生物脱臭滴滤反应器中菌种的分离及应用

从不同的菌源中筛选得到高效降解甲硫醇（MM）臭气的菌种．将脱臭菌株接种于自行设计的生物滴滤反应器中．进行挂膜驯化及降解效能的测试。实验表明，所筛选的菌种JII生长迅速，易于培养，具有挂膜时间短。对甲硫醇的降解能力高，抗逆性强等优点，在大气脱臭治理工程方面的应用具有广阔前景。     

自固定化技术强化高效菌种活性的保持

以邻苯二甲酸二甲酯（ＤＭＰ）为唯一碳源驯化ＤＭＰ降解菌,并将其接种到复合式完全混合反应器中以处理ＤＭＰ和葡萄糖人工配水．进水ＣＯＤ负荷约１．０ｇ／（Ｌ·ｄ）,逐渐提高葡萄糖浓度（０～６００ｍ ｇ／Ｌ）,同时降低ＤＭＰ浓度（３００～０ｍ ｇ／Ｌ）,分别测试附着相和悬浮相菌种降解ＤＭＰ活性的变化．结果表明：反应器ＣＯＤ去除率均达９０％ 以上,葡萄糖引入后,悬浮相菌种降解ＤＭＰ比耗氧速率迅速降低,由４９．５降至４．０ｍ ｇ／（ｇ·ｈ）,而附着相菌种则逐渐变化,由６４．１降至４８．０ｍ ｇ／（ｇ·ｈ）．镜检结果表明：葡萄糖引入后,悬浮相菌种中丝状菌大量出现,而附着相菌种则几乎未出现丝状菌．由此可见,在基质变化后由吸附在陶粒载体上引起的自固定化能够强化菌种的高效降解活性．     

纤维素分解菌和EM菌协同作用在有机废弃物堆肥中的应用

从堆肥、马粪、果园土、污泥等原料筛选出活性较高的纤维素分解菌，采用紫外诱变技术培育优良菌株。利用培育的纤维素分解菌、EM菌及两者的混合菌种作堆肥对比试验，通过对比堆肥过程中温度、微生物数量、出口气体浓度，证明堆料中接种微生物菌剂，可以提高有益微生物的群体数目和质量，使微生物群落之间相互协调，形成复杂而稳定的生态系统，从而增强微生物的降解活性，使堆肥温度迅速升高并维持较长的时间，提高堆肥效率。     

固定化优势菌种处理焦化废水中几种难降解有机物的试验研究

针对焦化废水中的３种难降解有机物（喹啉、异喹啉、吡啶）筛选了具有效高降解能力的优势菌种。采用无纺布－PVA复合载体对优势菌种进行包埋固定。研究了包埋固定化优势菌种对相应有机物的降解特性。结果表明,经优势菌种处理8h,3种难降解有机物均可降解90％以上。     

应用新型好氧堆肥反应器连续投加处理人粪便的研究

针对间歇式堆肥反应器处理效率低、不便移动、单次投加所需物料量大等不足,以及为更有效地处理分散型人粪便,使人粪便资源化,开发了梨形筒式好氧堆肥反应器。在获得该反应器的最佳通风与搅拌频率分别为3.0 L/min,5 min/h以及最佳m（粪便）︰m（锯末）为1︰2.5的条件下进行连续投加人粪便好氧堆肥。在不接种微生物的30 d堆制过程中,升-降温周期为36 h,平均温度为51.44℃,第15天时COD降解率达到63.99%并趋于稳定,TN损失率第17天时达到56.68%,GI于第21天时达到106.25%,堆肥完全腐熟,稳定期处理效率为23.81 g/（L·d）。接种土著菌种时,升-降温周期缩短至24 h,平均温度为53.96℃,COD降解率8 d可达65.28%,TN 损失率仅为25.75%,GI于第8天达到108.22%,稳定期处理效率可达35.71 g/（L·d）,比不接种时提高1.5倍,同时节约能耗50%。     

生物强化技术处理苯胺废水难降解有机物的研究

通过驯化富集培养,从处理苯胺废水的反应器中分离出3株苯降解菌BA1、BA2、BA3,研究了投加单个及复合菌种对苯胺废水生物处理的增强作用。结果表明,投加Fe3+和复合菌种均能促进难降解有机物的降解,提高苯胺废水COD去除率,当3者协同作用时,效果最好,并确定了最佳菌种组合。     

4种粪便堆肥过程中抗生素的降解特性

饲料中抗生素的广泛使用导致了粪便中抗生素的大量残留,堆肥工艺可以降解残留的抗生素.本研究以蛆粪、鸡粪、猪粪和牛粪为对象,利用中试好氧堆肥装置,研究不同类型粪便的抗生素残留情况及其堆肥降解特性.结果表明,磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类和大环内酯类是主要存在的抗生素类型,不同类型粪便其优势抗生素均不同.对各粪便堆肥中抗生素降解规律研究发现:氟喹诺酮类抗生素和土霉素在堆肥第7 d检出水平为0,降解速度最快;强力霉素在4种粪便堆肥中的降解幅度在85%以上;磺胺类抗生素在鸡粪、猪粪和牛粪堆肥中的降解幅度在80%以上,但是在蛆粪堆肥中的降解效果较差;大环内酯类抗生素仅存在蛆粪中,经堆肥其降解幅度为70. 79%.相关性结果显示,含水率和容重是影响4种粪便堆肥抗生素降解率最主要的环境因子.     

投加高效菌种处理难降解焦化废水的实验研究

通过对经 A1-A2-O工艺处理后的焦化废水进行 GC-MS分析,以废水中主要的难降解有机物苯甲酰肼,喹啉,萘为唯一碳源进行优势菌种筛选,获得 10株优势菌.对其进行分类学鉴定 ,并通过目标污染物生物降解能力实验,结果 B04,K01,K03,K04和 N02等 5株菌种具有高效降解能力.通过对降解过程的动力学分析,得出不同的菌株降解焦化废水均表现为一级反应关系.在活性污泥中投加优势菌株后 , 与普通活性污泥法相比 ,降解率均得到不同程度的提高.研究表明 ,投加高效菌种有利于提高焦化废水的降解率.     

好氧微生物降解吲哚的影响因素研究

在好氧条件下,以吲哚作为唯一碳源和能源,从处理焦化废水的活性污泥中分离得到一株细菌,编号CX-YD-XH.研究了该菌在好氧条件下对吲哚的降解性能及环境因素对吲哚降解影响.结果表明,菌种CX-YD-XH对吲哚具有较高的降解性能,去除效率可达85％.弱碱条件有利于吲哚的降解;20～35℃范围内均可有效降解吲哚,但温度为35℃时降解较快;振荡速度对最终去除效率没有明显影响,但适当振荡速度(60 r/min)可有效提高降解速率;在适当的菌种浓度和底物浓度水平上,吲哚具有较高的降解效率.     

粪便混合堆肥在垃圾处理中的应用

通过粪便与生活垃圾混合堆肥的试验,探讨了粪便对垃圾堆肥过程的影响,试验结果表明,粪便混合堆肥可大大提高有机物降解速率和堆肥效率,垃圾腐熟时间可缩短16～20d。     

堆肥化处理TNT红水污染土壤

DNTS[二硝基甲苯磺酸盐,主要包括2,4-DNT-3-SO₃-(2,4-二硝基甲苯-3-磺酸盐)和2,4-DNT-5-SO₃-(2,4-二硝基甲苯-5-磺酸盐]是TNT (2,4,6-三硝基甲苯)红水污染土壤中主要污染物质,为研究堆肥化对土壤中DNTS的降解效果,采用有机废物堆肥方法,探讨堆肥化对TNT红水污染土壤中DNTS降解的可行性,以及温度、含水率和pH变化对降解效果的影响.结果表明,有机废物堆肥能处理TNT红水污染土壤,在堆肥60 d内,5个堆肥体系(猪粪+木屑、猪粪+麦壳、污泥+木屑、污泥+麦壳和马粪+木屑)对2,4-DNT-3-SO₃-的降解率为65.5%~88.4%,对2,4-DNT-5-SO₃-的降解率为60.9%~100%.在第4天各堆肥体系的高温阶段(29.7~53.6℃),5个堆肥化体系中2,4-DNT-3-SO₃-总量的49.5%~67.3%被降解,说明各堆体的中温-高温阶段对有机物的降解起重要作用.堆体含水率随堆肥时间的延长呈下降趋势,在堆肥第8天,外源补水至体系含水率为50%,猪粪+麦壳体系对2,4-DNT-3-SO₃-的降解率从70.2%增至88.4%,说明适当的外源补水可提高2,4-DNT-3-SO₃-的降解率.5个堆肥体系中pH均呈初期上升、后期下降并趋于稳定的趋势,但在整个堆肥过程中,堆体pH始终保持在7.3~8.3之间.研究显示,5个堆肥体系中猪粪+麦壳体系对DNTS的降解率最高,分别为88.4%和100%.      

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.     

磺胺抗性消长与堆肥进程的交互特征

基于添加和不添加磺胺药[m(磺胺二甲嘧啶SM2)∶m(磺胺-6-甲氧嘧啶SMM)=1∶1]的好氧堆肥试验,分析堆肥过程中鸡粪理化性质、微生物群落代谢特征、磺胺抗生素以及5种抗性基因变化,探明磺胺抗性消长与堆肥过程的交互特征.结果表明,磺胺药添加抑制了堆肥基础呼吸,延长了堆体达到高温的时间,减缓了养分转化速度,显著影响堆肥中期微生物群落结构特征.鸡粪中SMM和SM2在堆肥14 d内即可完全降解,且SMM降解速率高于SM2.随堆肥进行,sul1和sul2呈先下降后轻微回升的趋势,磺胺药添加对sul1和Int I1丰度无明显提高作用,但可促进sul2扩散.堆肥过程中,tet Q和tet W变化与磺胺抗性基因不同,但磺胺药添加亦增加tet Q和tet W相对丰度.冗余分析结果显示,温度与sul1、sul2和Int I1明显负相关,与tet Q和tet W无明显相关性;5种抗性基因相对丰度均与碳氮比和硝态氮含量负相关,与p H、含水率和铵态氮含量正相关.     

沼渣堆肥中Cu和Zn形态与有机官能团特征

以猪粪沼渣和水稻秸秆为原料,采用BCR提取法和同步辐射红外显微成像法研究了沼渣堆肥过程中Cu和Zn形态的变化和有机官能团的原位分布特征.研究发现,沼渣堆肥后Cu和Zn含量分别增加28%和38%.同时,可交换态Cu和Zn比例明显降低,而残渣态Cu和Zn比例普遍升高.同步辐射红外显微成像结果显示,与猪粪沼渣原料相比,堆肥后的沼渣在3400cm^-1处吸收峰强度显著降低,而在1430cm^-1处吸收峰强度明显增加,表明堆肥过程中多糖类物质发生了降解进而形成了芳香类物质.综上,同步辐射红外显微成像技术有望成为表征有机物演变规律及解释重金属形态转化的一个新手段.     

堆肥低温起爆微生物筛选及其初步应用

为解决北方寒冷地区因低温导致有机废弃物处理周期漫长且效率低等问题,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术与传统平板培养相结合的方法,从低温堆肥中分离出19株嗜冷细菌,并采用序列引导分离分子生物学技术,最终获得目标优势菌株CY1. 将CY1与筛选的糖、淀粉、蛋白质分解菌株CY14、CY17和CY19复配成低温复合菌剂,研究优化组合菌剂对低温鸡粪堆肥的影响. 结果表明,堆肥至第6天时,复合菌剂处理(T)堆料中w(OM)(OM为有机质)下降了12.64%;水溶性有机物(DOM)三维荧光光谱显示,低温复合菌剂处理类蛋白峰(峰T)的荧光峰强度下降了44.10%,类腐殖酸峰(峰C)的荧光峰强度上升了39.00%. 添加复合菌剂能够提高堆肥低温起爆效率,可为我国北方寒冷地区低温堆肥提供技术优化.      

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.     

鸡粪模拟堆肥中多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因的消减动力学解析

为掌握多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因在鸡粪堆肥过程中的消减动力学规律,试验外源添加多重耐药菌,并以其携带的磺胺类耐药基因(sul2)、多肽类耐药基因(mcr-1)、喹诺酮类基因(oqxB)和Ⅰ类整合酶基因(intI1)作为典型污染物,开展模拟堆肥试验. 结果表明:可培养的多重耐药大肠杆菌数量在3 d的高温后得到完全灭活;堆肥10 d后,多重耐药菌总量下降了4～6个数量级. 在高温堆肥过程中耐药基因的绝对丰度随着堆肥过程的进行而逐渐降低,耐药基因aadA、sul2、mcr-1、oqxB的消减率分别为89.39%、97.99%、99.89%、99.81%,intI1基因的消减率高于80%;大多数耐药基因的相对丰度表现出先降低后略微升高的趋势. 基于基因绝对丰度的非线性回归分析表明,“独立”耐药基因(oqxB、mcr-1)的消减速率明显高于与Ⅰ类整合酶基因相连的基因(aadA),多重耐药大肠杆菌16S rRNA基因消减速率为0.128 d?1,半消减期为5.41 d. 堆肥对耐药基因绝对丰度的消减速率高于相对丰度. 研究显示,堆肥可以有效消减鸡粪中多重耐药菌,耐药基因消减规律符合一级动力学方程,与Ⅰ类整合酶基因相连耐药基因消减速率慢于“独立”耐药基因,4种耐药基因的半消减期为1.69~5.81 d.      

不同发酵方式对鸡粪重金属及有机质影响

以鸡粪和稻草秸秆为原料,研究了一次堆肥发酵（包括液体菌剂发酵,L;固体菌剂发酵,S;高温酵素发酵,E）,以及连续二次堆肥发酵（高温酵素发酵+液体菌剂发酵,EL;高温酵素发酵+固体菌剂发酵,ES）下有机肥中重金属含量和形态分布规律、理化性质以及有机质变化特征.结果表明,与堆肥前相比,堆肥后鸡粪有机肥pH值显著增加（P < 0.05）,而EC值和含水率均显著减少（P < 0.05）.小白菜种子发芽率由堆肥前的高达58.1%下降到堆肥后小于20%.堆肥后重金属由可溶态向难降解残渣态转化,有机肥中Cu、Zn、Cr、Cd、Pb和As钝化率分别达到27.2%~69.3%、17.1%~50.7%、24.0%~68.7%、16.9%~46.3%、33.1%~54.3%和0.4%~29.5%.腐殖物质和胡敏酸含量显著增加（P < 0.05）,胡敏酸/富里酸（HA/FA）比值均上升.堆肥中多糖类和脂肪族化合物含量均有所增加,但香族类化合物有所降低.从重金属钝化率、有机肥腐熟度等有机肥无害化指标来看,连续二次发酵效果优于一次发酵,其中EL效果最佳.     

土霉素降解菌TJ-1在猪粪无害化处理中的作用

利用普通理化分析结合Biolog微平板技术研究了土霉素高效降解菌Staphylococcus sp.TJ-1在新鲜猪粪无害化处理中的作用.结果表明,土霉素高效降解菌的接种能显著提高猪粪中土霉素的降解效率(p＜0.05),21d堆肥结束时可将土霉素降解率从62.7％提升至82.0％.堆肥结束后,不接种降解菌的普通堆肥工艺和接种降解菌的高效堆肥工艺中NH+4-N含量分别为189.34、42.36 mg·kg-1,NO-3-N含量分别为439.38、238.06 mg·kg-1.Biolog结果显示,土霉素降解菌TJ-1对土霉素中碳源的代谢有利于堆体中氨基酸类及芳香族化合物等氮源的降解,缓解了堆体中有毒有害物质对其他微生物的损伤,保证了微生物群落的多样性和活性,对维护堆体生态系统的稳定性具有良好作用.因此,接种高效降解菌进行堆肥是一种良好的消除抗生素残留的猪粪无害化工艺.