【正文】 性小分子有機(jī)物進(jìn)入發(fā)酵菌 (酸化菌 )細(xì)胞內(nèi)，在 胞內(nèi)酶 作用下分解為 揮發(fā)性脂肪酸 (VFA)，如乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸、醇類、二氧化碳、氨、硫化氫等，同時(shí)合成細(xì)胞物質(zhì)。 ? 其中重要的類群有梭狀芽孢桿菌 (Clostridium)和擬桿菌 (Bacteriodes)。 ?發(fā)酵酸化階段的產(chǎn)物丙酸、丁酸、乙醇等，在此階段經(jīng)產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌作用轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣和二氧化碳。 產(chǎn)乙酸菌的作用 16:45 15 ?在此階段，產(chǎn)甲烷菌在二氧化碳存在時(shí)，利用 氫氣生成甲烷 ；也可以直接利用 乙酸生成甲烷， 二者的比例一般為 3/7。 產(chǎn)甲烷菌的作用 16:45 16 主要為 CH4, 55～ 70％ CO2, 25～ 40％ 此外還有總量小于 5%的 CO、 O HH2S、 N NH碳?xì)浠衔?(CmHn)等。 沼氣的成分 16:45 17 ?厭氧條件 ? 氧化還原電位 ?原料配比 ? C/N 20~30:1, P/C 1/1000 ?反應(yīng)溫度 ? 中溫 35~38 ℃ ,高溫 50~65 ℃ ?pH酸堿度 ? ~ ?攪拌條件 ? 防酸積累、防氣包、防過(guò)溫 ?接種菌種 ? 相應(yīng)于原料 ?促進(jìn) /抑制劑 ? 堿性物質(zhì) /重金屬、氰化物等 16:45 18 ? 資源化效果好，低品味的生物能轉(zhuǎn)化為高品味的沼氣； ? 沼液、沼渣可用作農(nóng)肥、飼料或堆肥化原料； ? 可殺死傳染病細(xì)菌； ? 反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜，對(duì)溫度、 pH等環(huán)境因素較敏感； ? 氣味較大，容易產(chǎn)生 H2S、氨氣等； ? 厭氧微生物的生長(zhǎng)速率低，常規(guī)方法的處理效率低，設(shè)備體積龐大。 有機(jī)質(zhì) 無(wú)機(jī)物、礦物質(zhì) +腐殖質(zhì) +能量 微生物 堆制處理后的產(chǎn)物中含有豐富的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和腐殖質(zhì)物質(zhì)，可用于改善土壤故稱為堆肥。 ? 堆肥的關(guān)鍵是控制 氧化還原反應(yīng) 的進(jìn)程。 16:45 21 ?有機(jī)質(zhì)組成 ? 降解性 ?有機(jī)質(zhì)含量 ? 20~80% ?碳 /氮、碳 /磷比 ? 25~35,75~100 ?水分含量 ? 約 40~60% ?顆粒粒徑 ? 12cm 16:45 22 上海市城市生活垃圾構(gòu)成 16:45 23 16:45 24 好氧高溫堆肥是由群落結(jié)構(gòu)演替非常迅速的多個(gè) 微生物群體共同 作用而實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，在該過(guò)程中每個(gè)微生物群體都有在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)適合自身生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境條件，并且對(duì)某一種或某一類特定的有機(jī)物質(zhì)的分解起作用。 16:45 25 ? 真菌：對(duì)堆肥物料的分解和穩(wěn)定起著重要的作用，真菌不僅能分泌 胞外酶 ，水解有機(jī)物質(zhì)，且由于其 菌絲的機(jī)械穿插 作用，能對(duì)物料施加一定的物理破壞作用；典型的有 麯菌、鐮刀菌、青霉菌和酒麯菌 。 ? 放線菌：能耐高溫，增殖速率慢，主要在末期占優(yōu)勢(shì)。 ? 堆肥初期，利用易降解有機(jī)物質(zhì)迅速繁殖的微生物占優(yōu)勢(shì)； ? 隨著溫度的升高，嗜熱微生物逐漸增多； ? 溫度超過(guò) 60℃ 后，僅剩下嗜熱細(xì)菌和放線菌； ? 溫度回落后，中溫微生物重新定殖，由于可利用的基質(zhì)有限，其種群并不同于之前的中溫微生物。 小麥秸稈加硝銨的堆肥 16:45 33 氨氮 硝態(tài)氮 + 微生物 + 腐殖質(zhì) + 能量 硝態(tài)氮 含氮化合物 氨化 氧化 反硝化 氮?dú)? 堆肥過(guò)程的氮素變化 16:45 34 堆肥過(guò)程的氮素變化 16:45 35 堆肥過(guò)程的腐殖質(zhì)形成 對(duì) 苯 二 酚 氧 化 酶 16:45 36 ?堆肥中的木質(zhì)素及纖維素由于分子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，較難被微生物利用，是形成腐殖質(zhì)的主要來(lái)源； ?在微生物作用下，木質(zhì)素的 側(cè)鏈氧化 生成木質(zhì)素類衍生物，構(gòu)成了腐殖質(zhì)的核心和骨架； ?由微生物水解產(chǎn)生的小分子有機(jī)酸、氨基酸、核酸等在 局部高溫及高濃度 條件下聚合形成了腐殖質(zhì)。 腐殖質(zhì)的組成 16:45 38 ? 胡敏酸是一類能 溶于堿溶液而被酸溶液所沉淀的腐殖質(zhì)物質(zhì)，其分子量比富里酸大，約為400~100000 Da； ? 分子結(jié)構(gòu)中含 芳香環(huán)、雜環(huán)及多環(huán)化合物 ，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，邊緣的官能團(tuán)決定了其酸度、吸收交換容量及形成有機(jī) 無(wú)機(jī)復(fù)合物的能力； ? 胡敏酸比富里酸的 酸度小 ，吸收容量較高，它的一價(jià)鹽類溶于水，二價(jià)和三價(jià)鹽類不溶于水，這對(duì)土壤養(yǎng)分的保持及土壤結(jié)構(gòu)的形成都具有意義。 腐殖質(zhì)的組成 — 富里酸 16:45 41 Buffle富里酸的三維結(jié)構(gòu) 16:45 42 主要酶種類 有機(jī)物降解中的作用 水解酶類 (hydrolases) 催化底物發(fā)生水解反應(yīng) 氧化還原酶類 (oxidoreduclases) 催化底物進(jìn)行氧化還原反應(yīng) 轉(zhuǎn)移酶類 (transferases) 催化某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移或交換 異構(gòu)酶類 (isomerases) 催化各同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化 裂解酶類 (lyases) 催化分解碳碳、碳氮、硫硫鍵 16:45 43 ? 堆肥過(guò)程中有機(jī)物的生物降解一般屬于氧化脫氫過(guò)程，故 過(guò)氧化氫酶 酶 活性表明了微生物利用有機(jī)質(zhì)的速率變化； ? 纖維素酶 是多糖類有機(jī)物 (糖、淀粉、纖維素、半纖維素 )水解的關(guān)鍵酶； ? 磷酸酶 是物料中有機(jī)磷礦化的主要生物酶，其活性表明物料穩(wěn)定化的趨勢(shì)； ? 脲酶 是有機(jī)胺水解形成無(wú)機(jī)氨的關(guān)鍵酶。 ? 過(guò)氧化氫酶 ： 在酸性條件下用 mol L1 高錳酸鉀滴定 干堆肥 中的過(guò)氧化氫 , 用反應(yīng)前后 高錳酸鉀 消耗量表示過(guò)氧化氫酶活性 , 活性單位為 mmol g1。g1 ? 纖維素酶 ： DNS 法 , 即用羧甲基纖維素鈉鹽作底物 , 經(jīng)纖維素酶水解后生成還原糖 , 再 用 3,5二硝基水楊酸法測(cè)定還原糖含量 , 纖維素酶活性的單位是 μg美國(guó)用這種處理的垃圾占總量 68％，歐洲一般在 50％～ 85％，但衛(wèi)生填埋場(chǎng)的 滲出液容易污染周圍土地和水體 。 16:45 56 ? 好氧填埋 ：填埋垃圾體內(nèi)布設(shè)通風(fēng)管網(wǎng)，以鼓風(fēng)機(jī)提供空氣，加速垃圾分解；由于通風(fēng) 加速了蒸發(fā) ，減少了滲濾液，僅需簡(jiǎn)單的防滲處理； ? 準(zhǔn)好氧填埋 ：與好氧類似，供氧量少，能耗少一些； ? 厭氧填埋 ：填埋體無(wú)需通風(fēng)供氧管網(wǎng)，但需要高防滲，滲濾液收集及填埋氣收集體系，電耗少，投資運(yùn)行費(fèi)用少，能產(chǎn)能。 16:45 59 I 好氧階段 II 缺氧階段 III 厭氧階段 IV 成熟階段 厭氧填埋場(chǎng)穩(wěn)定進(jìn)程 16:45 60 ?好氧階段，好氧氧化 — 溫度急劇上升； ?缺氧階段，硫酸硝酸鹽還原 — ORP下降； ?厭氧不產(chǎn)甲烷段，固相垃圾水解 — 酸積累； ?厭氧加速產(chǎn)甲烷段，有機(jī)酸利用階段； ?厭氧減速產(chǎn)甲烷段，有機(jī)酸消耗階段； ?好氧成熟階段，大氣重新進(jìn)入垃圾填埋體。 16:45 62 ? 垃圾本身含有大量的可溶性有機(jī)物、無(wú)機(jī)物在雨水、地表水或地下水的浸入過(guò)程中溶解而進(jìn)入滲濾液 。 ? 覆蓋和周圍的土壤中進(jìn)入滲濾液的可溶性物質(zhì)。 滲濾液的基本特點(diǎn) 16:45 65 滲濾液的基本構(gòu)成 16:45 66 四、廢氣生物處理 ?基本原理：利用微生物的生命活動(dòng)過(guò)程把廢氣中的氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化成少害甚至無(wú)害的物質(zhì)。 ?缺點(diǎn)： 不能回收 污染物質(zhì)，適用于污染物濃度很低的情況；廢氣的 組分較單一 ，需添加營(yíng)養(yǎng)以滿足微生物營(yíng)養(yǎng)要求。 16:45 68 19種惡臭物質(zhì)的理化性狀 化學(xué)名稱 水溶性 氣味 * 發(fā)生源 氨 100g 水中溶解 8 9 .9g 強(qiáng)刺激氣味 畜產(chǎn)養(yǎng)殖 , 化工 , 城市下水處理場(chǎng) 甲基硫醇 微溶 腐爛蔥味 化工場(chǎng) ,