高温木质纤维素降解菌的筛选鉴定及其堆肥应用

为解决畜禽粪便堆肥发酵启动难、木质纤维素降解不充分等问题,筛选能在高温(50～70℃)堆肥中高效降解木质纤维素的高温降解菌株,并评估其在牛粪-秸秆堆肥应用效果.从高温时期堆肥样品中筛选能在50、60和70℃高温下生长、产酶的高温降解菌株.通过水解圈、秸秆崩解、纤维素酶活测试试验,筛选出BS40-4菌株,通过形态学观察和16S rRNA测序法,确定为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis.该菌株的堆肥应用效果结果表明,接种BS40-4菌株的处理具有发酵启动快、升温迅速、高温持续时间长、木质纤维素降解充分等优势,可有效提高堆肥发酵效率.     

牛粪高温堆肥过程中木质纤维素降解及相关生物学特性研究

为探明木质纤维素在堆肥过程中的降解情况,以牛粪和砻糠为原料,进行为期112 d的小型堆肥试验,在不同堆肥阶段测定物料的木质纤维素含量及相关降解酶活性,并在高温和降温阶段从物料中分离鉴定纤维素降解菌。结果表明,堆肥过程中物料的纤维素与半纤维素含量逐步降低,总降解率分别为5626%和6147%;而木质素的相对含量略有增加;与木质纤维素降解相关的纤维素酶和木聚糖酶的活性均呈现先增高后降低的趋势,其酶活均在第42天达到峰值,分别为8575 μg glucose·g-1·DW·h-1 和16565 μg·reducing sugar·g-1·DW·h-1,而β 葡聚糖苷酶的活性在22～42 d之间维持在较高水平(279～330 μmol pNPG·g-1·DW·h-1);此外,在堆肥的高温和降温腐熟阶段均分离并鉴定出Pseudoxanthomonas,Bacillus,Paenibacillus,Ureibacillus和Geobacillus等5个属的可培养高温纤维素降解菌。     

高温纤维素降解菌的筛选和酶活性测定及鉴定

以滤纸条和羧甲基纤维素钠为碳源,从牛粪堆肥中分离出6株能降解纤维素的高温细菌,对其进行了简单染色和革兰氏染色,对各菌株进行了透明圈测定、纤维素酶活性测定和滤纸条崩解试验.结果表明:大部分菌株可以在纤维素-刚果红平板上快速生长,透明圈形成速度达到8～10 mm·d-1.酶活性最高的菌株A-3在接种后16 h酶活性为1.21 mg·mL-1(30 min).部分优良菌株能在3 d内将滤纸条完全降解.为确定菌株A-3的分类学地位,PCR扩增后测定其16S rDNA基因序列,在GenBank中进行同源性比较,并与一些相关细菌构建系统发育树,结合其形态特征和生理生化特征,初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis).整体来看,筛选到的菌株分解纤维素的能力强,环境适应能力高,在纤维素类物质污染的治理中具有潜在的应用前景.     

牛粪纤维素降解菌的筛选与初步鉴定

通过"富集—初筛—复筛"流程,筛选出4株对纤维素有强降解能力的菌株,分别标记为TG1、HN1、HP2、P3。对4株菌的纤维素酶活性进行了定量测定;通过生理生化试验,初步鉴定TG1为放线菌,HP2为地衣芽孢杆菌,P3、HN1为枯草芽孢杆菌。     

一株纤维素降解菌的筛选与鉴定

从落叶覆盖的腐殖层土壤中富集、分离得到12株纤维素降解菌,从中筛选出一株高效降解菌(X10),研究其最适宜的培养条件为:配制以葡萄糖+微晶纤维素(1∶1)为碳源、以蛋白胨+牛肉膏(1∶1)为氮源的培养基,pH值7.5,30℃下培养40 h,测得纤维素降解酶酶活可达到67.44 U。通过对其16s rRNA测序鉴定,该菌与氧化微杆菌(Microbacterium oxydans)有99%的同源性。纤维素降解菌的选育可为高效生产纤维素酶提供新的菌种来源。     

高效纤维素分解菌的分离鉴定及堆肥效果研究

采用CMC-Na平板法和刚果红染色法从自然发酵的牛粪中分离获得高效纤维素分解菌,通过形态学观察、生化试验及16S rDNA分子生物学对菌株进行鉴定,采用单因素法确定菌株的最佳培养条件,最后接种牛粪进行堆肥发酵观测其效果。结果表明:获得的菌株Y2鉴定为枯草芽孢杆菌;经产酶条件优化后,菌株Y2的滤纸酶活力(FPA)为15.83 u·mL~(-1),羧甲基纤维素酶活力(CMCA)高达100.81 U·mL~(-1),分别是优化前的1.3、2.76倍。堆肥试验结果表明:接种Y2组和EM菌剂组均在第3 d进入高温期(50℃),且高温期分别维持了9 d和8 d,接种Y2组纤维素降解率达到42%,而EM菌剂组为35%,接种无菌水组只有10.5%。菌株Y2在堆肥发酵方面具有较大的应用潜力。     

堆肥及消化对城市污泥中的LABs降解行为的初步研究

对广州,深圳两城市污泥及经消化和堆肥化的污泥中ＬＡＢｓ的检测和分析表明：（１）两城市污泥中的ＬＡＢｓ化合物均合成来源,但二者的配方不同;（２）厌氧消化和好气堆肥两种处理对同碳数的ＬＡＢ所有的异构体降解程度基本相近,但不同异构体之间降解速度不同,２－苯基异构体优势于经异体构降解;（３）两种生污泥都已经历了较高程度的降解,好气堆肥能使有机质降解程度提高,而厌氧消化作用则不能,新降解程序指标（Ｉ／Ｅ）１     

芦笋老茎堆肥中高温纤维素分解菌的分离、筛选及鉴定

采用纤维素刚果红培养基在45℃下从芦笋老茎堆肥中分离筛选出52株高温纤维素分解菌。通过水解圈直径与菌落直径比值的比较,进一步获得了6株纤维素分解能力较强的菌株。经菌落形态观察、革兰氏染色、芽孢染色和生理生化试验,6株高温纤维素分解菌初步鉴定为需氧芽孢杆菌(Bacillus spp.)。     

菌渣纤维素降解菌的筛选与鉴定

为了寻找高效纤维素降解菌,提高菌渣堆肥微生物发酵效果,促进菌渣高效循环利用,从不同地点堆放的杏鲍菇菌渣中采集样品,利用羧甲基纤维素钠培养基分离纤维素降解菌,结合纤维素刚果红水解圈测定、滤纸条降解试验和纤维素酶(滤纸酶FPA、内切葡聚糖酶CMCase、外切葡聚糖酶C1、葡萄糖苷酶β-Gase)活性测定,筛选到4株(FB7、CB1、BC11、BC12)具有高效纤维素降解能力的细菌,经16S rDNA序列分析,鉴定FB7、CB1为枯草芽孢杆菌,BC11为链霉菌属Streptomyces albus,BC12是丛毛单胞菌属的Comamonas_jiangduensis,其中FB7降解能力强,可将滤纸条降解成糊状(10 d),纤维素酶活力很高,摇瓶发酵4 d后FPA、CMCase、C1酶、β-Gase的酶活分别为22.81、314.50、2.78、188.09 U·g^-1。复合菌剂CB1+BC11+FB7的FPA、CMCase、C1酶、β-Gase的酶活高于其他各组合,为31.56、133.63、2.31、217.21 U·g^-1,与FB7相比分别提高了38.4%、11.2%、178%、70.3%,将复合菌CB1+BC11+FB7接种到菌渣堆肥中,与对照相比,能快速提高堆体温度,且在翻堆后能更好地维持堆温。     

城市污泥与园林绿化废弃物共堆肥效果研究

为促进城市有机废弃物的减量化与资源化利用,以城市污泥和园林绿化废弃物为堆肥原料,研究城市污泥与园林绿化废弃物不同配比对共堆肥效果的影响。结果表明：不同配比对共堆肥效果具有显著影响。与质量比2∶3和3∶3的处理相比,城市污泥与园林绿化废弃物采用45∶3的比例可显著加快堆体升温进程,提高堆体温度并延长高温持续时间;各处理水溶性有机碳与有机质含量均随堆肥进行而下降,其中4.5∶3与6∶3处理的降解量显著高于2∶3与3∶3;堆肥后相对全氮含量较堆肥前均有所增加,且4.5∶3与6∶3处理要显著高于2∶3与3∶3,但前两者绝对氮损失率要高于后者。考虑到为将两种废弃物同时最大化处理并取得较好的堆肥效果,建议城市污泥与园林绿化废弃物采用质量比4.5∶3的比例混合共堆肥。     

Selecting and optimizing of the heavy metal inactivator in sewage sludge composting

In sewage sludge composting,adding ash from stove(FA20)inactivated active Cu effectively and the results were significantly better than control.For Zn,Mn,Pb and Cd,satisfying results was achieved by adding ash from stove and phosphorite powder(FA20,PR10),phosphorite powder and lime(PR15,CL10),ash from stove and phosphorite powder(FA10,PR10),and ash from stove and peat(FA20,PT10).Based on their effects of inactivating available forms of heavy metals,ash from stove,phosphorite powder and peat were supposed to be effective inactivators with optimum percentages of 20%,15% and 10%(FA20,PR15,PT10).     

生活污泥猪粪混合好氧堆肥技术研究

以城市生活污水剩余污泥为主要原料,按3种不同体积比添加猪粪和木屑进行好氧堆肥研究.结果表明,3种处理均能实现剩余污泥的无害化、减量化和资源化.从堆体温度、pH值和含水率3个指标看,堆肥前期16d是堆肥的快速反应阶段,第16天后堆肥基本处于后腐熟阶段.从全氮和种子发芽率指标看,堆体C[v(污泥):V(猪粪):V(木屑)=55％:22.5％:22.5％]的氮损失最少,堆肥腐熟程度最高.     

生物质炭对城市污泥堆肥温室气体排放的影响

采用城市脱水污泥为研究对象,设置两种堆肥处理(试验组:添加水稻生物质炭;对照组:未添加生物质炭),考察污泥堆肥过程温室气体动态变化特征以及添加生物质炭的影响。结果表明:生物质炭能提高堆体温度、延长堆体高温期、加快堆体腐熟,减少堆体TC(总碳)、TOC(总有机碳)和氮素损失(特别是减少NH_4~+-N的损失),两种处理TC、TOC和TN(总氮)均呈显著性差异(P0.05)。CH_4排放主要集中在高温期和降温期,占CH_4总排放量的76.40%~82.40%,添加生物质炭会促进CH_4排放。CO_2排放主要集中在高温期和降温期,占排放总量的78.77%~78.83%,添加生物质炭能减少CO_2排放。超过84%的N_2O排放集中在腐熟期,添加生物质炭能减少堆肥过程中N_2O排放,试验组N_2O累积排放量比对照组低18.94%。添加生物质炭对污泥堆肥处理具有一定的温室气体减排作用,试验组与对照组CO_2排放当量(以干污泥计)分别为60.21 kg·t~(-1)和67.19 kg·t~(-1),添加生物质炭能减排温室气体10.39%。     

基于添加剂使用的污泥堆肥厂经济效益分析

基于原位控制理念的外源添加剂可有效控制堆肥过程中污染气体的产生,同时提高堆肥产品养分含量,但其在工厂尺度应用的经济效益仍不明确。本文以内蒙古通辽市某污水处理厂为例,对不同堆肥模式情景以及外源添加剂使用进行系统的经济效益分析。结果表明:处理量较大的条垛式自然通风堆肥工艺(配套WT36型翻堆机)具有相对较低的基础设施投资费用和运行管理成本。不同堆肥工艺不添加外源材料的堆肥产品生产成本为314.93~349.85元·t^-1;使用磷石膏可使堆肥生产成本降低约6元·t^-1;磷石膏与双氰胺混合添加、仅使用过磷酸钙、过磷酸钙与双氰胺混合添加时生产成本升高5.0%~16.2%。堆肥产品销售可以补偿污泥堆肥处理成本,使污泥堆肥达到微利水平。采用大规模的条垛式自然通风且添加磷石膏的堆肥工艺经济效益最优,产投比达到3.22,投资回收期最短,可在3年2个月收回项目静态投资总额。因此,以磷石膏为外源添加剂并采用大规模条垛式自然通风工艺的污泥堆肥工厂化应用具有经济可行性。     

利用保水剂调节污泥发酵起始水分的研究

为解决生活污泥资源化利用中好氧堆肥的水分过高问题,采用添加保水剂的方法对堆体的初始水分进行调节。试验将生活污泥和木屑按C/N为16∶1混合后,通过添加不同量的保水剂,设置成理论初始含水率分别为46%、54%、56%、58%和68%的5个处理。在堆肥过程中,对堆体温度、p H值、EC值、有机质、总氮、铵态氮、硝态氮以及产物的腐熟度指数(GI)等指标进行了测定。实验结果表明:通过添加保水剂调节污泥堆肥的起始水分含量对促进堆肥的好氧发酵过程是完全可行的;适宜的起始堆体含水率有利于发酵过程温度的升高和养分的转化,也有利于产品各项理化指标和养分指标的实现;根据原料和辅料的碳氮比确定混合配比后,可依据拟采用的保水剂在污泥中的吸水倍率,通过理论计算得到将混合原料起始含水率调整到适宜值时所需添加的保水剂量。根据本试验结果得出,在利用保水剂调节污泥堆肥起始水分时,将理论初始含水率设定在54%左右是较为合适的。     

高效污泥降解菌种的筛选及在污泥堆肥中的效果

从采集的高温样品中分离筛选出4株污泥堆肥菌株,经鉴定,这4株菌均系芽孢杆菌属(Bacillus)。将这4株菌等比例混合制成微生物菌剂,按0、3%、5%和10%的菌剂添加量接种至堆肥体系中,筛选合适的堆肥接种量,并探究其在污泥堆肥中的应用效果。结果表明:添加微生物菌剂的处理组在各项堆肥指标上明显优于空白组,处理组堆体的升温速度、物料水分去除率和最高温度值均高于空白组,堆肥结束时,处理组均完全腐熟,而空白组未达腐熟标准。各处理组中,以3%菌剂添加量的堆肥效果最好,各项指标最佳:堆体最高温度达63 ℃,堆体高于55 ℃的高温可持续4 d,堆肥后种子发芽指数为134.1%。说明筛选配制的微生物菌剂在污泥堆肥中具有一定的应用潜力。     

菌剂和含磷添加剂联合添加对污泥堆肥污染气体排放及堆肥品质的影响

以脱水污泥和玉米秸秆堆肥为对照,采用实验室规模系统,研究了外源添加微生物菌剂（VT菌剂）和含磷添加剂（过磷酸钙和磷石膏）对污泥堆肥腐熟度、污染气体排放以及产品品质的影响。结果表明：菌剂添加显著促进堆肥腐熟,最终种子发芽率指数为126%~158%。菌剂和两种含磷添加剂混合添加可更大程度降低污染气体的排放,其中菌剂和过磷酸钙联合添加可减少63.3%的NH₃和42.8%的H₂S排放量,菌剂和磷石膏联合添加可减少97.6%的NH₃和54.4%的H₂S排放量。添加剂处理均可降低CH₄的排放。添加菌剂可以降低30.7%的N₂O排放,但是菌剂与过磷酸钙和磷石膏联合添加会增加堆肥前期的N₂O排放。含磷添加剂处理可提高18.3%~22.9%的总养分（TN+P₂O₅+K₂O）含量。研究表明,VT菌剂和含磷添加剂联合使用是提高堆肥产品品质、减少堆肥过程污染气体排放的有效方法。