固體廢物好氧生物處理

可生物處理的固體廢物

簡而言之，固體廢物就是我們所說的“垃圾”。這些“垃圾”有些可以進行生物處理，有些則不能。例如，蔬菜和肉類等廚余垃圾，砍伐樹木時產生的修剪樹枝和落葉，牲畜糞便，甚至動物遺骸都是可以進行生物處理的“垃圾”。另一方面，塑料、玻璃、橡膠等化學合成廢物是不適合生物處理的“垃圾”。這樣，“回歸土壤的垃圾”可以說是可以進行生物處理的固體垃圾。

固體廢物的生物處理是利用動物（蚯蚓等小動物）和微生物來減少廢物量（減量）并作為肥料回收（回收）的一種方法。生物處理方法大致有兩種：厭氧生物處理和好氧生物處理。厭氧生物處理（尤其是氣化處理）在戶用沼氣系統機理中有詳細介紹。本節介紹好氧生物處理。

好氧生物處理機理

有氧的狀態，例如我們生活的環境，稱為“有氧狀態（aerobic state）”。另一方面，沒有氧氣的狀態被稱為“厭氧狀態（anaerobic）”。好氧生物處理是一種讓微生物在好氧狀態下處理固體廢物的方法。用蚯蚓等小動物處理還包括好氧生物處理。好氧微生物通過氧化反應從廢物中的有機物中獲得三磷酸腺苷（ATP），同時產生二氧化碳和水。此外，當有機物含量較低時，微生物自身的體細胞發生氧化反應合成ATP，產生二氧化碳、水和氨。通過重復這兩個反應，廢物被分解并降低分子量。此時，有機物中50～60%的能量通過生物反應轉化為ATP，其余以熱的形式放出（稱為生物反應熱）1）。通過這種方式，利用微生物的代謝能力處理廢物。

好氧生物處理的一個例子是堆肥。這是一種控制固體廢物的水含量和曝氣（氧氣濃度）并在數周到數月內對其進行生物降解的方法。由于有機物質會隨著時間的推移而生物降解，因此不僅糖類和蛋白質等容易分解的有機物質，而且相對難以分解的纖維素植物來源的物質也可以分解、穩定和礦化。因此，得到的堆肥中含有大量的腐殖酸（腐殖酸），具有適合植物生長的聚集結構，如“保水性好”和“排水性好” 2）。此外，由于處理過程中生物反應的熱量，廢物中的溫度達到50至80℃左右，因此可以殺死病原微生物。這種堆肥過程允許將固體廢物回收為優質和衛生的堆肥。