城市污泥堆肥高溫菌群的篩選、特性與應(yīng)用研究.pdf

1、開發(fā)高效堆肥復(fù)合菌劑，從根本上優(yōu)化城市污泥堆肥過程，是提高城市污泥處理處置技術(shù)水平、改善堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑。本研究的目標(biāo)是從城市污 泥堆肥中篩選出一組既能在堆肥中溫期，又能在高溫期及降溫期生存的菌群，并且這組菌群具有較好的降解堆肥有機(jī)物的能力。該菌群不但可以利用污泥這一天然底物，而且還可以降解淀粉、蛋白質(zhì)、油脂和纖維素等單一有機(jī)物，是一組多 功能的混合菌群，為研制可以縮短污泥堆肥處理時(shí)間，加快堆肥腐熟進(jìn)程的微生物制劑奠定重要基礎(chǔ)

2、。本文主要由高溫菌群的篩選、特性及應(yīng)用三大部分構(gòu)成。 通過研究城市污泥堆肥制作過程中微生物數(shù)量、類群的動(dòng)態(tài)變化，反映堆肥代謝情況，闡明其微生物學(xué)基本規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)和促進(jìn)城市污泥發(fā)酵，并為微生物菌劑功能菌種的選擇指明方向。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在發(fā)酵初期應(yīng)補(bǔ)加一定量的高溫微生物，以加快堆肥發(fā)酵升溫的速度；并且應(yīng)在堆肥后期補(bǔ)加一定量的厭氧微生物，尤其是厭氧纖維素分解茵，以利后熟。 在確定微生物制劑的研發(fā)方向后，用平板法從城市污泥堆肥

3、篩選到一組高溫 菌群。該菌群由污泥有機(jī)質(zhì)降解菌B1-23、B5-8、M2-5，淀粉分解菌DF1-6、油 脂分解菌ZF4-2、蛋白質(zhì)分解菌DB1-9及纖維素分解菌QWS6-3組成。經(jīng)鑒定，它們分別是地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、短小芽孢桿菌(B.pumilus)、高 溫放線菌(TheTmosctinomyces)、凝結(jié)芽孢桿菌(B.coagulans)、枯草芽孢桿菌(B.subtilis)。該菌群的成功篩選和鑒定，

4、為菌種功能和特性的進(jìn)一步開發(fā)研 究提供依據(jù)，并為菌種應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)品化提供基礎(chǔ)。 通過實(shí)驗(yàn)和分析，定量、定性地了解菌株的適宜培育條件，以期為各菌株及 高溫淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶規(guī)模生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì)及混合菌群的初始 培養(yǎng)條件研究提供參考。 將各菌株兩兩接種，發(fā)現(xiàn)菌株間可以共存，不存在生態(tài)位重疊的現(xiàn)象。經(jīng)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化培養(yǎng)后的混合菌群對(duì)堆肥樣品有機(jī)物降解作用明顯，為菌群的擴(kuò)大培養(yǎng)及復(fù)合菌劑的深入開發(fā)提供了基礎(chǔ)。將

5、高溫菌群擴(kuò)大培養(yǎng)后制成菌劑。分別在城市污泥堆肥中接種菌劑(CK+菌劑組)和雞糞(CK+雞糞組)，并作空白對(duì)照(CK組)。發(fā)現(xiàn)CK+菌劑組臭味消失得比其余兩組快，而且泥樣顏色最深。CK+菌劑組每克干污泥微生物數(shù)量最多、堆體溫度峰值最高、高溫期(55℃以上)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、到達(dá)室溫時(shí)間最短、有機(jī)質(zhì)含量最低。且CK+菌劑組中脫氫酶峰值、比耗氧速率SOUR峰值及高生物活性持續(xù)天數(shù)、發(fā)芽指數(shù)均優(yōu)于CK+雞糞組、CK組。結(jié)果表明，菌劑具有使污泥堆肥處

6、理時(shí)間縮短，堆肥腐熟進(jìn)程加快的能力。 對(duì)接種高溫菌群城市污泥堆肥進(jìn)行生物化學(xué)行為研究。結(jié)果表明，CK+菌劑組中微生物數(shù)量和脫氫酶、多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶、纖維素酶活性均比其余兩組高，顯示添加菌劑促進(jìn)了城市污泥堆肥中腐殖酸、氮素及磷元素的形成，提高了纖維素分解的效率，堆肥成品肥力增加，質(zhì)量得到改善。 接種城市污泥堆肥過程分階段反應(yīng)動(dòng)力學(xué)有助于較深地了解堆肥系統(tǒng)和競(jìng)爭(zhēng)過程的復(fù)雜性。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算得到城市污泥升溫一高溫階段

7、堆肥反應(yīng)接種和不接種動(dòng)力學(xué)方程分別為：其中：v為堆肥反應(yīng)速率，g·kg<'-1>·h<'-1>；X為微生物質(zhì)量濃度，g·kg<'-1>。 城市污泥高溫一降溫階段堆肥反應(yīng)接種和不接種動(dòng)力學(xué)方程分別為： 其中：V為堆肥反應(yīng)速率，g'kg<'-1>·h<'-1>；S為底物質(zhì)量濃度，g·kg<'-1>。 最后，對(duì)堆肥成品進(jìn)行檢測(cè)。可知添加菌劑堆肥成品顏色呈黑褐色，有泥土的芳香味，不吸引蚊蠅，其pH值為7.2，C／N為16