Quantitative analysis of microbial biomass yield in aerobic bioreactor

We have studied the integrated model of reaction rate equations with thermal energy balance in aerobic bioreactor for food waste decomposition and showed that the integrated model has the capability both of monitoring microbial activity in real time and of analyzing biodegradation kinetics and thermal-hydrodynamic properties. On the other hand, concerning microbial metabolism, it was known that balancing catabolic reactions with anabolic reactions in terms of energy and electron flow provides stoichiometric metabolic reactions and enables the estimation of microbial biomass yield (stoichiometric reaction model). We have studied a method for estimating real-time microbial biomass yield in the bioreactor during food waste decomposition by combining the integrated model with the stoichiometric reaction model. As a result, it was found that the time course of microbial biomass yield in the bioreactor during decomposition can be evaluated using the operational data of the bioreactor (weight of input food waste and bed temperature) by the combined model. The combined model can be applied to manage a food waste decomposition not only for controlling system operation to keep microbial activity stable, but also for producing value–added products such as compost on optimum condition.     

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.     

碳氮比对厨余垃圾堆肥腐熟度的影响

以厨余垃圾和玉米秸秆作为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同C/N比对堆肥腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、电导率(EC)、腐植酸光学特性(E4/E6)、固相C/N和发芽率指数(GI)来看,只有C/N为21(T4)的处理没有达到无害化和腐熟的要求,其余3个处理均达到腐熟;建议采用C/N为17的方案,厨余垃圾和秸秆按照湿基质量9∶1的比例进行堆肥;如果秸秆资源比较丰富,可采用C/N为19的方案,此时厨余垃圾和秸秆湿基比例为5.7∶1。     

不同堆沤处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响

研究利用纤维素分解菌F2对玉米秸秆进行堆沤预处理,将经不同堆沤预处理时间后的秸秆与猪粪混合进行厌氧发酵产沼气试验。结果发现,堆沤15 d后秸秆的总有机碳含量降低了10.06%,VS去除率和纤维素降解率比未加菌堆沤预处理分别提高了10.74%、10.60%;加菌堆沤预处理后的秸秆厌氧发酵甲烷产气率、干物质产气率、发酵前后VS去除率均高于未加菌堆沤预处理后的秸秆,且产气效率也有明显的提高;加菌堆沤预处理10 d的秸秆比未加菌堆沤预处理15 d的秸秆提前了2 d达到产气高峰,累计产气量达到21 957 mL,比未加菌堆沤预处理15 d的秸秆增加了1 629 mL。实验结果表明:该纤维素分解菌对玉米秸秆纤维素有较强的降解能力,并在一定程度上促进了有机碳的矿化;有效地提高了秸秆的生物降解性能,缩短了预处理所需时间;同时提高了玉米秸秆的利用率和产气潜力。     

城市生活垃圾堆肥动态工艺 DANO 的研究

研究了DANO式动态堆肥工艺处理我国城市生活垃圾的主要参数。结果表明,对有机物含量为50％～60％的堆料,初步稳定化时间为3～4日,耗氧速率每分钟为0.1％～0.2％,温度高于50℃;达到完全稳定化,所需时间为14～15日,具体数值与堆料特性有关。有机物含量低于40％的堆料,则不宜以本工艺处理。     

氧化塘底泥堆肥过程氮磷及重金属变化研究

研究采用静态强制通气堆对氧化塘底泥进行堆肥处理,对堆肥过程中氮、磷和重金属的变化规律进行了研究。试验结果表明:总氮下降了17.5%,总磷上升了47.0%,重金属略有上升,堆肥时间以7周为宜。     

微生物强化处理与堆制强化处理含油污泥对比试验

为探索含油污泥的高效处理方法,对含油量为12.68%的污泥进行微生物菌剂强化处理和堆制强化处理现场试验.在第1、15、30d分别向微生物强化处理单元投加微生物菌剂和营养液;同时向堆制强化单元投加10kg畜禽粪便来提供共降解物质,强化堆制处理过程.结果表明,微生物强化处理单元含油量持续下降,56d后下降至6.42%,去除率达到47%;强化堆制单元处理效果较好,56d后含油量下降至6.98%,去除率达到31%;对照单元含油量则变化很小,56d后含油量为10.15%.对照单元的pH基本保持不变,最高为8.28,最低为7.93,微生物强化处理单元pH最低达到7.33,一般稳定在7.8左右,菌剂的添加对pH影响明显.堆制强化处理单元温度随着农家肥的添加而剧烈升高,最高达到54℃.试验进行过程中监测了样品中微生物总数的变化情况.通过气谱-质谱分析,可以明显地看出2种方法处理后,含油污泥中石油成分的差异,对碳原子数小于21的烃类有着良好的去除效果.     

接种白腐真菌堆肥处理含Pb垃圾

选取未污染土壤、家庭厨余、稻草、麸皮加入Pb(NO3)2溶液配成模拟含高浓度Pb垃圾,采用接种白腐菌堆制处理和不接菌堆制处理2种方法分别进行室内模拟堆制.通过监测理化因子(pH、挥发性固体、水溶性有机碳/有机氮、木质素、粗纤维)与生化因子(呼吸量、微生物生物量碳)以及生物毒性分析因子(种子发芽指数、重金属含量)随时间的变化,系统地研究了重金属对垃圾堆肥过程的影响和白腐菌堆肥处理重金属污染垃圾的可行性.结果表明,接种白腐菌处理Pb污染垃圾的堆肥过程能顺利进行,较好地减弱了Pb的迁移性从而降低其生物有效性,降低了堆肥潜在的重金属危害性.此堆肥工艺下,堆肥成品pH为7.9,水溶性C/N达4.01,挥发性固体含量降至36.1%,木质素余量22.4 g,粗纤维余量30.1 g;且堆肥中Pb主要以残留态存在,约为63.38%,水溶交换态Pb含量则降至0%,种子发芽指数高达121%.     

青霉素菌渣堆肥过程中青霉素钠降解菌的分离与鉴定

为了研究开发青霉素发酵菌渣堆肥资源化与无害化技术,采用传统的富集、分离、纯化等微生物学方法,在青霉素菌渣与猪粪混合堆肥过程中筛选出一株青霉素钠高效降解菌——PC-2,并对其进行形态表征和基于16S rRNA基因序列的微生物种属鉴定. 结果表明:菌株PC-2属螯合球菌属(Chelatococcus sp.),其能够利用青霉素钠为唯一碳源生长,但外加碳、氮源可显著提高菌株PC-2对青霉素钠的降解效率. 当葡萄糖为碳源、蛋白胨为氮源、菌株PC-2接种量为14%、pH为6~8时,菌株PC-2在37 ℃下振荡培养6 h,对初始ρ(青霉素钠)为400 mg/L的青霉素钠的降解率可达98%以上. 自堆肥过程中获取高效青霉素钠降解菌PC-2,预示着其在菌渣堆肥过程中的应用潜力,也有助于深入开展青霉素制药菌渣的安全有效与无害化处理处置方法的研究.      

不同微生物菌剂对畜禽粪便堆肥效果的温度指标研究

温度是堆料中微生物生命活动的重要标志,它直接影响堆肥反应速率,是堆肥能否顺利进行的主要因素。通过在畜禽粪便（鸡粪、猪粪、牛粪）中加入辅料和不同微生物菌剂,进行好氧堆肥并测定堆料温度,根据温度结果明确不同微生物菌剂对不同粪便的堆肥效果。