耐高温菌及脱臭菌剂在餐厨垃圾堆肥中的应用

作     者：张健威 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冀志霞

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 090101[农学-作物栽培学与耕作学] 0901[农学-作物学] 

主      题：餐厨垃圾 耐高温菌 脱臭菌 氨气释放 堆肥 

摘      要：我国每年会产生大量餐厨垃圾,传统的填埋、焚烧处理方式污染环境的同时会造成了大量资源浪费,添加腐熟剂堆肥处理餐厨垃圾已得到广泛应用,然而市售腐熟剂中耐高温菌较为缺乏,导致高温堆肥中腐熟微生物的生长受到抑制,另外堆肥过程中臭气释放影响到了工业化生产。本研究通过筛选耐高温降解菌,优化其发酵工艺,并应用到餐厨垃圾堆肥;另外研究添加脱臭菌剂对氨气释放及氮素保存的影响,为缩短堆肥周期,减少氮素损失及环境污染奠定了基础。本研究以降解餐厨垃圾为目的,从土壤、餐厨垃圾堆体以及活性污泥中针对性的筛选出淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶活力较高的耐高温菌3株,常温菌4株。经拮抗实验得到餐厨垃圾降解能力较强的菌剂组合,即常温菌N4、B4(Bacillus tequilensis),耐高温细菌H1-7、ANH-2-5(Bacillus.)。通过生理生化实验和16S r DNA序列分析,其分别鉴定为*** N4和*** H1-7。各菌株在不同温度、p H的环境下,均有良好的α-淀粉酶、蛋白酶及纤维素酶活。以*** H1-7为研究对象,优化了发酵培养基组分和发酵条件,得到最优的摇瓶发酵培养基配方(g/L):葡萄糖20,豆粕20,KHPO0.75,Mg SO2,发酵温度为42℃,初始p H 7.0,接种量1%,装液量30 m L/250 m L,转速180 r/min。用发酵优化培养基培养H1-7,发酵48h测得H1-7生物量达到110.5×10 CFU/m L。以餐厨垃圾为堆肥原料进行好氧堆肥实验,添加耐高温菌剂(T2组)加快了堆体升温速度,1d即可进入高温期,高温期时间延长了3d,提前4天达到腐熟;T2处理有机质降解率为31.45%,与添加常温菌剂(T1组)和空白对照(CK)相比,分别提高了16.09%、17.93%;T2处理提高了堆肥中总N和总K的相对含量,提高堆肥的营养成分。T2处理促进了土著高温菌群的生长,堆肥第4天时高温菌的数量达到了2.93×10 cfu/g,较CK和T1组分别提高了3.14倍和1.75倍,说明耐高温菌剂的接入,提高了微生物在堆肥高温期时的降解活性,从而加速餐厨垃圾的降解。接种微生物菌剂提高了腐熟堆料的GI值,在堆肥第21天时,T1和T2处理组GI均大于80%,达到腐熟要求。用接种耐高温菌剂的腐熟堆料作为有机肥时,小白菜鲜重和干重较其他处理显著提高。在自制堆肥装置中,研究了脱臭菌剂对餐厨垃圾堆肥的脱臭效果,高温期时NH释放量达到最大值,表层喷施自制耐高温菌剂(T1)和脱臭菌剂(T2)的NH释放量分别为323.9 mg/h、175.3 mg/h,较空白对照(CK)组分别下降了25.42%和59.63%,脱臭菌剂显著抑制了NH的释放,且堆肥总氮含量从1.32%增长到2.46%,显著高于CK和T1组;添加自制脱臭菌剂明显的降低了堆肥p H,稳定在7.5～8.0之间,相对较低的p H有效降低了氮素损失;T2处理最终的NO-N含量显著高于CK和T1处理,NH-N含量显著低于其他两组,说明脱臭菌剂有利于促进堆料中氮素转化,帮助氮素进行固定。T2处理高温期中异养硝化细菌数量为8.47×10 cfu/g,较CK和T1处理分别提高了2.18倍和3.56倍,并抑制了反硝化细菌的生长,减少温室气体的挥发。说明餐厨垃圾堆肥处理中添加脱臭菌剂对NH释放有明显抑制作用,有助于氮素固定于堆料中,减少氮素的损失。