铁等金属结合,使稳定状态变成易分解状态,所以能促进有机物分解,促进氮肥和其它养分的供应。另一方面对于作物有害的铜、铅、镉等重金属也可与腐殖质反应而降低其危害程度,利于作物生长。
6.2.2.厌氧堆肥
厌氧消化处理是一种在厌氧状态下利用微生物使固体废物中的有机物快速转化为甲烷和二氧化碳的过程,它可以去除废物中30%-50%的有机物并使之稳定化。厌氧发酵是实现有机固体废物无害化、资源化的一种有效方法。 厌氧消化技术特点:
①过程可控制、降解快、生产过程全封闭;
②能源化效果好,可以将潜在于废弃有机物中的低品位生物能转化为可以直接利用的高品位沼气;
③易操作,与好氧处理相比厌氧消化吸收不需要通风动力,设施简单,运行成本低,属于节能型处理方法;
④产物可再利用,适于处理高浓度有机废水和废物,经厌氧消化后的废物基本得到稳定,可以作农肥、饲料或堆肥化原料;
⑤厌氧微生物的生长速度慢,常规方法的处理效率低,设备体积大; ⑥厌氧过程中会产生H2S等恶臭气体;
⑦可杀死传染性病原菌,有利于防疫 6.2.3.微生物浸出
过程是浸出,金属回收,菌液再生。微生物因素:菌种、细菌适应性、培养基的成分及氧和碳(氮、磷、能源、氧和二氧化碳)、有害组分和抑制组分、铁离子等。
物理因素:PH值、温度、氧化还原电位等。工艺技术因素:矿石粒度、矿浆浓度等。其他因素:表面活性剂、光照、金属离子、渗透压等。
6.2.4其他处理方法
固体废弃物的蚯蚓分解处理是根据蚯蚓在自然生态系统中具有促进有机物质分解转化的功能而在垃圾发酵处理的基础上发展起来的一项主要针对农业废弃物、城市有机生活垃圾和污水厂污泥的生物处理技术。由于蚯蚓分布广、适应性强、繁殖快、抗病力强、养殖简单,可以大规模进行饲养与野外自然增殖。因
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此,利用蚯蚓处理固体废弃物是一种投资少,见效快,简单易行且效益高的工艺方法。
蚯蚓处理固体废弃物的过程实际上是蚯蚓和微生物共同处理的过程。二者构成了以蚯蚓为主导的蚯蚓—微生物处理系统。在此系统中,蚯蚓直接吞食垃圾,经消化后,可将垃圾中有机物质转化为可给态物质,这些物质同蚯蚓排出的钙盐与黏液结合即形成蚓粪颗粒,蚓粪颗粒是微生物生长的理想基质。另一方面微生物分解或半分解的有机物质是蚯蚓的优质食物,二者构成了相互依存的关系,共同促进有机固体废弃物的分解。
蚯蚓是杂食性动物,喜欢吞食腐烂的落叶、枯草、蔬菜碎屑、作物秸秆、畜禽粪及居民的生活垃圾。蚯蚓消化力极强,它的消化道分泌蛋白酶、脂肪分解酶、纤维素酶、甲壳酶、淀粉酶等,除金属、玻璃、塑料、橡胶外,几乎所有的有机物质都可被它消化。 蚯蚓在垃圾处理中的作用:
①蚯蚓对垃圾中的有机物质有选择作用;
②通过沙囊和消化道,蚯蚓具有研磨和破碎有机物质的功能;
③垃圾中的有机物通过消化道的作用后,一颗粒状结构排出体外,利于与垃圾中其他物质的分离;
④蚯蚓活动改善垃圾中的水气循环,同时也使得垃圾和其中的微生物得以运动;
⑤蚯蚓本身通过同化和代谢作用使得垃圾中的有机物质逐步降解,并释放出可为植物所利用的N、P、K等营养元素。
⑥可以非常方便地对整个垃圾处理过程及其产品进行毒理监察。
蚯蚓对某些重金属具有很强的富集作用则可以利用蚯蚓来处理含这类重金属的废弃物,从而实现重金属污染的生物净化。在蚯蚓处理废弃物的过程中,废弃物中的重金属可被摄入蚯蚓体内,通过消化过程,一部分重金属会蓄积在蚯蚓体内,其余部分则排泄出体外。蚯蚓对镉有明显的富集作用,且对不同重金属有着不同的忍受能力。当某一种重金属元素的浓度超过蚯蚓的耐受极限时,它就会通过排粪或其他方式排出体外。
优点:①其过程为生物处理过程,无不良环境影响,对有机物消化完全彻底,
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其最终产物较单纯堆肥具有更高的肥效;
②使养殖业和种植业产生的大量副产物能合理地得到利用,避免资源浪费; ③对废弃物减容作用更为明显,室验表明,单纯堆肥法减容效果一般为15%-20%,经蚯蚓处理后,其减容效果可超过30%;
④除获得大量高效优质有机肥外,还可以获得由废弃物中生产的大量蚓体。 局限性:在利用蚯蚓处理废弃物中,通常选用那些喜有机物质和能忍受较高温度的蚯蚓种类,以获得最好的处理效果。但即使是最耐热的蚯蚓种类,温度也不宜超过30℃,否则蚯蚓不能生存。另外,蚯蚓的生存还需要一个较为潮湿的环境,理想的湿度为60%~70%。因此在利用蚯蚓处理固体废弃物时,应该从技术上考虑到避免不利于蚯蚓生长的因素,才能获得最佳的生态和经济效益。 6.3微生物对污染物降解与转化
6.3.1.微生物对污染物降解与转化的途径
污染物在环境中的降解途径有多种,有物理降解、化学降解、生物降解。生物降解是指由于生物的作用,把污染物大分子转化为小分子,实现污染物的分解或降解。其中作用最大的生物类群是微生物,所以又可称为微生物降解。微生物在环境中与污染物发生相互作用,通过其代谢活动,会使污染物发生氧化反应、还原反应、水解反应等多种生理生化反应。这些反应的进行,可以使绝大多数的污染物质,特别是有机污染物质发生不同程度的转化、分解或降解。 6.3.2.微生物对污染物降解转化的影响因素
①微生物的代谢活性:微生物本身的代谢活性是其对污染物降解转化的主要影响因素,包括微生物的种类和生长状况等。不同种类的微生物对同一有机污染物或有毒金属反应不同。
②微生物的适应性:微生物的适应性对于污染物质的降解转化是非常重要的,一般微生物都具有较强的适应和被驯化的能力,通过适应过程,为野生微生物难以降解的新合成化合物能诱导必需的降解酶的合成;或由于微生物的自发突变而建立新的酶系;或虽不改变基因型,但显著改变其表现型,进行自我代谢调节、来降解转化污染物。
③有机化合物的结构特征:物质的化学结构是该有机化合物能否被微生物降解重要因素之一。结构简单的有机化合物比结构复杂的易降解,分子量小的比分
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子量大的易降解,聚合物和复合物更能抵抗生物的降解。
④环境因素:环境条件影响微生物生长繁殖的速率,因此,它直接影响到微生物对污染物的降解转化速度和程度。 6.3.3.填埋坑中微生物的活动过程
①好氧分解阶段:随着垃圾填埋,垃圾空隙中存在着大量空气也同样填埋入其 中,因此开始阶段垃圾只是好氧分解,此解读那时间长短取决于分解速度。
②厌氧分解不产甲烷阶段:微生物利用硝酸根和硫酸根作为氧源,产生硫化物、氮气和二氧化碳,硝酸盐还原菌和反硝化细菌的繁殖速度大于产甲烷细菌。
③厌氧分解产甲烷阶段:甲烷产量逐渐增加,当坑内温度达到55℃左右时,便进入温度产气阶段。
④稳定产气阶段:稳定地产生二氧化碳和甲烷。
7.结论
环境微生物技术的处于萌芽阶段,主要在应用于环境中石油烃污染的治理方面并取得成功。实践结果表明生物修复技术是可行的、有效的和优越的,此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。
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