固體廢棄物是指在人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的失去使用價(jià)值的固態(tài)和半固態(tài)廢棄物。隨著我國(guó)科技的進(jìn)步，工業(yè)發(fā)展不斷深入，城市化進(jìn)程不斷擴(kuò)大，在人民生活水平提高的同時(shí)，環(huán)境已然成為了現(xiàn)今普遍關(guān)注的社會(huì)焦點(diǎn)問(wèn)題，其中固體廢棄物是環(huán)境污染的重要污染源之一。固體廢棄種類(lèi)繁多、來(lái)源廣泛、數(shù)量巨大，其對(duì)大氣、水源、土壤和人類(lèi)生活環(huán)境都造成了極大的污染影響。我國(guó)對(duì)于固體廢棄物的污染控制起步時(shí)間比國(guó)外晚，雖然隨著國(guó)家技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，對(duì)于環(huán)境保護(hù)愈發(fā)重視，近年來(lái)在固廢處理上也取得了一些進(jìn)展，但與歐美日等國(guó)家相比，我國(guó)在固體廢棄物的治理上整體水平還很低。據(jù)《2011中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》，我國(guó)工業(yè)固體廢棄物 產(chǎn)生量達(dá)325 140. 6萬(wàn)t，綜合利用量( 含利用往年貯存量) 為199757. 4萬(wàn)t，綜合利用率為60. 5%。固體廢棄物處理的最終目標(biāo)是無(wú)害化、減量化和資 源化。現(xiàn)今對(duì)固體廢棄物處理方法有填埋處理、 焚燒處理、粉碎處理、生物處理及各種化學(xué)方法等， 其中生物處理主要是利用微生物對(duì)固體廢棄物分解的處理技術(shù)，以其低成本、綠色環(huán)保、不會(huì)有二次污染等優(yōu)點(diǎn)一直以來(lái)受到許多研究者的關(guān)注。隨著研究的不斷深入，微生物處理技術(shù)也不斷成熟，在固體廢棄物處理中得到了廣泛的應(yīng)用。微生物處理技術(shù)與其他傳統(tǒng)處理工藝相結(jié)合，將為解決固體廢棄物對(duì)環(huán)境的危害和固體廢棄物的資源化利用提供一條新的途徑。

固體廢棄物組成繁雜、數(shù)量巨大，我們?cè)诳刂乒腆w廢棄物對(duì)環(huán)境的污染和資源化利用過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，針對(duì)不同種類(lèi)的固體廢棄物采用不同的處理技術(shù)，以期達(dá)到最大的處理效益。固體廢棄物按其組成可分為有機(jī)固體廢棄物和無(wú)機(jī)固體廢棄物; 按其污染特性則可分為有害廢物和一般廢物等。在《固體廢棄物污染環(huán)境防治法》中將固體廢棄物分為城市固體廢棄物、工業(yè)固體廢棄物和有害固體廢棄物。該文根據(jù)以上分類(lèi)，以涉重危廢、工業(yè)固體廢棄物這er種具有代表性的固體廢棄物為例，重點(diǎn)對(duì)這三種固體廢棄物的微生物處理技術(shù)的應(yīng)用和研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

涉重危廢

涉重危廢是固體廢棄物中有害固廢的一類(lèi)，也是固體廢棄物處置管理中需要重視的一類(lèi)廢棄物。涉重危廢是涉及重金屬危險(xiǎn)固體廢棄物的簡(jiǎn)稱(chēng)，涉重危廢( heavy metals-contained hazardous wastes) 泛指重金屬含量較高，致使其浸出濃度超過(guò)危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)值的固體廢棄物。涉重危廢具有強(qiáng)烈的生物毒性，對(duì)環(huán)境有極高的危害，世界各國(guó)對(duì)涉重危廢 的監(jiān)管都極其嚴(yán)厲。2016年發(fā)布的新版《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》中共列舉了 46大類(lèi)危險(xiǎn)廢物，其中涉重危廢占有17大類(lèi)。涉重危廢來(lái)源廣、種類(lèi)繁多、組成復(fù)雜，從其來(lái)源上看主要可以分為兩大類(lèi)，一是社會(huì)來(lái)源，主要是失效產(chǎn)品廢棄物，包括廢舊電池和電子線(xiàn)路板、失效催化劑; 二是工業(yè)來(lái)源，主要是工業(yè)生產(chǎn)加工過(guò)程產(chǎn)生的廢棄物，包括電鍍污泥、酸洗廢渣、冶煉廢渣和城市垃圾焚燒飛灰等。據(jù)生態(tài)環(huán)境部門(mén)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)各類(lèi)危廢產(chǎn)生量達(dá)4220萬(wàn)t，據(jù)估計(jì)1500～2000 萬(wàn)t為涉重危廢，其中廢舊電池、廢舊電子線(xiàn)路板和失效催化劑均在數(shù)十萬(wàn)噸級(jí)，而酸洗廢渣、冶煉廢渣、城市垃圾焚燒飛灰高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸級(jí)。這些數(shù)量巨大的涉重危廢含有高濃度的劇毒/有毒金屬如鎘、鉛、汞、銅、鎳、鈷、鋅、錳等。涉重危廢處置不當(dāng)可能會(huì)引發(fā)土壤大面積的重金屬污 染，涉重危廢的非法傾倒是近期頻頻發(fā)生的涉砷、涉 鉛、涉鎘等重金屬污染公害事件的直接原因，涉重危廢的處理問(wèn)題已迫在眉睫。涉重危廢種類(lèi)繁多，其中針對(duì)三種典型涉重危廢如鉛鋅冶煉廢渣、城市垃 圾焚燒飛灰、失效動(dòng)力鋰電進(jìn)行介紹，下面是三種典型涉重危廢及其危害的具體介紹。

鉛鋅是重要的有色金屬，鉛酸蓄電池、鉛合金和鉛管等生成原料都是鉛，而鍍鋅工業(yè)、鋅基合金和鋅錳電池制備都離不開(kāi)鋅。我國(guó)是世界上最主要的鉛鋅生產(chǎn)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年我國(guó)有419. 9萬(wàn)t的精鉛產(chǎn)量，占世界總量的45. 2%，而鋅錠產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40. 5%，產(chǎn)量為516. 4萬(wàn)t。然而，鉛鋅冶煉業(yè)作為有色金屬工業(yè)，是重金屬污染排放的主要源頭之一，同時(shí)也是全國(guó)重金屬污染排放大戶(hù)。

城市垃圾焚燒飛灰來(lái)源于在垃圾焚燒過(guò)程中煙道收集的固態(tài)廢物，其含有高濃度氯離子及多種重金屬和二噁英，被世界各國(guó)列為危險(xiǎn)廢物。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)飛灰年產(chǎn)生量有400～500萬(wàn)t，其中北京市飛灰產(chǎn)量有4～5萬(wàn)t?！笆濉逼陂g，全國(guó)垃圾焚燒總量超過(guò) 50%，飛灰總量將接近1000萬(wàn)t; 而北京市在建/擬建的 8座垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)也將陸續(xù)投入使用，屆時(shí)飛灰總量達(dá)到15～20 萬(wàn)t。

失效動(dòng)力鋰電池是涉重危廢的又一主要來(lái)源。自 1991年索尼公司商品化以來(lái)，鋰離子電池以其體積 小、質(zhì)量輕、電壓高、容量大、壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶等優(yōu)良 特性，在手機(jī)、手提電腦、數(shù)碼相機(jī)、便攜式攝像機(jī)等 小型家電的能源供給上有廣泛的應(yīng)用。2015年全球鋰離子電池總產(chǎn)量達(dá)到100. 75GWh，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)，2015年我國(guó)鋰離子電池總產(chǎn)量達(dá)到56. 0億只。鋰離子電池的使用壽命一般為3～5年，之后便成為失效鋰離子電池進(jìn)入環(huán)境中，成為一類(lèi)數(shù)量巨大的固體廢棄物。據(jù)估算， 2015年我國(guó)動(dòng)力鋰電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到2～4萬(wàn)t，2020年達(dá)12～17萬(wàn)t。針對(duì)數(shù)量如此巨大的失效鋰電， 2016年2月國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策》來(lái)鼓勵(lì)失效動(dòng)力鋰電池的階梯利用、再生利用和資源利用。鋰離子電池主要組分包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜等。其中正極 材料是最有回收利用價(jià)值的，正極材料通常是鈷酸鋰( LiCoO2) 、磷酸鐵鋰( LiFePO4) 、錳酸鋰( LiMnO2) 和三元材料( LiNixCoyMn1-x-yO2) 。其中含有高濃度的有價(jià)金屬如鈷、鎳、鋰和錳，金屬總重占電池總重 25%～35%，而正極材料成本占到電池總價(jià)的40%以上。

1、生物瀝浸技術(shù)對(duì)涉重危廢中有價(jià)金屬回收的研究進(jìn)展

涉重危廢因其嚴(yán)重的環(huán)境危害特性和生態(tài)毒性，無(wú)害化處理是現(xiàn)有處置技術(shù)的主要方向。但現(xiàn)有無(wú)害化處理技術(shù)或工藝如穩(wěn)定化/固化后安全填埋工藝、水泥窯協(xié)同處置技術(shù)等不但不能完全消除 涉重危廢對(duì)環(huán)境潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)，而且造成了金屬資源的不可逆流失。因此，針對(duì)各類(lèi)涉重危廢，回收稀貴/有價(jià)金屬，去除劇毒/有毒金屬，減低/消除脫毒殘?jiān)慕ú幕蔑L(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)涉重危廢的全循環(huán)、全利用和( 近) 零排放，是未來(lái)涉重危廢處理技術(shù)的發(fā)展方向。生物瀝浸是指通過(guò)特定微生物( 類(lèi)群) 的直接( 接觸) 作用或其代謝活性產(chǎn)物的間接( 非接觸) 作用將固相材料中目標(biāo)金屬浸出并進(jìn)入液相的過(guò)程，該技術(shù)以其經(jīng)濟(jì)、綠色、節(jié)能、安全的特點(diǎn)，在涉重危廢的資源化利用中得到應(yīng)用和研究。從 20世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)、加拿大、 澳大利亞、智利、南非、印度等國(guó)家深入開(kāi)展了低品/ 難浸礦石的生物冶金( 生物瀝浸) 技術(shù)和工藝的研究。我國(guó)生物冶金( 生物瀝浸) 技術(shù)研究在王淀佐、邱冠周院士帶領(lǐng)下取得重大突破，且在生物冶金領(lǐng)域的國(guó)際影響力得到了提升。目前，生物冶金技術(shù)已成功用于低品硫化礦中銅、鎳、鈷、鈾、金等有價(jià)金屬的浸提和回收。辛寶平課題組一直以來(lái)致力于涉重危廢生物瀝浸技術(shù)的研究，對(duì)涉重危廢中的有價(jià)金屬進(jìn)行回收循環(huán)利用，王佳在其博士 期間對(duì)4種典型涉重危廢進(jìn)行了生物瀝浸的研究，著重研究了重金屬生物瀝浸的耦合機(jī)制、浸提機(jī)理、 過(guò)程調(diào)控和效能提升，同時(shí)也研究了不同金屬溶出的化學(xué)和微生物學(xué)機(jī)制。

2、生物瀝浸技術(shù)面臨的問(wèn)題

在高固液比條件下瀝浸效率低的問(wèn)題。涉重危廢如廢舊電池、城市垃圾焚燒飛灰、失效催化劑等都是高堿性的氧化物或氫氧化物，因此，涉重危廢中有價(jià)金屬的生物瀝浸過(guò)程會(huì)強(qiáng)烈消耗H+，導(dǎo)致瀝液pH值居高不下，危及嗜酸自養(yǎng)菌株的生長(zhǎng)和活性。同時(shí)涉重危廢中的高毒有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì) 如高濃度氟離子、六氟磷酸鋰等都會(huì)危及工作菌株的生長(zhǎng)，最終可能導(dǎo)致生物瀝浸過(guò)程的停止。由于這些因素的存在，生物瀝浸技術(shù)在高固液比下對(duì)涉重危廢的處理能力大幅減低、處理成本顯著上升，這成為了該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的重大障礙。

運(yùn)行周期長(zhǎng)的問(wèn)題。綠色、節(jié)能、低耗、安全是生物瀝浸技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)， 但同時(shí)生物瀝浸技術(shù)存在抗逆差、速率低、周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。高達(dá)幾周甚至數(shù)月之久的反應(yīng)時(shí)間大大降低了固廢處理的效率。因?yàn)闉r浸的工作菌株大多為生長(zhǎng)緩慢的化能自養(yǎng)菌，這類(lèi)菌種不能滿(mǎn)足涉重危廢快速浸提的需要。

工業(yè)固體廢物

工業(yè)固體廢棄物是指在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物。工業(yè)固體廢棄物可分為冶金工業(yè)固體廢棄物、礦業(yè)固體廢棄物、石油化學(xué)工業(yè)固體廢棄 物、輕工業(yè)固體廢棄物、能源工業(yè)固體廢棄物、其他工業(yè)固體廢棄物。工業(yè)固體廢棄物按其危險(xiǎn)性可分為一般固體廢棄物和有害固體廢棄物兩大類(lèi)。一般固體廢棄物主要有高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金 屬渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、廢石膏、脫硫灰、電石渣、鹽泥等。有害固體廢棄物如廢礦物油及含油廢物、含鉻廢物等難以被環(huán)境消化，同時(shí)對(duì)土壤、水 源和人類(lèi)生活健康造成危害的廢棄物。傳統(tǒng)的工業(yè)固體廢棄物主要采用焚燒和填埋兩種方法，而這兩種處理固體廢棄物的方式會(huì)造成二次污染，處理效果不佳，并且不能很好地對(duì)工業(yè)固廢進(jìn)行資源化利用。發(fā)展新的技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)固廢無(wú)害化、資源化和減量化處理的方向。目前，有關(guān)微生物對(duì)工業(yè)固體廢棄物的實(shí)驗(yàn)研究工作不少。

1、微生物技術(shù)在工業(yè)固體廢棄物上的研究現(xiàn)狀

陳立榮等研發(fā)出了微生物-土壤聯(lián)合處理廢棄鉆井液渣泥技術(shù)。該工藝在丹淺001-8井和蓮花000-X8等井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，經(jīng)歷了3個(gè)月的處理，鉆井固體廢棄物中的主要指標(biāo)COD、石油類(lèi)的降解率超過(guò) 90%，浸出液指標(biāo)達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)指標(biāo)要求，土壤重金屬離子濃度沒(méi)有顯著變化，各指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 ( 旱地) 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)畢銀麗等利用微生物對(duì)煤矸石這種固體廢棄物進(jìn)行脫硫處理。實(shí)驗(yàn)采用氧化亞鐵硫桿菌和嗜酸氧化硫硫桿菌對(duì)寧夏大武口高硫煤矸石進(jìn)行微生物脫硫技術(shù)及應(yīng)用條件的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明2種脫硫細(xì)菌對(duì)煤矸石的脫硫效果顯著， 采用小粒徑煤矸石進(jìn)行微生物脫硫效果更好。該實(shí) 驗(yàn)研究為煤礦廢棄物煤矸石的污染防治提供了技術(shù)依據(jù)。

含油污泥是石油工業(yè)中石油開(kāi)采加工過(guò)程中產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢棄物。對(duì)于含油污泥的處理，大多數(shù)企業(yè)仍以填埋和焚燒為主。不過(guò)隨著法律的完善， 現(xiàn)有的處理技術(shù)無(wú)法達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)，所以開(kāi)展新的研究技術(shù)是解決含油污泥處理的新途徑。有研究表明，自然狀態(tài)下，石油降解菌群在受到石油污染后的土壤中數(shù)量增多。孫正貴進(jìn)行了勝利油田某污水處理站污泥的微生物降解研究。將土著微生物和外引微生物的降解效果對(duì)比，經(jīng)過(guò)230天的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，外引微生物和土著微生物都能降低含油污泥中烴類(lèi)物質(zhì)的含量，且效果顯著，兩者都為含油 污泥的微生物降解提供有效手段。該研究為微生物降解技術(shù)在含油污泥上的應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)。

2、微生物處理技術(shù)存在的問(wèn)題

微生物技術(shù)在工業(yè)固體廢棄物處理上尚不成熟，目前主要處于初始的研究階段，微生物技術(shù)只是工業(yè)固體廢棄處理的一小部分，如回收工業(yè)固廢物中的有毒、有價(jià)金屬，減少工業(yè)固廢中的有害成分。同時(shí)經(jīng)微生物技術(shù)脫毒后的殘?jiān)詫儆谖U，最后還是需要通過(guò)傳統(tǒng)的固化填埋或水泥窯協(xié)同處置進(jìn)行無(wú)害化處理。所以微生物技術(shù)處理工業(yè)固體廢棄物應(yīng)協(xié)同其他傳統(tǒng)處理技術(shù)，這樣才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)固廢的資源化利用。

前景展望

固體廢棄物目前是我國(guó)環(huán)境污染的重要污染源之一。對(duì)固體廢棄物的無(wú)害化、減量化、資源化處理是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)不可或缺的一步。固體廢棄物傳統(tǒng)的處理方法如填埋、堆放和焚燒處理不僅沒(méi)有達(dá)到理想的處理效果而且會(huì)造成二次污染。因此，近年來(lái)采用微生物處理技術(shù)引起了 廣大科研學(xué)者的重視。微生物技術(shù)在處理固體廢棄物過(guò)程中以其低成本、綠色環(huán)保、不會(huì)有二次污染等優(yōu)點(diǎn)受到大量研究和推廣，尤其是在城市生活垃圾的處理上。

微生物技術(shù)也有其不足之處，如反應(yīng)速度慢、對(duì)某些固體廢棄物難以降解。從目前國(guó)內(nèi)外微生物技術(shù)處理固體廢棄物的發(fā)展?fàn)顩r看，該技術(shù)得到了較大發(fā)展，但仍處于研究的初始階段，工業(yè)化程度不高。盡管如此，微生物處理技術(shù)憑借傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)越性和安全性，在固體廢棄物處理 過(guò)程中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。相信隨著對(duì)微生物處理技術(shù)研究的深入，其在固體廢棄物處理上存在的問(wèn)題會(huì)得到解決。