木薯加工废弃物堆肥化中氰化物的降解及腐熟度的研究

为了探讨木薯加工废弃物堆肥化中氰化物的降解速度和快速处理效果,将木薯皮、木薯渣与猪粪混合制作堆肥,通过发酵过程中温度、pH、氰化物、纤维素、半纤维素、木质素及碳氮比等的测定,评价了堆肥化过程对氰化物无害化处理的效果及堆肥的腐熟进程.结果表明,氰化物含量迅速降低,30 d后达到2.08 mg/kg,分解率达到94.16％,符合食品安全标准.堆制材料中淀粉、纤维素、半纤维素等主要含碳成分及氰化物在15 d内分解,分解率达80％以上,基本趋于稳定.经过30 d的堆肥化过程,堆体温度也回落至常温,趋于稳定,pH一直稳定在7.2.堆体中碳氮比（C/N）、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)等腐熟度判定指标数据也表明,木薯加工废弃物经过15 d的堆肥化过程,堆体内各种理化性质稳定,在发酵结束时,C/N为17.55,硝态氮和铵态氮的含量分别达到了2.5 g/kg和10 mg/kg,NO^-₃-N/NH⁺₄-N的比值为250,全部达到腐熟标准.证明木薯加工废弃物经30d堆肥化处理可达到稳定安全状态.     

固定床厌氧反应器处理高浓度禽畜粪尿

为开展高效厌氧生物技术处理家禽粪便的应用研究,试验依据固定床厌氧反应器(anaerobic pecked bed reac-tor)的特点,设计了一个有效容积为20 L的高效厌氧反应器,以猪粪尿为发酵原料,进水COD浓度范围在4 820~54 000mg/L,实验过程为55 d。按进料的水力停留时间可将实验划分为2个阶段:前期(44 d)和后期(11 d),前期通过提高进料浓度直接提高反应器处理浓度,水力停留时间保持为2 d,每7~8 d为一个周期;后期通过缩短水力停留时间间接提高反应器处理浓度,进料浓度保持不变,每2~3 d为一个周期。通过对厌氧处理系统运行过程中COD、pH、挥发性成分、TN、TP和NH3-N含量的测定,分析了该系统运行特点。结果表明:在发酵的第1~55 d,整个厌氧处理系统能够稳定运行,COD去除率稳定在67%~88%之间;对TN、TP、NH3-N都有很好的去除能力。     

2种不同性能炭纤维载体的固定床厌氧反应器运行效果比较

分别采用炭纤维(CF)和活性炭纤维(ACF)作为固定床厌氧反应器的生物膜载体,以不加任何载体的相同规格的反应器为对照,在中温(35±1)℃、连续进料条件下处理高浓度糖蜜废水,实验历时165 d,比较评价了2种不同性能的炭纤维作为载体的固定床厌氧反应器的运行性能。结果表明,CF和ACF均是较好的微生物附着的载体材料,具有较强的处理高负荷有机废水和抵抗pH冲击的能力,能显著地提高反应器运行系统的稳定性。具有高比表面积的ACF较之CF更易于微生物固着并挂膜。对照在进水COD超过20 000 mg/L,相应OLR为8.35 kg COD/(m3·d)时,系统开始酸化。而以CF和ACF为载体的反应器能在进水COD高达70 000 mg/L,相应的OLR分别为36.85和39.06 kg COD/(m3·d)的高有机负荷下运行,且系统的pH更稳定。对照及以CF和ACF为载体的反应器的最高容积产气率分别为4.33、17.12和16.12 m3/(m3·d);165 d的累积产气量分别为5 665.4、22 675.8和26 112.8 L,后2者的产气量分别是对照产气量的4.0和4.6倍。     

常温木质纤维素分解菌群的筛选与特性研究

为获得一组常温条件下加速木质纤维素腐解的菌群,利用限制性培养法,筛选到一组在室温(28℃)条件下,5 d可分解天然稻秆总重39.6%的菌群.仅用质谱仪的一个CP-Chirasil-Dex CB毛细管柱就能够检测到丙酸、乙醇、异丙酸、4-氨基-1-丁醇、丁酸、硅烷-二乙基、乳酸、乙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、甘油等10种以上有机物.定量分析挥发性产物,发现其种类和浓度随时间变化很大.用变性梯度凝胶电泳(DGGE)检测菌群的动态变化,发现在培养不同时期菌种组成差异很大,通过对各条带近缘种网上比对结果可见,该菌群具有丰富的菌种组成多样性,菌群内微生物分别归属Clostridiumsp.、Brevibacillussp.、Rhizobiumsp.、Bacteriumsp.等4个属.     

一组高效稳定纤维素分解菌复合系MC1的筛选及功能

从4种堆肥样品中分别筛选出纤维素分解能力较强的4组混合菌,再以酸碱反应互补的原则重新优化组合并驯化成1组纤维素分解能力非常强而稳定的纤维素分解菌复合系MC1.100mL培养物在50℃静止培养72h,分别可分解0.48g滤纸、0.49g脱脂棉、0.19g麦秆和0.08g锯末.分解滤纸时,第24h CMC糖化力最高,为122.3U·mL^-在初始pH4～10的不同培养基上接种,均能把pH调到中性,最后稳定在8.0～8.5之间.在连续投放滤纸情况下纤维素分解能力稳定保持20d以上,其发酵液的pH在有滤纸时稳定在6.0～6.5之间,没有滤纸时稳定在8.0～8.5之间.     

多功能细菌复合系NSC-7的菌种组成多样性

NSC-7是一组具有降解纤维素和林丹双重功能的细菌复合系.为系统了解复合系的菌种组成,在有氧条件下,利用传统的平板画线法分离到11株单菌,将11株单菌按体积比1∶1重新组合并不具备分解纤维素的能力,利用单层和双层平板滤纸法检测NSC-7的分解能力,发现只有双层平板上的滤纸变黄且降解,说明复合系内纤维素降解的关键菌是厌氧或微好氧菌.利用现代分子生物学技术对NSC-7构建克隆文库,获得了195个16S rDNA片断,经DGGE筛选获得25个代表克隆,其序列数据库比对结果中有60％的近缘种为已知菌,分别归属于Clostridium、Petrobacter、Bacteria、Paenibacillus、Proteobacterium 5个属,其余40％的近缘种为难培养菌株.     

供氧方式及供氧量对堆肥发酵进程的影响

对于麦秸、牛粪和鸡粪为原料的堆肥系统,通过翻堆和强制通气实现微好氧和好氧处理,测定了各种发酵参数的变化.结果表明,微好氧处理堆体内氧浓度始终小于1.5%,而通气处理堆体的氧浓度始终在4%以上;微好氧处理50℃以上高温期为23d,比通气处理多6d,而通气虽然高温期短但后期温度下降慢;微好氧处理的半纤维素含量从发酵开始时的13.86%下降到堆肥结束时的7.99%,纤维素含量由21.45%下降到16.07%,而通气处理最终半纤维素含量为8.50%,纤维素含量由21.45%下降到18.02%;从各种成分的下降曲线看,微好氧处理为一次下降,而通气处理基本为缓慢的2峰曲线.从硝酸根浓度、温度和C/N综合评价产物的腐熟度,微好氧处理进入腐熟约经35d,而通气处理经45～50d才进入腐熟.富集培养堆肥样品的试验证明0.01～0.05mg/L的微好氧和50～60℃高温是纤维素分解的最适宜条件.     

堆肥中高效降解纤维素林丹复合菌系的构建及功能

以4种高温期的堆肥样品为材料,经2种筛选方法、多代淘汰及其不同系之间优化组合,最后筛选驯化出一组能有效降解纤维素和林丹的复合微生物菌系.该复合系对滤纸、脱脂棉、稻秸粉和锯末等不同纤维素材料均有较强分解能力,相比之下对天然纤维素含量高的碳源(如滤纸、脱脂棉)分解活性更高.两者的CMC糖化活性在第5d都达到40U以上,分解率达到95%以上.该复合菌系能在较大的pH范围内保持高的纤维素林丹分解活性,在pH为7.0、8.0、9.0条件下林丹降解率均较高,达到45%以上,而纤维素分解率也都在90%以上.而且在pH6～9之间的培养条件下,林丹降解与滤纸分解之间有很好的一致性.     

乳酸菌复合系SFC-2处理水稻秸秆的效果

以处理农作物稻秆,减轻环境压力为目的,将本实验室筛选的乳酸菌复合系SFC-2接种到水稻秸秆,研究了其饲料化效果.结果表明,接种处理与未接种处理相比外观上颜色发黄发亮,松软酸香,发酵30 d后,接种处理的pH降至3.8,对照为4.1.同时发酵料中乳酸生成量增加,尤其是L-乳酸增加了约2倍,粗蛋白含量提高了10.16%,粗纤维含量降低了3.2%.通过变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析发酵过程中微生物菌系变化,接种SFC-2后,复合系中的主要组成菌Lactobacillus plantarum,Lactobacillus fermentum和Lactobacillus paracasei等菌株迅速成为发酵料中的优势菌群,相应未接种对照中可见的Enterobacter sakazakii, Pantoea agglomerans, Enterobacter endosymbiont, Pantoea ananatis等杂菌被抑制,发酵品质得到明显改善.     

木质纤维素分解菌复合系WSC-6分解稻秆过程中的产物及pH动态

为了探明WSC-6分解稻秆过程中的代谢特性,本试验以稻杆为唯一碳源,50℃静止培养WSC-6,以一次性添加不同量稻秆和多次连续添加的方式,研究了WSC-6分解稻杆的相对分解率、绝对分解量、分解产物及pH变化特性.结果表明,一次性添加1%稻秆时,pH由初始的7.8迅速下降,第3 d降到6.0后逐渐回升,6 d后稳定在8.0左右,在此过程中DO值保持在0.01～0.12 mg·L-1微好氧条件.以GC-MS法在稻杆分解过程中检测到乙醇、乙酸、乳酸、甘油等10种以上有机物,其中乳酸的含量最高,为7.381 g·L-1.在90 d的实验中,一次性添加不同量稻秆时,随着稻秆量的增加,pH下降得快而低,且回升时间拖后,当稻秆量为5%时pH下降到5.0后不再回升.在多次连续添加稻秆的实验中,隔12d和15d添加的处理pH重复下降和回升的规律性变化,分解活性保持旺盛.90 d后隔15 d添加的处理相对分解率最高,为86.7%;绝对分解量以隔6 d添加的处理最高,为32.4 g.pH变化规律能够反映WSC-6对木质纤维素的分解进程及分解活性.