微生物菌剂制备及其在市政污泥好氧堆肥中的应用研究

摘要

污泥是污废水处理过程中产生的沉淀物质，产量高，初期含水率高达80％左右，其成分复杂，既含有氮、磷、钾等多种可利用的成分，也有难降解、有毒、有害的有机物、重金属和病原菌等。对污泥资源的合理利用，不仅能减小其造成的二次污染，还能为城市绿化和景观园林提供足够的肥料养分。本实验运用微生物学、分子生物学等技术手段，从菌糠腐熟物中分离纯化出一株增殖速度快且耐高温的链霉菌属(Streptomyces)菌株;利用响应面法优化出该菌株的最佳扩大培养条件;在最佳条件下发酵该菌株，得到发酵液，将该发酵液与脱水污泥和玉米芯（调理剂）按一定比例混合，进行好氧堆肥，进而达到缩短污泥堆肥时间的目的。
　　(1)通过对菌糠腐熟物中的微生物进行分离、筛选出1株增殖速度快、耐高温且抗逆性好的菌株，经Biolog试验和16S rDNA序列分析鉴定其为链霉菌。
　　(2)通过单因素实验，研究了碳源、氮源、微量元素、培养温度、发酵时间对链霉菌扩大培养的影响。初步优化出发酵条件为:培养温度32℃，培养时间24h。发酵培养基配方为:蔗糖10.5g/L，蛋白胨13.5g/L，酵母粉13.5g/L，K2HPO40.3g/L，KH2PO40.3g/L,MgSO4·H2O0.05g/L。
　　(3)采用Plackett-Burman(P-B)实验确定链霉菌发酵过程中的显著因素，采用Box-Benken(B-B)实验设计优化菌株最佳发酵条件。结果表明最佳的发酵条件为:蔗糖10.2g/L，培养时间22h，培养温度31.5℃。在优化的最佳条件下，菌丝体干重达到1.9g/L。
　　(4)按照优化出的最佳条件发酵链霉菌，得到发酵液，并按对照组（CK组，即不加菌剂）、5‰、10‰、15‰的比例（质量比）接种至污泥与秸秆的混合物中。堆肥结果表明:接种量为5‰的堆体腐熟程度优于对照组（即CK组）和接种量为10‰、15‰的堆体，这说明接种一定量的微生物菌剂对污泥好氧堆肥有促进作用，但若接种量过多反而会阻碍堆肥进程，所以接种5‰菌剂为最适接种量。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 污泥堆肥处置方法和机理

1．2．1 污泥填埋

1．2．2 污泥投海

1．2．3 污泥焚烧

1．2．4 污泥农用

1．2．5 污泥干化

1．2．6 污泥堆肥

1．3 污泥堆肥研究现状

1．4 污泥堆肥过程的控制因素

1．4．1 温度

1．4．2 C／N

1．4．3 含水率

1．4．4 pH

1．4．5 通风量

1．4．6 物料粒径

1．4．7 有机物

1．4．8 调理剂

1．4．9 发酵时间

1．5 污泥堆肥系统的分类

1．5．1 条垛系统

1．5．2 强制通风静态垛系统

1．5．3 反应器堆肥系统

1．6 堆肥过程中微生物及群落变化

1．6．1 细菌

1．6．2 真菌

1．6．3 放线菌

1．6．4 堆肥过程中生物群落变化

1．6．5 微生物接种污泥好氧堆肥的研究现状

1．7 课题研究目的意义和内容及技术路线

1．7．2 研究内容及技术路线

第2章 链霉菌的分离筛选和鉴定

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 主要实验仪器

2．1．4 主要实验培养基成分

2．2 链霉菌的分离

2．2．1 模板纯化

2．2．2 PCR扩增

2．2．3 PCR产物检测

2．2．4 PCR产物纯化及测序

2．2．5 构建系统发育树

2．3 结果与讨论

2．3．1 菌株的分离和筛选结果

2．3．2 菌株形态学鉴定实验结果分析

2．3．3 菌株生理生化实验结果分析

2．3．4 菌株分子生物学鉴定实验结果分析

2．4 本章小结

第3章 菌株的培养基和发酵条件的优化

3．1 材料与方法

3．1．1 试验菌株的来源

3．1．2 主要试验试剂

3．1．3 主要实验仪器

3．1．4 菌株生长曲线测定方法

3．1．5 菌株发酵培养基和培养条件的优化

3．2 结果与分析

3．2．1 菌株生长曲线测定结果与讨论

3．2．2 单因素筛选优化结果与讨论

3．2．3 Plackett-Burman实验结果与讨论

3．2．4 最陡爬坡试验结果与讨论

3．2．5 Box-Benhnken试验设计结果与讨论

3．3 本章小结

第4章 市政污泥好氧堆肥试验方法及评价指标

4．1 实验材料

4．1．1 室内实验装置

4．1．2 主要分析设备仪器

4．1．3 实验试剂

4．2 实验方法

4．2．1 新鲜样测定指标和方法

4．2．2 风干样测定指标和方法

4．3 污泥堆肥腐熟指标

4．3．1 物理评价指标

4．3．2 化学评价指标

4．3．3 生物评价指标

5．1 堆肥温度

5．2 堆肥含水率结果与讨论

5．3 堆肥pH变化的结果与讨论

5．4 堆肥种子发芽指数的结果与讨论

5．5 氮元素含量的结果与讨论

5．6 磷元素含量的结果与讨论

5．7 钾元素含量的结果与讨论

5．8 重金属含量的结果与讨论

5．9 小结

结论

前景与展望

致谢

参考文献

附录

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