餐厨垃圾与水葫芦联合好氧堆肥生物质组分分类表征

为解决农村生活垃圾处理实践中存在的问题,并对水葫芦的堆肥化处理进行探索.利用自行设计的能量输入式高温好氧堆肥系统,以农村生活垃圾主要组成——餐厨垃圾及餐厨垃圾+水葫芦混合物料为堆肥化对象,测定与分析了堆肥化过程中温度、有机质的变化规律,并分类表征了总糖、还原糖、淀粉、脂肪、蛋白质5种生物质组分的演变趋势.同时,借助C/N比值、CEC/TOC比值的变化及GI指数评估了堆肥的腐熟度.研究表明,在外界环境温度小于8℃的情况下,与单一餐厨垃圾堆肥化处理相比,混合物料堆肥化升温更快(ld即达40℃,3d达52℃),处于高温堆肥化时间更长(8 d),堆肥无害化程度更高,有机质降解更迅速且降解程度高;而且,混合物料有助于提高总糖、还原糖、淀粉、脂肪与蛋白质5种生物质组分的降解水平.腐熟度评估结果表明,在约11d的堆肥化时间内,能量输入式好氧堆肥系统能够使单一餐厨垃圾堆肥达到基本腐熟,餐厨垃圾与水葫芦混合物堆肥达到完全腐熟.     

Digestion performance and microbial community in full-scale methane fermentation of stillage from sweet potato-shochu production

Sweet potato shochu is a traditional Japanese spirit produced mainly in the South Kyushu area in Japan. The amount of stillage reaches approximately 8 × 105tons per year. Wastewater mainly containing stillage from the production of sweet potato-shochu was treated thermophilically in a fullscale treatment plant using fixed-bed reactors(8 reactors × 283 m3). Following the addition of Ni2+ and Co2+, the reactors have been stably operated for six years at a high chemical oxygen demand(COD) loading rate of 14 kg/(m3·day). Analysis of coenzyme content and microbial communities indicated that similar microbial communities were present in the liquid phase and on the fiber carriers installed in reactors. Bacteria in the phyla Firmicutes as well as Bacteroidetes were dominant bacteria, and Methanosarcina thermophila as well as Methanothermobacter crinale were dominant methanogens in the reactors. This study reveals that stillage from sweet potato-shochu production can be treated effectively in a full-scale fixed-bed reactor under thermophilic conditions with the help of Ni2+and Co2+. The high diversity of bacterial community and the coexistence of both aceticlastic and hydrogenotrophic methanogens contributed to the excellent fermentation performance.     

高温纤维素降解菌群筛选及产酶特性

从园林废弃物鸡粪混合堆肥的高温期堆肥样品中,筛选出6株具有高效纤维素降解性的高温菌.通过16S rRNA基因序列比对和构建系统发育树分析,初步鉴定这6种菌株为高温紫链霉菌(Streptomyces thermoviolaceus)、嗜热淀粉酶链霉菌(S.thermodiastaticus)、嗜热一氧化碳链霉菌(S.thermocarboxydus)、黄白链霉菌(S.albidoflavus)、热普通链霉菌(S.thermovulgaris)和波茨坦短芽孢杆菌(Brevibacillus borstelensis).目前为止,国内外对纤维素降菌群的研究较少,本研究将6种菌株1∶1等体积混合制成混合菌群M-1,利用DNS法比较混合菌群M-1和单一菌株的产羧甲基纤维素酶(CMCase)能力.结果表明,混合菌群M-1比单一菌株产CMCase能力强.对混合菌群M-1产CMCase活力特性进行研究,确定混合菌群M-1的最佳产酶条件.结果表明,混合菌群M-1以体积分数1%接种量接种于初始p H为4的以麸皮+淀粉混合物为碳源,玉米粉为有机氮源,KNO_3为无机氮源的培养基中,45℃条件下培养,能够有最大的酶活,达135.9 U·m L~(-1).条件优化后,产酶能力提高1.8倍.     

外接菌种对污泥堆肥效能及堆体细菌群落的影响

以污泥、锯末、蘑菇渣为堆肥原料,分阶段添加高温复合菌和白腐真菌,通过测定温度、pH、有机质、水溶性有机碳、含水率、总氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和种子发芽率,比较了外接菌种对堆肥效能的影响.利用高通量测序技术,研究了污泥堆肥过程中细菌群落结构变化及外接菌种对细菌群落的影响.结果表明,外接菌种可以延长堆体高温持续时间,降低氮损失,加快堆体腐熟脱毒.在整个堆肥过程中,细菌群落结构发生了较大的演变,同一堆肥的不同阶段的细菌群落结构相似性较低,同一时期不同堆肥的细菌群落结构相似性较高.外接菌种提高了堆体中细菌群落的丰富度,增加了高温期优势菌的所占比例,但未改变优势菌的种类.典型对应分析(CCA)表明pH对细菌群落结构的影响最大,温度主要与9个菌属呈正相关关系.     

嗜热真菌的生物转化功能与经济价值

嗜热真菌是经济微生物中极为重要的一个类群,许多兼性嗜热真菌可在常温和一般高温条件下生存,它们在有机物质的生物转化和物质循环中起着重要的作用。对嗜热真菌在蘑菇培养料的制备、废物的堆肥化处理、酒曲制作等几种常见生产过程中的生物转化作用和机理进行分析,探讨嗜热真菌在人类生产活动中的作用及经济价值。     

纯氧曝气用于市政污泥自热高温好氧消化的研究

将纯氧曝气自热高温好氧消化技术应用于市政污泥处理,并与传统的空气曝气系统进行对比,系统考察了纯氧曝气自热高温好氧消化反应器的运行性能。研究发现:在合理的纯氧曝气量下可以实现污泥的稳定化,纯氧曝气用于污泥自热高温好氧消化的氧气利用率高达82.7%,明显高于空气曝气的26.3%。该条件下的纯氧曝气量仅为空气曝气量的1/20,极大降低了由尾气排放所造成的热量损失,有利于系统的保温。然而纯氧曝气量太低,不能满足系统的需氧要求,太高则会造成系统中DO浓度过高,在高温环境下会抑制微生物的生长,这些都会最终降低污泥的稳定化效果。     

高温下生物滴滤塔脱除烟气NO_x的研究

NOx是燃烧烟气中典型有害污染物之一。利用前期已筛选出的具有高温好氧反硝化能力的菌株Chelatococcus daeguensis TAD1作为菌源,建立高温生物滴滤系统,在模拟烟气NO入口浓度535.7 mg/m~3、氧气浓度8%的条件下,考察了温度、反应器空床停留时间(EBRT)、填料高度、循环液NO_3~--N浓度对NO去除效率的影响。研究结果表明:系统温度控制在20~50℃时,NO去除率均保持在80%以上;随着EBRT的增加,NO去除率也逐渐上升;生物滴滤塔内不同填料高度NO的去除率均保持较高水平;循环液中NO_3~-的反硝化作用抑制了NO的脱除。     

高温厌氧颗粒污泥对活性染料的吸附、解吸特性研究

试验考察高温(55℃)厌氧颗粒污泥对活性染料(以活性艳红X-3B(RR2)为代表)的吸附、解吸特征。试验结果表明,高温厌氧颗粒污泥的RR2染料吸附和解吸均符合Freundlich等温式,部分RR2被不可逆吸附;温度和盐度对高温厌氧颗粒污泥的吸附作用均有影响。     

高温堆肥中微生物的生长特征及动力学建模

对高温好氧堆肥中微生物的生长特征和动力学进行了研究，发现微生物的生长受温度影响很大，随温度变化呈波动性变化．同时，基于Logistic模型和Malthus模型，对微生物生长进行分析，得到了描述堆肥过程中的微生物生长动力学模型和模型参数．用实验数据与模型计算值进行验证比较，模型计算与实验结果拟合良好，模型正确地反映了高温好氧堆肥中微生物的生长过程及其动力学机制．图3表1参12     

一株嗜热硫酸盐还原菌的分离和生物学特性研究

从四川化工总厂热交换器中分离到一株嗜热硫酸盐还原菌。菌体呈微弯杆状或直杆状，大小０．５─０．８μｍ×２．８─３．４μｍ，革兰氏阴性，周身鞭毛，运动，形成次端生椭圆形芽孢。细胞内膜皱折较多。该菌在不含Ｆｅ２＋盐培养基中生长，菌落呈灰白色，直径０．５ｍｍ．边缘不整齐；在含Ｆｅ２＋盐培养基中生长，菌落呈黑色，直径２─３ｍｍ，菌落中央有０．５ｍｍ直径的突起。最适生长温度为５０℃，最适ｐＨ６．５，不耐盐，于沸水中处理６ｈ不失活；能分别以Ｈ２＋ＣＯ２、乙醇、葡萄糖、可溶性淀粉、甲酸盐、乳酸盐或丙酮酸盐为唯一碳源；生长需要酵母膏。无脱硫弧菌素和细胞色素Ｃ３。该菌可能为新种。