餐廚垃圾厭氧發酵模擬實驗裝置

㈠ 微生物對土層中垃圾污染物的凈化作用^[、]

一、研究意義

天然粘性土對垃圾污染物具有阻隔和凈化能力。這種阻隔和凈化能力一方面是粘性土具有機械過濾、離子交換、物理吸附作用和絡合、螯合、分解等化學作用，另一方面，土中具有大量的微生物活動，這些微生物對垃圾污染物具有生物、生物化學作用，能把有毒有害物質轉化成無毒無害物質。但是，土中微生物對垃圾污染物的這種凈化究竟有多大？能否在土層中添加土壤微生物的營養物質，促使微生物優勢菌種的大量繁殖，以增強其對污染物的凈化能力？對這些問題的回答，對於垃圾填埋技術的突破及微生物地球化學的理論和方法發展，都具有重要的意義。目前，土壤微生物學的研究又進入了一個新領域，人們可以利用微生物處理污染物和污水，降解土壤中有機污染物，消除作物的土壤傳染性病害，這對於凈化環境和土壤保健是大有好處的。但是，研究土壤中的微生物對垃圾淋濾液污染物的凈化作用的成果，在國內學術期刊上還未見有報道，在國外學術期刊上也較少，這是一個新的研究領域，已成為環境科學家關注的焦點之一。因此，此項研究具有特別重要的理論研究價值。

城市垃圾的不適當處置，已經引起了世界范圍內的人類健康和環境問題，對其進行有效控制和處理、處置，已成為各國廣泛關注的問題之一。在對固體廢物的處理方法中，地質填埋法是世界各國最普遍採用的方法。這種處置方法的最關鍵技術是場地的防滲襯墊的鋪設。迄今為止，國內外對防止垃圾滲濾液污染環境的思路是：禁止滲濾液向場外滲漏。在這種思想的指導下，為保護環境，對垃圾滲濾液處理採用鋪設襯墊防滲與建污水處理廠的方法。所用的防滲襯墊中要鋪設低透水的土工膜，使墊層結構復雜、材料昂貴、鋪設難度大，造價高昂。一個中等規模填埋場防滲襯墊的造價高達數百至上千萬元，而一個垃圾滲濾液處理廠的建立，需要投資上千萬元，運轉則需要數百萬元/年。需要如此高昂的費用，對於一般的中小城市，是一個沉重的負擔。我國的許多垃圾場污染環境，都是由於防滲襯墊的鋪設達不到要求或垃圾滲濾液處理廠無法運轉而造成的。如何使防滲層環保效果好，又不需對垃圾滲濾液進行處理，這樣就能達到即使垃圾填埋場環保效果好，又大大地降低成本，這是垃圾填埋處置所追求的目標。探索利用土壤微生物對垃圾污染物的凈化作用，達到這一目的，既能產生重大的環境效益，也能產生巨大的經濟效益，具有特別重要的實踐意義。

基於上述，我們在實驗室作了微生物對土中垃圾污染物的凈化試驗研究。

二、實驗研究方法

（一）實驗研究思路

在垃圾場底部滲濾液、防滲粘性土中的微生物一般以厭氧或兼性微生物為主，如脫氮硫桿菌（th.denitrificans）、反硝化細菌（denitrifying bacteria）、硫酸鹽還原菌（pesulfo vibrio）、專性還原乙酸菌、產甲烷菌等。我們在實驗室用土柱模擬在垃圾場底部、滲濾液之下土層中的微生物生長的環境條件，在實驗室培養厭氧或兼性微生物菌液，將其置入模擬土柱的表層，讓長有大量微生物的菌液隨垃圾滲濾液進入土中，使其參與土層對垃圾污染物凈化的全過程。並在土柱的不同深度定時取水樣進行分析測試垃圾污染組分。同時作沒有人工培養菌落的平行土柱淋濾凈化實驗，以對比兩者的結果，研究微生物對土層中垃圾污染物的凈化作用。

（二）實驗研究方法

1.模擬試驗裝置

模擬實驗裝置如圖5-2和圖5-3。

圖5-2 厭氧微生物對土中垃圾污染物的凈化模擬試驗裝置

圖5-3 粘性土對垃圾污染物的凈化作用的模擬試驗裝置

2.垃圾污染液准備

垃圾滲濾液取自北京市豐台區北天堂垃圾場的底部。

3.具體實驗

利用土體及其中的厭氧微生物作用聯合凈化垃圾污染液的模擬試驗在一個溫度、濕度可調節的實驗室里進行，先把添加了0.2 g12%含磷量的復合磷肥的1600 mL垃圾滲濾液注入實驗土柱，再取經垃圾滲濾液接種、優選、馴化過的多種厭氧或兼性微生物如脫氮硫桿菌（th.denitrificans）、反硝化細菌（denitrifying bacteria）、硫酸鹽還原菌（pesulfo-vibrio）、發酵性產酸菌、專性還原產乙酸菌及產甲烷菌、反硝化菌等菌液各20 mL共計200 mL，在保證厭氧條件下，分別注入到柱內液面以下的土層中，保持室溫在30～35℃。為使土柱內試驗保持厭氧狀態，將設計有單向出氣小孔的密封橡膠塞置於土柱液面之上，以使微生物處於厭氧環境。沿土柱等間距由上到下分別布設4個取樣孔，用負壓單向取樣器通過PVC管連接到負壓取樣瓶內，定時取水樣進行測試分析。實驗測試項目主要有

等。共進行了六回次相同試驗。

三、實驗研究結果

經過上述實驗，得到如圖5-4所示結果。

圖5-4 微生物對土中垃圾污染物的凈化作用效果圖

由圖5-4及表5-3可看出，無論是添加了厭氧微生物菌液的土柱，還是未加菌液的天然土柱，試驗的第一回次對垃圾污染物中的

等的截污值均比第二、三、四、五回次的大，且上一回次的截污值總比下一回次的截污值大。更重要的是，添加了厭氧微生物菌液的土柱與未加菌液的天然土柱比較，前者各回次對TDS、

等的截污值均比後者大。這說明在粘性土中加入厭氧微生物菌液後，提高了微生物在土中對

等污染物的凈化作用。粘性土在加入厭氧微生物菌液後，每回次的截污作用可得到明顯的提高，截污能力可提高3%～90%，而各回次累積截污值可提高4%～21%，且隨試驗回次的增多，微生物的作用有增強的趨勢。

表5-3 天然土體在強化微生物作用下對污染物去除率的提高比較表

四、結論

根據上述研究結果，可得出下列結論：

（1）土壤微生物對污染物的凈化作用研究，是國際上環境科學研究的前沿領域之一，在理論和環境污染治理的應用實踐方面均有及其重要的現實意義。

（2）在垃圾處置場的粘性土襯墊中加入厭氧微生物菌液，可使微生物作用得到強化，並明顯提高了微生物在防滲層中對

等垃圾污染物的降解作用。這為開發價廉物美的垃圾場防滲襯墊打開了思路，為有污染問題的垃圾場提供了一個有效的治理方法。

（3）在粘性土中加入厭氧微生物菌液，提高土層及微生物聯合作用對垃圾污染物的截留凈化方法，還只作了初步嘗試性的探討實驗。由於微生物的生長和生長環境的復雜性及垃圾污染物的多樣性等，要形成一個比較成熟的方法或技術，還需進一步作大量的工作。

㈡ 餐廚垃圾厭氧發酵處理的主要設備有哪些

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