固体废物是指在人类生活和生产活动中产生的失去使用价值的固体和半固体废物。随着我国科技的进步，工业发展的不断深入，城镇化的不断扩大，在人民生活水平提高的同时，环境已成为当今社会关注的焦点。其中，固体废物是环境污染的重要来源之一。固体废物种类繁多，来源广泛，数量巨大，对大气、水源、土壤和人类生存环境造成了极大的污染。我国对固体废物污染的治理起步晚于国外，虽然随着国家科技发展的进步，对环境保护越来越重视，近年来在固体废物处理方面也取得了一定的进展，但与欧、美、日等国家相比，我国固体废物管理总体水平还很低。据《2011年中国环境状况公报》显示，我国工业固体废物产生量达32514.06万吨，综合利用量（含往年入库量）40万吨，综合利用率为60.5%。固体废物处理的最终目的是无害化、减量化和资源化。目前固体废物的处理方法有填埋、焚烧、破碎、生物处理及各种化学法等。其中生物处理主要利用微生物对固体废物进行分解，以其成本低廉、绿色环保、不产生二次污染等优点一直受到众多研究者的关注。随着研究的不断深入，微生物处理技术也日趋成熟，在固体废物处理中得到广泛的应用。微生物处理技术与其他传统处理工艺的结合，将为解决固体废物对环境的危害和固体废物的资源化利用提供新的途径。
固体废物成分复杂，数量巨大，在控制固体废物对环境的污染和资源利用过程中，需要对其进行分类，针对不同类型的固体废物采用不同的处理技术，以达到最大的处理效率。固体废物按其成分可分为有机固体废物和无机固体废物；按其污染特性可分为危险废物和一般废物。《固体废物污染环境防治法》中将固体废物分为城镇固体废物、工业固体废物和危险固体废物。基于上述分类，本文以两种具有代表性的固体废物——重危废物和工业固体废物为例，重点介绍微生物处理技术针对这三类固体废物的应用和研究进展。
重型及危险废物
重型危险废物是固体废物中危险固体废物的一种，也是固体废物处置管理中需要重点关注的一类废物。重型危险废物是涉及重金属的危险固体废物的简称。重型危险废物（重-）一般是指重金属含量较高的固体废物，导致其浸出浓度超过危险废物鉴别标准值。重型危险废物具有较强的生物毒性，对环境危害极大。世界各国对重型危险废物的监管极为严格。2016年发布的新版《国家危险废物名录》列出了46大类危险废物，其中重型危险废物就占了17大类。重型危险废物来源广泛，种类繁多，成分复杂，从其来源来看，主要可分为两大类，一是社会源，主要是失效产品产生的废弃物，包括废旧电池和电子电路板，失效催化剂等；另一类是工业源，主要是工业生产加工过程中产生的废弃物，包括电镀污泥、酸洗废渣、冶炼废渣、城镇垃圾焚烧飞灰等。据生态环境部门统计，2015年我国各类危险废物产生量达4220万吨，估算有1500万至2000万吨为重型危废，其中废电池、废电子电路板、失效催化剂等都在数十万吨，而酸洗废渣、冶炼废渣和城镇垃圾焚烧飞灰则高达数百万吨。这些巨量的重型危废中含有高浓度的镉、铅、汞、铜、镍、钴、锌、锰等剧毒/毒性金属，重型危废处置不当，可能造成大面积土壤重金属污染。非法倾倒重型危废是近期频发砷、铅、镉等重金属污染事件的直接原因，重型危废治理迫在眉睫。重型危废种类繁多，其中介绍的有铅锌冶炼废渣、城市垃圾焚烧飞灰、失效动力锂电池三种典型重型危废，下面就三种典型重型危废及其危害进行详细介绍。
铅、锌是重要的有色金属，铅酸蓄电池、铅合金、铅管等都是由铅制成的，而镀锌行业、锌基合金、锌锰电池制备等都离不开锌。我国是世界最大的铅、锌生产国，据统计，2010年，我国精炼铅产量为419.9万吨，占世界的45.2%，而锌锭产量占世界的40.5%，产量为516.4万吨。但作为有色金属行业，铅锌冶炼行业是重金属污染排放的主要来源之一，也是全国重金属污染排放大户。
城市垃圾焚烧飞灰来自于焚烧过程中烟道内收集的固体废物，含有高浓度的氯离子及多种重金属和二恶英，被世界各国列为危险废物。相关数据显示，我国每年飞灰产量为400万至500万吨，其中北京年产生量为4万至5万吨。“十三五”期间，我国垃圾焚烧总量将超过50%，飞灰总量将接近1000万吨；而北京在建/规划的8座垃圾焚烧发电厂也将陆续投入使用，飞灰总量将达到15万至20万吨。
失效动力锂电池是另一大重危废来源。自1991年索尼将其商业化以来，锂离子电池凭借体积小、重量轻、电压高、容量大、寿命长、无记忆性等优异特性，被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、便携式摄像机等小家电的能源供应。2015年全球锂离子电池总产量达到100.75GWh。根据国家统计局公布的数据，2015年我国锂离子电池总产量达到56亿只。锂离子电池的使用寿命一般为3~5年，之后便成为失效锂离子电池进入环境，成为一类巨大的固体废物。预计2015年我国动力锂电池累计报废量将达到2-4万吨，2020年将达到12-17万吨。针对如此庞大的报废锂电池数量，国家发改委于2016年2月发布《电动汽车动力电池回收利用技术政策》，鼓励对报废动力锂电池进行分级利用、回收和资源化利用。锂离子电池的主要成分包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜等，其中正极材料是回收利用价值最高的材料，正极材料通常为钴酸锂（）、磷酸铁锂（）、锰酸锂（）和三元材料（-x-yO2），其中含有高浓度的钴、镍、锂、锰等有价金属。金属总重量约占电池总重量的25%~35%，正极材料成本约占电池总价格的40%以上。
1. 重危废弃物中有价金属生物浸出技术研究进展
由于重型危险废物具有严重的环境危害和生态毒性，其无害化处理是现有处置技术的主要方向。但现有的稳定化/固化后安全填埋、水泥窑协同处置技术等无害化处理技术或工艺不仅不能完全消除重型危险废物对环境的潜在污染风险，而且还会造成金属资源不可逆转的流失。因此，针对各类重型危险废物，回收利用稀有/有价金属、去除剧毒/有毒金属、降低/消除脱毒残渣的建材利用风险，实现重型危险废物的全循环、全利用和（近）零排放是未来重型危险废物处理技术的发展方向。生物浸出是指通过特定微生物（群）的直接（接触）作用或其代谢活性产物的间接（非接触）作用，将固相物质中的目标金属浸出到液相中的过程。该技术因其经济、绿色、节能、安全等特点，在重型危险废物资源化利用中得到了应用和研究。20世纪60年代以来，美国、加拿大、澳大利亚、智利、南非、印度等国家对低品位/难处理矿的生物冶金（生物浸出）技术与工艺进行了深入研究。在王殿佐、邱冠洲院士的带领下，我国生物冶金（生物浸出）技术研究取得重大突破，在生物冶金领域的国际影响力不断提升。目前，生物冶金技术已成功用于低品位硫化矿中铜、镍、钴、铀、金等有价金属的浸出与回收。辛保平课题组一直致力于重型危险废物生物浸出技术研究，以及重型危险废物中有价金属的回收利用。博士期间，王佳针对四种典型重型危险废物开展了生物浸出研究，重点研究了重金属生物浸出的耦合机理、浸出机理、工艺调控与效率提升，同时研究了不同金属溶解的化学和微生物学机制。
2 生物浸出技术面临的问题
高固液比条件下浸出效率低的问题。废旧电池、城市垃圾焚烧飞灰、失效催化剂等危险废物均为强碱性的氧化物或氢氧化物。因此，危险废物中有价金属的生物浸出过程会强烈消耗H+，导致渗滤液pH值过高，危及嗜酸自养菌株的生长和活性。同时，危险废物中的高浓度氟离子、六氟磷酸锂等剧毒有机或无机物质会危及工作菌株的生长，最终可能导致生物浸出过程的停止。由于这些因素的存在，高固液比下生物浸出技术对危险废物的处理能力大大降低，处理成本明显增加，成为该技术实际应用的一大障碍。
运行周期长。绿色、节能、低耗、安全是生物浸出技术的优势，但同时生物浸出技术也存在抗性差、效率低、周期长等缺点，长达数周甚至数月的反应时间大大降低了固废处理的效率。由于浸出的工作菌株多为生长缓慢的化能自养菌，该类菌株无法满足重型危废快速浸出的需求。
工业固体废物
工业固体废物是指工业生产过程中产生的固体废物。工业固体废物可分为冶金固体废物、矿山固体废物、石油化工固体废物、轻工业固体废物、能源工业固体废物和其他工业固体废物。工业固体废物按其危害性可分为一般固体废物和危险固体废物两大类。一般固体废物主要包括高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、废石膏、脱硫灰、电石渣、盐泥等。危险固体废物如废矿物油及含油废物、含铬废物等难以被环境消化，对土壤、水源和人体健康造成危害。传统工业固体废物主要采用焚烧和填埋两种方法。这两种处理固体废物的方式会造成二次污染，处理效果差，不能使工业固体废物得到很好的资源化利用。开发新技术是实现工业固体废物无害化、资源化、减量化处理的方向，目前关于微生物对工业固体废物影响的实验研究较多。
1. 微生物技术处理工业固废的研究现状
陈利荣等研发了一种废弃钻井液污泥的微生物-土壤联合处理技术，该工艺在丹前001-8井和莲花000-X8井进行了现场试验。结果表明，经过三个月的处理，钻井固体废物主要指标中COD和石油类降解率超过90%，渗滤液指标达到国家《污水综合排放标准》一级指标要求，土壤重金属离子浓度无明显变化，各项指标均达到国家《土壤环境质量标准》（旱地）三级标准。
中国矿业大学毕银丽等人利用微生物对煤矸石等固体废弃物进行脱硫。试验采用氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫杆菌，研究了宁夏大武口高硫煤矸石的微生物脱硫技术及应用条件。试验结果表明，两种脱硫菌对煤矸石均有明显的脱硫效果，且利用小粒径煤矸石时微生物脱硫效果更佳。该试验研究为煤矿废弃煤矸石污染防治提供了技术依据。
含油污泥是石油工业中石油开采加工过程中产生的危险废弃物，对于含油污泥的处理，目前大多数企业仍以填埋、焚烧为主。但随着法律的完善，现有的处理技术无法达到处理标准，因此开发新的研究技术是解决含油污泥处理的新途径。研究表明，在自然条件下，受石油污染的土壤中石油降解菌的数量增加。孙正贵对胜利油田某污水处理站污泥进行了微生物降解研究，对比了土著微生物和外来微生物的降解效果。经过230天的实验研究发现，外来微生物和土著微生物均能降低含油污泥中烃类物质的含量，且效果显著。都为含油污泥的微生物降解提供了有效的手段。本研究为微生物降解技术在含油污泥上的应用提供了技术基础。
2.微生物处理技术存在的问题
微生物技术在工业固废处理中尚不成熟，目前主要处于初步研究阶段，微生物技术只是工业固废处理的一小部分，如回收工业固废中有毒、有价金属、降低工业固废中有害成分等。同时，微生物技术无害化处理后的残渣仍属于危险废物，最终需要通过传统固化填埋或水泥窑协同处置进行无害化处理。因此，微生物技术处理工业固废应与其他传统处理技术协同应用，实现工业固废的资源化利用。
前景
固体废物是目前我国重要的环境污染源之一，固体废物的无害化、减量化、资源化处理是建设资源节约型、环境友好型社会必不可少的一步。传统的固体废物处理方法如填埋、堆放、焚烧等不仅达不到理想的处理效果，而且还会造成二次污染。因此，利用微生物处理技术近年来引起了众多科研人员的关注。微生物技术以其成本低廉、绿色环保、不产生二次污染等特点，在固体废物处理过程中得到了广泛的研究和推广，特别是在城市生活垃圾的处理中得到广泛的应用。
微生物技术也有其不足之处，如反应速度慢、某些固体废物不易降解等。从目前国内外固体废物处理微生物技术的发展情况来看，该技术已取得了长足的进步，但仍处于研究的初级阶段，产业化程度不高。尽管如此，微生物处理技术凭借其传统方法无法比拟的优越性和安全性，在固体废物处理过程中发挥着越来越重要的作用。相信随着微生物处理技术的深入研究，固体废物处理中存在的问题将得到解决。