食物垃圾高效降解功能菌株的筛选、鉴定及其优化组配

摘要

一家一户的餐厨垃圾数量虽不多，但千家万户汇集的总量却相当庞大，因其来源分散不易收集，难以进行堆肥或饲料加工等资源化利用，由于其有机质含量高，水分大极易腐烂发臭，对垃圾填埋或焚烧处置带来诸多难题。研发家庭食物垃圾的微生物降解原位消除技术，实现就地产生就地消纳，是解决城镇居民生活有机垃圾造成严重环境污染问题的良好途径。为此，本研究在分离、筛选食物性垃圾高效降解功能菌株的基础上，采用不同菌株的组合以及载体材料的组配制备食物垃圾降解菌剂，对模拟食物垃圾和食堂餐余垃圾进行降解试验，取得如下结果： (1)通过对前期工作中初步筛选出的9个食物垃圾降解菌株的生长曲线测定；在蛋白质、纤维素、淀粉和脂肪固体培养基平板上的菌落或溶菌圈大小观察；胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶和脂肪酶活测定和菌株间的两两对峙试验，结果表明菌株No.1、No.2、No.3、CD4、CD6和CD8具有或兼具较强的蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶和脂肪酶活性，是食物垃圾降解菌剂的良好候选菌株。 (2)通过形态学观察、生理生化测定和16S rDNA或18S rDNA的PCR扩增、序列分析，将菌株No.1鉴定为雅致放射毛霉，No.2鉴定为蜡状芽孢杆菌和No.3鉴定为枯草芽孢杆菌，分别命名为A.elegans No.1、B.cereus No.2和B.subtilis No.3。 (3)以3个菌株A.elegans No.1、B.cereus No.2和B.subtilis No.3组合与土壤、木屑、谷壳和笋壳以3:4:4:1配比制备的微生物菌剂，在食物垃圾降解处理机内运行l周，对模拟食物垃圾的平均日降解率达90％左右。发现降解率与菌剂基质含水率和pH有关，含水率介于25％～30％，pH介于5.0～7.0时降解效率较高。 (4)以3个功能菌株A.elegans No.1、B.cereus No.2和B.subtilis No.3组合与竹碳、棉籽壳、谷壳、木屑和土壤以4:5:6:8:6配比制备的微生物菌剂，在向外排风和向内送风的食物垃圾降解处理机中持续降解运行20d，食堂餐余垃圾平均降解率分别达71％和74％，最高日降解率分别达128％和106％。本实验发现适合微生物菌剂生长的最适C/N为30，在反应初期食堂餐余垃圾的投加能促使接种微生物菌剂大量繁殖，合成自身有机物质。但是由于食堂餐余垃圾存在大量的油类物质和盐类NaCl，导致反应后期降解能力降低。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第一章文献综述

1.1国内外有机垃圾产生及处置现状

1.2有机垃圾生物降解研究进展

1.2.1好氧堆肥

1.2.2厌氧发酵产甲烷

1.2.3厌氧发酵产氢气

1.3微生物菌剂在有机垃圾降解过程中的应用

1.3.1接种微生物菌剂对堆肥过程的影响

1.3.2接种微生物菌剂量对堆肥过程的影响

1.3.3接种不同微生物菌剂对堆肥过程的影响

1.3.4接种微生物菌剂对堆肥过程机理的影响

1.4小型有机垃圾生化处理机的研究进展

1.4.1小型降解系统

1.4.2有机垃圾自动降解消除机(GADE)

1.4.3固体有机垃圾堆肥系统(FUSBIC)

1.4.4流加堆肥机(FBC)

1.5本研究的目的、意义和内容

1.5.1研究的目的和意义

1.5.2研究的内容

第二章食物垃圾高效降解菌株筛选及其拮抗与协同关系测定

2.1材料和方法

2.1.1供试菌株

2.1.2各菌株生长曲线测定

2.1.3各菌株对4类大分子有机物质的降解能力测定

2.1.4菌株两两对峙实验

2.2结果与讨论

2.2.1各菌株的生长曲线

2.2.2四类大分子有机物降解能力

2.2.3各菌株间的拮抗或协同关系

2.3小结

第三章食物垃圾高效降解菌的分类学鉴定

3.1材料和方法

3.1.1形态学观察

3.1.2生理生化测定

3.1.3 PCR扩增、序列分析

3.1.4系统发育树分析

3.2结果与讨论

3.2.1真菌No.1的鉴定

3.2.2细菌No.2与No.3的鉴定

3.3小结

第四章不同菌株组合及基质材料组配对模拟食物垃圾降解效果研究

4.1材料和方法

4.1.1六株功能菌与两种基质载体材料对模拟食物垃圾的降解试验

4.1.2三株功能菌与两种载体材料组配对模拟食物垃圾的降解试验

4.2测定项目

4.3结果与分析

4.3.1六株功能菌与两种基质载体材料对模拟食物垃圾降解的影响

4.3.2三株功能菌与两种载体材料组配对模拟食物垃圾降解的影响

4.4小结

第五章不同通风方式对食堂餐余垃圾降解效果的影响

5.1材料和方法

5.2结果与分析

5.2.1食堂餐余垃圾降解能力

5.2.2 pH

5.2.3含水率

5.2.4温度

5.2.5微生物呼吸量

5.2.6 C/N

5.2.7无机氮

5.2.8有机氮

5.2.9挥发性有机酸(VFA)

5.2.10电导率(EC)

5.2.11灰分(AC)

5.3小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献