巨大芽孢杆菌在餐厨垃圾湿热处理脱出液中生长条件优化研究

选用巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)作为实验菌种,以餐厨垃圾湿热处理脱出液为发酵培养基制作解磷液态菌肥。将巨大芽孢杆菌接种于餐厨垃圾湿热处理脱出液中进行培养并确定最佳发酵时间,考察初始p H值、接种量、培养温度、摇床转速、装液量和脱出液与水的混合比例对活菌数的影响。结果表明:巨大芽孢杆菌在餐厨垃圾湿热处理脱出液中最佳发酵时间为36 h,发酵最佳初始p H值、接种量、培养温度、摇床转速、装液量和脱出液与水的混合比例分别为7.5、2%、30℃、210 r/min、50 m L(250 m L锥形瓶)和1∶1。巨大芽孢杆菌在餐厨垃圾湿热处理脱出液中进行培养后可达到农业部规定的液态菌肥的活菌数(2×108cfu/m L)标准。     

餐厨废水中解磷菌、固氮菌及解钾菌的互作效应研究

针对餐厨垃圾无害化和资源化处理过程中产生的餐厨垃圾废水处理难题,探讨餐厨垃圾废水用作发酵基制备复合液态菌肥过程中菌株间的互作效应。将解磷菌、固氮菌及解钾菌在餐厨废水中单独和混合接种,通过测定菌悬液细胞密度的变化来研究它们之间的互作效应。研究表明,在餐厨垃圾废水中解磷巨大芽孢杆菌对圆褐固氮菌有促进作用,与解钾芽孢杆菌之间存在拮抗作用,同时圆褐固氮菌与解钾芽孢杆菌之间亦存在拮抗作用,3个菌株的混合培养中解磷巨大芽孢杆菌为优势菌种。研究结果同时显示,利用餐厨垃圾废水可以制备合格的复合菌肥。     

利用餐厨垃圾废液制备液态复合菌剂

选用圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)作为实验菌种,以某餐厨垃圾处理厂的2种餐厨垃圾废液(湿热脱出液和沼液)为培养基,成功制备了固氮、解磷微生物菌剂。研究菌种接种比(圆褐固氮菌∶巨大芽孢杆菌=1∶0,0∶1,1∶1,2∶1,3∶1)对微生物菌剂的影响,并应用于水稻种植试验中,考察菌剂的增产作用。结果表明:在餐厨垃圾湿热脱出液中两菌种最佳接种量比例为2∶1,沼液最佳接种比例为1∶1。在2种液体中接种圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌,有效活菌数均在2×10~8cfu/mL以上,杂菌率<10%,达到GB 20287—2006《农用微生物菌剂》标准。同时,培养制备菌剂可以有效降低餐厨垃圾废液中COD和氨氮浓度。以沼液为培养基所制备的固氮、解磷菌剂具有良好的田间增产效果,增产幅度为564. 0～2053. 5 kg/hm~2,增产率为8. 1%～29. 5%。     

餐厨垃圾废水制备液态解磷菌剂研究

本研究探讨了餐厨垃圾废水用作发酵基质生产液态解磷巨大芽孢杆菌菌肥的可行性.结果表明,餐厨垃圾废水培养的巨大芽孢杆菌经过3~4d的调整期即进入对数生长期,第6~7d活菌数达到最大,而经过湿热预处理得到的II类废水较I类废水更适宜用作巨大芽孢杆菌的培养基质,其菌液活菌数是I类废水培养的活菌数的5倍（4.8×10¹⁵CFU/mL）.废水中的盐分对巨大芽孢杆菌的生长代谢影响显著：活菌数随着NaCl含量的增加先升高后快速降低,最利于菌种培养的NaCl浓度为10g/L.pH值和温度极显著影响巨大芽孢杆菌的生长,而摇床转速和接种量对菌株培养影响不显著,正交试验确定的较优培养条件为pH=8、T=35℃、转速80r/min、接种量2%（V/V）.餐厨垃圾废水制备的解磷菌肥可实现土壤中固化磷的有效磷化：施用0.025‰~2.5‰质量比例解磷菌剂的土壤生长的黄豆苗干重可达到按照5‰质量比例施加无机复合肥生长的黄豆苗的70.7%~84.5%,其中微生物菌肥的最佳施用量为0.25‰.     

胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)在餐厨垃圾废水中生长条件优化

为了探讨餐厨垃圾废水用作发酵基质生产液态解钾菌肥的可行性,选用胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）作为试验菌种,采用正交和单因素方法对相关生长因素进行了优化.结果表明,在餐厨垃圾废水中培养胶质芽孢杆菌经过3 d的调整期后进入对数生长期,6~7 d时活菌数达到最大,Ⅰ类废水活菌数为1.55×1010 CFU/mL,Ⅱ类废水活菌数为6.60×1010 CFU/mL.以Ⅱ类废水为基质进行正交试验确定的较优培养条件为pH=7、温度30℃、摇床转速160 r/min、接种量2.0%（V/V）.废水的pH和盐分对胶质芽孢杆菌的生长代谢影响极为显著:最适初始pH为7（活菌数为3.80×1010 CFU/mL和9.20×1010 CFU/mL）;随着ρ（NaCl）的增加,活菌数先升高后快速降低,最适ρ（NaCl）为4 g/L.Ⅰ类和Ⅱ类废水的最佳接种量分别为1.5%（活菌数为1.60×1010 CFU/mL）和2.0%（活菌数为6.40×1010 CFU/mL）.研究显示,胶质芽孢杆菌在餐厨垃圾废水中经过培养后可达到GB 20287-2006《农用微生物菌剂》中液态菌肥的活菌数（2.0×108 CFU/mL）,经湿热处理后的Ⅱ类废水对胶质芽孢杆菌的生长有明显的促进作用.      

不同湿热预处理条件对餐厨垃圾厌氧发酵产氢的影响

采用湿热水解技术处理餐厨垃圾,研究不同湿热预处理温度与时间下餐厨垃圾w(VS)(VS为挥发性固体)、ρ(CODs_Cr)(CODs为溶解性化学需氧量)、ρ(TOC)、ρ(TN)等指标的变化,以评价湿热预处理对餐厨垃圾厌氧产氢效能的影响. 在此基础上,结合厌氧产氢动力学分析,确定厌氧发酵产氢的最佳湿热预处理条件. 结果表明:湿热预处理温度、时间对餐厨垃圾可浮油脱出量、w(VS)具有显著影响. 餐厨垃圾湿热预处理后ρ(CODs_Cr)、ρ(TOC)、ρ(TN)变化情况与w(VS)呈负相关. 餐厨垃圾经90℃湿热预处理30min后,可浮油脱出量为37.5mL/kg,w(VS)/w(TS)为95.12%,最大比产氢量达242.1mL/g,最大产氢速率为12.46mL/h,累积产氢率达0.88mol/mol,厌氧产氢启动时间为12.85h. 说明对餐厨垃圾进行适度的湿热预处理可有效提高有机物溶解性与生物可利用效率,进而提高厌氧发酵累积产氢量与产氢速率. 综合能耗、产出等因素,湿热预处理温度90℃,处理时长30min,为餐厨垃圾厌氧发酵产氢的最佳湿热预处理条件.      

湿热-离心法分离餐厨废油脂

为了提高餐厨垃圾中废油脂分离回收效率,采用湿热-离心法分离餐厨废油脂,通过试验探讨了加热时间、温度以及离心转速等处理参数对餐厨废油脂分离回收效率的影响;同时,将其与湿热-重力法进行比较,以确定有利于餐厨废油脂分离回收的适宜工艺条件. 结果表明:湿热-离心法较湿热-重力法更有利于餐厨废油脂的分离;随着温度升高和加热时间延长,餐厨垃圾脱油性能呈上升趋势,温度越高,趋势越明显;120 ℃下湿热处理80 min,餐厨垃圾固相内部油脂液化浸出效果最佳,最佳离心转速为2 500 r/min时,餐厨垃圾废油脂分离回收率最高.      

米曲霉协同抗酸化菌剂制备餐厨垃圾氨基酸液态肥

餐厨垃圾全量资源化过程中大分子物质与易降解有机质的同步转化,是制备高品质液态肥的关键. 本文采用自主筛选的抗酸化菌剂和米曲霉协同制备富含氨基酸的液态肥,通过温度、初始pH、菌剂接种量等工艺条件优化,解析大分子物质(有机质、蛋白质、淀粉等)的降解转化特性,阐明微生物群落演替规律. 结果表明:抗酸化菌剂与米曲霉的协同作用可促进餐厨垃圾中大分子物质的有效降解转化,当温度为38 ℃、初始pH为6.5、接种量为1%时,好氧发酵6 d后产物中游离氨基酸浓度显著提高,达到4.09 g/L. 极差分析发现,对产物中游离氨基酸浓度影响的显著性由高到低依次为接种量、温度和初始pH. 微生物群落演替规律分析表明,Bacillus和Aspergillus是发酵过程中的优势微生物,与游离氨基酸浓度具有较强的相关性;Agaricales、Cladosporium、Vibrio在淀粉的降解、溶解性碳水化合物的赋存中起到重要作用. 研究显示,米曲霉协同抗酸化菌剂好氧发酵餐厨垃圾可实现易降解有机质与大分子物质的同步转化,提高产物游离氨基酸含量,为餐厨垃圾高值化利用提供技术支撑.      

湿热预处理对餐厨废弃物厌氧产氢发酵类型的影响

通过批试验分析湿热预处理前后餐厨废弃物CODs(溶解性化学需氧量)、CODt(总化学需氧量)、粗蛋白浓度、碳氮比(C/N)等指标及代谢产物的变化,研究湿热预处理对餐厨废弃物厌氧发酵类型和产氢效能的影响。采用Gompertz动力学模型分析经湿热预处理后厌氧发酵系统启动速度、累积产氢量、产氢速率的变化。结果表明,餐厨废弃物经150℃湿热预处理30 min后,可浮油脱出量高达97.5 mL/kg,CODs和C/N变化显著;VFAs(挥发性有机酸)和乙醇浓度分析表明,湿热预处理可使餐厨废弃物厌氧发酵产氢的产酸类型从丙酸型发酵转变为丁酸型发酵。在微生物的作用下,湿热预处理时间为30 min时,经90℃处理后餐厨废弃物中的丁酸等VFAs进一步降解转化为乙酸、CO2和H2,比产氢量最高为242.1 mL/g(以VSS计)。湿热预处理可以改变餐厨废弃物中碳水化合物、蛋白质和脂肪的理化性质,影响其厌氧发酵产氢产酸类型,达到改善餐厨废弃物厌氧发酵产氢效能的目的。     

餐厨垃圾厌养发酵沼液制备的液态菌肥对农田土壤理化性质的影响

为研究施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对农田土壤的影响,以中国北方典型作物冬小麦和水稻土壤为研究对象,分析在农作物整个生长周期中土壤理化性质的变化规律。结果表明:施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥可显著提高冬小麦和水稻土壤中有效氮磷含量。冬小麦土壤液态菌肥最适宜施加量为500 L/亩（1亩=666.67 m2,下同）,此时土壤中有效磷含量最高增长到94.00 mg/kg,最大增幅为81.12%;速效氮含量最高增长到1673.00 mg/kg,最大增幅为84.88%。水稻土壤液态菌肥最适宜施加量为400 L/亩,土壤中有效磷含量最高增长到220.80 mg/kg,最大增幅为137.22%;速效氮含量最高增长到1140.00 mg/kg,最大增幅为127.07%。冬小麦和水稻土壤中可溶性全盐和Cl-含量均有轻微的积累现象。通过RDA分析,冬小麦与水稻种植土壤中总磷、总氮、Cl-等与液态菌肥施加量均呈正相关,表明液态菌肥对养分的增加起到促进作用。施用餐厨垃圾厌氧消化沼液制备的液态菌肥对提高农作物土壤有机组分、改善土壤肥力具有重要意义。     

假单胞菌P1-1脱氮除磷特性及其动力学研究

利用实验室中筛选到的假单胞菌P1-1菌株进行脱氮除磷研究,并探讨了温度、pH、接种量、摇床转速和碳源对该菌株生长和脱氮除磷的影响,同时研究了菌株除磷的动力学。结果表明,该菌株最佳生长条件为摇床转速140 r/min、接种量10%、pH 8.0、温度30℃,最佳除磷条件为摇床转速140 r/min、接种量10%、温度30℃、pH 8.0,最佳脱氮条件为接种量10%、摇床转速0、温度30℃、pH 7.0;该菌株在比较好的生长和脱氮除磷效果时需要乙酸钠的最低浓度为1 000 mg/L;当初始P浓度为6~21 mg/L时,菌株除磷的动力学过程符合Monod零级反应模型。     

中温条件下污泥接种量对污泥-餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷的影响

污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物产甲烷可有效发挥产氢余物的资源化潜力。研究了中温条件下不同污泥接种量对污泥与餐厨垃圾联合厌氧发酵产氢余物的影响,分析其产气产甲烷能力及反应前后体系糖类、蛋白质、挥发性脂肪酸（TVFA）、pH及氨氮（NH₃-N）的变化情况,以寻求最佳接种量与相应体系指标变化规律。结果表明:中温条件下,过低或过高的接种量下产氢余物产甲烷效果均不佳。30%接种量的体系产甲烷能力最优,甲烷百分比增速最快,并有最大累积产甲烷量171.1 mL/gDS;有机物均得到了明显的消耗,总糖降解了39.01%,总蛋白质降解了28.09%,其中糖类物质降解以可溶糖为主,不溶蛋白质与可溶蛋白质的降解量相当,反应后体系pH升高。     

一株产生物絮凝剂菌的培养条件优化

研究了一株名为EB-8的产碱假单胞菌的最佳培养条件。通过实验得出,葡萄糖为良好的碳源,酵母膏+硫酸氨为良好的氮源,初始pH为6~9,摇床转速为160r/min,培养最适温度为30℃,无机盐为K2HPO4或KH2PO4,培养时间为48~56h,培养基的量为40mL。     

海洋费氏弧菌培养条件的研究

以本室保存的一株海洋费氏弧菌作为实验对象,采用单因素试验方法研究培养基起始pH值、盐浓度和摇瓶装液量等因素对菌株生长的影响,利用分光光度法测定其生长曲线,采用均匀设计方法,对该菌的培养基组分进行优化研究,确定其适合的生长条件,结果表明:当培养温度为30℃,通气量为180r/min时,该菌株在20h左右达到生长稳定期,对甘油的利用率要优于葡萄糖,盐浓度在5%以下时生长良好,最适装液量为60mL/250mL,培养液初始pH值为8.0。确定100mL培养基配方为:蛋白胨2g,酵母粉1.0g,氯化铵1.2g,氯化钠0.2g,磷酸二氢钾1.0g,此条件下可以得到最大的生物量。     

产表面活性剂解烃菌的筛选及其降解条件研究

以原油为唯一碳源和能源,从新疆克拉玛依油田土壤中筛选出1株能产生物表面活性剂的高效解烃菌XJBM,经形态观察、生理生化特征和Biolog分析,初步鉴定该菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas Aeruginosa)。薄层色谱分析结果表明,XJBM产糖脂类生物表面活性剂,在最适发酵条件下,生物表面活性剂的产量可达2.25 g/L,可将发酵液表面张力从68.20 m N/m降低到32.50 m N/m,乳化指数(E24)达到81.8%。采用单因素试验对影响XJBM降解率的因素进行了研究,得出最适降解条件为p H 7.5,温度30℃,盐浓度5 g/L,接种量10%。在此条件下,菌株对1%石油烃的7d降解率为63.78%。     

固定化菌降解溴氨酸的特性及其动力学研究

鞘氨醇单胞菌QYY菌能以溴氨酸为唯一碳源、氮源和能源生长。考察了用海藻酸钙包埋该菌细胞对溴氨酸废水进行处理的降解和动力学过程。确定了固定化鞘氨醇单胞菌QY(Y以下简称固定化菌)处理溴氨酸废水的最适条件为:接种量10mL固定化菌,摇床转速100r/min,pH7,温度30℃。最佳降解条件下,固定化菌降解溴氨酸的过程符合Haldane模型。     

亚硝酸盐降解菌的分离鉴定及其降解特性

从活性污泥中分离得到一株能以亚硝酸盐为唯一氮源生长的异养硝化细菌53,根据其形态、生理生化特性以及16S rRNA基因序列相似性分析结果,将其初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。研究了亚硝酸盐的初始浓度、pH、温度、接种量4个影响因素对菌株53降解亚硝酸盐效果的影响,确定了最适降解条件。结果表明,该菌株在亚硝酸盐浓度10 mg/L、培养温度30℃、pH为8.0、接种量5%条件下,接种24 h后对亚硝酸盐的降解率达到94.8%以上。在亚硝酸盐质量浓度为5mg/L的10L污染水体模拟实验中,按1%的接种量接入53发酵菌液(A600nm≈0.4),在30℃的水温条件下经4 d,53菌株对亚硝酸的降解率可达96.52%,处理后水体中亚硝酸盐的含量能达到养殖水体标准。表明该菌株对污染水体中的亚硝酸盐具有较强的降解效果。