利用微生物學原理處理城市生活垃圾

劉華

【摘 要】本文介紹了目前我國垃圾污染現(xiàn)狀及危害，結合微生物的特點，以堆肥法為例簡述微生物原理在城市生活垃圾處理中的應用。隨著現(xiàn)代化社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市人口不斷增多，城市生活垃圾也隨之日漸增多。如果對這些垃圾處理不當，不僅占用大量的土地，還會對人類社會生存的環(huán)境造成嚴重的污染。在自然界，素有“天然清潔工”之稱的微生物無處在。他種類多，分布廣。在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程中，微生物充當分解者的角色。在垃圾污染物的降解轉(zhuǎn)化、資源的再生利用以及環(huán)境生態(tài)保護等方面，微生物都發(fā)揮著極其重要的作用。

【關鍵詞】微生物原理；城市生活垃圾；堆肥法

1 我國城市生活垃圾的現(xiàn)狀及危害

據(jù)有關報道，全世界垃圾年均增長速度為8.24%，而我國垃圾以每年9%-20%的速率增長，成為世界上產(chǎn)生垃圾最多的國家之一。越來越多的垃圾無序堆放，不僅侵占大量耕地，而且還對周邊環(huán)境造成極大危害。

（1）大氣污染。垃圾在腐化過程中會產(chǎn)生大量氨、硫化氫、甲烷等有害難聞氣體，大量垃圾露天堆放，就會形成惡臭。這嚴重污染了大氣和及周邊的生活環(huán)境。

（2）水體污染。雨水淋入垃圾，垃圾中的病原微生物，以及在堆放腐敗過程中產(chǎn)生的酸性和堿性有機物、重金屬等污染物，隨雨水流入江河或滲入地下，會造成地表水體及地下水體的污染。

（3）安全隱患。垃圾中不僅含有大量的致病微生物，還往往滋生蚊子、蒼蠅、蟑螂和老鼠等有害生物，這都給公共健康帶來極大隱患。此外，垃圾堆放過程中發(fā)生的自燃自爆等現(xiàn)象也嚴重危害人身安全。

2 微生物的特點

在自然界中，存在大量的微生物。微生物具有個體小，數(shù)量多，種類全，繁殖快，易變異，適應性強的特點。每種微生物都有其獨特的酶系和功能。其代謝類型呈多樣化。微生物之間還具有共代謝作用。微生物的這些特點使之適合垃圾污染物的降解與轉(zhuǎn)化。不管垃圾成分如何復雜多樣，微生物都能提供相應的功能菌或變異出新的合適菌種將其降解。所以，微生物是人類最寶貴、最具開發(fā)潛力的資源庫，是自然界自凈作用的主力軍，也是我們對垃圾進行生物處理的有力武器。

3 微生物學原理在垃圾處理中的應用

垃圾生物處理的方法有堆肥、沼氣發(fā)酵和衛(wèi)生填埋等。無論哪種生物處理法，都是是利用微生物的代謝活動，分解垃圾中有機成分的生物生化過程。本文主要以好氧堆肥法為例，簡述微生物原理在城市生活垃圾處理中的應用。

好氧堆肥法：是指有氧的條件下，通過好氧微生物的作用，將生活垃圾中的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谧魑锷L的、可以被吸收的有機物的方法。

自然界，微生物無處不在。垃圾中更是攜帶著很多微生物。好氧肥堆中參與垃圾有機物降解的微生物主要是細菌、放線菌，真菌等微生物種群。細菌的比表面積很大，能快速將垃圾中可溶性的有機物吸收到細胞中，進行胞內(nèi)代謝。放線菌具有多細胞菌絲，能分解纖維素，并溶解木質(zhì)素。并且放線菌比真菌能忍受更高的溫度，在堆肥的高溫階段，放線菌是分解木質(zhì)纖維素的優(yōu)勢菌群。真菌分泌的胞外酶可以水解有機物質(zhì)，真菌菌絲在肥堆的中機械穿插，也可以對微生物的生化反應起促進作用。好氧堆肥的微生物學過程如下：

（1）發(fā)熱階段

垃圾中攜帶有大量微生物，堆肥初期，垃圾中的淀粉、糖類等可溶性、易分解物質(zhì)被溫性好氧細菌和真菌降解，并釋放出熱量，使堆肥溫度逐漸上升。當堆肥溫度上升到50℃以上，就進入堆肥高溫階段。

（2）高溫階段

隨著溫度的不斷升高，垃圾中的中溫性微生物活動受到抑制，高溫性微生物開始活躍并逐步替代中溫性微生物成為優(yōu)勢種群。在50℃左右，主要是嗜熱性真菌和放線菌。當溫度達到60℃時，真菌幾乎全部停止活動，只有嗜熱放線菌和細菌活動。當溫度升到70℃時，垃圾中的微生物大部分死亡，或進人休眠狀態(tài)。該階段，堆肥中大部分有機物被分解轉(zhuǎn)化，形成腐殖質(zhì)。高溫不僅加速腐殖質(zhì)的形成，還可以殺死病原微生物及寄生蟲。

（3）降溫腐熟保溫階段

隨著大部分有機物質(zhì)被微生物分解利用，堆肥中有機成分逐漸減少，僅剩下木質(zhì)素等難分解物質(zhì)。此時，好熱性微生物活動逐漸減弱，產(chǎn)生熱量變少，堆體溫度逐漸降低。中溫性微生物的生命活動又開始活躍，并逐漸再次成為優(yōu)勢種群。殘留的有機物進一步被分解轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)。堆肥進入腐熟階段。

好氧堆肥的過程經(jīng)過了中溫、高溫、降溫3個階段。每個階段都有其不同的微生物優(yōu)勢菌群。中溫階段，也就是堆肥初期，主要是中溫性的好氧細菌和真菌。高溫階段主要是嗜熱性真菌、放線菌和細菌。低溫階段，中溫性的微生物再次成為優(yōu)勢種群。由此可見，不同的發(fā)酵溫度，其優(yōu)勢微生物菌群明顯不同。溫度是影響微生物菌群的主要因素。另外，良好的通風條件，充足的氧氣供給，可以有效提高好氧微生物數(shù)量及其良好的新陳代謝過程，這有利于提高肥堆的質(zhì)量。在堆肥腐熟階段，為防止堆肥中有機物礦化而損失肥效，要壓緊堆肥，造成厭氧狀態(tài)，抑制好氧微生物的生命活動。在整個堆肥過程中，高溫階段是堆肥的關鍵階段。高溫不僅使有機物快速腐熟，而且也殺死絕大多數(shù)的病原微生物和寄生蟲，是堆肥處理無公害化的重要環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)堆肥法處理垃圾時間較長。因為，堆肥中起降解作用的微生物要達到快速分解有機物的水平，有一個生長和繁殖的過程。為加速堆肥腐殖化進程，適應城市短期處理垃圾的要求，還可以利用微生物學技術，添加那些分解有機物能力強的微生物復合菌種，通過人為接種等技術來處理垃圾。從而加速堆肥反應過程。

綜上所述，利用微生物處理生活垃圾，是一個純生態(tài)的過程。他具有降解快、無污染和能源化等優(yōu)點。隨著科學技術的發(fā)展及垃圾微生物降解機理研究的不斷深入，將會有更為有效的垃圾微生物和垃圾處理工藝。譬如，構建基因工程菌來處理生活垃圾等等。據(jù)有關資料報道，目前，科研人員從自然界篩選、培育出一種“生活有機垃圾消滅型”的微生物菌種，該菌種處理的垃圾，不僅能快速的降解垃圾有機物，而且處理過程達到污染“零排放”，處理后的殘余物可作為優(yōu)良的有機肥改良土壤。將生活垃圾由“廢物”轉(zhuǎn)變?yōu)樵旄Ｈ祟惖摹柏敻弧??？傊?，利用微生物處理生活垃圾，具有廣闊的發(fā)展前景。他不僅符合垃圾處理無污染、資源化的原則，而且對改善生活環(huán)境、土壤環(huán)境、綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展都具有十分重要的意義。

【參考文獻】

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