微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用（通用15篇）

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇1

msw生物处理技术主要包括好氧和厌氧生物处理。好氧生物处理如：好氧堆肥、生物反应器填埋等，其工艺中的微生物主要有细菌、放线菌、真菌等微生物种群。厌氧生物处理，如：厌氧消化、厌氧填埋等，其工艺中的微生物又称“瘤胃微生物”，主要有水解细菌、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群等。

在msw好氧生物降解过程中，细菌凭借强大的比表面积，可以快速将可溶性底物吸收到细胞中，进行胞内代谢。总的来说，其数量要比放线菌和真菌多得多。当然，在不同的环境中分离的细菌在分类学上具有多样性，主要有假单胞菌属（pseudomonas）、克雷伯氏菌属（klebsiella）以及芽孢杆菌属（bacillus）的细菌。在堆肥过程中，细菌总数的变化趋势是高-低-高。堆肥初期，有机废物中携带有的大量细菌分解有机物质释放能量，使堆体温度上升，此时，常温细菌受到抑制，嗜温细菌活跃；当堆温升至高温阶段，只有少量的嗜热细菌可以活动；高温期过后，随着有机成分的减少，堆体温度降低，嗜温及常温细菌又开始活跃，使细菌总数上升。整个好氧降解过程中，嗜温细菌是堆肥系统中最主要的微生物。

现代生物技术与环境保护

现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。

（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

（2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。

（3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇2

1 餐厨垃圾处理常规工艺

我国餐厨垃圾处理较常规的方式主要有填埋、焚烧、厌氧发酵、饲料化和堆肥等, 其资源化利用方式主要有厌氧发酵、饲料化和肥料化三种工艺技术[4]。但不同的资源化处理技术对餐厨垃圾处理项目的总投资、占地面积、资源化产品销售市场以及项目所在地周边的环境与社会效益等方面存在较大差异。

1.1 填埋和焚烧法

餐厨垃圾水分含量占餐厨垃圾总量的75%~95%[5,6], 垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液主要来源于填埋场餐厨垃圾腐败、发酵所形成的浸出液。通过填埋法处理餐厨垃圾不仅占用大量土地, 由餐厨垃圾产生的垃圾渗滤液还会给填埋场周围的空气环境、地下水和土壤带来巨大的影响。餐厨垃圾高的含水率决定了餐厨垃圾热值低, 会导致焚烧炉内的物料燃烧不充分, 易促进二恶英的产生[7]。因此, 将餐厨垃圾填埋和焚烧处置不仅资源化利用率低, 而且容易对周围环境形成二次污染, 危害人类健康。

1.2 厌氧发酵

厌氧发酵是通过厌氧微生物的代谢作用, 将餐厨垃圾消化、分解, 主要产生甲烷和氢气等能源物质[8,9,10,11,12,13]。餐厨垃圾厌氧发酵产沼气技术目前已较成熟, 但厌氧发酵反应速率慢, 餐厨垃圾处理周期长, 项目占地面积较大, 工程前期的投入较大, 操作技术要求较高[14]。此外, 在我国北方地区由于冬季气温较低时, 厌氧微生物多处于休眠状态, 需提供额外的热量供应才能维持厌氧微生物的正常生化反应, 利用餐厨垃圾厌氧发酵所产生的沼气提供的热量可能还不足以满足厌氧微生物保持正常的生化反应所需要的能量, 该工艺技术存在着能量不平衡的问题, 推广应用具有一定的局限性。

1.3 饲料化

国内餐厨垃圾饲料化处理主要是用来生产菌体蛋白, 如2008年奥运村餐厨垃圾处理服务商北京嘉博文生物科技公司[15]。此外, 通过真空油炸餐厨垃圾能很好地保证餐厨垃圾的营养成分, 又对餐厨垃圾进行了一次真空消毒[3], 但该技术在国内目前并无应用的典型案例。由于制取饲料的质量和品质受餐厨垃圾来料成分的波动影响较大, 也可能存在蛋白同源性污染问题[16], 国家并无明确支持或鼓励的相关政策文件, 通常处理规模较小[4]。

2 生物降解技术处理餐厨垃圾工艺

生物降解技术主要是利用好氧微生物的新陈代谢活动将餐厨垃圾中的有机质转化为易于被植物吸收、利用的有机肥料。以深圳市盐田区餐厨垃圾处理项目所采用的“餐厨垃圾源头分类预处理+节点高温生物减量+末端资源化处理”工艺模式为例, 该项目在餐厨垃圾产生点就近的生活垃圾转运站等公用环卫设施处安放深圳瑞赛尔环保股份有限公司研制生产的高温生物降解机对生活垃圾转运站周围的餐饮单位产生的餐厨垃圾进行就地生物减量化处理, 从而保证了餐厨垃圾处理的及时性, 减少了因餐厨垃圾处理不及时腐败变质对环境造成的污染, 同时也降低了餐厨垃圾的运输成本。生物降解技术处理餐厨垃圾的工艺流程见图1。

3 处理效果

本项目经生物降解处理后的餐厨垃圾剩余物可以作为园林绿化有机肥料或是与园林绿化废弃物协同处理生产生物质燃料, 有机肥料产品的品质符合国家现行标准《有机肥料》NY525和《生物有机肥》NY884的要求, 生物质燃料产品的热值可达4000大卡以上, 可以替代煤炭等燃料燃烧。餐厨垃圾在生物降解处理过程中产生的废气排放指标优于《广东省地方标准大气污染物排放限值》 (DB44/27-2001) 第二时段二级和《中华人民共和国国家标准恶臭污染物排放标准》 (GB14554-93) 表2, 无废水和固体废弃物产生。

4 主要经济技术指标

本项目总投资1498.6万元。达到日处理盐田区餐厨垃圾100t的规模, 可实现年处理餐厨垃圾3.65×104t;经生物降解处理后得到的降解剩余物与盐田区的园林绿化废弃物协同处置生产生物质燃料, 可实现年产生物质燃料5475t, 实现年产品销售收入383万元。

5 结语

(1) 采用生物降解技术, 较传统的垃圾生化处理技术在减量率和降解时间上有显著改进, 实现了餐厨垃圾85%以上的快速减量处理。 (2) 通过在区域科学合理布局高温生物降解系统, 及时实现了对区域餐厨垃圾的就地处理, 减少了餐厨垃圾的暴露时间, 减少餐厨垃圾带来对环境的二次污染。 (3) 利用高温生物降解机的智能控制系统实现对降解过程中温度、氧气等关键数据的监控, 利用微生物反应释放的能量维持微生物自身的适合环境温度, 减少了外加热源的使用, 节能效果显著。

摘要：在对餐厨垃圾常规处理技术比较分析的基础之上, 以盐田区餐厨垃圾处理项目作为典型案例, 对生物降解技术在餐厨垃圾处理中的应用在处理工艺、处理效果、经济技术等方面加以评价和总结。

关键词：生物降解,餐厨垃圾,处理

参考文献

[1]宁新蕾."潲水猪"肉产品对人体的危害[J].四川畜牧兽医, 2006, 33 (1) :41-42.

[2]陈郁材, 黄桂材, 谢增勇, 等.浅谈"潲水猪"的生存与危害[J].现代畜牧兽医, 2007 (9) :5-6.

[3]袁玉玉, 曹先艳, 牛冬杰, 等.餐厨垃圾特性及处理技术[J].环境卫生工程, 2006, 14 (6) :46-49.

[4]熊亭.餐厨垃圾处理现状及主要处理技术分析[J].绿色科技, 2016 (16) :32-34.

[5]任连海, 聂永丰.餐厨垃圾管理的现状、问题及对策[J].中国环保产业, 2010 (12) :45-49.

[6]陈国美.餐厨垃圾生产肥料管理研究[D].天津大学, 2007.

[7]严镝飞.餐厨垃圾规范管理研究[J].环境科技, 2010, 23 (a02) :89-92.

[8]Zhang R, El-Mashad H M, Hartman K, et al.Characterization of food waste as feedstock for anaerobic digestion[J].Bioresource Technology, 2007, 98 (4) :929-935.

[9]Ji H J, Lee D S, Park D, et al.Biological hydrogen production by immobilized cells of Clostridium tyrobutyricum JM1 isolated from a food waste treatment process[J].Bioresource Technology, 2008, 99 (14) :6666-72.

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇3

信息技术在城市生活垃圾统计管理中的应用，主要体现在运用无线通信技术跟踪采集垃圾流向基础数据、运用自动称重技术完整计量传送垃圾称重数据、运用电子监控技术采集统计数据监控设施运行和运用网络集成技术整体提升垃圾统计管理水平等四个方面。

一、运用无线通信技术，跟踪采集垃圾流向基础数据

城市生活垃圾一般会经历产生、搜集、清运、分选、转运、利用、处置等几个环节，它产生于居民小区或者机关企事业等单位，经搜集存放于密闭式清洁站（俗称“垃圾楼”），由环卫运输单位清运至垃圾中转站进行分选处理，有机含量高的垃圾进行堆肥等利用，其余的垃圾以及利用后产生的残渣进行焚烧或填埋处置。如此繁杂专业的处理过程，要跟踪垃圾处理每一步的准确流向并采集到具体数值不是易事，但是利用无线通信技术可以解决这一难题。以IC卡结合计算机管理软件技术为例，对城市生活垃圾清运处置全过程作业量的基础统计信息进行跟踪采集主要有以下四个步骤：

第一步是提前定制IC卡信息。环卫运输单位应本着“一车一人一卡”的原则，在司机出车进行垃圾运输作业之前定制IC卡信息，主要包括司机姓名、驾驶车辆车号等内容，发放给对应作业司机。

第二步是确认垃圾来源信息。司机携对应IC卡驾车从环卫运输单位出发，到达密闭式清洁站卸下空集装箱，挂上装满垃圾的重集装箱，在设置于密闭式清洁站的POS机上刷IC卡，IC卡里自动记录密闭式清洁站名称、垃圾类别、密闭式清洁站管理员姓名、来源时间等内容，确认这些垃圾来源信息后司机开车去垃圾处理设施。

第三步是记录进站称重信息。司机将重集装箱运至垃圾处理设施，在地磅进站刷卡器上刷IC卡，地磅计算机管理系统记录垃圾来源、进站时间及称重总重等信息。

第四步是记录出站称重信息。司机到达垃圾处理设施卸料平台卸净集装箱内垃圾，载着空集装箱进入出站地磅，在地磅出站刷卡器上刷IC卡，地磅计算机管理系统记录出站时间及称重皮重等信息。

重复以上四个步骤形成一个基础信息跟踪采集闭合，完成一次垃圾运载统计计量工作，司机驾车离开垃圾处理设施进行第二次运输作业，整个流程如图1所示。

垃圾进入中转设施进行分选处理后，运至垃圾综合处理厂进行资源化利用，之后残渣运出，或者将垃圾直接从垃圾中转设施运至终端设施进行焚烧或填埋，处置过程的信息采集步骤与上述流程相似。每一次刷IC卡采集到的信息都实时上传至数据信息中心（指定网络系统），使垃圾流向每一个环节都被记录并形成最终计量数据。

另外，也可采用GPS结合IC卡与计算机管理软件综合运用技术跟踪采集垃圾流向基础数据。基础数据的全面采集为核心数据的分析与利用打下坚实的基础，极大地提高了统计数据质量及统计工作效率。

二、运用自动称重技术，完整计量传送垃圾称重数据

对城市生活垃圾作业量的统计方法一般有三种：最简单的方法是根据车辆额定载重量直接统计垃圾作业量；比较科学的方法是地磅称重计量，即车辆载上装满垃圾的重集装箱上地磅过磅，工作人员根据地磅显示屏上显示的数据在记录单上记录总重数据，扣除车辆及空集装箱额定皮重，得出净重；最先进科学的方法是运用IC卡（或者GPS）结合计算机管理软件进行双向过磅自动称重，通过网络自动传送数据至数据信息中心。

运用自动称重技术计量传送垃圾称重数据主要包括以下三步：

第一步是配置必要的称重网络设备，确保系统正常有序运行。

1．在垃圾处理设施进站口并排建设进站地磅及出站地磅，进出站地磅边分别安装进出站刷卡器，分别设置刷卡称重自动升降的进出站栏杆。

2．在地磅房安装计算机、显示屏、打印机等必要的地磅称重计量设备。

3．在地磅房安装自动传输数据的网络服务器等网络传输设备。

4．安装调试称重计量系统及网络传输系统，确保软硬件灵敏反应，有效运行，确保自动称重计量及数据传输系统正常有序运行。

第二步是按照规范的工艺流程作业，地磅自动称重精确计量。

1．司机携IC卡运输垃圾至垃圾处理设施，在地磅进站刷卡器上刷IC卡，地磅称重系统自动获取垃圾来源信息，运输车辆驶上地磅称重台面停稳后开始称重，地磅计算机称重系统自动记录进站时间及总重数据。

2．获取地磅称重数据后地磅统计人员给出车辆放行信号，进站栏杆自动抬升，司机将车辆驶离地磅称重台面，进站栏杆自动落下，车辆进入卸料平台卸净垃圾。

3．司机将车辆驶上出站地磅称重台面，在地磅出站刷卡器上刷IC卡，车辆停稳后开始称重，地磅计算机称重系统自动记录出站时间及皮重数据，出站栏杆自动抬升放行，司机将车开出垃圾处理设施，出站栏杆自动落下。

4．地磅计算机管理软件完整精准记录与本次作业有关的司机姓名、车辆编号、垃圾来源、进出站称重时间及重量等信息，自动求出净重数据。地磅统计人员打印记录单以便进一步核对及存档，完成一次垃圾作业统计计量。

第三步是借助先进的网络传输技术，实时传送垃圾称重数据。

计算机地磅称重系统在完整保存统计信息的同时，实时自动传送所有数据到数据信息中心，数据信息中心接收并分析处理数据，实现统计数据的集中管理。

自动称重及实时完整传送数据是信息技术在城市生活垃圾统计管理应用中的核心，应用本技术所获取的作业量等数据是城市生活垃圾统计核心数据，为确认作业量、完成作业经费的结算核拨打下了坚实的基础。

三、运用电子监控技术，采集统计数据监控设施运行

生活垃圾进入垃圾处理设施后，按照设定的工艺流程进行无害化处理，借助电子监控技术可以极大地提高设施自动化运行水平，加强统计数据自动采集力度。以垃圾堆肥厂为例，准确采集设施运行统计数据及监控设施运行状况主要体现在以下三个方面：

（一）实时监控设备运行状况

现代化垃圾堆肥厂处理工艺复杂，设备自动化程度较高，对设备运行时间数据采集以及对设备的运行控制，可以通过视频监控及工艺控制设备等组成的电子监控网络来实现。通常做法是在设备上安装传感器或在关键监控点安装视频摄像，自动采集、传送统计数据及视频录像，控制堆肥作业严格按照工艺流程进行。

视频监控和工艺控制设备一般安装在中央控制室，当设备出现问题时，设备会自动停转并报警，设备问题信息在中央控制室电脑上显示。中央控制室工作人员通过监控录像及信息提示，分析设备运行存在的问题，通过远程控制或者通知维修人员解决问题后重新启动设备。中央控制室计算机管理系统自动记录并传输设备运行时间及故障时间等数据，为考核设备完好率、分析设备运行状况、改进设备自动化运行方案提供依据，不断提高垃圾堆肥厂设备运行管理水平。

（二）实时测量控制运行参数

对垃圾堆肥厂运行参数进行测量和控制最典型的是隧道堆肥发酵阶段，在此阶段按照工艺要求应保证两天内隧道温度上升到55℃，并保持55℃以上高温阶段5天，含水率在50%-60%，氧气含量在13%-20.9%。通过在隧道安装温度、湿度和氧气传感器，对这些工艺运行参数进行实时测量，测量到的数据实时传送到中央控制室。中央控制室通过计算机控制软件的分析，通过调节新鲜风风阀开度、循环风风阀开度以及风机转速，使温度、湿度和氧气含量符合堆肥生产工艺要求，达到垃圾堆肥发酵预期的生产效果。这种信息技术的应用具有较高的统计计量水平。

（三）实时监视测量大气环境

垃圾堆肥厂通过在线气体监测对厂区气体进行实时监测并自动采集传送统计数据，利用自动喷淋除臭装置加强对厂区臭气的治理，减少堆肥生产对环境的影响。一方面通过在厂区适宜的监控点安装在线气体监测仪，对厂区气体进行实时监测，监测点的气体传感器获得气体浓度后，将监测数据传送到数据信息中心，环卫作业监管单位利用该数据进行考核评价，设施利用该数据分析改进运行管理。另一方面通过电子技术安装自动喷淋除臭设备，对厂区臭气进行治理，喷淋除臭设备每天按照设定的喷淋周期自动喷淋除臭，使用的喷淋药液为生物除臭液和水的混合液，设备自动按一定比例加注除臭液和清水。喷淋周期、除臭液与水混合比例、何时加注都通过电子技术进行控制，这种自动化控制与调节保证除臭效果符合工艺要求，达到减少大气污染的效果。

以上这些信息技术的应用体现了垃圾处理设施运行自动化程度高、数据计量、控制、采集水平高的特点，信息技术在处理设施的应用不但大大降低了人工成本，还可以通过对数据的实时分析，查找问题或指标超标原因，改进作业方案，提高垃圾处理设施整体运行管理水平。

四、运用网络集成技术，整体提升垃圾统计管理水平

各种信息技术在城市生活垃圾统计管理中的应用，最后都将通过网络集成，采集到的各类统计数据全部集中在一个统一的平台，各相关单位在这个平台上分析、处理、利用相关统计数据，形成一个高效运行、高度共享的统计信息管理系统。

集成后的统计信息管理系统能够自动完成日常统计数据的审核报送，为环卫作业监管单位分析发布环卫生产作业的考核结果提供平台，可以最终实现实时结算城市生活垃圾的作业经费，全面提升城市生活垃圾统计管理水平。

一是自动完成日常统计数据的审核报送。在这个统一的统计信息管理系统网络平台上，可以由基础数据自动生成统计日报等报表。各单位按照权限分配及时获取与本单位有关的统计数据，通过对这些数据进行分析核对，在网上审核、确认相应统计数据，完成日报数据报送等有关工作。

二是分析发布环卫生产作业的考核结果。环卫作业监管单位通过对环卫作业数据以及在线监测数据的分析，结合环卫作业现场检查情况，综合考核评价环卫生产作业情况后给出考核得分，并将考核得分及具体扣分项向相关单位通报，以利于有关单位持续改进环卫作业质量、不断提高设施运营管理水平，进而提升城市生活垃圾处理水平。

三是实时结算城市生活垃圾的作业经费。在全面搜集环卫作业基础数据、掌握环卫作业量等核心统计数据的基础上，在统计信息管理系统中搭建环卫作业经费网络结算平台。按照不同垃圾类别、不同作业处理方式对应不同作业单价的原则，结合环卫作业监管单位给出的考核得分，在网络平台上实时完成政府与环卫作业单位的作业经费结算工作，极大地提高了政府主管部门利用信息技术对城市生活垃圾进行精细化管理的城市科技管理水平。

值得一提的是，网络集成技术的运用应根据环卫作业的发展变化适时调整，不断完善统计管理方法，持续提高城市生活垃圾统计工作科技管理水平。

总之，随着现代信息技术的不断发展以及城市精细化管理要求的不断提高，城市管理将越来越多地利用现代信息技术。城市生活垃圾的统计精细化管理也不例外，现代信息技术必将越来越多地应用于城市生活垃圾统计管理的各个方面，以此获取的详实可靠的统计信息为政府宏观决策提供了依据，并促使环卫作业单位努力提高环卫作业质量，不断改善设施运营管理水平，积极打造资源节约型和环境友好型垃圾处理设施，为实现垃圾处理无害化、减量化、资源化的目标而发挥重要的作用，使我们生活的环境越来越美丽，我们所处的城市越来越宜居。

微生物与生活垃圾处理 篇4

摘要：垃圾是人类在日常生活中不可避免地产生的废弃物，针对生活垃圾本文介绍了几种主要生物处理方法，以及分析了在处理过程中的各种微生物，并指出了生物处理正成为生活垃圾处理的发展方向之一。关键词：生活垃圾； 生物处理技术； 微生物

随着经济的发展，人口的增加以及人民生活水平的提高，城市生活垃圾的产量与日俱增，<<中国二十一世纪议程>>白皮书指出：“全国历年城市生活垃圾存量达60多亿吨，有200个城市陷入垃圾包围之中。”据统计，我国城市垃圾增长率大于10%，超过全世界平均8.42%的年平均增长速度。如何处理好如此庞大的城市生活垃圾，已成为全世界广泛关注的问题。同时其带来的环境污染和人类聚居状况恶化等问题，也成为世界各国共同关心的问题,它还成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。因此垃圾的处理向着减量化、无害化和资源化的方向发展是我们的对策。目前，国内外处理垃圾的主要方法有卫生填埋、堆肥化、焚烧，其中前两种处理方式均属于生物处理技术。具体来说，这种垃圾生物处理技术就是城市生活垃圾中固有的或外添加的微生物，在一定控制条件下，进行一系列的生物化学反应，使得垃圾中的不稳定的有机物代谢后释放能量或转化为新的细胞物质，从而垃圾逐步达稳定化的一个生化过程。

[1]1 生活垃圾生物处理方法

1.1堆肥处理法

堆肥是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖转化的生物化学过程，最终形成类似腐殖质，可作为肥料或土壤的改良剂。堆肥技术是实现城市垃圾资源化、无害化的一条重要途径。它不仅可以杀死垃圾中的病原菌，有效处理垃圾中的有机物，增加土壤中的有机成份，而且可生产有机肥料，有利于增加农业产量。

由于传统堆肥处理法是利用堆制原料中的土著微生物来降解有机污染物，堆肥初期土著微生物数量少，需要一定时间才能繁殖起来，且各种微生物分解速度差别很大，因此传统堆肥往往存在发酵时间长、产生臭味且肥效低等问题。

研究表明，进行人为接种分解有机物能力强的微生物，可以加速堆肥材料的腐熟，提高温度，消灭某些病原体、虫卵等，并能控制臭气，增加堆肥成品中的有益微生物。因而通过加入复合微生物菌剂和调理剂或分解促进剂来提高和加速堆肥反应过程，成为目前垃圾堆肥研究的热点。

[2]1.2 厌氧消化法

厌氧是将复杂有机物在无氧情况下降解成N、P无机化合物和CH4、CO，H2等气体。该方法在处理生活垃圾中十分盛行，不仅因为它有很高的处理效率，而且可获得甲烷等能源气体。厌氧消化是将复杂有机物首先降解成游离糖、乙醇、挥发性脂肪酸(VFA)、H2及C02，而后乙醇和挥发性脂肪酸被氧化成乙酸和H2，最后一步是乙酸和H2，被转化成CH4，这三步之间有着严格的相互协调作用。

1.3 混合处理法

是将生活垃圾进行好氧与厌氧耦合处理，达到快速降解垃圾的目的。既能克服好氧堆肥周期长的缺点，又能在厌氧消化中获得能源。

中科院成都微生物研究所廖银章等人与美国佛罗里达大学进行合作研究，在发酵工艺方面取得了一些成果。他们用先好氧后厌氧发酵、两步发酵和高固体浓度发酵三种方法对城市有机垃圾厌氧产甲烷进行了研究。研究指出前者具有启动快、产气量高、处理周期短等优点。采用两步法发酵可显著提高挥发酸和甲烷产量，还能提高城市固体废物的生物降解率。

[3]2 生活垃圾生物处理中的主要微生物

生活垃圾的生物降解均依赖于微生物对这些物质的分解作用，进一步了解研究这些微生物，对于生活垃圾的生物处理具有重要意义。在自然界中存在着丰富的微生物种群，这些微生物虽然个体微小，但在垃圾处理及环境污染净化中却扮演着不容忽视的重要作用。这些微生物是通过水和风的散播得以存在各处的，因此垃圾中存在有大量微生物。它们由于自身的生理特性，可以通过自发的或人为的遗传、变异等生物过程适应环境的变化，使之能以各种污染物尤其是有机污染物为营养源，通过吸收、代谢等一系列反应，将环境中的污染物转化为稳定无害的无机物。因而，在生物圈中微生物充当着分解者的角色。正是这种微生物对环境污染的降解作用保证了自然界正常的物质循环，在垃圾处理中发挥了作用。

垃圾的生物处理技术可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理利用好氧微生物在有氧条件下的代谢作用，将垃圾中复杂的有机物分解成二氧化碳和水,如：好氧堆肥、生物反应器填埋等，其工艺中的微生物主要有细菌、放线菌、真菌等微生物种群。厌氧生物处理是利用在无氧条件下生长的厌氧或兼性微生物的代谢作用处理垃圾，其主要降解产物是甲烷和二氧化碳等，如：厌氧消化、厌氧填埋等，其工艺中的微生物又称“瘤胃微生物”，主要有水解细菌、产氢产乙酸菌群和产甲烷菌群等。当今，微生物技术已成为垃圾处理中的主流方法。

[4]2.1 生活垃圾处理中的好氧微生物

2.1.1 细菌

在垃圾好氧生物降解过程中，细菌凭借强大的比表面积，可以快速将可溶性底物吸收到细胞中，进行胞内代谢。总的来说，其数量要比放线菌和真菌多得多。在堆肥过程中，细菌总数的变化趋势是高-低-高。堆肥初期，有机废物中携带有的大量细菌分解有机物质释放能量，使堆体温度上升，此时，常温细菌受到抑制，嗜温细菌活跃；当堆温升至高温阶段，只有少量的嗜热细菌可以活动；高温期过后，随着有机成分的减少，堆体温度降低，嗜温及常温细菌又开始活跃，使细菌总数上升。整个好氧降解过程中，嗜温细菌是堆肥系统中最主要的微生物。2.1.2 放线菌

放线菌具有多细胞菌丝，可以分解一些纤维素,并溶解木质素。它比真菌能够忍受更高的温度和pH值,在垃圾生物降解的高温阶段是分解木质纤维素的优势菌群。研究表明，诺卡氏菌、链霉菌、高温放线菌和单孢子菌等在垃圾好氧堆肥中占优势。2.1.3 真菌

在垃圾生物降解过程中，真菌对垃圾有机成分的分解和稳定化起着重要的作用。真菌不仅能分泌胞外酶，水解有机物质，而且由于其菌丝的机械穿插作用，还对物料起一定的物理破坏作用，促进生化反应。温度是影响真菌生长的重要因素之一，堆肥过程中随着温度的升高,真菌的菌落数开始减少,在64℃左右,嗜热性真菌几乎全部消失。当温度下降到60℃以下时,嗜温性真菌和嗜热性真菌又都会重新出现在堆肥中。

2.2 生活垃圾处理中的厌氧微生物

垃圾的生物处理技术中的厌氧生物处理依次分为水解、产氢产酸和产甲烷三个阶段，每个阶段各有其 独特的微生物类群起生物降解作用。2.2.1 水解细菌

水解阶段水解细菌利用胞外酶对有机物进行体外酶解，使固体物质变成可溶于水的物质，然后细胞将其吸收，水解成不同产物，该阶段起作用的细菌为水解细菌。2.2.2 产氢产乙酸菌群

产氢产乙酸菌群是将第一阶段发酵产物如丙酸等三碳以上有机酸、长链脂肪酸和醇类等氧化分解成乙酸和分子氢。在卫生填埋场中已分离出产氢产乙酸菌布氏甲烷杆菌属和G株布氏甲烷杆菌属等。2.2.3 产甲烷菌群

甲烷菌利用H2/CO2、醋酸和甲醇甲酸等C类化合物为基质，将其转化为甲烷。在卫生填埋场中,产甲烷菌群分杆状菌、球状菌和八叠球菌三类。杆状产甲烷菌通常呈弯曲、链状或丝状。球状产甲烷细菌直径为0.3～5微米,球形细胞呈正圆形或椭圆形,成对排列成链状。八叠球状产甲烷菌,其细胞繁殖成规则、大小一致的类似砂粒的堆积物,有227巴氏甲烷八叠球菌、巴氏甲烷八叠球菌、嗜热甲烷八叠球菌等。

[5][5]3 微生物在垃圾处理中的应用

3.1 瘤胃微生物降解木质纤维素

瘤胃是天然复杂的生物降解系统，因而研究瘤胃微生物对于我们了解生活垃圾降解机理具有很重要的借鉴作用和参考价值。

华南理工大学陈庆今等人对瘤胃中微生物的研究指出，瘤胃内以异养厌氧菌为主，含有有机垃圾厌氧消化三阶段所需要的微生物种类，即瘤胃中存在水解菌、酸化菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌，瘤胃中的微生物是自然界中非常完整的一个有机物质转化的生态系统。一般厌氧消化都存在产物抑制的问题，但由于瘤胃微生物是一个复合菌群，一种反应的产物往往是另外一种反应的利用底物，底物抑制现象被排除。城市有机垃圾中木质纤维素是难以被降解的，而瘤胃微生物能够高效降解木质纤维素，是因为瘤胃菌群中存在各种可以分别降解木质素和结晶纤维素的微生物，它们分泌的各种酶类是降解的关键所在。

[6]3.2 堆肥微生物降解有机物

二十世纪八十年代末国内外许多学者致力于研究鉴定堆肥过程中的微生物，从而筛选出有效的降解生活垃圾的微生物菌株。

康建雄研究了生活垃圾堆肥过程中的微生物数量，指出垃圾中微生物数量与垃圾类型、垃圾产生源的地域分布无关，与产生源垃圾的新鲜度有关，同时确定垃圾处理过程中，中温微生物在数量上占优势。堆肥过程中有机物的分解与稳定化主要发生在高温阶段，此时中温型与高温型微生物都起着巨大作用。

高效复合微生物菌群与污泥混合堆肥，可提高有机污染物的生物降解率。这些高效复合微生物菌群是由酵母菌、放线菌、乳酸菌、固氮菌、纤维素分解菌等多种微生物经特殊方法培养而成，它们依靠相互间协同作用，迅速分解垃圾中的有机物，并代谢出抗氧化物质，生成复杂而稳定的生态系统，增加堆肥中的含氮量，抑制有害微生物的生长繁殖。

[2]3.3 木质真菌消化降解垃圾

由于木质素是目前公认的微生物难降解的芳香族化合物之一。因此木质素的完全降解是真菌、细菌及相应微生物群落共同作用的结果。研究表明，单一的细菌、真菌、放线菌等群体，无论其活性多高，在加快垃圾生物降解过程中的作用都比不上复合微生物菌群的共同作用。其中真菌在降解木质素过程中起着主要作用。降解木质素的真菌根据腐朽类型分为：白腐菌、褐腐菌和软腐菌。白腐菌降解木质素的能力优于其降解纤维素的能力，它能够分泌胞外氧化酶降解木质素，而后两者降解木质素的能力弱于其降解纤

[8]

[7]维素的能力。因此白腐菌被认为是最主要的木质素降解微生物。

3.4．有效微生物(EM)在生活垃圾处理中的应用

有效微生物群，是由乳酸菌、酵母菌、放线菌和光合细菌等四大类80余种微生物组成的复合菌制剂。它是日本科学家比嘉照夫教授的研究成果，1992年开始用于生产，可用于农用、养殖业及环境保护等方面。

日本利用有效微生物技术已取得了相当的成功。其中，在生活垃圾处理方面，日本已开始推广有效微生物技术，并提出在家庭内将厨房垃圾变成有机肥料。用于生活垃圾发酵的专用粉状有效微生物只需用0.2%有效微生物(以米糠为主要成分)的发酵物，按1%的用量接种到有机生活垃圾中，进行厌氧发酵，夏季经7天后有机垃圾即被分解，且无臭无蚊蝇孳生，同时可得到无臭味的、可直接还原于土壤的活菌肥料，并可用于蔬菜和花卉的栽培。EM技术处理生活垃圾有效地控制了垃圾带来的环境污染问题，同时每年能够节约2800万日元的垃圾处理费。

[9]

[9]4 微生物技术展望

生活垃圾生物降解是多种微生物共同协同作用的结果，无论是厌氧生物处理垃圾工艺还是好氧生物处理垃圾工艺中，都存在着各种各样的微生物种群，正是这些微生物种群相互协调，互生互克，组成了一个复杂的生态系统，从而去除了使得垃圾不稳定的有机成分，使垃圾稳定化，甚至成为可再生利用的资源。因而在筛选这些有效微生物菌群时，要考虑不同微生物菌群间的拮抗作用，以确保有效菌种的优势。

目前将筛选到的有效微生物菌群，接种到生活垃圾中，通过好氧与厌氧联合处理工艺降解生活垃圾，是垃圾生物处理的发展趋势。将生活垃圾就地处理成有机肥料，从源头消除垃圾，减轻城市生活垃圾给环境造成的压力，避免二次污染，从而实现生活垃圾的无害化、减量化和资源化。我们相信，随着垃圾微生物降解机理研究的进一步深入，各种生物处理技术的研究开发，会有更为有效的垃圾微生物和处理工艺，实现由生活垃圾“废物”变为造福人类的“财富”。

致谢：本文在写作过程中得到了指导老师吕桂芬的悉心指导和批评指正，也得到了同学和朋友们的支持和帮助，在此表示深深的谢意。

参考资料：

[1] 赵由才，柴晓利.生活垃圾资源化原理与技术[M].北京： 化学工业出版社，2002：170—180.[2] 徐会连.固体垃圾的危害及处理[P].中国科学院广州能源研究科普基地，2007，06.[3] 陈守文，喻子牛等.微生物生物技术[M].北京：科学出版社，2002.[4] 林梦藻.微生物学(第一版)[M].长春： 东北师范大学出版社，1998： 3-

7、126-129.[5] 黄得扬，陆文静，王洪涛.有机固体废物堆肥化处理的微生物学机理研究[J].环境污染治理技术与设备，2004，5.[6] 王家玲，李舜鹏，黄正等.环境微生物学（第二版）[M].北京：化学工业出版社，1999： 123-125.[7] 席北斗，刘鸿亮，孟伟.垃圾堆肥高效复合微生物菌剂的制备[J].环境科学研究，2003，16.[8] 张建洲，李宏伟.微生物在降解污染和环境保护中的研究及应用[J].内蒙古林业，2004，8.[9] 陈希芹.有效微生物群（EM）在生活垃圾处理中的应用[J].智慧星最专业的产品技术指导，2008，1.Microbial life and waste disposal

Meng gen tao ge si

Self-study examination student, Class of 2006, Biology, Inner Mongolia Normal University

Supervised by lv gui fen

Abstract: Human waste is inevitable in everyday life of the waste, garbage for this paper, several key biological treatment methods and analysis in the process of the various micro-organisms, and noted that the biological treatment is a life direction for the development of waste disposal.Key words: garbage

biological treatment technology

生活垃圾生物预处理工艺模型构建 篇5

为了探索生物预处理工艺对高含水率和高有机物含量垃圾的`预处理作用,研究基于试验的预处理生物模型,在物料平衡和能量平衡分析基础上,建立了有机质降解动力学模型、水分变化方程、热量平衡方程;选取相关预处理控制因子,根据构建的模型,采用已有的垃圾生物预处理试验的参数,对垃圾预处理过程中的挥发性固体、含水率、堆体温度、堆体质量的变化进行计算机动态模拟,模拟结果与试验数据吻合较好.

作 者：陈朱蕾 李希 潘懿 曹丽 刘婷 Chen Zhulei Li Xikun Pan Yi Cao Li Liu Ting  作者单位：华中科技大学,环境科学与工程学院,湖北,武汉,430074 刊 名：环境卫生工程  ISTIC英文刊名：ENVIRONMENTAL SANITATION ENGINEERING 年，卷(期)：2006 14(5) 分类号：X705 关键词：生物预处理   动力学模型   动态模拟   物料和能量平衡  

★ 生活垃圾调查报告

★ 生活垃圾倡议书

★ 存量生活垃圾调查报告

★ 生活垃圾分类演讲稿

★ 生活垃圾分类教案

★ 生活垃圾分类倡议书范本

★ 广西:污水垃圾处理率三年时间赶上全国平均水平

★ 城镇社会实践报告

★ 广西高考作文

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇6

生物活性炭技术在水处理中的应用研究进展

生物活性炭(BAC)技术在国外水处理中(包括对水进行深度处理,多种工业废水及生活污水处理)的应用非常普遍,它能有效地净化饮用水中各种微量污染物,同时,结合并优化生物降解活性炭吸附过程,对多种废水的处理显示了突出效果.

作 者：李标 LI Biao 作者单位：安徽省蒙城县环境保护局,安徽蒙城,233500刊 名：安徽农业科学 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES年，卷(期)：33(4)分类号：X505关键词：生物活性炭(BAC) 水处理 应用研究

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇7

一、垃圾渗滤液来源和特征

(一) 垃圾渗滤液产生来源

垃圾渗滤液主要来源于三个方面:一是来源于自然降水, 以及地表的径流;二是来源于垃圾本身含有的水分;三是垃圾堆积降解过程中有大量的有机物在微生物的作用下转换成内源水。以上三种方式都会产生垃圾渗滤液。

(二) 垃圾渗滤液的特征

1、水质水量变化较大

垃圾产生的时间段不同, 所以垃圾填埋的时间也比较分散, 造成渗滤液在不同的填埋时段呈现不同的水质差异。在垃圾填埋的初期, 渗滤液一般呈黑色, 工艺处理也相对比较简单, 且这个阶段的渗滤液具有较好的可生化性。随着填埋时间的不断延长, 渗滤液的可生化性能逐渐降低, 氨氮的浓度逐渐增加, 工艺处理的难度也会越来越大, 且渗滤液的颜色变成褐色。垃圾填埋场在渗滤液处理过程中选择的处理工艺要符合特定时期渗滤液的水质特征和处理要求。

2、垃圾渗滤液中有机物含量种类多

垃圾渗滤液中有着浓度较高的有机物质和无机盐, 这些物质对环境的污染程度非常高。通过检测发现, 垃圾渗滤液中含有的有机污染物种类繁多, 例如, 多环芳烃类、单环芳烃类、烯烃类、羧酸类、酯类、胺类、杂环类、烷烃等。并且垃圾渗滤液中含有多种重金属离子, 重金属离子会阻碍生物降解的进程, 对土壤的机能造成严重破坏。

3、微生物营养元素比例失调, 氨氮含量高

在众多因素的影响下, 垃圾渗滤液的水质存在较高的复杂性, 其中可生化性BOD5/CODCr和营养素C/N所呈现的比例特征也经常发生变化, 导致在不同埋设时间段垃圾渗滤液的C/N比值失调, BOD5/CODCr比值变化异常, 使渗滤液的生化处理难度增加。并且很多垃圾填埋场的年限较长, 在长时间的微生物营养元素比例失调的情况下, 渗滤液中的氨氮比例逐年增加。

二、膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用

在垃圾渗滤液的处理中应用膜技术, 按照膜孔径的大小可将应用的膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。这些膜的应用原理都是利用压力差的推动作用, 对渗滤液的中的污染物进行筛分。但是四种膜在处理渗滤液时的功能和作用不同, 下列就对四种膜技术在垃圾渗滤液中的应用进行具体分析:

(一) 微滤膜

微滤膜的主要特征是孔径较大, 在压力差的作用下分离渗滤液中不同粒径的微粒, 展示膜的过滤功能。微滤膜的孔径较大常被用于过滤垃圾渗滤液中的较大微粒、菌体和悬浮物等, 微滤膜将较大的微粒截留, 保证小分子的物质随着水溶液透过微滤膜。可以一定程度上对渗滤液起到澄清, 除菌的作用, 但是因为孔径较大的原因, 微滤膜的污染物去除率较低, 只能浅层的改善渗滤液的水质。不过微滤膜技术是深化过滤的一个基本前提, 是垃圾渗滤液处理中一项基本的处理工序。微滤膜技术需与其他相关工艺结合才能达到对渗滤液的深层处理。

(二) 超滤膜

超滤膜的孔径约为0.001-0.1μm, 可以将渗滤液中的大分子有机物、胶体等进行截留, 将小分子的水溶液透过超滤膜, 对垃圾渗滤液起到净化、分离和浓缩的目的。超滤膜虽然有较强的有机物分离作用, 但是渗滤液的处理效果较差, 最终出水的水质浓度依然很高。在具体的垃圾渗滤液的处理实践中, 超滤一般是在微滤的基础上作为一种预处理的技术, 然后与反渗透技术进行组合实施, 保证出水水质的改善, 提高垃圾渗滤液的处理技术。一般膜的孔径越小对渗滤液的处理效果越明显, 但是直接进行孔径较小膜的利用, 会增加操作压力和能耗, 一般进行垃圾渗滤液处理的时候要逐级操作, 先用孔径较大的微滤膜预先处理, 然后再利用超滤膜。当然在渗滤液处理的过程中要严格的根据垃圾渗滤液的性质和处理要求进行工艺的组合实施, 提高膜的分离效率。

(三) 纳滤膜

纳滤膜的孔径更细, 主要用于分离渗滤液中的小分子杂质, 纳滤膜的表面带有电荷, 可以对溶液中的不同电荷的阴离子发生电位效应, 从而对渗滤液中各种价态的离子起到截留的作用。在具体的实验中表明, 纳滤膜可以去除渗滤液中95%以上的二价态金属离子, 以及98%以上的高价态金属离子。

(四) 反渗透膜

反渗透膜的孔径要比纳滤膜的孔径还要细密, 并且工作的原理和上述三种膜的工作原理不同, 其主要是利用膜两侧的静压差作为推动力, 将渗滤液从高浓度向低浓度渗透。反渗透膜在垃圾渗滤液处理中应用效果非常的明显, 一般是应用在渗滤液的深度的处理工序中。也就是在渗滤液通过微滤和超滤以及相关工艺处理后, 水质已经得到明显改善后再利用反渗透膜技术, 达到净化水质的目的。

结语

综上所述, 渗滤液在流动的过程中因为物理因素、化学因素和生物因素等发生性质的变化, 在进行垃圾渗滤液处理的时候, 首先要客观认识到垃圾渗滤液产生原因和来源, 以及渗滤液的物理、化学等特征, 然后采取符合渗滤液处理要求的膜技术对渗滤液进行分离、净化。

参考文献

[1]张爽.膜分离技术处理城市垃圾渗滤液的研究与应用[J].资源开发与市场, 2011 (05)

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇8

关键词：油制气 污水处理 工艺改造 生物强化技术

中图分类号：Q81 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

在油制气企业生产工艺中，通常采用重油的催化裂解方式来实现管道煤气的生成，在生产过程中，对废水的气相色谱分析可知，其化学组分含量不仅种类多，而且芳烃类化合物的含量远远超标，为此，如何加强对生产过程中的污水的污染物浓度，特别是如何实现cod值、NH3-N值等的含量是当前油制气企业迫切关注的关键问题。

1 改造传统A/O工艺，实现油制气污水的高效处理

在过去的污水处理工艺中，A/O工艺是应用比较广泛的一种缺氧-好氧污水处理系统，其工艺优势可以实现对高浓度工业废水的快速处理，在油制气污水处理应用中也比较常见，通常设置在隔油、浮选后采用A/O生化处理工艺来实现对污水的处理，由于该系统集曝气、沉淀于一体，但因系统的运行不够完善，生化处理能力有限，因此需要对此进行一系列的改造，以适应现代企业污水处理的要求。

1）对污水处理系统的结构设计等方面进行改造，以满足污水处理系统运行时的连续性，比如通过对三格的焦油循环水池改造成五格，可以有效延长沉降时间，提高了焦油的沉降效果，溢流出来的焦油水含量显著降低，大大减轻了下一道污水系统隔油处理的负荷。同时，通过在油水分离器的底部增加开口，并通过蒸汽加热装置实现对下层油物的及时处理，能有效的处理掉油水分离器的内的大量油物，提高了除油效率，经过实验检测可知，有过去的1000 mg/l降低到300 mg/l，对污水石油类的浓度处理实现了显著提高。

2）通过对浮选工序的改造，使得过去一开一备的浮选池改造成既可以串联又可以并联的多效压滤效果，并在浮选过程中，增加了加药、溶气装置，实现对浮选效率的提升，另外通过一条回流管，还可以实现对不符合要求的浮选出水和厌氧吸水实现回流处理。

3）完善污水生化流程，比如将过去由厌氧池进入污水系统的方式改为从浮选工序进入，通过先浮选除油后，再进入厌氧池，可以有效避免对生化工序的负面影响，同时，在表曝机上加装变频调速器，可以实现对曝气池运行时间的有效控制。

2 强化对cod值、NH3-N值等指标的技改策略

在油制气污水处理系统中，只有切实将cod值、NH3-N值的处理实现有效提高，才能符合国家对企业污水处理能力的要求。为此，结合现代生化处理系统要求，通过不断的实验和探索，以期实现对cod值、NH3-N值等的有效控制。

1）实验室生化技术培育

在实验室生化技术培育过程中，从选育有效微生物开始，制定相应的实验指标和实验策略，并对实验过程中的各类数据进行有效的标记和比较，以实现优质的降解微生物群落。通过对废水的活性进行研究和分析，在C/N比失调和去除高浓度氨氮的情况下，如何能够保证微生物的含量，因此，采用常规的培养方式难以实现降解活性，只能通过不断的训化，反复试验才能确保高效的降解菌落。

2）生物强化技术的充分应用

在油制气污水处理系统中，由于难降解、有毒的废水中，微生物的增值速度通常比较低，通过实验室进行筛选出高降解菌和硝化菌，利用一定的实验方法如饥饿法，压力法等，将这些微生物投放到缺氧池和活性污泥中，这些富集着高效可降解菌和硝化菌株，能够对污水中的有毒污物进行有效的降解，从而实现污水处理的

效果。

3）对缺氧-好氧工艺进行改造

在石油化工领域的污水处理中，多以还原型化合物为主的污水适宜采用好氧型反应，同时，为了增加生物填料的氧气，将过去的由下部进水的方式改为从上部进水，这样就可以在缺氧池的表面形成三维的生物膜，在废水流经的过程中，与生物膜表面的微生物发生反应，从而更加有效的降解污水的效率。

4）采用多孔的缺氧池填料

将多孔的填料充填到缺氧池，利用微生物的吸附性，投放大量的可降解菌和硝化细菌，并在填料表面形成富含微生物菌株的生物膜，即使是气温较低的冬季或者高浓度的cod值、NH3-N值的条件下，也能有效的增强缺氧池的减毒效果。

3 生物强化技术指标及问题

通过对油制气企业的污水处理设施的改造和调整，通过引入生物强化技术之后，其对污水处理能力实现了较好的处理效果。通常情况下，油制气企业的污水发生量比较大，污水cod值、NH3-N值的浓度又特别高，其污水处理系统的承载能力也有一定的限制，通过调查，个别不堪重负的污水处理系统，其处理效果还难以实现对国家规定的一级排放指标，即cod≤ l50 mg/L，NH3-N<20 mg/L。

综合分析生物强化技术，通过对传统的A/O污水处理工艺的有效改进，并通过实验制取有效的可降解微生物和硝化细菌，加强对污水处理系统的平衡性试验，以实现多级、多通道、全面的污水处理能力的提升，争取实现污水cod值、NH3-N值的国标要求。

总之，在油制气企业污水处理系统中，通过对生物强化技术的有效应用，利用可降解微生物和硝化细菌来实现对石化工业废水的有效处理，并取得了一定的经济效益和社会效应。生物强化技术的关键是培育优良的可降解微生物和硝化细菌，并对缺氧池进行适当的改造，以实现为可降解微生物和硝化细菌的生长建立适宜的环境，从而得到减毒去污的处理效果。

参考文献

[1]郭静波.生物菌剂的构建及其在污水处理中的生物强化效能[D].哈尔滨工业大学，2010.

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇9

河北西柏坡发电责任有限公司对生活污水进行回用改造,厂区内的生活污水CODCr在100mg/L左右,采用“生物移动床+生物过滤+深度过滤+臭氧消毒”联合工艺.实践证明,该工艺处理效率高,效果稳定,运行安全可靠.

作 者：李明 宋存义 邢奕 邹安华 盖正勇 李朝海 作者单位：李明,宋存义,邢奕,邹安华(北京科技大学环境工程系,北京,100083)

盖正勇,李朝海(河北西柏坡发电责任有限公司,河北,050400)

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇10

人工湿地净化技术在铁路车站生活污水处理中的应用

介绍了人工湿地的净化机理及利用人工湿地系统处理铁路车站生活污水的具体实例;分析了其处理效果及影响因素,提出了改进措施.

作 者：王茂玉 作者单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司,甘肃兰州,730000刊 名：甘肃科技纵横英文刊名：SCIENTIFIC & TECHNICAL INFORMATION OF GANSU年，卷(期)：37(3)分类号：X7关键词：人工湿地 潜流渗滤 处理效果

生活垃圾末端处理技术的局限 篇11

填埋处理过程中的环境污染

垃圾填埋处理是中国目前大多数城市普遍使用的垃圾处理方法。据世行报告的解释，“填埋不是一个方案，它只是每个固体废弃物管理系统的一个组成部分，为处理设施的残余物（如焚烧灰烬、来自堆肥厂的不可燃物）提供处置场所，并为所有不能处理的废弃物提供存储空间”。填埋是成本有效的，并且能够适应废弃物数量和类型的大幅度波动，在进行良好运行和选址的情况下，具有最低的环境影响和问题。

垃圾填埋处理中存在的问题除资源的浪费外，主要有渗滤液和有害气体等污染物的产生及其处理问题。如果管理不适当会造成环境污染。

填埋场渗滤液是指从填埋场渗漏进入周边环境的液体。这个液体也许是已存在于填埋场的废物当中，也许是由于雨水进入填埋物，渗入到废弃物当中吸收其含有的化学物质，最终进入环境。现代化卫生填埋场应该具备基底防渗层，以防止渗滤液进入环境。但是美国环境署曾表示，无论是防渗层的性质如何，渗滤液早晚会从防渗层渗出。填埋场渗滤液会导致地下水源和地表水生态环境的污染。据报告，在美国有渗滤液污染地下水情况出现的卫生填埋场曾经超过75％以上。填埋场渗滤液的成分取决于填埋物的性质，但根据一些报告，渗滤液当中可提取出如下物质：氮、氨、铁、氯化物以及铅、镉、铬、汞等重金属。

在填埋物降解的过程中，化学、热和微生物的反应结合产生气体。垃圾填埋场气体的主要成分是甲烷和二氧化碳。这些气体有温室效果（甲烷的温室效果是二氧化碳的23倍），据报告，在欧盟垃圾填埋场产生的甲烷占大气中的甲烷总量的比例大约为30％。除了这些温室气体以外，垃圾填埋场气体还会含有具有致癌性的挥发性有机化合物，比如苯、甲苯、二甲苯、四氯化碳等。另外，甲烷等易燃气体导致火灾及爆炸，给工人及附近居民带来巨大的危害。据报告，填埋场里的无机汞在微生物的作用下变成甲基汞，并以气体的形态释放到大气中。而这些无机汞的来源是填埋场里的含汞白炽灯、电池、乳胶涂料等废物。报告强调，为防止甲基汞污染，必须要阻止含汞的废物进入填埋场。

严格意义上的卫生填埋场可以有效控制有害物质的泄漏。有些报告还指出，填埋场的有害物质大部分保留在填埋场的垃圾里，就算释放出来，其速度很慢。但通过检测，证明卫生填埋场周边的环境污染的报告也不少存在。从资源有效利用和污染环境问题的角度来考虑，应该制定并实行废弃物源头减量化和循环利用方案，而这种措施可以延长填埋场的使用寿命。不过，需要强调的是，循环利用和资源回收过程中也会造成一定环境污染和资源能源消耗。

焚烧处理的局限

垃圾焚烧处理是废弃物综合管理的一个组成部分。在没有空间增设填埋场或填埋场选址困难的大型城市，垃圾焚烧处理更已成为解决生活垃圾问题的一个迫切选择。但是由于垃圾焚烧厂和焚烧处理在环境、社会、经济等方面存在一些重大缺陷和局限，对其发展需要予以非常谨慎的考虑。

根据联合国环境规划署化学品处的1999年报告，在全球范围内，焚烧炉是产生二口恶英的主要来源。比如，在日本，93%的二口恶英大气排放来自焚烧厂；瑞典85％；英国79％；丹麦70％。但最近几年欧盟、日本等国家采取更严格的排放标准，在二口恶英排放控制方面取得了明显的进展，有效地减少了排放。比如在日本，城市生活垃圾焚烧厂和工业废物焚烧厂的二口恶英（气态）年排放量在1997年分别为5000gTEQ和1500gTEQ，但到了2005年，排放量则减少到62gTEQ和73gTEQ，分别占该年二口恶英总排放量的约18％和约22％。

许多报告证明，垃圾焚烧厂产生的二口恶英不少部分实际上是在焚烧气体的冷却过程中产生的（尤其是在温度200℃-400℃之间），而不是仅仅在焚烧炉内形成（“焚烧厂只要在一定温度以上进行焚烧就不会产生二口恶英”等意见缺乏科学依据）。现代化焚烧厂具有排污控制系统，但那些被过滤层挡住的飞灰里会含有高浓度的二口恶英、重金属及各种污染物。

另外还有些报告指出，除了飞灰，底灰里也含有挥发性较低的重金属及其他有害物质。原来包含在物品当中或与其他物质混合的重金属保持较稳定的状态，经过焚烧变成微小颗粒或气体的形态，更容易进入环境或人体。

处理这些灰烬是一个较大的难题。针对底灰，有不少国家和地区除了填埋处理，还再利用于建筑、铺路等等。但是这种做法也存在一定问题。在英国纽卡斯尔的Byker市曾经把飞灰和底灰混合在一起，用于农场和铺路。在市民的要求下进行了检测，结果显示在灰烬当中重金属和二口恶英的含量远远高于正常水平。尽管最近几年，焚烧灰烬的处理方面技术发展，已有熔渣焚烧等方法。但这种方法的成本极高，也要再投入能量。

在填埋场，被填埋的灰烬里的重金属经过焚烧，其可溶性增加，很容易溶解于渗滤液，最后导致渗漏并污染地下水源。没有完善的填埋场管理的国家，垃圾焚烧灰烬的处理问题更加明显、更加严重。确实，在北京曾发生有些填埋场违规接收未经危废鉴别的医疗废物焚烧炉渣（底灰），进行混合填埋的案例。

目前流行的“垃圾焚烧发电”（即通过焚烧废弃物来获得能量）的主张，实际上可能是对能源和资源的浪费。潜在的热能实际只占某一产品所含能量的很少一部分，为生产某一产品所需要的能量主要消耗在原材料提取、生产、运输等过程（这一切的能量叫做“蕴含能”embodied energy）。如将废弃物焚烧，除了获得了少量的热量以外，所有其他蕴含能都将丢失。而再利用和再循环可省去提取所需原材料的过程，可以避免或减少生产和运输过程中的能源消耗，其结果是最大限度地保留了一个废弃物的蕴含能。

中国的城市生活垃圾中仍然含有“非易燃的”物质，因此焚烧垃圾时有可能需要放入助燃的燃料，其结果很可能是焚烧所产生的净能源不能抵消焚烧处理的高成本（建立和运行的成本）。

垃圾焚烧厂需要大量的资本投入（但经济回报较少）。为了保持正常的运行状态，焚烧厂需要不间断的垃圾供应。如果是私人经营，其后果往往是经营焚烧厂的单位与当地政府之间签订长期的“put-or-pay（要么供应、要么补贴）方式的协议，以保证当地政府向其供应定量的垃圾（如果垃圾供应量不足，当地政府则必须给与补偿，以履行合同）。这种做法会降低当地政府减少和循环利用废弃物的积极性，反而助长废弃物更大量的产生。另外，焚烧厂会与垃圾循环利用产业争夺废弃物当中的可燃物，比如纸类、纺织品、塑料和木材等，而这些恰恰具有较高的回收价值。

建议——通向可持续

应加大力度推广废弃物的减量化、再利用、再循环和堆肥废弃物管理。各种解决城市生活垃圾问题的对策的先后次序应是：减少垃圾产生，重复使用，循环再利用，资源恢复（堆肥和生物消化），填埋与焚烧。而这种战略也同样适用于中国。中国政府研究机构的分析报告指出，目前中国的城市垃圾管理主要是针对垃圾产生之后，是被动接受垃圾的管理对策。与此相对，“城市垃圾的首选对策应当是避免垃圾产生”这一点已经得到国际社会的认同。所以，应该明确的是，垃圾焚烧是解决垃圾问题的重要选项，但在垃圾的源头减量和循环再利用没有充分规划实施的情况下，上垃圾焚烧项目就是一种舍本逐末的做法，无助于垃圾问题的根本解决。

当市民可以通过减少不必要的消费，以及参与垃圾减量、分类、再利用等活动来履行其责任的同时，生产者也必须要承担其责任，即需要进一步考虑产品在整个生命周期中的环境影响，尤其是产品如何被再利用、再循环的问题必须包括在生产设计的决策中，逐渐减少并消除产品中的不易回收的有害物质的使用。在落实《清洁生产促进法》相关规定的同时，政府应在合适的领域实施“生产者责任延伸制”和押金返还制，将法律措施、经济手段以及市场机制有机地结合起来。

另外，中国具有民间资源回收体系，已形成巨大的产业链。显而易见，这些所谓“拾荒大军”在为中国废品再生资源化事业做出巨大的贡献。据北京再生资源回收行业相关的数据透露，北京2006年的废品（可回收物）回收量达163.7万吨，根据这个数据来计算，2006年北京市的循环利用率则为大约22％。这已超于许多西方国家。但私人企业以自身利益为最终出发点，而且这些企业在再生资源化的过程中造成二次污染的弊端确实存在。政府出于对居民生活环境的负责应通过制定行业标准、鼓励和限制政策等手段对这些主体加强监督和规范。然而，盲目地追求西方模式，在“现代化”“高科技”等旗号下，采取排斥这些主体的政策却是不可取的。

有许多报告证明循环利用比焚烧处理在温室气体排放、能源和资源消耗方面有优势，但也有一些物品确实不适合于循环利用，若要循环利用会造成更多的能源和资源消耗。因此，应该针对不同的物品进行相关生命周期分析，若循环利用的环境效益大于焚烧处理，必须优先考虑循环利用（同时，应该加大力量推广“生态设计”，以便逐渐淘汰不易循环的物品的生产）。为此，应该建立一种能够反应全部成本（包括环境成本）并促进其他更环保的废弃物处理方式的价格体制，焚烧厂应该在这种体制下运行（但焚烧发电功能却不能支持这种体制）。另外，正如上述焚烧处理确实涉及到环境污染和对循环经济的影响等诸多问题，不应该仅仅由于在温室气体排放方面相对于填埋处理的优势，就决定兴建焚烧厂。对所有焚烧厂的补贴及包括CDM在内的鼓励政策应予以重新考虑。

从根本上讲，在追求可持续发展的今天，我们社会的主要任务不在于寻找能继续堆放的新地方或“消灭”废弃物的新技术，而在于寻找如何避免废弃物产生的方法。

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇12

1“生物技术”的特点

1.1 更加注重实际应用

研究方向的确定基础来自于实际的生产, 但是目前我国将更多的精力放在优良技术的创造上。从而忽视了实际的应用, 因此应当注重生物处理技术的实际应用。

1.2 操作先进化

酶工程和发酵工程是我国传统生物技术的代表, 可以从中获得一些蛋白以及微生物产物, 比如:青霉素。但目前我们更加关注于基因工程以及细胞工程的研究, 从微观的角度去创新。

1.3 理论基础的多样化

学习生物技术, 除了需要掌握生物学、动物学之外, 还需要深入学习更多与生物技术有关的知识, 比如:生化;分子生物学的基础等。

2 现代生物技术在废水处理中的应用

2.1 固定化微生物技术

污水中有着许多有毒的物质, 例如各种酚类、氰化物醛及蛋白质等微生物。微生物通过与污水中的有毒物质进行相关的生命活动从而降解有毒物质, 并将有毒物质变为对人体无害的无毒物质, 从而达到污水净化的效果。固定化酶和固定化细胞技术是我国生物净化污水方法中最为常见的处理方式, 这两种方法都属于酶工程技术。固定化酶又被称为水不溶性酶, 水不溶性酶主要是在利用物理吸附法以及化学键合法的条件下, 将水溶性酶和固态不溶性载体进行相结合, 从而衍生出不溶于水但具有摧毁性的衍生物。天然的固定化酶反应器是生物细胞的另一种功能, 能够通过制备同化酶的方法, 把微生物固定。具体来说, 就是将固定化的细胞催化出一系列的生化反应。

2.2 生物强化处理技术

为了更好的提高废水处理的效率, 我们可以从自然界中选取一些更加具有优势的菌种以及基因创造出更加有效的物质, 从而将更多的有害物质进行清除, 具体的强化方式主要有3种:第一种是高浓度活性污泥法。该种方式不仅可以加速物质的分解, 还能够提高放样的速度, 目前日本正在使用该种技术对粪便污水进行处理, 已经取得了良好的效果。第二种是生物--活性炭法。该种方式将微生物自身具备的氧化能力以及活性炭的吸附能力进行有效的结合, 从根本上增加分解废水的能力。第三种是生物--铁法。这种方法的主要原理是将铁盐加入到普通的活性污泥中, 从而形成铁絮活性污泥。该种方式通过高浓度的活性污泥, 达到提高除磷的效果。不管使用哪一种方式, 都应当根据实际情况进行确定。

2.3 生物反应器技术

生物污泥处理技术是我国目前一种新型的污水处理技术, 更是生物应用技术的主要发展方向。生物反应器主要是通过利用新型的生物膜反应器实现的, 在其内部安装表面较大的载体是其技术所具有的特性, 该技术一方面能够为微生物的增长提供有利的条件, 从而促进生物膜的形成, 创造优良的供给条件, 另一方面能够促使污染物与微生物更加直接的接触, 从而进行反应, 提高微生物分解以及代谢的效率。

3 生物修复技术

生物修复技术主要是通过微生物对土壤和地下水中的污染物进行分解的系统。目前我国地下水以及污水都是使用生物修复技术进行污染物的去除, 虽然部分废水中存在金属物质, 而微生物不能与其发生反应, 无法将其去除, 但是对于降低其毒性也有着显著的效果。在保护生态环境的条件下, 应当尽量修复污染。通过丰富的实践经验得知, 生物修复技术主要有以下几大优点:一是经济。

生物修复技术的成本只有物化法的30%~50%。二是对环境的影响程度小, 不会出现二次污染的现象。三是修复的时间比较短, 操作简单。

4 微生物水处理剂

由优势互补的微生物菌群、繁殖促进剂以及活化剂配制而成的活性微生物制剂。我们称之为微生态制剂。由于微生物制剂具有使用范围广、安全性高、无副作用等优点, 因此在我国区域环境的保护中发挥着重要的作用。微生物絮凝剂利用生物的技术, 在微生物发酵过程中提取具有生物分解性以及安全性的新型、高效、无毒的水处理剂。其具有无机或者有机合成高分子絮凝剂不具备的特点:成本少, 降解性强, 可以有效避免出现二次污染的现象。

5 结语

综合本文所述, 本文主要简单的介绍了生物处理方法在我国城市水污染处理的运用, 体现了现代生物技术在我国污水处理过程中所表现的魅力, 具有宽阔的发展前景。从生物处理发展的角度考虑, 我们可以通过3个方面进行深入的研究和分析。首先研究开发一种高效、无污染、低价的新型生物处理剂;其次创造方便的反应器使用的条件, 从而挖掘新的方式和技术;最后将生物处理方式推广至生物技术示范区, 奠定未来生物技术发展的基础。

摘要：我国属于发展中的国家, 虽然我国近几年的经济飞快的发展, 但是这些都是以牺牲环境为基础换来的, 因此, 我国经济发展不断加快的同时, 我国的水污染情况也在加重, 尤其是城市水的污染情况。目前城市水污染已经给人们的生活带了巨大的影响, 因此为了有效的改善水污染的情况, 人们开始对研究新型的污水处理技术。

关键词：生物处理,城市污水,控制

参考文献

[1]韩宁.城市污水分段进水生物除磷脱氮工艺处理效果研究[J].天津大学, 2012, 11:1-64.

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇13

文章分析了我国城市生活垃圾堆肥陷入滞销困境多年的`原因,指出摆脱这一困境的技术途径是要大幅度提高堆肥品质.而要实现这一目标,首先必须引进先进的堆肥翻堆技术,缩短腐熟时间,提高腐熟度;其次是应用气流密度分选系统对粗堆肥进行精分选.

作 者：高德树 高根树 王锦芳 GAO De-shu GAO Gen-shu WANG Jin-fang 作者单位：高德树,GAO De-shu(甘肃省水利水电勘测设计研究院第二分院,甘肃,陇西,748000)

高根树,GAO Gen-shu(北京金州环保发展有限公司,北京,100101)

王锦芳,WANG Jin-fang(兰州大学资源环境学院,兰州,730000)

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇14

厌氧发酵和高温好氧堆肥工艺相结合在垃圾处理中的应用

结合运城市生活废弃物处理厂运行的经验,阐述了目前我国生活垃圾堆肥处理技术应用的.现状,同时对厌氧发酵和高温好氧堆肥工艺相结合时垃圾进行处理的工艺流程和运行参数进行了总结和分析.

作 者：段杨慧 王增长 DUAN Yang-hui WANG Zeng-zhang 作者单位：太原理工大学环境科学与工程学院,山西太原,030024刊 名：科技情报开发与经济英文刊名：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY年，卷(期)：19(8)分类号：X705关键词：生活垃圾处理 厌氧发酵工艺 好氧堆肥工艺

微生物技术在城市生活垃圾处理中的应用 篇15

城市垃圾是指城市及乡镇居民在日常生活和其他活动中产生的废弃物质,包括可回收物、大件垃圾、厨余垃圾、可堆肥垃圾、有毒有害垃圾、其他垃圾等。垃圾收集运输环节作为连接垃圾产生和末端处理之间的重要环节,耗资大,操作过程复杂,已经成为当前城市垃圾处理过程中的薄弱环节[1]。目前,城市垃圾清运工作虽然取得了一定的进展,但仍存在很多问题,如缺少对垃圾运输车辆的实时监控、缺少对垃圾源和垃圾流向的监控、监控覆盖范围小等。如何利用信息化手段,实现对城市垃圾运输车辆的智能监管,对垃圾清运体系进行精细化管理,从而更高效地清运垃圾,越来越受到各级政府部门的重视和社会各界的关注。

目前大多数城市垃圾清运体系方面监管系统的设计和应用水平仍与理想的监管效果存在较大的差距。尚利堃[2]等人提出了基于地理信息系统GIS和物联网IOT技术的多部门协同式餐厨垃圾管理系统。该系统使用GIS与物联网技术,虽然实现了对餐饮部门餐厨垃圾清运环节的监控,但因其主要针对餐饮部门,对居民生活垃圾不具一般性。李祥[3]利用红外感应技术采集垃圾信息,实现了对再生资源的分类收集、分类运输、分类处理全程信息化监控与管理,但该系统侧重于对垃圾产生源垃圾分类的监控,无法实现对垃圾清运环节的有效监控。

物联网技术具有全面感知、实时传递物品信息、智能化控制等特点,运用到城市垃圾清运监管系统中,可以实现对垃圾运输车辆、垃圾产生源和垃圾处理等信息的实时采集和监控,方便管理和控制。本文设计和开发的城市垃圾清运监管系统,采用了IOT、射频识别RFID、Zigbee、通用分组无线服务GPRS和GIS等技术,实现对垃圾源头垃圾分类、清运、垃圾运输车辆运输过程以及垃圾焚烧站点的全程监管。大大节约了监管成本,有效提高了城市垃圾的清运效率,在实际应用中取得了很好的效果。

1 系统和相关技术概述

本文描述的城市垃圾清运监管系统,在数据采集端和数据无线传输方面充分采用了IOT的相关技术予以设计和实现。系统由嵌入式车载装置、射频识别电子标签RFIDET(electronic tag of RFID)、射频识别电子标签读写器ETR/Wer(read and writer of RFIDET)、Zigbee、GPRS和计算机信息化管理等相关技术和研发的产品等组成。

物联网的出现,使得智能化识别、定位、跟踪、监控和信息化管理的实践与开发成为电子商务第三次浪潮的一个重要应用标志[4]。

RFID是一种无线通信调制解调应用技术。该技术的应用,不需要在附着RFIDET标的物和ETR/Wer之间通过机械或光学接触完成相关数据的读写。对于无源RFIET应用,RFIDET能够直接把ETR/Wer发射的无线电信号通过调制解调方式完成RFIDET和ETR/Wer的相互认证、实现相关数据交换,从而完成对附着RFIDET标的物的识别和读写相关数据[5]。在本系统中,手持ETR/Wer与车载装置的数据交互采用Zigbee技术及其协议完成。在车载装置中设有数据采集单元、数据缓存单元,显示单元和通信单元等模块组成,能够根据预设参数,采集手持ETR/Wer的识别数据、车载称重传感器的数据和把数据缓存单元中的最新数据通过GPRS技术发送到智能监管系统的后台管理系统。

GPRS技术是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。GPRS充分利用现有的无线网络,具有资源利用率高、始终在线、传输速率高、资费合理等优点。在物联网环境下,通常需要使用无线网络进行数据传输。

GIS是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机信息系统。本智能监管系统通过获取车载装置的经纬度位置信息,显示其在地图上的位置。目前有许多开源的Web地图提供GIS服务,如本智能监管系统使用的百度地图。垃圾运输车辆上安装的嵌入式车载装置,除采集车载垃圾动态称重量数据和存储相关数据外,还具有采集和交互ETR/Wer相关数据的能力,会通过GPRS技术定期发送车载装置的状态数据和所采集的相关数据信息给后台管理系统。后台管理系统接收到这些数据后,能够获取车载装置的经纬度位置数据,然后调用百度地图实时定位车辆信息。

物联网技术能够有效解决城市发展中遇到的问题。对于城市中庞大的感知信息,通过充分运用RFIDET、ETR/Wer、车载称重传感器、嵌入式车载装置、Zigbee和GPRS通信技术手段等感测、采集、整合和分析城市垃圾运输车运输辆和处理过程中的各项关键信息。有效地将各种技术及其应用集中于一个系统,支持相关OLTP、OLAP、BI和辅助决策的有效应用,从而对民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出更科学、更智能化的响应[6,7]。

2 系统总体设计

2.1 系统实现目标

利用信息技术对城市垃圾的源头清运、垃圾运输车辆的运输过程和垃圾焚烧站点实现数字信息化全程监管,能够有效提高垃圾清运的监管效果和合理分摊清运费用。系统需实现的目标包括:①实现对车队、街道、作业点等信息的数据采集和管理。②实现对RFIDET、手持ETR/Wer、嵌入式车载装置的应用管理,包括RFIDET、手持ETR/Wer和车载装置的初始化、注册登记、安全认证模块SAM(security authentication module)和车载装置与车辆的绑定、解除绑定和更改绑定等应用管理。③实现对垃圾运输车辆清运交易的监控,详细采集和记录清运开始时间、结束时间、开始载重量、运输过程中载重量动态变化、结束载重量、作业点地址、作业人员等信息。采用GPRS技术把车载装置获取和缓存的数据信息按预设参数要求实时传输给后台管理系统。对垃圾运输车辆进行实时定位,跟踪垃圾运输车辆运行轨迹、实时显示垃圾运输车辆位置信息以及车辆运行状态和当前载重等信息,支持车辆路线定义,支持车辆调配。④实现对交易数据的报表查询,提供系统交易详细信息和聚合信息,为环保部门的运输处理费用合理分配和辅助决策提供充分、有效的科学依据。

城市垃圾清运监管系统的总体应用目标是实现环卫部门以及车队管理人员对垃圾运输车辆清运交易的实时监控、费用分摊、统计报表和辅助决策等应用功能。

2.2 系统应用功能

根据系统应用需求和欲实现的总体应用目标,本智能监管系统的用户主要包括:系统管理员、车队(运输公司)、政府部门(市环卫局、区环卫局)和街道(垃圾源头)。其中系统管理员具有最高权限,可以做任何操作,包括用户管理、数据管理、系统管理等;车队用户有权限查看车辆的监控信息和车辆清运交易的报表以及管理与自己相关的数据;政府部门有权限查看车辆监控信息以及车辆清运交易报表;街道用户有权限查看其所在街道的垃圾清运报表。图1为该系统后台管理主要功能模块的分解视图。

整个系统主要由下述十三个功能模块组成,各模块的具体功能概述如下:

1)系统管理模块SYS,提供系统关键日志、配置信息、系统日常作业、系统备份、数据清理、系统后台控制等方面的管理功能。

2)设备管理模块EMM,对所有垃圾箱房和小压站的RFI-DET进行登记管理,同时提供车载装置的管理,如设备ID初始化、车载装置与车辆的绑定等。

3)安全管理模块SEC,提供对数据的加密处理功能,如CA(Certificate Authority)秘钥管理、设备秘钥管理、设备认证管理、消息文件签名加密、消息文件解密等。

4)数据通信模块DCM,由两个功能子模块组成,分别支持zigbee和GPRS协议。

5)设备通信模块ECM,负责后台管理系统与设备之间的连接管理、FTP管理以及消息队列的存储和转发等。

6)数据采集处理模块DCP,从ECM获取数据,负责交易数据和状态数据的解析和入库、数据离线传输、不可丢失数据的自动检查和恢复等。

7)数据管理模块DMM,由三个功能子模块组成。

8)基础数据管理模块SDM,负责管理系统基础数据,如用户、车队车辆、街道小区、垃圾房小压站等基础数据。

9)参数管理模块CDM,为系统运作提供一系列版本化的可靠参数,并对各参数的创建、分发、激活、实施进行控制等。

10)数据库管理模块DBM,负责与数据库相关的业务操作功能,如数据库备份、恢复、归档、日志清理、监控等。

11)车辆监控模块SUP,提供对垃圾运输车辆的状态信息、运行数据、GIS地理位置信息服务等功能。通过车辆车载装置传输的经纬度信息,调用GIS接口,在地图上实时显示车辆的位置与状态信息。

12)报表功能模块REP,提供数据报表服务,如车辆装载量统计日报、车辆装载量统计月报、车辆装载量统计年报、车辆环比清运月报表、车辆同比清运月报表等。

13)用户界面模块WEB,调用SDM、SUP、REP、CDM、DBM、SYS等功能模块,为用户提供可视化服务等功能。

2.3 系统的构架模式

软件系统的构架模式是部署、运行软件系统的参考模型。它的设计与实现在很大程度上隐含了软件系统的相关质量属性,如可用性、性能、安全性、可修改性。可测试性和易用性等[8]。设计与实现本系统的构架模式如图2所示。

系统的构架模式主要由两层组成:

(1)设备层,该层又可划分为车载设备和后台设备两部分。

车载设备VEM。它指安装在车辆上的嵌入式车载称重和信息采集装置。垃圾采集源包括垃圾房、小压站和放水点等。车载设备的应用功能是通过传感器自动采集车辆载重数据和车辆位置等相关信息,并与后台管理系统进行数据交互。车载设备包含数据存储、通信单元和采集单元等嵌入式模块。采集单元主要负责接收传感器传递的称重数据。通信单元具有两方面技术背景的通信传输能力:①基于Zigbee协议与手持ETR/Wer交互数据,采集ETR/Wer认证和读入RFIDET的相关数据;②根据预设的通信传输参数,把采集和缓存在数据存储单元的最新数据封装成GPRS分组消息包发送给后台管理系统。数据存储主要负责存储称重和状态信息,可以用于回溯和要求二次发送相关数据。

后台设备。该设备安装在后台管理系统机房,主要完成对RFIDET、ETR/Wer和车载设备等装置的初始化工作。后台初始化设备带有标签打印机,可打印RFIDET卡,用于标识垃圾桶型号、生产厂家、管理单位、垃圾种类等信息。每张RFIDET卡上均贴有RFIDET,RFIDET卡被安装在各个垃圾房、焚烧站等作业点。操作人员通过手持ETR/Wer非接触读写RFIDET,将RFIDET的相关识别信息传送给车载装置,经车载装置通过GPRS网络将信息传送到后台管理系统。

(2)后台管理系统层主要由一系列服务器、工作站和Web客户端等组成,用于提供对设备层的监控、管理和数据采集等功能,并把采集到的数据以界面和报表的形式显示给最终用户。其中:①数据备份服务器用于提供整个系统的数据备份方案,包括系统、数据库和文件等级别的备份。数据备份服务器还用于控制外部存储设备,例如磁带机的写入写出等。②前置通信服务器用于对前端数据进行采集和处理。③对外通信服务器用于对外部系统数据进行采集和处理。④数据库服务器用于整个系统的数据库存储管理。⑤系统操作工作站用于C/S模式下的系统操作。⑥CA证书中心用于对整个系统安全密钥进行管理以及证书的颁发。⑦监控工作站对C/S模式下的系统的运行状态实行监控。⑧网络管理工作站对网络的运行状态进行监管,并可监控各服务器的运行情况,如CPU、内存状态等。⑨网络客户群通过Internet网络接入,提供网络上的客户端操作和访问等功能。

2.4 数据接口

整个系统主要分为设备层与系统的后台管理层。后台管理系统和车载设备层之间的实时数据交互采用基于TCP/IP协议的GPRS通信方式实现。交互数据包括:交易数据、车载设备状态数据和控制数据。后台管理系统层和后台设备层之间的非实时数据传输基于FTP协议实现,主要包括参数数据等。车载设备层主要负责交易数据上传和车载设备状态数据上传,后台管理系统层负责发送控制命令和参数数据。后台管理层与车载设备层之间交互数据的接口类型如图3所示。

2.5 软件结构

整个后台管理系统基于B/S的构架模式实现,应用软件系统采用模块化设计,每个模块具有特定应用功能的子系统组成。同时,本系统还是一个基于SOA的系统,采用了面向服务的体系结构。各个模块都可作为单独的服务部署在不同的服务器上,模块之间通过接口相互调用。从而降低了系统的耦合度,增加了系统的灵活性。同时,由于各模块采用分布式部署,可以很容易的构建服务器集群,大大提升了后台管理系统的故障应急和负载平衡能力。后台管理系统的软件模块结构视图如图4所示。

按照逻辑划分,后台管理系统可分为以下几层:

通信传输层:主要通过ECM模块来实现,负责与设备和外部系统进行通信。ECM和与SEC、DCP和SUP等通过接口相连接。SEC主要负责对请求连接的设备进行校验。ECM有一个消息分发的映射,通过这个映射关系,程序将相应消息分发给相应模块进行处理。其中,DCP主要负责接收处理交易数据,SUP负责接收处理状态数据。

业务处理层:主要通过模块SEC、SYS、SUP和DCP等来实现。业务层被嵌套在各个子模块中间,用于提供一些业务服务等功能。其中,SEC主要提供秘钥管理、设备连接验证等功能的接口;SYS主要提供系统的一些运行信息接口,供其他模块调用;SUP模块主要提供设备实时状态信息接口;DCP模块通过调用ECM接口向设备推送命令消息,同时提供接口供ECM调用。

数据持久层:主要通过模块DBM、CDM和SDM来实现。其中,DBM模块安装在数据库服务器上,负责数据库的管理、备份、恢复等功能,同时提供接口供其他模块调用;CDM模块通过调用ECM模块的接口向设备下发参数;SDM模块调用SEC模块接口,用于生成设备秘钥,同时调用DBM接口将IC卡、设备等初始化信息写入数据库。

表示层:指工作站和Web客户端的前端展示。表现层的实现模块包括REP(报表)、EMM(C/S界面)和WEB(Web界面)等。其中,REP模块主要调用DBM模块接口,展示报表信息;EMM模块主要调用SDM接口,用于展示IC卡、设备等初始化操作的界面;WEB是系统的主界面,通过调用REP、SUP、SDM、CDM、DBM、SYS等模块接口,向用户展示报表、设备状态、初始化信息、参数信息、交易信息、系统信息等各类信息。

3 应用示例

目前该系统已在上海市部分地区使用,并在实践中取得了很好的效果。部分垃圾运载量环比统计数据如表1所示。用户可通过该系统查看某车辆清运垃圾总量的环比增长幅度,这为实现垃圾减量化提供了参考依据。在此之前,要实现对垃圾清运重量的统计和对比,需要每天人工记录载重量,然后再录入EXCEL,到月底进行统计对比,不仅工作量大、效率低而且数据也并不精确。通过该系统可将每天每一笔作业数据实时记录下来,并自动生成每月的环比增长报表,不仅节约了时间提高了效率,准确率也大大提高。

图5展示的是车辆监控模块的功能。该模块采用GIS技术,可以实时刷新车辆的最新位置,当用户点击车辆时,可以查看到车辆的当前位置、载重量以及设备状态等信息。该模块还可以显示该车辆的历史轨迹,用户可查看到车辆的运输行程。此前的垃圾运输车辆无法进行实时监控,一旦车辆中途出现故障也难以快速应对。该系统可实现车辆招援功能,即在车辆出现不能按照计划完成任务时,车载设备可发送招援请求,由后台管理系统操作人员发送指令,临时指派其他车辆继续完成任务。实践证明,该系统能够实现对垃圾运输车辆的实时监控,大大节约了监管成本。

4 结语

本文针对城市垃圾的清运监管和费用清算等应用目标,基于物联网应用技术,描述了一种采用RFID射频技术、无线通信技术、嵌入式系统技术和混合C/S、B/S构架模式的城市垃圾运输车辆智能监管系统的软件构架设计[8]。涉及该系统软件构架的构架模式、功能划分和软件结构,并给出部份应用实例。

该系统被部署运行后的实际证明,系统运行可靠、安全、易修改,达到了设计目标,为城市垃圾清运监管和费用分摊清算取得显著的社会和经济效益。

参考文献

[1]余宁.物联网技术在垃圾收运监管体系中的应用[J].环境工程,2013,31(4):130-132.

[2]尚利堃,杜明义,靖常峰,等.基于GIS和物联网的多部门协同式餐厨垃圾管理[J].智能处理与应用,2013(5):73-75.

[3]李祥.基于物联网技术的再生资源管理信息平台研究[J].现代情报,2011,31(12):2406-2413.

[4]Gary P Schneider.电子商务(E-Business,China Student Edition,Tenth Edition)[M].机械工业出版社,2013.

[5]王桌人,王峰.智能卡大全-智能卡的结构、功能、应用[M].电子工业出版社,2002.

[6]郭娟,贺文智,吴文庆,等.物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用[J].环境管理,2013,39(1):45-49.

[7]张学锋.基于物联网技术的渣土车智能监控系统设计与实现[J].软件产业与工程,2010,6(1):16-21.