廢物資源化生物技術(shù)

1、關(guān)于廢物資源化生物技術(shù)第一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月固體廢物處理處置技術(shù)固體廢物: 人類在生產(chǎn)、生活和消費等活動中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)和高濃度液態(tài)丟棄物。固體廢物種類復(fù)雜，可分為有機(jī)物和無機(jī)物，按形狀可分為固體的和泥狀的，按危害情況可分為有度的、有害的和一般的，按來源可分為工業(yè)的、農(nóng)業(yè)的、生活的和混合的等。第二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月固體廢物的處理方法物理方法化學(xué)方法生物方法固體廢物的處理包括前處理（貯存、清運）、中間處理（堆肥、焚燒、熱分解、破碎、壓縮）和最終處理（衛(wèi)生填埋）從資源回收利用的角度而言，固體廢棄物的處理主要包括物質(zhì)回收、能源回收和土地回收）從技術(shù)

2、特征來看，固體廢棄物的處理方法主要有衛(wèi)生填埋、堆肥化和垃圾焚燒等。第三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月固體廢棄物處理的原則和目標(biāo)減量化，資源化，無害化和穩(wěn)定化常規(guī)處理技術(shù)： 填埋 堆肥 焚燒 熱處理第四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月填埋法是大量消納城市垃圾的有效方法。處置量大，方便易行、成本低且不受垃圾成分變化影響。大型垃圾填埋場還可以回收利用沼氣能源，封場后土地可以再用。經(jīng)歷簡單填埋、衛(wèi)生填埋和生態(tài)填埋的過程應(yīng)注意解決垃圾填埋滲濾水和填埋氣的二次污染問題。第五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月堆肥法在有控制的條件下，利用微生物分解垃圾中易降解有機(jī)成分的生物化學(xué)過

3、程。在實現(xiàn)垃圾無害化的同時，堆肥過程也具有減量化和資源化的作用。堆肥可減量30%，減重20%。堆肥是良好的有機(jī)肥和土壤改良劑缺點： 堆肥的資源法作用有限 對垃圾要求高 堆肥周期長，占地面積大，衛(wèi)生條件差 須與其他方法相結(jié)合第六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月焚燒處理焚燒處理是實現(xiàn)垃圾無害法、減量法和資源化的有效方法，具有較高的減容效果，也是垃圾能源化的一種重要手段。缺點： 焚燒過程易產(chǎn)生二惡英、苯并芘等劇毒物質(zhì)，造成二次污染 投資大，成本高、對技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)能力要求高 第七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月熱解處理利用固體廢棄物中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在無氧或缺氧的條件下受熱分

4、解的過程，即把固體廢棄物中的能源轉(zhuǎn)變成可貯存與可運輸?shù)娜剂稀峤馓幚碇饕峤夥ê蜌饣壳暗臒峤馓幚碇饕轻槍σ恍┨囟ǖ母邿釓U物。因此熱解處理技術(shù)復(fù)雜，成本高，進(jìn)行推廣有一定的困難。第八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月有機(jī)垃圾的生物處理方法方法產(chǎn)物說明填埋法甲烷、滲透水處理產(chǎn)甲烷或回收NH4-N自然條件下反應(yīng)，10-20年才穩(wěn)定堆肥法類似腐殖土肥料人為控制條件，好氧法需1個月，厭氧法需4個月以上厭氧消化法甲烷對城市污泥已有工程應(yīng)用，目前國內(nèi)外重視兩段式消化工藝高速發(fā)酵法肥料、飼料等利用固體發(fā)酵反應(yīng)器系統(tǒng)和高速發(fā)酵為生物，需24-48H生物發(fā)酵蛋白質(zhì)、酒精微生物轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)生物發(fā)酵葡

5、萄糖、糖醛與水解法并用第九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月固體廢物的堆肥法生物處理技術(shù)1.堆肥化的基本原理 堆肥化的實質(zhì)是有機(jī)固體廢棄物在微生物的作用下,通過生物化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定化的過程. 堆肥化可分為好氧法和厭氧法兩種.第十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs6.1.1 概述 1.白色污染的危害，開發(fā)可降解塑料材料。 2.可降解塑料的種類： 生物可降解塑料：完全生物降解塑料 部分生物降解塑料 化學(xué)可降解塑料：氧化降解塑料 水解降解塑料 光降解塑料： 光-生物-化學(xué)組合可降解塑料：第十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1.1 概述

6、 3.PHAs（聚-羥基烷酸）和PHB（聚-羥基丁酸）屬于脂肪族聚酯，最初由巨大芽孢桿菌的細(xì)胞中提取，普遍存在于微生物體內(nèi)。 第十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1.1 概述4.特性： 高分子特性：憎水性，氣體阻隔性，壓電性，非線性光學(xué)活性 新材料：生物可降解性，生物可相容性 5.用途：容器、袋、醫(yī)用材料。第十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs6.1.2合成PHAs的主要微生物 65個屬中的300種微生物，積累有PHAs的微生物通過用蘇丹黑或尼羅藍(lán)染色來鑒別。 生產(chǎn)PHAs的商業(yè)菌株應(yīng)具備的性能： 1）可利用廉價碳源； 2）生長速度快； 3

7、）對底物轉(zhuǎn)化率高； 4）胞內(nèi)聚合物含量高； 5）聚合物分子質(zhì)量大。 菌種主要有真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌、固氮菌和甲基營養(yǎng)菌等。第十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs第十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs6 .1.3合成途徑及關(guān)鍵酶 最具工業(yè)化前景的是聚羥基丁酸酯（PHB）和聚羥基戊酸酯（PHV）。聚羥基丁酸酯合成途徑有兩條： 三步合成途徑 五步合成途徑第十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs第十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs第十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)

8、作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs6.1.4 細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB 工藝選擇原則： 提高細(xì)胞培養(yǎng)密度；提高胞內(nèi)積累量；縮短發(fā)酵周期。 第十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs第二十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1.4 細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB關(guān)鍵問題：1）菌種對丙酸的低轉(zhuǎn)化率，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高；2）聚合物分子質(zhì)量分布范圍，且不易控制；3）提取技術(shù)達(dá)不到高收率、高純度，且污染大 ；4）性能不及化工合成塑料 。第二十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1.4 細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB 需要開發(fā)的技術(shù)： 1）丙酸轉(zhuǎn)化率高、生長速度快的菌種育

9、種； 2）高生產(chǎn)強(qiáng)、高轉(zhuǎn)化率、高聚合物含量、聚合物分子量大和分布窄為目標(biāo)的流加發(fā)酵技術(shù)； 3）基因工程 E.coli菌種的開發(fā)；4）確定聚合物生物工藝與降解性能的相關(guān)性；5）低成本、高產(chǎn)品質(zhì)量的非有機(jī)溶劑清潔提取技術(shù)；6）聚合物分子設(shè)計、修飾和共混加工技術(shù)。第二十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs6.1.5植物生產(chǎn)PHB 1992年將真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌的PHB合成途徑中phbB、phbC轉(zhuǎn)入擬南芥，合成了100毫克/克的PHB,但植物生長受到干擾。 1994年將PHB定位于質(zhì)體，將連有葉綠體信號肽的phbB、phbA、phbC轉(zhuǎn)入擬南芥，積累了14克/克的PHB

10、,而且植物生長正常。 油菜、大豆等油料作物的種子是最佳部位。第二十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs第二十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.1可生物降解塑料PHAs第二十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)6.2.1概述 利用各種廢物（碳水化合物、碳?xì)浠衔铩⑹图庸じ碑a(chǎn)品）培養(yǎng)單細(xì)胞生物（細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌和微型藻類）而獲得生物體蛋白。 高濃度的有機(jī)廢水（糖廠的廢糖蜜、造紙廠的亞硫酸鹽廢液、酒精廠廢液和食品廠廢液等）可用于單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)。第二十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋

11、白生產(chǎn)6.2.2:微生物蛋白的營養(yǎng)價值 稍差于魚粉，但優(yōu)于大豆，是優(yōu)質(zhì)的飼料添加劑。 用途：人類食品； 飼料； 工業(yè)原料第二十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)6.2.3生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物 細(xì)菌生長快，蛋白含量高，原料要求簡單，但個體小，分離困難，蛋白不易消化吸收。 絲狀真菌易于回收，但生產(chǎn)速度慢，蛋白含量低。 藻類的纖維質(zhì)細(xì)胞壁不易為人體消化。 酵母個體大，易于分離回收，蛋白易于消化吸收。第二十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)第二十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月

12、6.2.3生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的微生物微生物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的優(yōu)點 1）生長速度快（0.5-1h繁殖一代）； 2）容易進(jìn)行遺傳操作，改良其遺傳特性； 3）蛋白質(zhì)含量高，營養(yǎng)價值高； 4）反應(yīng)器中連續(xù)培養(yǎng)，不受氣候影響； 5）原料簡單。第三十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)6.2.4 生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的原料 1）農(nóng)業(yè)廢棄物（秸桿）； 2）烴類及其衍生物（石油烴）； 3）高濃度有機(jī)廢水（紙漿廢液）； 4）固體廢棄物（城市有機(jī)垃圾、酒糟）； 5）工業(yè)廢氣（ co2)。第三十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單

13、細(xì)胞蛋白生產(chǎn)第三十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)6.2.5單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)工藝 淀粉質(zhì)原料酒糟生產(chǎn)工藝 亞硫酸鹽紙漿廢液生產(chǎn)工藝 Waterloo單細(xì)胞蛋白生物轉(zhuǎn)化法 其它工藝第三十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)第三十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)第三十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)第三十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)第三十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.2 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)8.2.6存在的問題和對策 問

14、題：1）單細(xì)胞蛋白中核酸含量高，可能 會影響人體健康； 2）存在有毒性物質(zhì)，加強(qiáng)質(zhì)量檢測； 3）消化慢，易產(chǎn)生消化不良； 4）成本高。對策：1）菌種（增殖速度快、要求低、易于培養(yǎng)，蛋白含量高、組成好）； 2）原料簡單、低廉，能大量供應(yīng)； 3）菌體分離回收容易； 4）不易污染，排放廢水少； 5）無毒性、病原及致癌物質(zhì)。第四十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.2一些可作肥料資源的工業(yè)廢物 粉煤灰：燃煤后廢棄物。主要作為Si 、Ca肥應(yīng)用，添加在復(fù)肥配方中可改善粒狀肥料的某些理化性能。第四十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.2一些可作

15、肥料資源的工業(yè)廢物 污泥：是城市污水處理的產(chǎn)物，穩(wěn)定化和無害化處理，消除了臭味和殺死蟲卵病菌。但重金屬含量高分揀、發(fā)酵處理的垃圾，可制成有機(jī)復(fù)肥或改土劑施用。第四十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.2一些可作肥料資源的工業(yè)廢物 糖廠廢渣：濾泥、蔗渣、蔗髓（主要用補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)）。濾泥依制糖工藝不同有兩種：雙碳酸法濾泥和亞硫酸法濾泥。第四十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.2一些可作肥料資源的工業(yè)廢物 禽畜糞便：有機(jī)質(zhì)豐富，較高的N、P、K，但有臭味，蟲卵病毒?？刹扇“l(fā)酵除臭、膨化除臭、化學(xué)除臭等方法除臭；采用化學(xué)和高溫消毒。第四十

16、四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.2一些可作肥料資源的工業(yè)廢物 高濃度有機(jī)廢液：酒精味精廢液含有NPK外，還含有豐富的氨基酸、激素類、糖份和維生素等物質(zhì)，具有較高的生物活性。第四十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.2一些可作肥料資源的工業(yè)廢物 冶金廢渣及尾礦：鋼鐵廢渣含Ca、Si、Mg較高，同時含一些微量元素，是一種堿性肥料；煉鋁工業(yè)的紅泥含Si較高，可做肥料。尾礦可做微量元素肥料資源開發(fā)。第四十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.3廢棄物肥料資源的開發(fā)和利用 有機(jī)肥 有機(jī)復(fù)肥第四十七張，PPT

17、共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.3廢棄物肥料6.3.3廢棄物肥料資源的開發(fā)和利用第四十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.1背景 1）重金屬、農(nóng)用化學(xué)、有機(jī)化學(xué)品的大量使用，使耕地受到污染，對我國的環(huán)境質(zhì)量、食物安全和公眾健康構(gòu)成威脅。 2）不合理的施用化學(xué)肥料、污水灌溉等造成地下水污染、農(nóng)產(chǎn)品污染和湖泊富營養(yǎng)化。 3）國內(nèi)外積極發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)（生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)），要求不用或少用化學(xué)肥料、化學(xué)農(nóng)藥和其它化學(xué)品。 因此，需要開發(fā)新型環(huán)境友好肥料。第四十九張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.2微生物肥料的定義 以多種有益微生物為主體

18、,加入一定量的有機(jī)物,配合自然無機(jī)礦物營養(yǎng)物質(zhì),通過生物化學(xué)工程處理和微生物發(fā)酵工藝而制成的有機(jī)肥料. 生物肥料第五十張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.3微生物肥料的特點和優(yōu)點 1) 使用量少; 2)含菌量高; 3)具有特定的生理功能; 4)使用特定的菌種; 5)肥效長; 6)保護(hù)環(huán)境,改良土壤結(jié)構(gòu); 7) 促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)和有機(jī)食品生產(chǎn); 8)提高農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出效率.第五十一張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.4微生物肥料的種類和作用 種類： 1）增加營養(yǎng)元素的供應(yīng)量-根瘤菌。 2）刺激植物促進(jìn)吸收-菌根菌。 作用： 1）增加土壤肥力；

19、 2）制造并協(xié)助農(nóng)作物吸收營養(yǎng)； 3）增強(qiáng)植物抗病蟲害和抗旱能力； 4）減少化肥的使用量和提高作物品質(zhì)。第五十二張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.5作用機(jī)理 1）活化并促進(jìn)植物對營養(yǎng)元素的吸收第五十三張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.5作用機(jī)理 2）增加營養(yǎng)元素的供應(yīng)量第五十四張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.6微生物肥料簡介 按制品中主要微生物種類： 細(xì)菌肥料（根瘤菌肥、固氮、解磷、解鉀） 放線菌肥（抗生肥料） 真菌類肥料（菌根真菌、霉菌、酵母肥） 光合細(xì)菌肥料第五十五張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于

20、2022年6月6.4微生物肥料6.4.6微生物肥料簡介 按作用機(jī)理：根瘤菌肥料 固氮菌肥料 解磷肥料 硅酸鹽類肥料 芽孢桿菌制劑 分解作物秸稈制劑 微生物植物生長調(diào)節(jié)第五十六張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.6微生物肥料簡介 根瘤菌類肥料：固體接種劑（2億活菌/克）第五十七張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.6微生物肥料簡介 光合細(xì)菌肥料： 光合細(xì)菌能利用硫化物、氨態(tài)氮和小分子有機(jī)物進(jìn)行光合作用，將有害污染物變?yōu)闋I養(yǎng)物質(zhì)或無害物質(zhì)，作為植物的養(yǎng)分；同時光合細(xì)菌可產(chǎn)生許多促生長因子、維生素、輔酶等，可激活植物細(xì)胞的活性，提高作物光合作用的能力。第五十八張，PPT共六十四頁，創(chuàng)作于2022年6月6.4微生物肥料6.4.7微生物肥料生產(chǎn)存在的問題 1）盲目加入多種菌導(dǎo)致相互拮抗； 2）發(fā)酵設(shè)備不完善； 3）生產(chǎn)技術(shù)低下，工藝落后