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隨著我國城市人口的不斷增長和生活水平的提高，城市生活垃圾每年以8~10%的速度迅速增長，其中約半數是生活有機垃圾。垃圾大量堆放，不僅占用大片土地，使人地矛盾更加突出。而且汙染大氣、土壤、地表水以及地下水。采用生物技術將其進行生物降解或生物轉化，不僅可以有效處理城市垃圾，而且可以實現資源的再利用。因此，與物理法、化學法相比，生物處理技術具有更廣闊的發展前景。
一、根據處理過程中起作用的微生物對氧氣需求的不同，生物處理可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。
1.好氧生物處理基本原理
①好氧生物處理是一種在有氧的條件下，利用好氧微生物使有機物降解並穩定化的生物處理方法。城市垃圾中往往含有大量的生物組分的大分子及其中間代謝產物如纖維素、碳水化合物、蛋白質、脂肪、氨基酸、脂肪酸等，這些有機物一般都較容易為微生物降解。在zai好hao氧yang生sheng物wu降jiang解jie過guo程cheng中zhong，有you機ji廢fei物wu中zhong的de可ke溶rong性xing小xiao分fen子zi可ke透tou過guo微wei生sheng物wu的de細xi胞bao壁bi和he細xi胞bao膜mo而er為wei微wei生sheng物wu直zhi接jie吸xi收shou利li用yong，而er不bu溶rong的de膠jiao體ti及ji複fu雜za大da分fen子zi有you機ji物wu，則ze先xian被bei吸xi附fu在zai微wei生sheng物wu體ti外wai，依yi靠kao微wei生sheng物wu分fen泌mi的de胞bao外wai酶mei分fen解jie為wei可ke溶rong性xing小xiao分fen子zi物wu質zhi，再zai輸shu送song入ru細xi胞bao內nei為wei微wei生sheng物wu所suo利li用yong。微生物通過自身的生命活動——新陳代謝過程，把一部分有機物氧化分解成簡單的無機化合物，如c02、HzO、NH3、P043_、S042～等，從中獲得生命活動所需要的能量；同時又把另一部分有機物轉化合成新的細胞物質，使微生物增殖。
2.厭氧生物處理基本原理
①厭氧生物降解是在無氧條件下，利用厭氧微生物的代謝活動，將有機物轉化為各種有機酸、醇、CH4、H2S、c02、NH3、H2等和少量細胞物質的過程。它是一個多類群細菌的協同代謝過程。在此過程中，不同微生物的代謝過程相互影響，相互製約，形成複雜的生態係統。
二、傳統垃圾處理法
目前世界各國處理這類垃圾的方法通常有：
1.填埋法：通過垃圾收集，裝運到填埋場鋪平壓實。其優點為簡便易行。缺點為造成地下水、空氣、周圍環境汙染，且占用大量土地。
2.焚燒法：固體廢棄物高溫分解，深度氧化的綜合處理過程。其優點為迅速大幅度減少廢棄物容積，消除有害細菌，還能用來供熱發電。缺點為投資大，向大氣排放有害物質（如二惡英等）並散布不良塵埃，且發電量有限。
3.堆肥法：垃圾發酵後成為無害的腐植質。但發酵周期長，養分含量低，處理後體積大，僅適用於交通不便的農村。
三、現代新型垃圾處理法
目前，對於可生物降解的城市垃圾的處理，世界各國主要采用堆肥、衛生填埋、厭氧發酵等處理方法。
生活有機垃圾'消滅型'的微生物菌群
複旦大學生命科學學院和上海理工大學的科研人員經過多年的研究和實踐，已成功開發出利用微生物分解有機垃圾的“綠色產品”——生活有機垃圾處理機，從而使源頭處理生活有機垃圾的無害化和減量化成為現實。
科研人員從自然界篩選出一組能分解生活有機垃圾的細菌，再對以上微生物進行生長溫度、耗氧需求、耐鹽性、Ph值適應範圍、營養要求等以及菌種的生活史特點進行研究，經組合獲得了'生活有機垃圾消滅型'的微生物菌種。
這種菌種能產生許多種酶，從而使大分子物質（有機垃圾的主要成分）分解成能被微生物利用的低分子物質，微生物攝取這些低分子物質後，將其變成CO2和H2O，以氣體和水汽的形式排出。
該菌種具有快速分解能力，12-20小時可將垃圾全部分解，減量率在95%。菌種一次投入有效期為4-7個月。對有些頑固性廢棄物，如蝦蟹殼、雞鴨毛、筍殼、老菜頭有較強的分解能力。菌種在15--70℃溫度範圍內都能適應，耐鹽達7%，即使長期投入含鹽高的泔腳也不影響。菌種PH範圍在4-9，適應範圍廣。
該菌種經上海和北京環境檢測中心權威部門鑒定為無毒、無害，遺傳穩定，對活體和生態安全。從自然界分離、篩選得到了一組該項現代高科技生物技術易於操作，為城市生活垃圾的處理提供了一種嶄新的方式。
處理過程基本達到了汙染'零排放'，處理後的殘餘物可作為優良的有機肥改良土壤，用於作物栽培或城市綠化，達到了國際先進水平。
四、MSW生物處理技術
1.微生物技術在MSW處理過程中的應用
MSW的生物處理主要是利用微生物在一定控製條件下，使有機物發生生物化學降解，形成一種穩定的化合物的過程。微生物對垃圾中有機物降解的快慢、對有機成分降解的程度直接決定著處理周期的長短和處理效果的好壞，在MSW處理過程中起著決定性的作用。MSW生物處理的優劣取決於微生物自身的結構、所處環境下的代謝狀況。目前有很多學者在此方麵做出了很大的努力，通過分析某種處理環境下微生物的特性、采用多種方式改變工藝中微生物的數量，質量等，開發出了多種MSW生物處理技術。強化微生物（純種分離、強化接種、添加微生物菌劑、微生物固定化）以及基因誘變等技術。
強化微生物處理技術是從改變工藝中單位反應器空間內微生物的質量或數量的角度來增強MSW的降解率，從而提高處理效率，縮短處理周期.
②純種分離
強化微生物處理技術是從改變工藝中單位反應器空間內微生物的質量或數量的角度來增強MSW的降解率，從而提高處理效率，縮短處理周期。
③強化接種處理技術
純(chun)種(zhong)分(fen)離(li)後(hou)還(hai)要(yao)將(jiang)微(wei)生(sheng)物(wu)接(jie)種(zhong)到(dao)垃(la)圾(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)，但(dan)由(you)於(yu)接(jie)種(zhong)微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)存(cun)環(huan)境(jing)發(fa)生(sheng)了(le)變(bian)化(hua)，故(gu)在(zai)微(wei)生(sheng)物(wu)適(shi)應(ying)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)前(qian)，處(chu)理(li)效(xiao)率(lv)達(da)不(bu)到(dao)理(li)想(xiang)的(de)效(xiao)果(guo)，因(yin)而(er)直(zhi)接(jie)在(zai)垃(la)圾(ji)中(zhong)進(jin)行(xing)微(wei)生(sheng)物(wu)接(jie)種(zhong)的(de)處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)則(ze)應(ying)好(hao)於(yu)微(wei)生(sheng)物(wu)純(chun)種(zhong)分(fen)離(li)後(hou)再(zai)接(jie)種(zhong)的(de)處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)。直接在垃圾中進行微生物接種可采用多種方式，如：垃圾滲濾液循環、加入一定比例的垃圾腐熟物等。
weishengwuduilajidejiangjieshizaiduozhongweishengwudexietongzuoyongxiawancheng，zaishiyidetiaojianxia，weishengwuxietongzuoyongnenglidedaxiaoqujueyuweishengwuzhongqundedaxiaoyujiegoudewendingxing。一般說來，生物的種群越大，其自動調控能力越好，適應性就越強，結構越穩定。經(jing)垃(la)圾(ji)滲(shen)濾(lv)液(ye)循(xun)環(huan)或(huo)向(xiang)待(dai)處(chu)理(li)的(de)新(xin)鮮(xian)垃(la)圾(ji)中(zhong)加(jia)入(ru)一(yi)定(ding)比(bi)例(li)的(de)垃(la)圾(ji)腐(fu)熟(shu)物(wu)進(jin)行(xing)強(qiang)化(hua)接(jie)種(zhong)培(pei)養(yang)後(hou)，微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)種(zhong)群(qun)擴(kuo)大(da)，且(qie)循(xun)環(huan)次(ci)數(shu)越(yue)多(duo)，微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)數(shu)量(liang)和(he)種(zhong)群(qun)就(jiu)越(yue)大(da)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)更(geng)有(you)利(li)於(yu)對(dui)垃(la)圾(ji)的(de)降(jiang)解(jie)。
④添加微生物菌劑
研究表明，單一的細菌、真菌、放線菌群體，無論其活性多高，在加快垃圾生物降解進程中的作用都比不上複合微生物菌群的共同作用[5].微生物菌劑是采用分離、篩選的有效微生物，配合一定的處理工藝和設備，通過合理地調配各種有效微生物的含量，進行篩選、培育MSW生物處理的高效複合微生物菌劑，進而來調節菌群結構、提高微生物降解活性，提高微生物降解有機成分的效率。複合微生物菌群中既有分解性細菌，又有合成性細菌；既有纖維素分解菌、真菌，又有放線菌。向工藝中添加複合微生物菌劑，不僅增加了工藝中微生物初始濃度，而且改善了工藝中微生物的種群結構。作(zuo)為(wei)多(duo)種(zhong)細(xi)菌(jun)共(gong)存(cun)的(de)一(yi)種(zhong)生(sheng)物(wu)群(qun)落(luo)，依(yi)靠(kao)相(xiang)互(hu)間(jian)共(gong)生(sheng)增(zeng)殖(zhi)及(ji)協(xie)同(tong)作(zuo)用(yong)，代(dai)謝(xie)出(chu)抗(kang)氧(yang)化(hua)物(wu)質(zhi)，生(sheng)成(cheng)穩(wen)定(ding)而(er)複(fu)雜(za)的(de)生(sheng)態(tai)係(xi)統(tong)，使(shi)得(de)整(zheng)個(ge)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)微(wei)生(sheng)物(wu)數(shu)量(liang)保(bao)持(chi)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)，處(chu)理(li)效(xiao)果(guo)較(jiao)佳(jia)。
五、城市垃圾生物處理的新技術展望
1.生產醇類
城市垃圾中含有纖維素、澱粉和糖等有機質，微生物厭氧代謝這些有機物時，可產生一些例如乙醇、甲醇等醇類高效燃料。乙醇可用以稀釋汽車用油或其他發動機用油，使功效提高10％～15％。巴西、美國早已成為利用糖類、穀物澱粉類和纖維素類發展燃料酒精的典範，美國燃料乙醇的總裝置能力達到約840萬t／a。英國、荷蘭、德國、奧地利、泰國、南非等許多國家的政府均已製定規劃，積極發展燃料酒精工業。目前的方向是，希望利用含纖維素物質如鋸末、蔗渣、破舊報紙、有機垃圾等各種廢物製取酒精。我國有人采用微生物酶製劑對有機垃圾酶解後，用酒精酵母對有機垃圾進行厭氧發酵生產乙醇。結果表明，在適宜的條件下，每噸垃圾可生產70～90L酒精，這為城市有機垃圾的再生利用，發展新能源，找到一條新的途徑。
2.生產氫氣
氫是目前最理想的清潔燃料之一，每千克氫燃燒可放出142ⅣU的熱量，是煤的3～4倍。生物製氫思路於1966年提出，在20世紀90年代受到空前重視，其中微生物發酵法是一種有前景的氫氣製備方法。許多微生物類群具有可降解大分子有機物產氫的特點，因而可以利用城市垃圾中的植物莖葉、家庭廚餘等可再生能源廢棄物產生大量氫氣。產氫氣的微生物有異養微生物和自養微生物。氫氣產生菌產生的氫氣，目前主要應用於燃料電池方麵。如產氣莢膜梭菌在含有葡萄糖培養基的10L發酵罐中，產H2速度最高可達18--23L／h，並進而利用所產生的H2推動3．1--3．5V燃料電池的工作。由於微生物的產氫機製和條件還在研究過程中，所以該類微生物能源的使用尚處試驗階段。需要解決的問題是尋找和篩選活性菌株，解決分離H2和02的方法等。中科院微生物研究所篩選了產氫活性較高的菌株，並對其產氫活性進行了研究。
3.合成微生物塑料
聚口一羥基烷酸(poly—j3一hydroxyalkanoates，PHAs)是許多原核微生物在不平衡生長條件(如缺乏氮、磷、氧等)下合成的胞內能量和碳源儲藏性聚合物。PHAs具有與化學合成塑料相似的性質，能拉絲、壓模、注塑等，而且具有化學合成塑料所沒有的特殊性能，如利用其生物相容性可作為外科手術縫線、人造血管和骨骼代用品，術後無需取出。因而在工業、農業、醫藥和環保等行業都具有廣闊的應用前景。PHAskeyiyongkejiangjiedeyoujigutifeiqiwuhecheng，erchengshilajizhonghanyoudaliangkejiangjiedeyoujigutifeiqiwu，congmuqianyihuodedeyanjiuchengguokeyizhanwang，liyongchengshilajihechengPHAs是生物合成PH魅的一條新途徑，它的研究將受到人們的廣泛重視，在2l世紀將有可能成為塑料工業發展的一個新方向。
垃圾處理是城市可持續發展所必須解決的一個重大問題，處理的目的是使垃圾資源化、減量化、無害化。微生物在垃圾“三化”中zhong起qi著zhe積ji極ji與yu重zhong要yao的de作zuo用yong，利li用yong微wei生sheng物wu降jiang解jie垃la圾ji中zhong有you機ji物wu，不bu僅jin投tou資zi和he運yun行xing費fei用yong低di，處chu理li效xiao率lv高gao，而er且qie還hai可ke獲huo得de許xu多duo有you用yong的de副fu產chan品pin，如ru沼zhao氣qi、飼料、蛋白、酒精等。近年來，隨著環境生物技術的發展，在生物處理方麵出現了不少新技術、新方法，它們的可行性和有效性也逐漸增強，正成為垃圾處理的發展方向之一。就目前而言，我國應在大力發展適合我國國情的垃圾衛生填埋和垃圾堆肥處理技術的同時，加大利用有機垃圾生產生物能源(燃料酒精、沼氣、生物製氫等)的研究力度，加強降解有機垃圾的高效微生物菌劑的研究。我們相信，隨著垃圾微生物降解機理研究的進一步深入，會有更為有效的微生物和處理工藝使垃圾真正地成為可利用資源。
