處理生活垃圾的方法很多，環(huán)保政策也有很多，傳統(tǒng)的有填埋、焚燒、露天堆放等，但易造成二次污染。由于生活垃圾生物處理具有降解快、無污染和能源化等優(yōu)點，因而受到各國的青睞。

一、生活垃圾生物處理方法

1.堆肥處理法

堆肥是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩(wěn)定的腐殖轉(zhuǎn)化的生物化學過程，最終形成類似腐殖質(zhì)，可作為肥料或土壤的改良劑。堆肥技術(shù)是實現(xiàn)城市垃圾資源化、無害化的一條重要途徑。它不僅可以殺死垃圾中的病原菌，有效處理垃圾中的有機物，增加土壤中的有機成份，而且可生產(chǎn)有機肥料，有利于增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。特別適用以農(nóng)業(yè)為主的國家。

由于傳統(tǒng)堆肥處理法是利用堆制原料中的土著微生物來降解有機污染物，堆肥初期土著微生物數(shù)量少，需要一定時間才能繁殖起來，且各種微生物分解速度差別很大，因此傳統(tǒng)堆肥往往存在發(fā)酵時間長、產(chǎn)生臭味且肥效低等問題。

研究表明，進行人為接種分解有機物能力強的微生物，可以加速堆肥材料的腐熟，提高溫度，消滅某些病原體、蟲卵等，并能控制臭氣，增加堆肥成品中的有益微生物。因而通過加入復合微生物菌劑和調(diào)理劑或分解促進劑來提高和加速堆肥反應過程，成為目前垃圾堆肥研究的熱點。

2.厭氧消化法

厭氧是將復雜有機物在無氧情況下降解成N、P無機化合物和CH4、CO，H2等氣體。該方法在處理生活垃圾中十分盛行，不僅因為它有很高的處理效率，而且可獲得甲烷等能源氣體。

宋寶增等研究指出，每噸可腐有機物經(jīng)過厭氧發(fā)酵可生產(chǎn)腐殖質(zhì)(含水率55%)約400kg，沼氣100Mm3，這些沼氣如轉(zhuǎn)化為電能約為 200kWh。厭氧消化是將復雜有機物首先降解成游離糖、乙醇、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、H2及C02，而后乙醇和揮發(fā)性脂肪酸被氧化成乙酸和H2，最后一步是乙酸和H2，被轉(zhuǎn)化成CH4，這三步之間有著嚴格的相互協(xié)調(diào)作用。

LiY-Y和Siegmst等人指出，在消化過程中，產(chǎn)酸菌把復雜有機物水解或分解成VFA后，生長速率變慢，VFA氧化成乙酸、H2及 C02，這些是產(chǎn)甲烷菌合適的生長底物。揮發(fā)酸性脂肪酸VFA濃度與厭氧發(fā)酵效率的關(guān)系，一直是人們關(guān)注的焦點，因為VFA是厭氧發(fā)酵中重要的中間產(chǎn)物，如果濃度過高，則會形成菌體壓力，致使pH值降低，最終導致發(fā)酵的失敗。

通過浮選法獲得的累積污泥垃圾(WAS)經(jīng)過超聲波粉碎、熱處理和冷處理后，進行厭氧發(fā)酵，可以增加VFA濃度和產(chǎn)甲烷量。當VFA濃度達到小于產(chǎn)甲烷發(fā)酵的抑制水平時，就可以作為產(chǎn)甲烷菌的底物，因而降解速率增加，而且?guī)в兄辨湹腣FA(C2-C6)降解速率大于其同分異構(gòu)體。[最專業(yè)的安全生產(chǎn)管理-風險世界網(wǎng)]

3.混合處理法

是將生活垃圾進行好氧與厭氧耦合處理，達到快速降解垃圾的目的。既能克服好氧堆肥周期長的缺點，又能在厭氧消化中獲得能源。

中科院成都微生物研究所廖銀章等人與美國佛羅里達大學進行合作研究，在發(fā)酵工藝方面取得了一些成果。他們用先好氧后厭氧發(fā)酵、兩步發(fā)酵和高固體濃度發(fā)酵三種方法對城市有機垃圾厭氧產(chǎn)甲烷進行了研究。研究指出前者具有啟動快、產(chǎn)氣量高、處理周期短等優(yōu)點。而直接采用厭氧發(fā)酵，由于揮發(fā)酸大量積累，啟動困難，產(chǎn)氣量少。采用兩步法發(fā)酵可顯著提高揮發(fā)酸和甲烷產(chǎn)量，還能提高城市固體廢物的生物降解率。

Gabriele Schober等人利用兩級消化及好氧處理工藝設(shè)備，經(jīng)過這三個階段過程，有機物去除率達96%以上，進一步證實了有機生活垃圾通過生物技術(shù)處理完全能夠礦化。同時研究進一步指出城市固體垃圾，尤其是廚余垃圾，適合于消化降解工藝，而且兩級消化比一級消化更方便、有效，含有可降解有機物垃圾消化，可獲得大量氣體。

二、生活垃圾生物處理中的微生物

生活垃圾的生物降解均依賴于微生物對這些物質(zhì)的分解作用，進一步了解研究這些微生物，對于生活垃圾的生物處理具有重要意義。

1.瘤胃微生物

瘤胃是天然復雜的生物降解系統(tǒng)，因而研究瘤胃微生物對于我們了解生活垃圾降解機理具有很重要的借鑒作用和參考價值。但由于瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)復雜多樣而又獨特，目前對于其降解機理了解還不夠透徹。瘤胃微生物所需的養(yǎng)分主要來自于飼料中的蛋白質(zhì)和碳水化合物。

上海農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所杭怡瓊等人研究瘤胃微生物指出，瘤胃中白腐真菌在適宜的條件下，其菌絲首先利用其分泌的超纖維素酶溶解表面的蠟質(zhì)，然后菌姓進入秸稈內(nèi)部，并產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素酶、內(nèi)切聚糖酶、外切聚糖酶，降解秸稈中的木質(zhì)素和纖維素，使其成為含有酶的糖類，以利于消化吸收。

華南理工大學陳慶今等人對瘤胃中微生物的研究指出，瘤胃內(nèi)以異養(yǎng)厭氧菌為主，含有有機垃圾厭氧消化三階段所需要的微生物種類，即瘤胃中存在水解菌、酸化菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌，瘤胃中的微生物是自然界中非常完整的一個有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生態(tài)系統(tǒng)。一般厭氧消化都存在產(chǎn)物抑制的問題，但由于瘤胃微生物是一個復合菌群，一種反應的產(chǎn)物往往是另外一種反應的利用底物，底物抑制現(xiàn)象被排除。城市有機垃圾中木質(zhì)纖維素是難以被降解的根本原因，而瘤胃微生物能夠高效降解木質(zhì)纖維素，是因為瘤胃菌群中存在各種可以分別降解木質(zhì)素和結(jié)晶纖維素的微生物，它們分泌的各種酶類是降解的關(guān)鍵所在。

2.堆月巴微生物

二十世紀八十年代末國內(nèi)外許多學者致力于研究鑒定堆肥過程中的微生物，從而篩選出有效的降解生活垃圾的微生物菌株。

Finstein等研究垃圾生物處理時，指出垃圾中所含微生物種群及其數(shù)量為該垃圾的基本屬性之一，并對該垃圾的堆肥化過程有明顯的影響。

康建雄也研究了生活垃圾堆肥過程中的微生物數(shù)量，指出垃圾中微生物數(shù)量與垃圾類型、垃圾產(chǎn)生源的地域分布無關(guān)，與產(chǎn)生源垃圾的新鮮度有關(guān)，同時確定垃圾處理過程中，中溫微生物在數(shù)量上占優(yōu)勢。堆肥過程中有機物的分解與穩(wěn)定化主要發(fā)生在高溫階段，此時中溫型與高溫型微生物都起著巨大作用。

中科院南京土壤研究所的顧希賢等從堆肥、畜糞、土壤等22個樣品中，分離得到纖維素分解菌198株，經(jīng)歸并后有54株，其中真菌46株，放線菌 7株，細菌1株，他們將分解纖維素的真菌接種于生活垃圾兩次發(fā)酵時期，使堆溫又一次上升，并維持4天以上，從而增加了堆肥腐殖質(zhì)的含量，顯著提高了堆肥的肥效。

高效復合微生物菌群與污泥混合堆肥，可提高有機污染物的生物降解率。清華大學席北斗等人利用高效復合微生物菌群對生活垃圾和污泥?昆合堆肥，可以迅速縮短堆肥過程。這些高效復合微生物菌群是由酵母菌、放線菌、乳酸菌、固氮菌、纖維素分解菌等多種微生物經(jīng)特殊方法培養(yǎng)而成，它們依靠相互間協(xié)同作用，迅速分解垃圾中的有機物，并代謝出抗氧化物質(zhì)，生成復雜而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，增加堆肥中的含氮量，抑制有害微生物的生長繁殖。

3.木質(zhì)真菌消化降解垃圾

由于木質(zhì)素由芳香烴的衍生物以C-C鍵、-O-鍵縱橫交聯(lián)在一起，其側(cè)鏈又與半纖維素以價鍵結(jié)合形成一個十分致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將纖維素緊緊包裹在里面，以屏蔽效應阻礙了纖維素酶吸附纖維素分子，因而是目前公認的微生物難降解的芳香族化合物之一。

據(jù)研究報道，木質(zhì)素的完全降解是真菌、細菌及相應微生物群落共同作用的結(jié)果，其中真菌在降解木質(zhì)素過程中起著主要作用。降解木質(zhì)素的真菌根據(jù)腐朽類型分為：白腐菌、褐腐菌和軟腐菌。前兩者屬擔子菌綱，軟腐菌屬半知菌類。白腐菌降解木質(zhì)素的能力優(yōu)于其降解纖維素的能力，它能夠分泌胞外氧化酶降解木質(zhì)素，而后兩者降解木質(zhì)素的能力弱于其降解纖維素的能力。因此白腐菌被認為是最主要的木質(zhì)素降解微生物。

白腐菌降解木質(zhì)素機理：首先是產(chǎn)生H20的氧化酶：細胞內(nèi)葡萄糖氧化酶，細胞外乙二醛氧化酶。它們在分子氧的參與下氧化相應底物激活過氧化物酶，從而啟動酶催化循環(huán)。同時，合成對木質(zhì)素降解起作用的胞外酶，這些酶包括白腐菌分泌的蟲漆酶(1accase)，木素過氧化酶(lignin peroxidase)，氧化酶(oxidative en.zyme)，依賴錳的過氧化酶(manganese peroxidase)以及酚氧化酶(phenoloxidase)。其中漆酶是氧化酚類物質(zhì)，它將酚上的氫給予氧生成醌自由基，借助自由基反應，與木素的部分分解一起發(fā)生高分子化，這些反應主要導致側(cè)鏈和芳香環(huán)裂解。在白腐菌降解木質(zhì)素過程中，木質(zhì)素降解酶作為高效催化劑參與反應，借助自身形成的 H202，靠酶觸啟動一系列的自由基鏈反應，先形成高活性的酶中間體，將木質(zhì)素等有機物(RH)氧化成許多不同的自由基(R•)和氧化能力很強的羥基自由基(•OH)，實現(xiàn)對木質(zhì)素的生物降解。

4.有效微生物(EM)在生活垃圾處理中的應用

EM(Effective Microorganisms)即有效微生物群，是一種集乳酸菌、酵母菌、放線菌和光合細菌等5個科、10個屬、80余種微生物組成的微生態(tài)制劑。EM是日本科學家比嘉照夫教授的研究成果，1992年開始用于生產(chǎn)，可用于農(nóng)用、養(yǎng)殖業(yè)及環(huán)境保護等方面。

日本利用EM技術(shù)已取得了相當?shù)某晒?。其中，在生活垃圾處理方面，日本已開始推廣EM技術(shù)，并提出在家庭內(nèi)將廚房垃圾變成有機肥料。用于生活垃圾發(fā)酵的專用粉狀EM只需用0.2%EM(以米糠為主要成分)的發(fā)酵物，按1%的用量接種到有機生活垃圾中，進行厭氧發(fā)酵，夏季經(jīng)7天后有機垃圾即被分解，且無臭無蚊蠅孳生，同時可得到無臭味的、可直接還原于土壤的活菌肥料，并可用于蔬菜和花卉的栽培。

同濟大學利用Z-lant技術(shù)研制了一臺生活垃圾處理裝置，該菌液由多種EM微生物培養(yǎng)而成，與生活垃圾一起投入垃圾處理裝置進行反應，生活垃圾迅速被有效微生物群消化分解，最終變生活垃圾為有機肥料。

三、展望

生活垃圾生物降解是多種微生物共同協(xié)同作用的結(jié)果，因而在篩選這些有效微生物菌群時，要考慮不同微生物菌群間的拮抗作用，以確保有效菌種的優(yōu)勢。

目前將篩選到的有效微生物菌群，接種到生活垃圾中，通過好氧與厭氧聯(lián)合處理工藝降解生活垃圾，是垃圾生物處理的發(fā)展趨勢。但其前提條件是實行城市垃圾分類，提高垃圾有機物含量，這在許多發(fā)達國家都已付諸實行。

家庭生活垃圾處理越來越受到各國政府重視。它能將生活垃圾就地處理成有機肥料，從源頭消除垃圾，減輕城市生活垃圾給環(huán)境保護造成的壓力，避免二次污染，從而實現(xiàn)生活垃圾的無害化、減量化和資源化。我們相信，隨著垃圾微生物降解機理研究的進一步深入，會有更為有效的垃圾微生物和處理工藝，實現(xiàn)由生活垃圾"廢物"變?yōu)樵旄Ｈ祟惖陌踩?quot;財富"。

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