解磷微生物强化堆肥磷组分转化研究进展

好氧堆肥是有机废弃物资源化的有效途径之一,但堆肥产品的供磷肥力较化肥相差甚远,使得有机废弃物堆肥产品在市场上存在竞争短板,因此,调控堆肥磷素资源有效性和磷组分转化具有重要意义。针对堆肥过程中可促进难溶性磷活化的解磷微生物,利用微生物强化和微生境调控手段,提高磷转化相关功能微生物在堆肥中的相对丰度和活性,能够显著改善堆肥过程磷组分形态,提升有效磷含量,但该过程易受到物料来源、堆肥过程工艺条件、微生物种间关系等多重因素影响。因此,综述了堆肥磷素转化规律及堆肥解磷微生物动态特征,阐述了外源接种解磷菌剂和堆肥添加生物炭等内源调控堆肥微环境的解磷微生物强化方法,讨论了堆肥内源、外源解磷微生物调控的关键限制因子(温度、C/N、含水率等),以期为探索堆肥磷素定向转化调控技术、开发富磷堆肥产品提供理论依据。     

垃圾渗出液微生物循环强化培养菌剂在堆肥中的应用

针对垃圾堆肥过程中外加菌剂存在接种后菌剂活性衰退的问题,提出一种直接利用垃圾堆肥渗出液中微生物制备高效菌剂的方法．分别以堆肥高温阶段和中温阶段产生的渗出液中微生物为来源,利用自制培养基经4次循环强化培养制得高温菌剂和中温菌剂,进行了接种和不接种的好氧堆肥对比试验,测定了堆肥渗出液中微生物数量、堆体温度、纤维素酶活、pH和好氧速率等指标实验结果表明：(1)接种组渗出液中高温细菌、高温放线菌和高温霉菌数量平均是对照组的2．17倍;中温细菌、中温放线菌和中温霉菌数量平均是对照组的2．41倍,接种组微生物的数量明显多于对照组;(2)接种组的纤维素酶活性较对照组最大提高26%,且提前4d达到最大值;堆体耗氧速率在高温阶段和中温阶段分别提高37％和42．8％．说明接种后的微生物经过堆体微生态环境的自然选择作用,其代谢活性增强,对有机垃圾的降解能力明显提高,垃圾中纤维素更快地被分解和转化,有利于加快堆肥腐熟．     

有机废弃物好氧堆肥过程中微生物及酶活性变化状况综述

系统总结了有机固体废物好氧堆肥化处理过程的调控手段、堆肥各个阶段的微生物群落演替、堆肥过程中酶活性的变化以及臭气的产生情况。堆肥过程中温度变化对微生物的生长繁殖产生显著影响,微生物群落先由嗜温菌演替至嗜热菌,再由嗜热菌演替至嗜温菌,有机物被逐步降解。各种有机物降解需不同酶参与,主要有芳基硫酸酯酶、脲酶、蛋白酶、葡萄糖激酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶等;微生物发酵过程蛋白质的降解产生NH_3,厌氧条件下硫酸盐还原菌与产甲烷菌的生命活动产生H_2S,氨基酸脱羧作用、厌氧降解及局部厌氧发酵产生挥发性有机物(VOCs),这些臭味物质均会对环境造成二次污染。可以尝试调控微生物酶系统来提高堆肥效率,并阻断发酵过程中臭气物质的产生。     

三阶段温度控制接种法对堆肥有机物质变化影响

为提高堆肥效率,利用生活垃圾,采用三阶段温度控制技术进行微生物接种堆肥试验,并对堆肥过程中有机物的动态变化进行分析.结果表明,在堆肥336 h,与普通接种法(CK)比较,三阶段温度控制接种法(TSCT)堆肥总有机碳(TOC)、水溶性有机碳(DOC)含量依次降低6.37%、6.57%;而腐殖质(HS)、胡敏酸(HA)、腐殖化指数(HI)分别增加了8.61%、16.75%、18.40%.通过对胡敏酸分子元素组成分析证实,堆肥后,普通接种法处理胡敏酸分子中C/H、O/C依次增加8.33%、6.25%;而三阶段温度控制法堆肥中胡敏酸C/H、O/C依次增加了18.33%、11.48%.以上结果表明,三阶段温度控制法可明显加快堆肥腐殖化进程,进而提高堆肥效率.     

不同来源生物质废弃物高温堆肥过程的物理化学及微生物性质研究

采用实验室小型堆肥系统对3种典型废弃物牛粪、食物残渣及污泥堆肥过程的物理化学及微生物特性进行了研究和比较.研究表明不同原料堆肥pH都能升到8以上,C/N在堆肥过程中有降低的趋势。不同水分调整材料稻秸(RS)、蛭石(V)、废纸(WP)及锯屑(SD)对堆肥过程的影响与不同堆肥原料相比要小的多.在3种不同原料中,食物残渣堆肥活性最高,14 d有机物降解率为47.2%～56.8%,代表微生物量的醌含量在堆肥后期可增加到359.7～472.3 μmol·kg^-1,但微生物群体的多样性较低,醌多样性指数DQ在堆肥后期增加到6.1～6.7.牛粪堆肥只在初始阶段活性较高,之后很快降低,其醌含量较低.在堆肥中期达到最大值为36.3～117.0 μmol·kg^-1,醌多样性指数DQ初始期为10.3～12.8,堆肥过程中逐渐升高至后期达18.1～22.7.污泥堆肥的各项特性介于食物残渣和牛粪之间.堆肥过程的不同主要是由于原料中各种有机成分的不同而导致.根据研究结果提出了对堆肥过程进行合理控制的建议.     

添加碳氮代谢相关微生物对堆肥过程中菌群结构的影响

堆肥是固体有机废弃物资源化利用的有效方法之一,碳氮代谢是堆肥化进程中的主要生化反应。本文通过筛选出与碳氮代谢相关的微生物并制成菌剂添加到堆肥中,研究添加菌剂对堆肥化的影响,利用PCR-DGGE方法对堆肥化进程中细菌群落进行分析,结果显示:各组堆肥的生物菌群在堆肥过程中的变化趋势是相似的,但添加菌剂减少了堆肥的生物多样性,使有效微生物迅速成为优势菌群,从而促进堆肥腐熟。     

有机生活垃圾不同微生物接种工艺堆肥腐熟度评价

选取含水率、发芽指数、C/N、水溶性碳、氨态氮5项为评价指标,运用属性识别法、灰色关联分析法、模糊综合评价法,分别对微生物接种几种不同工艺(T1为两阶段接种,T2为前阶段接种,T3为多阶段接种,CK为不接种)的堆肥腐熟度进行了评价.结果显示,在堆肥周期内3种评价方法相一致的结果是自然堆肥(CK)归入未腐熟等级、多阶段接种堆肥(T3)归入腐熟等级,表明根据堆肥温度变化情况加入多种外源微生物加速了堆肥过程中的物质转化,更有利于腐殖化的进程,提高了堆肥效率;而T1、T2处理3种评价方法给出了不同的结果.对3种评价方法进行比较显示,灰色关联分析法较模糊综合评价法、属性识别法划分幅度小、更加精准,是堆肥评价的一种较优方法.      

三阶段温度控制堆肥接种法对有机氮变化规律的影响

利用原生生活垃圾,通过三阶段温度控制技术进行堆肥试验,探讨在堆肥过程中有机态氮组分的动态变化规律.结果表明,全氮、酸水解有机态氮、氨基酸态氮均在堆肥的前期呈明显的下降趋势,呈较好的相关性.与CK（对照组）处理相比,在堆肥的后期,三阶段温度控制堆肥酸水解有机态氮、氨基酸态氮、氨基糖态氮及酸解未知态氮含量呈不同程度的上升趋势,增加幅度依次为：10.67%、16.17%、7.17%、22.44%.表明三阶段温度控制技术能减少堆肥中氮素的损失,堆肥产品施入土壤后,可提高土壤的供氮潜力.     

厌氧氨氧化菌在堆肥中的群落变化及影响因素的综述

堆肥被认为是处理有机垃圾的一种有效手段,其过程是利用微生物活性和相互作用而达到有机物降解。堆肥中包含的厌氧环境和氮元素的循环过程会产生厌氧氨氧化反应,这是一个导致堆肥过程中氮素流失的反应。尽管如此,关于堆肥过程中厌氧氨氧化所起的作用以及影响因素所知甚少。本文综述了堆肥中影响厌氧氨氧化的因素,包括温度、pH、溶解氧、基质及底物、有机物等,并探讨了堆肥中厌氧氨氧化菌的群落变化以及与其他功能菌之间的关系。为削弱厌氧氨氧化在堆肥中的作用,需在堆肥前期削弱厌氧条件,为保存堆肥中的氮源、更好地处理有机垃圾提供可能性。     

有机固废堆肥中产臭及除臭技术的微生物作用机制研究进展

持续推进有机固废资源化安全处置是国家环境管理的重要任务,也是落实"无废城市"发展路线的重要一环.堆肥是通过生物转化实现有机固废资源化利用的重要技术手段.然而,堆肥过程中会产生大量组分复杂的恶臭气体,已成为适应国家发展需求的资源化技术瓶颈.对有机固废堆肥恶臭气体的主要组成、生成转化的途径及核心微生物、生物除臭技术进行综述,结果表明:①堆肥中以NH₃、H₂S等含氮、硫类化合物为主要恶臭物质.②氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌及硫酸盐还原菌在恶臭气体生成转化途径中发挥主导作用,由ureC、amoA、napA、nosZ及dsrA等多个功能基因驱动完成;pH、温度等环境条件会影响微生物的活性,并作用于物质转化过程,最终影响到恶臭气体的产生.③原位添加微生物菌剂和异位生物反应器处理中的微生物将恶臭物质作为营养组分进行吸收降解,是绿色减排的重要技术.      

堆肥过程多阶段强化接种对细菌群落多样性的影响

以生活垃圾为原料进行好氧堆肥,采用多阶段的方式强化接种功能微生物菌剂,利用PCR-DGGE方法并结合聚类分析和Shannon-Weaver指数变化来研究堆肥过程中多阶段强化接种对细菌群落多样性的影响,同时监测木质纤维素降解率的变化.结果表明,多阶段接种堆肥能有效提高堆体降温期和二次发酵期的温度;和普通接种堆肥相比可使半...     

城市生活垃圾外源微生物堆肥对有机酸变化及堆肥腐熟度的影响

利用外源微生物(美商复合菌,MS;中加发酵菌,ZJ)进行城市生活垃圾工厂化堆肥,在堆肥过程中,分析了小分子有机酸及大分子腐殖酸动态变化.结果表明,接种外源微生物可明显提高堆肥前期小分子有机酸含量,在堆肥后期又呈明显的降低趋势.而腐殖酸与胡敏酸则呈现先降低而后增加的趋势.通过对堆肥过程中有机酸、腐殖化指数分析表明,接种外源微生物可明显提高堆肥的腐熟度,并且ZJ发酵菌优于MS复合菌,而2种外源菌混合接种具有协同促进作用.     

堆肥反应器中2种微生物接种剂的堆肥效果研究

在严格控制堆肥条件的情况下,以鸡粪为堆肥基本原料,选用单一微生物巨大芽孢杆菌和复合微生物VT菌为接种剂,通过研究堆肥过程中的温度、氧气浓度、C/N、WSC(水溶性碳)、发芽指数(GI)以及脱氢酶和纤维素酶的活性动态变化来反映这2种微生物接种剂对堆肥效果的影响.结果表明,接种复合微生物菌剂VT的处理在堆肥升温和保持高温效果明显,接种微生物菌剂的2个处理的堆体内氧气浓度都较CK低,其中最低的为接种复合微生物菌剂VT的处理.接种微生物菌剂,C/N下降速度快,WSC浓度相对高,GI值上升速度明显加快,有利于加快堆肥腐熟进程,其中接种复合微生物菌剂VT的效果较单一微生物菌剂巨大芽孢杆菌好.接种微生物菌剂有利于堆肥升温期脱氢酶和纤维素酶活性增加,促进堆肥的氧化还原反应和纤维素的分解,且接种复合微生物VT的效果明显.     

复合微生物菌剂在剩余污泥堆肥中的作用研究

应用复合微生物菌剂对剩余污泥进行堆肥试验,通过测定堆肥过程中微生物总量、温度、C／N,系统地研究了复合微生物菌剂在剩余污泥堆肥系统中的作用。结果表明,利用复合微生物菌剂可以提高剩余污泥堆肥效率、加速堆肥反应过程,对剩余污泥处理及资源化具有重要作用。     

堆肥法处理城市有机垃圾研究综述

为在去除大量的城市有机垃圾中有害化学成分的同时,解决农业中由于大量使用化肥而对环境造成严重污染的问题,近年来国内外科研人员对极具潜力的堆肥处理城市有机垃圾方法进行了深入的研究。阐述了堆肥的方法、特点,条件,以及影响堆肥质量的因素。分析了微生物在堆肥处理城市有机垃圾时的相互协同作用。指出了堆肥方法在垃圾处理方面的巨大潜力以及在农业中取代化肥的重要作用。     

污泥超高温堆肥过程中DOM结构的光谱分析

为了明确超高温堆肥新工艺在促进腐殖化进程中的优势,采用三维荧光光谱(3D-EEM)等光谱学方法研究了污泥超高温堆肥过程中DOM的结构特征及其变化规律.结果表明,堆体≥80℃的超高温阶段持续5 d(最高温度90℃),50℃以上高温阶段达到22 d,反映了堆肥过程中强烈的微生物代谢活性.E253/E203、SUVA280、S275~295等9个紫外-可见光光谱(UV-Vis)指标在0~23 d变化显著,指出DOM的芳香化和堆肥腐殖化程度逐渐增强.3D-EEM光谱结合荧光区域体积积分技术(FRI)分析指出,DOM中蛋白类物质在超高温堆肥过程的0~6 d几乎完全被降解;腐殖酸和富里酸类物质在0~23 d大量形成,堆肥在高温阶段达到完全腐熟,这与种子发芽指数(GI)在23 d所指示的腐熟度评价结果(98.5%)一致.基于多种光谱学指标的相关性分析,PⅤ,n/PⅢ,n与其它光谱学均呈现较好的相关性(r≥0.68),可以作为评价超高温堆肥腐熟度的光谱学指标.上述结果证实了超高温堆肥工艺可加快堆肥腐熟进程、缩短堆肥周期至20 d左右,在有机固废资源化领域具有极大的应用潜力.     

生物表面活性剂在农业废物好氧堆肥中的应用

以稻草秸秆和麸皮为堆肥原料,本实验室制取的鼠李糖脂为促进剂,进行了控温条件下堆肥一次发酵的实验研究.堆肥采用好氧静态堆肥技术,含水率控制在60%～70%,通气量采用时间控制方式,发酵周期18d.实验分析了堆肥过程中有机质、pH值、水溶性有机碳、微生物种群密度、半纤维素酶活、羧甲基纤维素酶活、半纤维素和纤维素含量等指标随时间的变化特征.实验结果表明,堆肥过程中,实验组的有机质降解率比对照样高13.4%,水溶性有机碳的平均含量提高了2.2g/kg,同时半纤维素和纤维素的降解率分别增加了5.7%、10.7%.研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,增强聚合物的水合程度,促进有机质降解,从而加快堆肥进程,提高堆肥产品品质.     

温度对蚯蚓处理城镇污泥稳定化过程的影响

在蚯蚓堆肥过程中,温度会对微生物和蚯蚓活性产生影响,进而影响堆肥效率.将城镇脱水污泥制成5 mm的颗粒,通过比较3个温度条件下(15、20、25℃)赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)处理城镇污泥过程中理化、生化指标的变化,研究温度对蚯蚓堆肥稳定化过程的影响.结果显示,在整个稳定化过程中,随温度升高,有机质(OM)、微生物量碳(MBC)降低,电导率(EC)、NH_4~+-N、NO_3~--N升高,而脱氢酶活性(DHA)随温度变化不具有明显规律性.主成分分析(PCA)结果表明,蚯蚓堆肥稳定化过程依次经历以有机质生物降解、氨化和硝化为特征的3个阶段.以蚯蚓适宜生长温度控制蚯蚓堆肥,将更有利于蚯蚓与微生物协同作用的高效发挥.温度能改变蚯蚓堆肥的稳定化效率,但并不改变稳定化路径.     

城市有机垃圾蚯蚓堆肥处理的实验研究

采用蚯蚓堆肥处理4种不同有机废物,通过分析样品的温度、有机分含量、pH值以及实验前后样品的质量等参数的变化,比较蚯蚓堆肥处理不同有机垃圾的效果。实验结果表明:1.在合理条件下,蚯蚓堆肥可以直接处理生活有机垃圾和污泥(包括其堆肥后产物);2.在同样的实验条件下,蚯蚓堆肥处理生活有机垃圾和污泥及其堆肥后产物过程中,其处理城市生活有机垃圾的效果最好,减量化和物降解率分别为69.8%和75%。     

分阶段接菌对中药残渣堆肥腐熟度及微生物多样性的影响

堆肥通常用于处理有机固体废弃物,可通过接种木质纤维素降解功能菌群提高堆肥进程及产品品质.然而,堆肥过程中传统的功能菌群一次性添加方式,不仅造成了堆肥过程中较低的堆肥效率,而且堆肥产品品质也并不稳定.为了探究基于不同接种方法对堆肥过程腐熟度和品质的影响,设置M0（不接菌）、M1（分阶段接菌）及M2（一次性接菌）3个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中理化性质变化、木质纤维素降解及微生物群落多样性.结果表明:M1处理下,堆肥至第20天,堆体温度达到51.2℃且拥有最高的嗜热温度（67.8℃）;堆肥至第67天,发芽指数达到83.61%.此外,M1处理下腐殖质增长率、总有机碳降解率、纤维素降解率和木质素降解率均最高,分别为50.20%、53.86%、59.87%和40.61%,远高于其他2个处理.变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析显示,在嗜热期,真菌种群对于木质纤维素生物降解的作用比细菌种群更加突出,并且受到总磷含量、pH、碱解氮含量和碳氮比的显著影响.研究显示,分阶段接菌可以显著提高堆体温度及堆体中木质纤维素降解酶活性,促进堆体腐熟进程及堆肥产品中腐殖质等养分积累.