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.     

微生物在污泥堆肥处理中的优化改良

为了研究微生物组合菌剂在污泥堆肥中的优化改良作用,本文以地衣芽孢杆菌、高产木聚糖酶短小芽孢杆菌、高产淀粉酶枯草芽孢杆菌和耐辐射枯草芽孢杆菌为菌种,分别以0%、5%、10%的3种接种量为正交试验水平,按照不同比例微生物菌剂组合对污泥进行了需氧堆肥的L9(34)正交试验,考察了堆体有机质含量、全氮含量、全磷含量、蛔虫卵死亡率和粪大肠菌群等堆肥指标是否能够达到微生物有机肥标准。结果表明:不同菌剂组合均对堆肥指标有一定影响,能够不同程度地改善堆肥的表观状态、加速有机质的降解、固定氮、释放磷和钾、提高蛔虫卵死亡率、减少粪大肠菌群数,其中10%的高产木聚糖酶短小芽孢杆菌、10%高产淀粉酶枯草芽孢杆菌、10%耐辐射枯草芽孢杆菌、0%地衣芽孢杆菌的菌剂组合最有利于污泥堆肥。     

抗生素降解菌剂对猪粪堆肥腐熟和细菌群落演替的影响

接种抗生素降解菌可促进畜禽粪便中抗生素去除,但相关污染物降解菌对堆肥进程及土著微生物群落演替的影响研究甚少.分析一种以抗生素降解菌种为核心的复合微生物菌剂在猪粪抗生素去除中的作用,探究接种菌剂对猪粪堆肥理化进程以及细菌群落演替的影响.结果表明,抗生素降解菌剂接种处理猪粪中抗生素去除率达81.95%,与对照相比,其抗生素残留总量下降42.18%.在堆肥条件下,接种抗生素降解菌剂促进了猪粪堆肥升温,加速了堆体水分去除,降低了堆肥中氨气和硫化氢累积排放量,使得堆肥产物中氮磷钾总养分含量和萝卜种子发芽指数分别提高6.80%和68.33%,同时堆肥产物中稳定性有机质含量增加,纤维素和半纤维素等难分解物质含量下降.细菌群落结构分析指出,接种菌剂提高了堆肥中放线菌门和厚壁菌门细菌的相对丰度,其中与堆体升温正相关的嗜热菌丰度显著增加（P<0.01）,而致病细菌相对丰度下降.细菌群落共现网络分析表明,接种菌剂改变堆肥土著细菌群落互作模式,降低了细菌群落网络的复杂度和连通性,优化了有益细菌与其他菌群的生态关系,为建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础,可为抗生素降解菌剂在堆肥中的应用开发提供了科学依据.     

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。     

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。     

好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构

好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆（第14天）时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时（0 d）和其余翻堆时（第8、20、26天）次之,发酵结束时（第34天）最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）,在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.      

餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物多样性分析

采用PCR-DGGE等分析手段,研究了餐厨垃圾乳酸发酵过程中的微生物种群动态变化.结果表明,餐厨垃圾不灭菌而接种的开放式发酵体系中微生物的多样性高于灭菌后接种的非开放式发酵体系,而乳酸产量也是前者高于后者.说明发酵体系中的微生物多样性与乳酸产量有很大的相关性.通过对部分条带的测序可知,餐厨垃圾开放式发酵体系中除含有接种用的嗜淀粉乳杆菌外,还含有很多土著乳酸菌,如Lactobacillus sp.、Lactobacillus casei和Lactobacillus plantarum,以及土著水解菌,如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)等,这些土著菌的存在是促进乳酸发酵的重要因素.PCR-DGGE结合技术对于成分复杂的餐厨垃圾中的细菌种群结构的动态变化分析是可行的.     

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%。     

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.      

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‰.     

耐热复合菌系强化全程高温堆肥快速处理餐厨垃圾

为进一步提升全程高温堆肥效率,经筛选和高温驯化,获得高有机质降解效率的耐热复合菌系（TMC）,设置全程高温接种TMC堆肥组（T1）、全程高温堆肥组（T2）和常温堆肥组（T3）,通过理化指标、粗脂肪和粗蛋白含量、GI等指标的检测和优势细菌演替规律分析,以揭示TMC对全程高温堆肥工艺的影响。结果显示:堆肥结束后有机质含量、C/N、粗脂肪和蛋白含量降幅顺序均为T1>T2>T3（P<0.05）,且两两处理之间均具有显著性差异,证明TMC可缩短全程高温堆肥进程。堆肥第14天,T1、T2处理的GI值分别为110%和99%,T3处理仅为80%,表明全程高温堆肥可加速植物毒性物质降解,显著提高堆肥品质,而TMC接种可进一步促进堆肥无害化。PCR-DGGE结果表明:T1、T2处理均显著提高了耐热细菌和耐热木质纤维素降解菌多样性,且并未降低嗜中温木质纤维素降解菌多样性;2类降解菌协同配合实现木质纤维素的更快降解,有利于缩短堆肥进程。综上所述,TMC接种可显著提高全程高温堆肥效率、提升堆肥品质。     

基于Biolog解析添加酶液对堆肥化过程中微生物群落代谢的影响

以Biolog方法为主要监测手段,结合聚类分析以及PCA分析方法,考察了添加酶液对农业废物堆肥中木质纤维素降解及微生物群落代谢能力的影响.结果表明,添加酶液使得堆料中有机质的降解率提高了4.90%;微生物群落代谢聚类结果表明,添加酶液可以改善堆肥微生物对中间代谢产物类碳源的代谢能力.通过PCA发现,添加酶液提高了堆体中微生物对双亲化合物、聚合物、氨基酸和氨基化合物等碳源的代谢能力,由此可导致有机质被更高效降解;此外,堆肥各时期群落代谢聚类结果表明,酶液对堆肥进程的影响主要表现在一次发酵的第6 d和二次发酵的第30 d,从而有效地加速了堆肥进程.     

胞外酶对堆肥中微生物群落演替的影响

研究了添加黄孢原毛平革菌胞外酶对农业废物堆肥中木质纤维素降解及微生物群落演替的影响.结果表明,堆肥初期,胞外酶对微生物生长具有抑制作用,且随堆肥时间的延长逐渐减弱;堆肥后期,胞外酶可提高微生物群落的多样性和均匀性,并促进木质素和半纤维素的大量降解.醌指纹数据显示,胞外酶并未引起新的优势醌的出现,进入高温期后,以MK-7为主要醌类的微生物作为优势菌群,且这种优势一直存在;堆肥后期胞外酶对甲基萘醌影响较大,可促进长链甲基萘醌的出现.主成分分析表明,胞外酶对醌种类演替的影响主要作用在3d和40d,这与非相似性指数结果一致,并使真菌在整个体系中影响力加大.     

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.      

接种纤维素降解菌对牛粪堆肥微生物群落的影响

以牛粪和稻草为堆肥原料,利用传统培养法和PCR-DGGE技术相结合对接种纤维素降解菌后堆肥的微生物群落的动态变化进行了分析.结果表明,接种菌堆肥与自然堆肥相比,微生物数量的变化趋势快于自然堆肥,接种菌在堆肥初期能够激发微生物增殖,快速启动堆肥发酵,缩短堆肥进程.接种菌堆肥比自然堆肥的DGGE凝胶图谱条带的差异性大,接种...     

复合菌剂强化餐厨垃圾好氧生物处理性能研究

为探索复合菌剂对餐厨垃圾好氧生物处理过程和腐熟效果的影响,利用4组自制的堆肥反应器进行小规模试验。以木屑为辅料,分别投加适用于常温条件下有机质分解的菌剂碧沃丰®除污(WD)、前期筛选制备的复合耐高温菌剂(TB)和WD+TB复合微生物菌剂,以不投菌为空白组(CK),通过测定堆体总重、温度、含水率、干基有机质含量、pH值、水溶性氨氮及硝态氮、腐殖化系数(E465/E665)、电导率(EC)、种子发芽率指数(germination index GI),研究处理过程。结果表明,初始含水率为(63.5±0.5)%,初始干基有机质含量为(96.6±0.9)%,初始碳氮比为34.9±2.7,辅料20%(质量分数),接种量25 mL/kg下,(WD+TB)组堆料高温期持续时间最长、温度峰值最高,可持续7d 50 ℃以上高温,最高温度达到72 ℃;总重减量率和有机质减量率最高,分别为80.7%和64.3%,日均有机质减量率是CK组的2.13倍;水溶性氨氮和E4/E6最低,种子发芽率指数 (96.3±26.7)%最高。说明WD+TB复合微生物菌剂可以有效提升餐厨垃圾好氧生物处理效果,并显著提高堆肥效率。     

饮用水快速砂滤池优势微生物群落的代谢功能解析

快速砂滤池广泛应用于饮用水处理中,其净水效能一直被认为是物理化学作用,而对滤池表面附着微生物的净水作用仍不明晰.为了解析滤池中微生物的群落构成和功能特征,研究对国内8个城市的11座饮用水快滤池的进出水和滤料进行采样分析.进出水水质分析结果表明经过滤池处理,溶解性有机碳(DOC)有少量去除,氨氮(NH_4~+-N)显著降低,硝酸盐氮(NO_3~--N)显著增加,总氮(TN)未发生明显变化.利用宏基因组技术获得了滤池中微生物群落的构成和功能信息,滤池优势菌属(相对丰度占前10%)共14种,包括两类氨氧化细菌Nitrospira和Nitrosomonas.对优势菌属的功能基因信息进行分析,发现优势微生物菌群具有更高的碳水化合物、氮、硫和异生物质代谢功能丰度. Aeromonas的碳水化合物代谢基因相对丰度最高,Bradyrhizobium的氮、硫及异生物质代谢基因的相对丰度最高,说明这两种菌是影响饮用水水质的重要菌属.通过评价各个优势菌属对异生物质的代谢潜能,发现Bradyrhizobium、Sphingomonas、Methyloglobulus、Sphingopyxis和Klebsiella是饮用水快速砂滤池中降解微量有机污染物的关键菌.     

城市社区生活垃圾减量化的集成技术研究

针对我国城市社区垃圾管理中分类收集程度不足、厨余垃圾高水分含量的问题,研究了社区人工分类混合垃圾、厨余垃圾简易机械压缩、压缩后厨余垃圾和渗滤液的资源化利用相结合的集成技术模式.研究表明,生活垃圾的人工分拣效率为36.8kg/h,随分拣熟练程度提高而增加.社区分拣出的厨余垃圾有机质含量高达44.693%,营养元素N、P、K的含量分别为2.586%、0.649%和1.274%,C/N为17.427,而重金属含量仅为从混合垃圾集中分选出的可堆肥原料的0.07～0.82倍.厨余垃圾压缩脱水后含水率仍高达78.7%,影响后续堆肥效果.采用生物稳定和稀释的渗滤液浇灌凤仙花具有一定的肥效,植株干重是清水浇灌的1.46～2.94倍.基于社区人工分拣的集成技术模式可减排垃圾产生量的52.6%.