实减容压实减容资源化方面资源化方面，各种燃料渣、冶炼渣制建材，各种燃料渣、冶炼渣制建材全过程管理思想全过程管理思想减

30、量化减量化不仅在处理处置阶段对已产生的固废进行减量，不仅在处理处置阶段对已产生的固废进行减量，而且延伸到源头，从源头减少固体废物的产生而且延伸到源头，从源头减少固体废物的产生资源化资源化不仅是处理与利用过程中通过工程技术手段来实不仅是处理与利用过程中通过工程技术手段来实现，而且从产生点的贮存、收运阶段开始进行，如设计现，而且从产生点的贮存、收运阶段开始进行，如设计可回用产品、源分离收集可回用产品、源分离收集无害化无害化不仅是处理处置过程的任务，更加强调前端无害不仅是处理处置过程的任务，更加强调前端无害化，如通过源分流收集对有害垃圾进行分类管理，生产化，如通过源分流收集对有害垃圾进行分类管理，生

31、产过程中减少有害物质使用量过程中减少有害物质使用量（一）管理思想演变过程（续）（一）管理思想演变过程（续）产生源控制优先产生源控制优先 完善资源化体系完善资源化体系 有害废物的分流管理有害废物的分流管理 最终处置无遗漏最终处置无遗漏 （二）全过程固体废物管理遵循原则（二）全过程固体废物管理遵循原则二、高温堆肥法二、高温堆肥法二、高温堆肥法二、高温堆肥法堆肥中热量的产生及热灭活条件堆肥中热量的产生及热灭活条件堆肥大为什么能杀灭病原体？工艺上满足无害化的堆肥大为什么能杀灭病原体？工艺上满足无害化的条件有哪些？条件有哪些？二、高温堆肥法堆肥的微生物学过程堆肥的微生物学过程P255-256发热阶段发热

32、阶段高温阶段高温阶段降温阶段降温阶段腐熟阶段腐熟阶段二、高温堆肥法影响堆肥的主要因素与控制影响堆肥的主要因素与控制P256通风供氧通风供氧含水率含水率温度温度其他影响因素其他影响因素三、卫生填埋法三、卫生填埋法卫生填埋场内微生物学原理与过程卫生填埋场内微生物学原理与过程好氧分解阶段好氧分解阶段厌氧分解不产甲烷阶段厌氧分解不产甲烷阶段厌氧分解产甲烷阶段厌氧分解产甲烷阶段稳定产气阶段稳定产气阶段三、卫生填埋法三、卫生填埋法影响填埋场垃圾降解的主要因素影响填埋场垃圾降解的主要因素垃圾组成与特性垃圾组成与特性水分水分第二节第二节 废气的生物处理废气的生物处理v废气主要来源废气主要来源人类生产及生活中的

33、燃料燃烧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、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屠宰、污水处理及垃圾处理等工厂所产生的废气。的废气。 v废气的处理废气的处理 废气处理是环境污染控制的一个重要方面。废气处理方法：废气处理方法：物化法：目前主要采用的方法，如燃烧、物化法：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，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，运行费用较高；用于处理某些恶臭废气时，效果不甚理想。效果不甚理想。生物法：具有处理效率较高、适应性较广、生物法：具有处理效率

34、较高、适应性较广、工艺较简单以及费用较省等优点。工艺较简单以及费用较省等优点。废气的微生物处理于废气的微生物处理于1957年在美国获得专年在美国获得专利，但到利，但到1970年代才开始引起重视，直到年代才开始引起重视，直到1980年代才在德国、日本、荷兰等国家有年代才在德国、日本、荷兰等国家有相当数量工业规模的各类生物净化装置投相当数量工业规模的各类生物净化装置投入运行。入运行。废气生物反应器处理对许多一般性的空气废气生物反应器处理对许多一般性的空气污染物的去除率可达到污染物的去除率可达到90以上。以上。 废气的生物反应器处理 废气生物处理的特点1.废气或尾气废气或尾气(waste gas，o

35、ff-gas)在生物反在生物反应器内进行。应器内进行。挥发性有机化合物挥发性有机化合物 (volatile organic compounds，VOCs)以及其它有毒或有臭以及其它有毒或有臭味的气体，如味的气体，如NH3和和H2S等。等。化工、制药、电镀、喷漆、印刷等行业产化工、制药、电镀、喷漆、印刷等行业产生的有害污染物生的有害污染物(hazardous air pollutants，HAPs)以及废水处理厂、堆肥厂、垃圾以及废水处理厂、堆肥厂、垃圾填埋厂产生恶臭填埋厂产生恶臭(odor)等。等。 2.去除效率高去除效率高 u一般的空气污染物去除效率超过一般的空气污染物去除效率超过90。3.

36、投资少，运行费用低投资少，运行费用低 u不需要投入额外的化学品不需要投入额外的化学品;u化学法则需加催化剂和氧化剂等，如次氯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。酸盐、过氧化氢、二氧化氯等。4.污染少污染少 u生物处理的产物是生物量，很容易处理。生物处理的产物是生物量，很容易处理。5.耗能低耗能低u生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物反应在常温常压下进行，能量来自微生物利用生物利用VOCs成分本身产生的能量。成分本身产生的能量。u生物处理法消耗的动力只是污染气体进入生物处理法消耗的动力只是污染气体进入 处理系统时所消耗的能量处理系统时所消耗的能量(正压送风或负正压

37、送风或负压引风压引风)。1.水溶性强水溶性强 u兼具有蒸汽压低、亨利定律常数低的兼具有蒸汽压低、亨利定律常数低的特点，向介质表面微生物膜扩散速率特点，向介质表面微生物膜扩散速率高；高；u主要有无机物如主要有无机物如H2S和和NH3等、醇类、等、醇类、醛类、酮类以及简单芳烃醛类、酮类以及简单芳烃(如如BTEX)等有机物。等有机物。v适宜处理的污染气体应具有的特点：2.易降解易降解 u分子被吸附在生物膜上必需被降解，分子被吸附在生物膜上必需被降解，否则将导致污染物浓度增高，毒害生否则将导致污染物浓度增高，毒害生物膜或影响传质，降低生物滤器效率，物膜或影响传质，降低生物滤器效率，或使处理完全失败。或

38、使处理完全失败。 废气生物处理的基本形式废气生物处理的基本形式u根据介质性质不同，分为：根据介质性质不同，分为：1.生物洗涤生物洗涤(bioscrubbing)生物洗涤器生物洗涤器(bioscrubber)内是液态介质。内是液态介质。 2.生物滤过生物滤过(biofiltration)生物滤过采用是固态介质生物滤过采用是固态介质生物滤池生物滤池(biofilters)生物滴滤池生物滴滤池(biotrickling filters) 1 1生物滤池生物滤池生物滤池内的固态介质是一些天然材生物滤池内的固态介质是一些天然材料，常用的固体颗粒有土壤和堆肥，料，常用的固体颗粒有土壤和堆肥，这些材料为微生

39、物的附着和生长提供这些材料为微生物的附着和生长提供表面，微生物可以吸收废气中的污染表面，微生物可以吸收废气中的污染物将其转化为无害物质。物将其转化为无害物质。微生物滤池适用于微生物滤池适用于处理肉类加工厂、处理肉类加工厂、动物饲养场、污水处理厂和堆肥厂动物饲养场、污水处理厂和堆肥厂等等处产生的废气。处产生的废气。这类废气的主要特点是浓度不高，但这类废气的主要特点是浓度不高，但带有强烈的臭味。带有强烈的臭味。z滤料的选择堆肥堆肥 原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和畜原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和畜粪以及植物凋落物。粪以及植物凋落物。须筛选，滤层要均匀、疏松，空隙率须筛选，滤层要均匀、疏松，空

40、隙率40，滤，滤料须保持湿润，滤层含水量不低于料须保持湿润，滤层含水量不低于40，但不能，但不能有积水。滤层保持适当的温度。有积水。滤层保持适当的温度。土壤土壤 腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚度不应小于度不应小于50cm，土壤水分土壤水分4070，草炭草炭 其通气性能良好，适于微生物生长，除臭其通气性能良好，适于微生物生长，除臭效果比用土壤好。效果比用土壤好。2生物滴滤池生物滴滤池生物滴滤池主要由箱体、生物活性床层、生物滴滤池主要由箱体、生物活性床层、喷水器等组成。喷水器等组成。废气经过预处理室去除颗粒物和增湿后进废气经过预处理室去除颗粒物和增湿后进入

41、滤床底部。入滤床底部。滤料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金属滤料使用人工材料，如陶瓷、塑料或金属等，使用颗粒状或有空隙的材料，床层厚等，使用颗粒状或有空隙的材料，床层厚度一般在度一般在0.51.0m，依需要而定。，依需要而定。u优点：优点：滤料重量轻、空隙大、表面积大、废滤料重量轻、空隙大、表面积大、废气和介质接触时间短气和介质接触时间短(几秒钟几秒钟)，处理，处理效率高，同时滤料不需更换。效率高，同时滤料不需更换。处理的浓度处理的浓度100mg/m35g/m3，流量，流量550000m3/h。 u应用微生物过滤床已成功地用于化工厂、食品微生物过滤床已成功地用于化工厂、食品厂、污水泵站等方面的废

42、气净化和脱臭。厂、污水泵站等方面的废气净化和脱臭。污染物包括硫化氢、二硫化碳、苯乙烯、污染物包括硫化氢、二硫化碳、苯乙烯、甲苯、丙烷、异丁烷、苯酚、乙醇、四氢甲苯、丙烷、异丁烷、苯酚、乙醇、四氢呋喃、环已酮、甲基乙基甲酮等。呋喃、环已酮、甲基乙基甲酮等。 3生物洗涤生物洗涤装置一般由洗涤器和生物反应器生物洗涤装置一般由洗涤器和生物反应器两部分组成，吸收器和生物反应器分开设两部分组成，吸收器和生物反应器分开设置。置。吸收主要是物理溶解过程，采用的吸收设吸收主要是物理溶解过程，采用的吸收设备有喷淋塔、筛板塔、鼓泡塔等，吸收过备有喷淋塔、筛板塔、鼓泡塔等，吸收过程进行很快，水在吸收设备中的停留时间程

43、进行很快，水在吸收设备中的停留时间仅约几秒钟；仅约几秒钟；生物反应的净化过程较慢，吸收了挥发性生物反应的净化过程较慢，吸收了挥发性气体的废水在反应器中一般需要停留几分气体的废水在反应器中一般需要停留几分钟至十几小时。钟至十几小时。生物反应器中可进行好氧处理，活性污泥生物反应器中可进行好氧处理，活性污泥法和生物膜法。法和生物膜法。 循环废水的利用循环废水的利用可以直接进入吸收器重复使用；可以直接进入吸收器重复使用；经过泥水分离后再重复使用。经过泥水分离后再重复使用。u吸收液组成吸收液组成：微生物、营养物和水微生物、营养物和水；u适合处理水溶性强的气态污染物，如醇类、适合处理水溶性强的气态污染物，

44、如醇类、酯类、醛类和酮类等。酯类、醛类和酮类等。污水处理厂剩余活性污泥污水处理厂剩余活性污泥配制混合液作为配制混合液作为吸收剂可用于处理复合型臭气，特别能脱吸收剂可用于处理复合型臭气，特别能脱除很难治理的焦臭。除很难治理的焦臭。u德国开发一套二级洗涤装置，臭气浓度由德国开发一套二级洗涤装置，臭气浓度由1.1 10-3降低至降低至5 10-5，并且抗冲击负荷。，并且抗冲击负荷。 三、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生物反应器处理废气一般经历以下三个阶段：段： 1.溶解过程溶解过程 废气与水或固相表面的水膜接触，污染物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

45、分子或离子，这一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。过程是物理过程，符合亨利定律。 2.吸着过程溶于水中的污染物被溶于水中的污染物被微生物吸附、吸收微生物吸附、吸收，污染物从水中转入微生物体内。作为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剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。废气成分。3.生物降解过程u进入微生物细胞的污染物作为微生物生命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活动的能源或养分被分解和利用分解和利用，从而使，从而使污染物得以去除。污染物得以去除。u烃类和其它有机物成分被氧化分解为烃类和其它有

46、机物成分被氧化分解为CO2和和H2O，含硫还原性成分被氧化为，含硫还原性成分被氧化为S、SO42-，含，含氮成分被氧化分解成氮成分被氧化分解成NH3，NO2-和和NO3-等。等。 u污染物转移的三种可能情况(1)(1)气流气流吸附在有机介质上吸附在有机介质上在水相解析膨在水相解析膨解解生物降解生物降解(2)(2)气流气流在生物膜上直接吸附在生物膜上直接吸附生物降解生物降解(3)(3)气流气流在水相中溶解在水相中溶解生物降解生物降解 四、处理废气的微生物多为混合微生物，因为：多为混合微生物，因为：含有多种成分的含有多种成分的混合废气混合废气，需要多种微生，需要多种微生物分别降解；物分别降解；有的

47、成分需要几种微生物的相继作用才能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，分解转化为无害物质，u氨先经硝化细菌再经反硝化作用细菌才能氨先经硝化细菌再经反硝化作用细菌才能成为分子态氮；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；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；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，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，但还需利用其它微生物，在硫

48、化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌在硫化氢氧化中，为了使自养型脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)凝絮持留于反应器凝絮持留于反应器内，需与活性污泥中的异养型微生物内，需与活性污泥中的异养型微生物起共培养。起共培养。 五、废气生物处理的基本条件主要有水分，养分、温度、氧气主要有水分，养分、温度、氧气(有氧或有氧或无氧无氧)以及酸碱度等。以及酸碱度等。 1水水 分分微生物生命活动的必要成分；微生物生命活动的必要成分；吸收废气的溶剂。吸收废气的溶剂。采用土壤或堆肥等固态处理系统时，适宜采用土壤或堆肥等固态处理系统时，适宜的水分含量可保证氧与水分的供给。的水分含量可保证氧

49、与水分的供给。5070为适宜的含水量。为适宜的含水量。通常预处理需要加湿，防止滤料变干。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，废气可为微生物提供一定的养分，VOCs可可以提供碳源和能源，但是需要适当补足其以提供碳源和能源，但是需要适当补足其它养分。它养分。不同的处理工艺对养分控制有差异，例如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，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。一年补给二次即可。3温 度废气生物处理多用中温条件废气生物处理多用中温条件(

50、2535)，少，少用高温。用高温。土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度，土壤或堆肥处理废气时通常采用自然温度，如果微生物分解基质放热造成温度过高则如果微生物分解基质放热造成温度过高则需采取降温措施。需采取降温措施。4氧气废气处理多用异养型好氧微生物废气处理多用异养型好氧微生物；氧的供给量与供给方式对处理效率的影响很氧的供给量与供给方式对处理效率的影响很大，微生物数量、基质浓度和温度等因素大，微生物数量、基质浓度和温度等因素也会影响供氧。也会影响供氧。少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢，少数厌氧条件，例如着色菌处理硫化氢，则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统则需控制无氧条件，以氨气取代反应系统的

51、氧气。的氧气。 5、酸碱度以中性或微碱性为宜。以中性或微碱性为宜。废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微碱废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微碱性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特殊，性环境，只有少数种类对酸碱度要求比较特殊，例如氧化硫硫杆菌最适例如氧化硫硫杆菌最适pH为为2.62.8，最低，最低为为pH1.0，最高为，最高为pH4.06.0。 恶臭的原位处理恶臭的原位处理一、恶臭污染物和污染源一、恶臭污染物和污染源 恶臭污染物恶臭污染物(odor pollutants)指一切刺指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生化环境的气体物质。化环境的气体物质。恶臭

52、的原位处理恶臭的原位处理畜禽场是重要的污染源畜禽场是重要的污染源ONeil和和Phillips从养猪场中分离鉴从养猪场中分离鉴定到定到160种化合物，主要成分有种化合物，主要成分有氨、氨、胺、含硫化合物、挥发性脂肪酸、胺、含硫化合物、挥发性脂肪酸、吲哚类、粪臭类、酚类、醇类和羰吲哚类、粪臭类、酚类、醇类和羰基类化合物。基类化合物。 我国规定的恶臭污染物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、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：恶臭物质的发臭原因与分子结构有关：

53、如两个烷基同硫结合时，就会变成二甲基硫醚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某些化合物分子结构中S的位置，其臭味的性的位置，其臭味的性质也会改变。质也会改变。 各种化合物分子结构中的硫各种化合物分子结构中的硫(=S)、巯基、巯基(-SH和硫氰基和硫氰基(-SCN)是形成恶臭的原子团，是形成恶臭的原子团，通称通称“发臭团发臭团”。有些有机物如苯酚、甲醛、丙酮等，其分有些有机物如苯酚、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

54、的作用。散发各种臭味，起发臭团的作用。 二、恶臭的控制 焚烧，如对垃圾和食品加工厂的残渣等可燃性焚烧，如对垃圾和食品加工厂的残渣等可燃性物质焚烧；物质焚烧；氧化，氧化剂有臭氧、氯气和高锰酸钾等；氧化，氧化剂有臭氧、氯气和高锰酸钾等；吸附，吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等；吸附，吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等；酸碱处理，稀酸处理碱性恶臭物质酸碱处理，稀酸处理碱性恶臭物质(如三甲胺如三甲胺)，稀碱处理酸性恶臭物质，稀碱处理酸性恶臭物质(如硫化氢如硫化氢)：生物氧化，利用生物酶的催化氧化作用；生物氧化，利用生物酶的催化氧化作用；掩蔽，不便处理的低浓度臭气施放有香气的物掩蔽，不便处理的低浓度臭气

55、施放有香气的物质来掩蔽臭气，如果浓度太高则不起作用。质来掩蔽臭气，如果浓度太高则不起作用。 畜禽饲养场恶臭的控制畜禽饲养场恶臭的控制 1日粮设计与恶臭控制日粮设计与恶臭控制 2饲料添加剂的应用饲料添加剂的应用(1)酶制剂酶制剂 (2)抗生素抗生素 (3)益生菌益生菌(probiotics) (4)酸化剂酸化剂 3除臭剂除臭剂(deodourant)的使用的使用(1)化学除臭剂化学除臭剂(chemical deodoulant) (2)生物除臭剂生物除臭剂(biological deodourant) 三、恶臭的原位微生物处理三、恶臭的原位微生物处理产生恶臭的微生物多是一些动物肠道细菌，产生恶臭

56、的微生物多是一些动物肠道细菌，包括埃希氏菌属、拟杆菌属、柠檬酸杆菌包括埃希氏菌属、拟杆菌属、柠檬酸杆菌属、假单胞菌属和变形菌属。属、假单胞菌属和变形菌属。 微生物除臭机理微生物除臭机理：将恶臭物质转化为非恶臭物质；将恶臭物质转化为非恶臭物质；利用恶臭物质为细胞物质。利用恶臭物质为细胞物质。原位微生物处理优良菌种应具备的特征原位微生物处理优良菌种应具备的特征(1)有分解含硫或含氨和有机酸等恶臭化合物有分解含硫或含氨和有机酸等恶臭化合物的能力：的能力：(2)不产生含硫、含氨和有机酸等恶臭化合物；不产生含硫、含氨和有机酸等恶臭化合物；(3)能够在不适宜的环境下存活并在适宜环境能够在不适宜的环境下存活并在适宜环境下快速繁殖；下快速繁殖；(4)能够产生抗生素等抑菌物质抑制和杀死有能够产生抗生素等抑菌物质抑制和杀死有害微生物。害微生物。 除臭微生物种类细菌：芽孢杆菌、链霉菌和光合细菌等细菌：芽孢杆菌、链霉菌和光合细菌等;真菌：青霉、曲霉、木霉和酵母菌。真菌：青霉、曲霉、木霉和酵母菌。z微生物制剂的使用微生物制剂的使用：直接喷撒到堆肥、家畜场；直接喷撒到堆肥、家畜场；添加到饲料中在动物肠道就发挥作用添加到饲料中在动物肠道就发挥作用。