處理生活垃圾的方法很多，傳統(tǒng)的有填埋、焚燒、露天堆放等，但易造成二次污染。由于生活垃圾生物處理具有降解快、無污染和能源化等優(yōu)點，因而受到各國的青睞。

　　一、生活垃圾生物處理方法

　　1.堆肥處理法

　　堆肥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)定的腐殖轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程，最終形成類似腐殖質(zhì)，可作為肥料或土壤的改良劑。堆肥技術(shù)是實現(xiàn)城市垃圾資源化、無害化的一條重要途徑。它不僅可以殺死垃圾中的病原菌，有效處理垃圾中的有機(jī)物，增加土壤中的有機(jī)成份，而且可生產(chǎn)有機(jī)肥料，有利于增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。特別適用以農(nóng)業(yè)為主的國家。

　　由于傳統(tǒng)堆肥處理法是利用堆制原料中的土著微生物來降解有機(jī)污染物，堆肥初期土著微生物數(shù)量少，需要一定時間才能繁殖起來，且各種微生物分解速度差別很大，因此傳統(tǒng)堆肥往往存在發(fā)酵時間長、產(chǎn)生臭味且肥效低等問題。

　　研究表明，進(jìn)行人為接種分解有機(jī)物能力強(qiáng)的微生物，可以加速堆肥材料的腐熟，提高溫度，消滅某些病原體、蟲卵等，并能控制臭氣，增加堆肥成品中的有益微生物。因而通過加入復(fù)合微生物菌劑和調(diào)理劑或分解促進(jìn)劑來提高和加速堆肥反應(yīng)過程，成為目前垃圾堆肥研究的熱點。

　　2.厭氧消化法

　　厭氧是將復(fù)雜有機(jī)物在無氧情況下降解成N、P無機(jī)化合物和CH₄、CO，H₂等氣體。該方法在處理生活垃圾中十分盛行，不僅因為它有很高的處理效率，而且可獲得甲烷等能源氣體。

　　宋寶增等研究指出，每噸可腐有機(jī)物經(jīng)過厭氧發(fā)酵可生產(chǎn)腐殖質(zhì)（含水率55％）約400kg，沼氣100Mm₃，這些沼氣如轉(zhuǎn)化為電能約為200kWh.厭氧消化是將復(fù)雜有機(jī)物首先降解成游離糖、乙醇、揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、H₂及CO₂，而后乙醇和揮發(fā)性脂肪酸被氧化成乙酸和H₂，最后一步是乙酸和H₂，被轉(zhuǎn)化成CH₄，這三步之間有著嚴(yán)格的相互協(xié)調(diào)作用。

　　LiY-Y和Siegmst等人指出，在消化過程中，產(chǎn)酸菌把復(fù)雜有機(jī)物水解或分解成VFA后，生長速率變慢，VFA氧化成乙酸、H₂及CO₂，這些是產(chǎn)甲烷菌合適的生長底物。揮發(fā)酸性脂肪酸VFA濃度與厭氧發(fā)酵效率的關(guān)系，一直是人們關(guān)注的焦點，因為VFA是厭氧發(fā)酵中重要的中間產(chǎn)物，如果濃度過高，則會形成菌體壓力，致使pH值降低，最終導(dǎo)致發(fā)酵的失敗。

　　通過浮選法獲得的累積污泥垃圾（WAS）經(jīng)過超聲波粉碎、熱處理和冷處理后，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，可以增加VFA濃度和產(chǎn)甲烷量。當(dāng)VFA濃度達(dá)到小于產(chǎn)甲烷發(fā)酵的抑制水平時，就可以作為產(chǎn)甲烷菌的底物，因而降解速率增加，而且?guī)в兄辨湹腣FA（C2-C6）降解速率大于其同分異構(gòu)體。

　　3.混合處理法

　　是將生活垃圾進(jìn)行好氧與厭氧耦合處理，達(dá)到快速降解垃圾的目的。既能克服好氧堆肥周期長的缺點，又能在厭氧消化中獲得能源。

　　中科院成都微生物研究所廖銀章等人與美國佛羅里達(dá)大學(xué)進(jìn)行合作研究，在發(fā)酵工藝方面取得了一些成果。他們用先好氧后厭氧發(fā)酵、兩步發(fā)酵和高固體濃度發(fā)酵三種方法對城市有機(jī)垃圾厭氧產(chǎn)甲烷進(jìn)行了研究。研究指出前者具有啟動快、產(chǎn)氣量高、處理周期短等優(yōu)點。而直接采用厭氧發(fā)酵，由于揮發(fā)酸大量積累，啟動困難，產(chǎn)氣量少。采用兩步法發(fā)酵可顯著提高揮發(fā)酸和甲烷產(chǎn)量，還能提高城市固體廢物的生物降解率。

　　Gabriele Schober等人利用兩級消化及好氧處理工藝設(shè)備，經(jīng)過這三個階段過程，有機(jī)物去除率達(dá)96％以上，進(jìn)一步證實了有機(jī)生活垃圾通過生物技術(shù)處理完全能夠礦化。同時研究進(jìn)一步指出城市固體垃圾，尤其是廚余垃圾，適合于消化降解工藝，而且兩級消化比一級消化更方便、有效，含有可降解有機(jī)物垃圾消化，可獲得大量氣體。

　　二、生活垃圾生物處理中的微生物

　　生活垃圾的生物降解均依賴于微生物對這些物質(zhì)的分解作用，進(jìn)一步了解研究這些微生物，對于生活垃圾的生物處理具有重要意義。

　　1.瘤胃微生物

　　瘤胃是天然復(fù)雜的生物降解系統(tǒng)，因而研究瘤胃微生物對于我們了解生活垃圾降解機(jī)理具有很重要的借鑒作用和參考價值。但由于瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜多樣而又獨特，目前對于其降解機(jī)理了解還不夠透徹。瘤胃微生物所需的養(yǎng)分主要來自于飼料中的蛋白質(zhì)和碳水化合物。

　　上海農(nóng)科院畜牧獸醫(yī)研究所杭怡瓊等人研究瘤胃微生物指出，瘤胃中白腐真菌在適宜的條件下，其菌絲首先利用其分泌的超纖維素酶溶解表面的蠟質(zhì)，然后菌姓進(jìn)入秸稈內(nèi)部，并產(chǎn)生纖維素酶、半纖維素酶、內(nèi)切聚糖酶、外切聚糖酶，降解秸稈中的木質(zhì)素和纖維素，使其成為含有酶的糖類，以利于消化吸收。

　　華南理工大學(xué)陳慶今等人對瘤胃中微生物的研究指出，瘤胃內(nèi)以異養(yǎng)厭氧菌為主，含有有機(jī)垃圾厭氧消化三階段所需要的微生物種類，即瘤胃中存在水解菌、酸化菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌，瘤胃中的微生物是自然界中非常完整的一個有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生態(tài)系統(tǒng)。一般厭氧消化都存在產(chǎn)物抑制的問題，但由于瘤胃微生物是一個復(fù)合菌群，一種反應(yīng)的產(chǎn)物往往是另外一種反應(yīng)的利用底物，底物抑制現(xiàn)象被排除。城市有機(jī)垃圾中木質(zhì)纖維素是難以被降解的根本原因，而瘤胃微生物能夠高效降解木質(zhì)纖維素，是因為瘤胃菌群中存在各種可以分別降解木質(zhì)素和結(jié)晶纖維素的微生物，它們分泌的各種酶類是降解的關(guān)鍵所在。

　　2.堆月巴微生物

　　二十世紀(jì)八十年代末國內(nèi)外許多學(xué)者致力于研究鑒定堆肥過程中的微生物，從而篩選出有效的降解生活垃圾的微生物菌株。

　　Finstein等研究垃圾生物處理時，指出垃圾中所含微生物種群及其數(shù)為該垃圾的基本屬性之一，并對該垃圾的堆肥化過程有明顯的影響？

　　康建雄也研究了生活垃圾堆肥過程中的微生物數(shù)量，指出垃圾中微生物數(shù)量與垃圾類型、垃圾產(chǎn)生源的地域分布無關(guān)，與產(chǎn)生源垃圾的新鮮度有關(guān)，同時確定垃圾處理過程中，中溫微生物在數(shù)量上占優(yōu)勢。堆肥過程中有機(jī)物的分解與穩(wěn)定化主要發(fā)生在高溫階段，此時中溫型與高溫型微生物都起著巨大作用。

　　中科院南京土壤研究所的顧希賢等從堆肥、畜糞、土壤等22個樣品中，分離得到纖維素分解菌198株，經(jīng)歸并后有54株，其中真菌46株，放線菌7株，細(xì)菌1株，他們將分解纖維素的真菌接種于生活垃圾兩次發(fā)酵時期，使堆溫又一次上升，并維持4天以上，從而增加了堆肥腐殖質(zhì)的含量，顯著提高了堆肥的肥效。

　　高效復(fù)合微生物菌群與污泥混合堆肥，可提高有機(jī)污染物的生物降解率。清華大學(xué)席北斗等人利用高效復(fù)合微生物菌群對生活垃圾和污泥？昆合堆肥，可以迅速縮短堆肥過程。這些高效復(fù)合微生物菌群是由酵母菌、放線菌、乳酸菌、固氮菌、纖維素分解菌等多種微生物經(jīng)特殊方法培養(yǎng)而成，它們依靠相互間協(xié)同作用，迅速分解垃圾中的有機(jī)物，并代謝出抗氧化物質(zhì)，生成復(fù)雜而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，增加堆肥中的含氮量，抑制有害微生物的生長繁殖。

　　3.木質(zhì)真菌消化降解垃圾

　　由于木質(zhì)素由芳香烴的衍生物以C-C鍵、－O－鍵縱橫交聯(lián)在一起，其側(cè)鏈又與半纖維素以價鍵結(jié)合形成一個十分致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將纖維素緊緊包裹在里面，以屏蔽效應(yīng)阻礙了纖維素酶吸附纖維素分子，因而是目前公認(rèn)的微生物難降解的芳香族化合物之一。

　　據(jù)研究報道，木質(zhì)素的完全降解是真菌、細(xì)菌及相應(yīng)微生物群落共同作用的結(jié)果，其中真菌在降解木質(zhì)素過程中起著主要作用。降解木質(zhì)素的真菌根據(jù)腐朽類型分為：白腐菌、褐腐菌和軟腐菌。前兩者屬擔(dān)子菌綱，軟腐菌屬半知菌類。白腐菌降解木質(zhì)素的能力優(yōu)于其降解纖維素的能力，它能夠分泌胞外氧化酶降解木質(zhì)素，而后兩者降解木質(zhì)素的能力弱于其降解纖維素的能力。因此白腐菌被認(rèn)為是最主要的木質(zhì)素降解微生物。

　　白腐菌降解木質(zhì)素機(jī)理：首先是產(chǎn)生H20的氧化酶：細(xì)胞內(nèi)葡萄糖氧化酶，細(xì)胞外乙二醛氧化酶。它們在分子氧的參與下氧化相應(yīng)底物激活過氧化物酶，從而啟動酶催化循環(huán)。同時，合成對木質(zhì)素降解起作用的胞外酶，這些酶包括白腐菌分泌的蟲漆酶（1accase），木素過氧化酶（lignin peroxidase），氧化酶（oxidative en.zyme），依賴錳的過氧化酶（manganese peroxidase）以及酚氧化酶（phenoloxidase）。其中漆酶是氧化酚類物質(zhì)，它將酚上的氫給予氧生成醌自由基，借助自由基反應(yīng)，與木素的部分分解一起發(fā)生高分子化，這些反應(yīng)主要導(dǎo)致側(cè)鏈和芳香環(huán)裂解。在白腐菌降解木質(zhì)素過程中，木質(zhì)素降解酶作為高效催化劑參與反應(yīng)，借助自身形成的H202，靠酶觸啟動一系列的自由基鏈反應(yīng)，先形成高活性的酶中間體，將木質(zhì)素等有機(jī)物（RH）氧化成許多不同的自由基（R.）和氧化能力很強(qiáng)的羥基自由基（。OH），實現(xiàn)對木質(zhì)素的生物降解。

　　4.有效微生物（EM）在生活垃圾處理中的應(yīng)用

　　EM（Effective Microorganisms）即有效微生物群，是一種集乳酸菌、酵母菌、放線菌和光合細(xì)菌等5個科、10個屬、80余種微生物組成的微生態(tài)制劑。EM是日本科學(xué)家比嘉照夫教授的研究成果，1992年開始用于生產(chǎn)，可用于農(nóng)用、養(yǎng)殖業(yè)及環(huán)境保護(hù)等方面。

　　日本利用EM技術(shù)已取得了相當(dāng)?shù)某晒�。其中，在生活垃圾處理方面，日本已開始推廣EM技術(shù)，并提出在家庭內(nèi)將廚房垃圾變成有機(jī)肥料。用于生活垃圾發(fā)酵的專用粉狀EM只需用0.2％EM（以米糠為主要成分）的發(fā)酵物，按1％的用量接種到有機(jī)生活垃圾中，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，夏季經(jīng)7天后有機(jī)垃圾即被分解，且無臭無蚊蠅孳生，同時可得到無臭味的、可直接還原于土壤的活菌肥料，并可用于蔬菜和花卉的栽培。

　　同濟(jì)大學(xué)利用Z-lant技術(shù)研制了一臺生活垃圾處理裝置，該菌液由多種EM微生物培養(yǎng)而成，與生活垃圾一起投入垃圾處理裝置進(jìn)行反應(yīng)，生活垃圾迅速被有效微生物群消化分解，最終變生活垃圾為有機(jī)肥料。

　　三、展望

　　生活垃圾生物降解是多種微生物共同協(xié)同作用的結(jié)果，因而在篩選這些有效微生物菌群時，要考慮不同微生物菌群間的拮抗作用，以確保有效菌種的優(yōu)勢。

　　目前將篩選到的有效微生物菌群，接種到生活垃圾中，通過好氧與厭氧聯(lián)合處理工藝降解生活垃圾，是垃圾生物處理的發(fā)展趨勢。但其前提條件是實行城市垃圾分類，提高垃圾有機(jī)物含量，這在許多發(fā)達(dá)國家都已付諸實行。

　　家庭生活垃圾處理越來越受到各國政府重視。它能將生活垃圾就地處理成有機(jī)肥料，從源頭消除垃圾，減輕城市生活垃圾給環(huán)境造成的壓力，避免二次污染，從而實現(xiàn)生活垃圾的無害化、減量化和資源化。我們相信，隨著垃圾微生物降解機(jī)理研究的進(jìn)一步深入，會有更為有效的垃圾微生物和處理工藝，實現(xiàn)由生活垃圾廢物變?yōu)樵旄Ｈ祟惖呢敻?