堆肥改良剂—生物表面活性剂的开发与应用研究

摘要

堆肥作为城市生活垃圾处理的主要手段之一，面对与日俱增的生活垃圾，如何提高堆肥质量，缩短堆肥周期，日益受到重视。生物表面活性剂作为一种堆肥微环境(介质)改良剂，将其加入到堆肥中有望提高堆肥效率，改善堆肥质量。 为了将生物表面活性剂更好的运用到城市固体废物堆肥处理中，本研究从如下几方面开展工作：设计一套适应实验室场地的小型堆肥装置；将0.3％的鼠李糖脂水溶液应用于农业废物的好氧堆肥处理中；将鼠李糖脂和莎梵婷发酵液分别应用于石油烃污染土壤的堆肥处理中。 本课题首先研究了4株铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)(购于中国典型培养物保藏中心(CCTCC))产生物表面活性剂-鼠李糖脂的能力，通过正交实验得出了本实验室条件下铜绿假单胞菌产鼠李糖脂的最佳条件，并通过萃取法从发酵液中分离提取了较纯的鼠李糖脂。同时对鼠李糖脂进行了鉴定和表征。 本研究自行设计了一套小规模的城市生活垃圾堆肥实验装置。该套仓式好氧堆肥的实验装置在结合城市固体有机废物的特点和性质的基础上，主要从物料平衡，热量平衡，通风量等方面进行系统的设计。同时，采用强制通风静态仓式方式进行了城市生活垃圾堆肥小试实验，其结果表明该装置具有较佳的堆肥效果。 将生物表面活性剂应用于农业废物好氧堆肥中，是改善微生物反应生态微环境的有益尝试，国内外都还未有这方面的研究。本研究以稻草秸秆和麸皮为堆肥原料，本实验室制取的鼠李糖脂为促进剂，进行了控温条件下堆肥一次发酵的实验研究。研究表明，添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境，增强聚合物的水合程度，促进有机质降解，从而加快堆肥进程。可以说，本研究拓展了生物表面活性剂的应用范围，为生物表面活性剂应用于农业废弃物堆肥提供技术基础。 在生物表面活性剂被引入并广泛应用于土壤修复中的基础上，本研究将生物表面活性剂用于堆制法处理油污土壤，以同时实现垃圾的无害化和资源化。研究采用好氧堆肥法，模拟堆肥中石油烃污染，研究加入不同的生物表面活性剂发酵液，即鼠李糖脂和莎梵婷发酵液对堆肥过程中的石油烃降解以及水溶性碳氮等参数的影响。结果表明生物表面活性剂的加入，可改善堆肥环境，提高堆肥效率，同时可以促进堆肥过程中石油烃的降解，特别是鼠李糖脂发酵液的作用更为显著。

目录

文摘

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论文说明：插图索引、附表索引

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第1章绪论

1.1城市固体废物概述

1.1.1城市有机固体废物的主要成分

1.2城市有机固体废物处理方法

1.2.1卫生填埋法

1.2.2焚烧

1.2.3堆肥

1.3好氧堆肥工艺及理论研究进展

1.3.1好氧堆肥化工艺系统

1.3.2好氧堆肥化的基本原理

1.3.3好氧堆肥化工艺控制参数

1.3.4好氧堆肥腐熟度的评价

1.3.5好氧堆肥的发展趋势

1.4生物表面活性剂的研究进展

1.4.1生物表面活性剂的产生

1.4.2生物表面活性剂的类型

1.4.3生物表面活性剂的特点

1.4.4生物表面活性剂的制取

1.4.5生物表面活性剂的应用

1.4.6生物表面活性剂的研究趋势

1.5本研究的主要内容

第2章铜绿假单胞菌产鼠李糖脂的研究

2.1鼠李糖脂性质及分离提纯简介

2.1.1鼠李糖脂的性质

2.1.2生物表面活性剂的分离提纯

2.2实验材料与方法

2.2.1实验材料

2.2.2实验设计

2.3实验结果与分析

2.3.1培养条件优化实验结果

2.3.2各种因素对鼠李糖脂产生的影响

2.3.3鼠李糖脂的提纯

2.3.4鼠李糖脂的鉴定

2.4小结

第3章新型堆肥装置设计及其应用研究

3.1实验装置设计

3.1.1物料平衡

3.1.2热量平衡

3.1.3理论通风量

3.2实验材料与方法

3.2.1实验装置

3.2.2实验原料

3.2.3实验分析方法

3.3实验结果与分析

3.3.1堆体温度和含氧量

3.3.2含水率和有机质

3.4小结

第4章鼠李糖脂在农业废物好氧堆肥中的应用

4.1生物表面活性剂改良堆肥微环境的理论可行性分析

4.1.1生物表面活性剂对堆肥介质水相分布的影响

4.1.2生物表面活性剂的水分保持功能

4.1.3生物表面活性剂对有机质溶解和分布的影响

4.1.4生物表面活性剂对微生物分布的影响

4.2实验材料与方法

4.2.1鼠李糖脂的制取

4.2.2堆肥试验原料

4.2.3实验设计

4.2.4分析方法

4.3结果与讨论

4.3.1堆肥过程中有机质含量的变化

4.3.2堆肥过程中pH值的变化

4.2.3堆肥过程中水溶性有机碳的变化

4.2.4堆肥过程中微生物种群动力学

4.2.5堆肥过程中纤维素类含量及酶活变化

4.4小结

第5章生物表面活性剂对油污土壤堆制处理的影响

5.1前言

5.1.1生物表面活性剂促进烷烃降解的数学模型

5.1.2生物表面活性剂促进烷烃摄取模型图

5.2实验部分

5.2.1实验装置

5.2.2实验材料及器材

5.2.3生物表面活性剂的制备

5.2.4实验设计

5.2.5分析方法

5.3结果与讨论

5.3.1堆制过程中含水率的变化

5.3.2堆制过程中pH值的变化

5.3.3堆制过程中有机质的变化

5.3.4堆制过程中水溶性碳的变化

5.3.5堆制过程中水溶性氮的变化

5.3.6堆制过程中种子发芽率的变化

5.3.7堆制过程中石油烃降解的变化

5.4小结

结论与建议

参考文献

致谢

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