固體廢棄物按其性狀可分為有機(jī)廢物和無機(jī)廢物或固體廢物和泥狀廢物；按其來源可分為礦業(yè)廢物、工業(yè)廢物、城市垃圾、污水處理廠污泥、農(nóng)業(yè)廢棄物和放射性廢物等。本節(jié)簡(jiǎn)述城市垃圾、污水處理廠污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物的微生物處理問題。

　　近年來，城市垃圾數(shù)量猛增，但幾乎95％的垃圾未經(jīng)處理，一般堆積于城郊或倒入江河，到1988年為止，我國(guó)垃圾堆放量已達(dá)66×108t之多，占地面積536平方公里。

　　我國(guó)城市污水處理廠每年產(chǎn)生的干污泥約20×104t，以濕污泥計(jì)約為380×104t～500×104t，并以每年20％的速度遞增，污泥中含有豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

　　農(nóng)業(yè)廢棄物主要包括作物桔桿、樹木莖葉、人畜糞便等等，主要指含有纖維素、半纖維素的廢棄物。以上三大類固體廢棄物都含有大量的有機(jī)物，通過微生物的活動(dòng)，可以使之穩(wěn)定化、無害化、減量化和資源化，其主要的處理方法有衛(wèi)生填埋、堆肥、沼氣發(fā)酵和纖維素廢物的糖化、蛋白質(zhì)化、產(chǎn)乙醇等等。

　　一、堆肥

　　堆肥化就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進(jìn)可被生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥。根據(jù)處理過程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，堆肥可分為好氧堆肥法（高溫堆肥）和厭氧堆肥二種。

　　1．好氧堆肥法 好氧堆肥法是在有氧的條件下，通過好氧微生物的作用使有機(jī)廢棄物達(dá)到穩(wěn)定化、轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谧魑镂丈L(zhǎng)的有機(jī)物的方法。堆肥的微生物學(xué)過程如下：

　?。?）發(fā)熱階段 堆肥堆制初期，主要由中溫好氧的細(xì)菌和真菌，利用堆肥中容易分解的有機(jī)物，如淀粉、糖類等迅速增殖，釋放出熱量，使堆肥溫度不斷升高。

　?。?）高溫階段 堆肥溫度上升到50℃以上，進(jìn)入了高溫階段。由于溫度上升和易分解的物質(zhì)的減少，好熱性的纖維素分解菌逐漸代替了中溫微生物，這時(shí)堆肥中除殘留的或新形成的可溶性有機(jī)物繼續(xù)被分解轉(zhuǎn)化外，一些復(fù)雜的有機(jī)物如纖維素、半纖維素等也開始迅速分解。

　　由于各種好熱性微生物的最適溫度互不相同，因此隨著堆溫的變化，好熱性微生物的種類、數(shù)量也逐漸發(fā)生著變化。在50℃左右，主要是嗜熱性真菌和放線菌，如嗜熱真菌屬（Thermomyces）、嗜熱褐色放線菌（Actinomyces thermofuscus）、普通小單胞菌（Mi-cromonospora vulgaris）等。溫度升至60℃時(shí)，真菌幾乎完全停止活動(dòng)，僅有嗜熱性放線菌與細(xì)菌在繼續(xù)活動(dòng)，分解著有機(jī)物。溫度升至70℃時(shí)，大多數(shù)嗜熱性微生物已不適應(yīng)，相繼大量死亡，或進(jìn)入休眠狀態(tài)。

　　高溫對(duì)于堆肥的快速腐熟起到重要作用，在此階段中堆肥內(nèi)開始了腐殖質(zhì)的形成過程，并開始出現(xiàn)能溶解于弱堿的黑色物質(zhì)。同時(shí)，高溫對(duì)于殺死病原性生物也是極其重要的，一般認(rèn)為，堆溫在50℃～60℃，持續(xù)6d～7d，可達(dá)到較好的殺死蟲卵和病原菌的效果。

　?。?）降溫和腐熟保肥階段 當(dāng)高溫持續(xù)一段時(shí)間以后，易于分解或較易分解的有機(jī)物（包括纖維素等）已大部分分解，剩下的是木質(zhì)素等較難分解的有機(jī)物以及新形成的腐殖質(zhì)。這時(shí)，好熱性微生物活動(dòng)減弱，產(chǎn)熱量減少，溫度逐漸下降，中溫性微生物又漸漸成為優(yōu)勢(shì)菌群，殘余物質(zhì)進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)繼續(xù)不斷地積累，堆肥進(jìn)入了腐熟階段。為了保存腐殖質(zhì)和氮素等植物養(yǎng)料，可采取壓實(shí)肥堆的措施，造成其厭氧狀態(tài)，使有機(jī)質(zhì)礦化作用減弱，以免損失肥效。堆肥中微生物的種類和數(shù)量，往往因堆肥的原料來源不同而有很大不同。對(duì)于農(nóng)業(yè)廢棄物，以一年生植物殘?bào)w為主要原料的堆肥中，常見到以下微生物相變化特征：細(xì)菌、真菌→纖維分解菌→放線菌→能分解木質(zhì)素的菌類。在以城市污水處理廠剩余污泥為原料的堆肥中，可見如表7-2所示的微生物相變化。堆肥堆制前的脫水污泥中占優(yōu)勢(shì)的微生物為細(xì)菌，而真菌和放線菌較少。在細(xì)菌的組成中，一個(gè)顯著特征是厭氧菌和脫氮菌相當(dāng)多，這與污泥含水量多、含易分解有機(jī)物多、呈厭氧狀態(tài)有關(guān)。

　　經(jīng)30d堆制后（期間經(jīng)過65℃高溫，后又維持在50℃左右），細(xì)菌數(shù)有了減少，但好氧性細(xì)菌比原料污泥只是略有減少，仍保持著每克干物質(zhì)107個(gè)的數(shù)量級(jí)，厭氧性細(xì)菌比原料污泥減少了大約100倍，真菌數(shù)量并沒有明顯增長(zhǎng)，氨化細(xì)菌和脫氮菌卻有明顯的增加，說明堆肥中發(fā)生著硝化和反硝化過程，這與堆肥污泥中既存在著適于硝化細(xì)菌活動(dòng)的有氧微環(huán)境，也存在著適于脫氮菌活動(dòng)的無氧微環(huán)境有關(guān)。堆制到60d，可見各類微生物的數(shù)量都下降了，但此時(shí)，好氧性細(xì)菌仍然占優(yōu)勢(shì)，真菌和放線菌較少。從以上分析中可知，剩余污泥堆肥中一般都是細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。城市垃圾的堆肥中，與污泥堆肥一樣是細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)，但與污泥堆肥相比放線菌更少。另外還出現(xiàn)在腐熟初期絲狀菌增加，隨后又減少的現(xiàn)象。由于對(duì)植物有害的微生物不少是絲狀菌，因此堆肥中絲狀菌的減少是很重要的。好氧堆肥工藝主要包括堆肥預(yù)處理、一次發(fā)酵、二次發(fā)酵和后處理四個(gè)階段。堆肥工藝的主要參數(shù)為：一次發(fā)酵其含水率45％～60％，碳氮比30～35∶1，溫度55℃～65℃，周期3d～10d。二次發(fā)酵其含水率小于40％，溫度低于40℃，周期30d～40d。

　　2．厭氧堆肥法 在不通氣的條件下，將有機(jī)廢棄物（包括城市垃圾、人畜糞便、植物秸桿、污水處理廠的剩余污泥等）進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，使固體廢棄物無害化的過程。堆肥方式與好氧堆肥法相同，但堆內(nèi)不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低，腐熟及無害化所需時(shí)間較長(zhǎng)。然而，厭氧堆肥法簡(jiǎn)便、省工，在不急需用肥或勞力緊張的情況下可以采用。一般厭氧堆肥要求封堆后一個(gè)月左右翻堆一次，以利于微生物活動(dòng)使堆料腐熟。

　　二、衛(wèi)生填埋

　　衛(wèi)生填埋法始于60年代，它是在傳統(tǒng)的堆放基礎(chǔ)上，從環(huán)境免受二次污染的角度出發(fā)而發(fā)展起來的一種較好的固體廢棄物處理法，其優(yōu)點(diǎn)是投資少，容量大，見效快，因此廣為各國(guó)采用。

　　衛(wèi)生填埋主要有厭氧、好氧和半好氧三種。目前因厭氧填埋操作簡(jiǎn)單，施工費(fèi)用低，同時(shí)還可回收甲烷氣體，而被廣泛采用。好氧和半好氧填埋分解速度快，垃圾穩(wěn)定化時(shí)間短，也日益受到各國(guó)的重視，但由于其工藝要求較復(fù)雜，費(fèi)用較高，故尚處于研究階段。

　　衛(wèi)生填埋是將垃圾在填埋場(chǎng)內(nèi)分區(qū)分層進(jìn)行填埋，每天運(yùn)到填埋場(chǎng)的垃圾，在限定的范圍內(nèi)鋪散為40cm～75cm的薄層，然后壓實(shí)，一般垃圾層厚度應(yīng)為 2.5m～3m。一次性填埋處理垃圾層最大厚度為9m，每層垃圾壓實(shí)后必須覆土20cm～30cm。廢物層和土壤覆蓋層共同構(gòu)成一個(gè)單元，即填埋單元，一般一天的垃圾，當(dāng)天壓實(shí)復(fù)土，成為一個(gè)填埋單元。具有同樣高度的一系列相互銜接的填埋單元構(gòu)成一個(gè)填埋層。完成的衛(wèi)生填埋場(chǎng)由一個(gè)或幾個(gè)填埋層組成。當(dāng)填埋到最終的設(shè)計(jì)高度以后，再在該填埋層上層蓋一層90cm～120cm的土壤，壓實(shí)后就得到一個(gè)完整的衛(wèi)生填埋場(chǎng)。