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。     

利用餐厨垃圾湿热处理脱出液制备液态菌肥研究

以餐厨垃圾湿热处理脱出液为发酵培养基,选用圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)作为实验菌种制作固氮液态菌肥。测定了圆褐固氮菌的主要生理特性,将其接种于餐厨湿热处理脱出液中进行培养,确定最佳发酵时间,并分别测定发酵的最佳初始p H值、接种量、培养温度、摇床转速、装液量、脱出液与水的混合比例。结果表明:圆褐固氮菌在餐厨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、脱出液与水的混合比例依次为7.5、1%、30℃、150 r/min、50 m L(250 m L锥形瓶)、1∶1。圆褐固氮菌在餐厨垃圾湿热处理脱出液中进行培养后,可达到液态菌肥的活菌数标准。     

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‰.     

餐厨垃圾营养复配及其在复合微生物菌剂作用下的好氧降解

针对餐厨垃圾自身特点,选用花生壳、香蕉皮对餐厨垃圾进行复配以改善其营养结构,并通过微生物强化其好氧降解。对餐厨垃圾降解菌剂CCJ-Bac-1进行多样性分析及鉴定发现,该菌剂以芽孢杆菌（Bacillus spp.）为主,主要包括贝莱斯芽孢杆菌（B.velezensis）、栗褐芽孢杆菌（B.badius）、热噬淀粉芽孢杆菌（B.thermoamylovorans）、普鲁兰类芽孢杆菌（Paenibacillus pueri）、格氏乳杆菌（Lactobacillus gasseri）、食蔗糖驹形氏杆菌（Komagataeibacter saccharivorans）,其中栗褐芽胞杆菌、热噬淀粉芽孢杆菌和普鲁兰类芽孢杆菌均为首次在餐厨垃圾降解中报道。以花生壳和香蕉皮对餐厨垃圾原料进行理化性质调控,确定出最适的复配比为餐厨垃圾（湿料）:花生壳（干料）:香蕉皮（干料）=0.7:0.2:0.1。此复配原料经CCJ-Bac-1与嗜热毁丝霉、嗜热链球菌按照1:1:1复合制备的菌剂降解后,减重率达到63.9%。该成果可为餐厨垃圾制作可生物转化的原料提供基础数据。     

微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

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.      

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.      

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.     

餐厨垃圾生物好氧堆肥的影响因素研究

使用自制的餐厨垃圾处理设备对餐厨垃圾进行生物好氧堆肥,采用L(93)4正交试验法研究了环境温度、含水率和接种量对餐厨垃圾生物好氧堆肥的影响,确定了考察因子的主次顺序以及最优工艺条件,并针对3个影响因素进行了单因素验证试验。实验结果表明:当环境温度为40℃、含水率为40%,接种量为菌种(含辅料)∶餐厨垃圾=4∶3时,含菌量增长速度快,菌种活性强,降解持续的时间长;各因素对含菌量影响的大小的顺序依次为环境温度、含水率和接种量。产出物经检验满足有机肥NY 525-2011标准。