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现代农业科技2011年第2期资源与环境科学*通讯作者收稿日期2010-11-25堆肥发酵过程中有机物会大量分解并放出热量,导致堆体温度升高。
因此,堆肥化技术的关键在于如何让有机物快速充分地分解,从而实现堆体迅速升温并维持长时间高温[1-2]。
微生物是堆肥发酵的关键,其种类和数量的变化对污泥发酵影响很大。
研究表明,单一的细菌、真菌、放线菌群体,无论其活性多高,在加快堆肥化过程中的作用都低于混合微生物菌群的共同作用[3-6]。
堆肥中使用的原料为城市污泥,主要组分为生物残体及颗粒胶质微粒。
填充剂和调节剂绝大部分来自植物,它们的主要成分是碳水化合物(即纤维素)、蛋白质、脂肪和淀粉。
发酵初期,堆体内氧气充足,好氧细菌和真菌分解碳水化合物、蛋白质、脂肪,同时散发热量使堆体温度上升;高温期,好热性细菌、放线菌分解纤维素和半纤维素。
1材料与方法1.1试剂与仪器1.1.1堆肥原料。
南昌市朝阳污水厂的脱水污泥、麦秸;北京双旋微生物培养基制造厂制造的蛋白栋。
1.1.2供试试剂。
牛肉膏,北京双旋微生物培养基制造厂;硫酸亚铁,天津市福晨化学试剂厂;硫酸镁,北京化工厂;磷酸二氢钾,上海青竹化工科技有限公司;磷酸氢二钠,广东西陇化工厂汕头;氯化钠,株洲九洲化学试剂厂;硝酸氨,广东汕头市西陇化工厂;氯化钙,上海化学试剂厂;葡萄糖,汕头市天地和食品有限公司。
分别制备富集培养基、污泥有机质降解菌分离培养基、大分子有机物分解菌分离培养基、大分子有机物分解菌筛选培养基。
1.1.3供试仪器。
BS/BT 系列电子天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;DGG-9140B 电热恒温鼓风干燥箱,上海森信实验仪器有限公司;LDZX-40不锈钢立式电热蒸汽压力消毒器,上海申安医疗器械厂;HA-S 恒温振荡器,常州国华电子有限公司;VIS-7220分光光度计,北京瑞利分析仪器公司;LRH-150B 生化培养箱,广东省医疗器械厂;生物显微镜等。
1.2菌种的分离及纯化在堆肥高温期间(55℃以上),经取样、分离培养,发现真菌平板上无菌落长出,原因是真菌不适应高温环境而基本死亡。
第27卷第6期2007年6月环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae C ircu mstanti a eV o.l 27,N o .6Jun .,2007基金项目:广东省科技攻关项目(No .2003A3040404)Supported by t h e S ci en ce Project ofGu angdong Provi nce(No .2003A3040404)作者简介:王春铭(1975 ),女,博士研究生;E-m ai:l m iri an88@126.co m;*通讯作者(责任作者),E-m ai:l lei hengy@i 126.co m Biography :WANG Chunm i ng(1975 ),fe m ale ,Ph.D .;*Corres pond i ng aut hor ,E -ma i :l lei hengy@i 126.co m王春铭,雷恒毅,王国惠,等.2007.城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果[J].环境科学学报,27(6):979-986W ang C M,LeiH Y,W ang G H,e t a l .2007.S el ecti on and i den ti fi cati on ofm u lti p le t h er m oph ilic m i croorgan i s m s and t he i r degradati on of si m u l ated mun ici pal sl udge co m post [J].Acta S ci en tiae C ircum stanti ae ,27(6):979-986城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果王春铭1,2,雷恒毅1,*,王国惠1,陈桂珠1,李丕学2,黄洁妍11.中山大学环境科学与工程学院,广州5102752.湛江市环境保护局,湛江524022收稿日期:2006-07-04 修回日期:2007-01-12 录用日期:2007-03-14摘要:在城市污泥模拟堆肥过程的高温期通过平板培养法筛选出一组强化菌群.该组菌群不但可以分解污泥有机质,还可以分解淀粉、蛋白质、油脂、纤维素等大分子有机物.经鉴定,筛选出的菌种分别为地衣芽孢杆菌(B.licheni form is )、短小芽孢杆菌(B.pum il us )、高温放线菌(Th e rm oactino myces )、凝结芽孢杆菌(B.coag ulans )、枯草芽孢杆菌(B.subtilis );将菌株两两接种到平板,发现各菌株间可以共存.将上述菌种混合后添加到堆肥样品中,其有机质去除率、脱氢酶增加率、比耗氧速率SO UR 增加率均高出不加菌样品40%以上,表明该组菌群具有使堆肥腐熟进程加快的应用潜力.关键词:城市污泥堆肥;高温菌群;筛选;鉴定;降解文章编号:0253-2468(2007)06-0979-08 中图分类号:X172 文献标识码:ASelection and identification of multi p l e ther mophilic m icroorganis m s and their degradation of si m ul ated mun i cipa l sl udge co mpostWANG Chunm ing 1,2,LE IH engy i 1,*,WANG Guohu i 1,C H E N Gu izhu 1,LI Peixue 2,HUANG Jieyan11.E nvironm ental Science and Engineeri ng I n stitute ,Sun Y at -sen Un i versity ,Guangz hou 5102752.Zhan jing Env i ronmen tal Protecti on Bu reau,Zhanji ang 524022R ecei ved 4July 2006; recei ved i n revised for m 12January 2007; accepted 14M arch 2007A bs tract :M u ltiple m i croorgan i s m s w ere p l ate -screened fro m si m u l ated mun ici pal sludge co m pos t du ri ng t h e t her m oph ili c stage .Th e selected m i croorgan i s m s could not on l y degrade s m all organ icm olecu l es but als o organ i c m acro m olecu les ,s uch as a m yl um,protei n ,li p i d ,fi bri n etc .The strai nsw ere i den tifi ed as B.lic h e n i for m is , B.pum il u s ,Ther m oac ti no m yces ,B.coagu l an s and B.subtilis .For t h e s a m p l e i nocu l ated w it h these strai ns ,t h e rate of organ i c m atter re m ova,l rate of d ehydrogen ase decrease ,and t he rat e of SOUR i ncrease w ere 40%h i gh er than those of t he contro.l Th ese m icroorgan is m s have t he potenti al to accelerate co m postm aturati on.K eywords :s e w age m unici pal sl udge co m post ;t h er m oph ilicm u lti p lem icroorgan is m s ;sel ecti on;i den tifi cati on;degrad ati on1 引言(Introducti o n)利用堆肥法处理城市污泥,是一条使其无害化及资源化的重要途径.传统堆肥法一般都是采用增加营养和改善环境条件的方法,利用堆制原料中的土著微生物来降解有机物;但堆肥初期土著微生物量少,繁殖较慢(席北斗等,2001;H aug ,1993),因此,存在发酵时间长、产生臭味且肥效低等问题.许多研究者认为,人工加入高效微生物菌剂可以调节城市污泥中的菌群结构、缩短发酵周期.早在20世纪40年代,美国就有人通过接种细菌使堆肥时间缩短1~3d (陈世和等,1990).李国学等(1999)用鸡粪、稻壳和猪粪堆肥时发现,添加质量分数为0.5%的快速发酵菌剂能加速稻壳堆肥腐熟,显著缩短发环 境 科 学 学 报27卷酵时间,堆制14~21d即达到要求.庞金华等(1998)在猪粪堆肥制作时加入2种微生物制剂,这2种制剂可以快速提高堆肥温度,促进发酵腐熟,缩短堆制时间.席北斗等(2001)将高效复合微生物菌群应用在生活垃圾和污泥混合堆肥中,接种质量分数按2%、3%、5%处理,与灭活菌的对照组比较,垃圾堆肥腐熟时间分别缩短6d、12d、18d.堆肥发酵过程中有机物会大量分解并放出热量,导致堆体温度升高.因此,堆肥化技术的关键之处在于如何让有机物快速充分地分解,从而实现堆体迅速升温并维持长时间高温.微生物是堆肥发酵的关键,其种类和数量的变化对污泥发酵影响很大(徐曾符,1981).研究表明,单一的细菌、真菌、放线菌群体,无论其活性多高,在加快堆肥化过程中的作用都比不上混合微生物菌群的共同作用(顾希贤,1995;Sh i n et al.,1999).堆肥中使用的原料为城市污泥,主要组分为生物残体及颗粒胶质微粒;填充剂和调节剂绝大部分来自植物,它们的主要成分是碳水化合物(即纤维素)、蛋白质、脂肪和淀粉.发酵初期堆体内氧气充足,好氧细菌和真菌分解碳水化合物、蛋白质、脂肪,同时散发热量使堆体温度上升;高温期好热性细菌、放线菌分解纤维素和半纤维素.可见,初期及高温期微生物能否将有机物快速充分地降解决定了堆肥发酵升温及腐熟的速度.本研究的目的是从堆肥中筛选出一组既能在中温期,又能在高温期及降温期生存,并且具有较好的降解堆肥有机物能力的菌群.2 材料和方法(M ater i a ls and m ethods)2.1 主要材料堆肥原料为广州大坦沙污水处理厂脱水污泥、麦秸.具体性质见表1.表1堆肥原料的基本性质Tab le1Basic characteri stics of the compost试验材料全C全N C/N含水率污水厂脱水污泥29.55% 2.11%14.070.00%麦秸35.65%0.69%51.70.21%2.2 培养基富集培养基:K2H PO40.4g、(NH4)2H PO40.5g、M gSO4 7H2O0.05g、Fe C l30.01g、CaC l20.1g、污泥浸出液1000mL,p H7.2~7.4.污泥有机质降解菌分离培养基参见文献(郝文英等,1985),其中,细菌培养基为牛肉膏蛋白胨培养基,放线菌培养基为改良高氏一号培养基,真菌培养基为马丁-孟加拉红培养基.大分子有机物分解菌分离培养基包括以下4种:1)淀粉分解菌培养基(卢涛等,2002):蛋白胨10g、牛肉膏3g、N a C l5g、可溶性淀粉20g、琼脂20g、蒸馏水1000mL,pH7.4.2)蛋白质分解菌培养基(刘军,2004):蛋白胨10g、葡萄糖1g、酪蛋白5g、N a C l5g、C a C l20.1g、L-酪氨酸0.1g、琼脂15g、蒸馏水1000mL,pH7.4,灭菌后冷却至60 加入1%已灭菌的吐温80.3)油脂分解菌培养基(李振红等,2002):牛肉膏蛋白胨培养基中加入1%的花生油.4)纤维素分解菌(PCS)培养基(崔宗均等, 2004):蛋白胨5g、滤纸5g、NaC l5g、C a CO32g、酵母浸膏1g、琼脂15g、蒸馏水1000mL,p H7.0.初筛培养基包括以下4种:1)淀粉分解菌初筛培养基:同淀粉分解菌培养基.2)蛋白质分解菌初筛培养基:蛋白胨5g、牛肉膏1g、N a C l5g、酪蛋白1g、琼脂15g、蒸馏水1000mL,p H7.4.3)油脂分解菌初筛培养基(牛冬云等,2003):上层培养基为牛肉膏蛋白胨培养基;下层培养基为三丁酸甘油酯5g,琼脂15g,蒸馏水1000mL,p H 7 4.取上下层各10mL倒平板.4)纤维素分解菌初筛培养基(王伟东等, 2005):每100mL PCS培养液取0.5g滤纸条作为唯一碳源.基础培养基:葡萄糖10g、牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000mL、p H值7.0 ~7.2.2.3 方法2.3.1 富集培养 将采集的样品和富集培养基混合(质量分数分别为20%和80%)放入摇瓶中,模拟堆肥条件,逐步提高富集培养基比例到98%,反复富集培养直到污泥完全无臭,腐熟为止.2.3.2 模拟堆肥 将无臭腐熟的驯化样作为混合菌种添加到新鲜污泥中,加入麦秸调节含水率至60%左右、C/N比达25~30,转入无机玻璃箱(立方体,边长50c m),装料3kg,置35 鼓风恒温箱中培养.第2天堆体温度升至55 以上并维持5d,高温期每天向污泥喷洒水分以调节含水率至55%~9806期王春铭等:城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果60%,并从堆料上、中、下3处取样,反复分离纯化菌种.2.3.3 菌株的分离纯化 将分离培养平板置55 培养48h,结合平板上菌落的大小、形状、边缘、隆起、质地和颜色等观察分类.污泥有机质降解菌的分离纯化是从培养基中挑取生长良好的单个菌落进行平板划线,反复3次,直到没有异样菌落出现为止,然后接入到相应的斜面培养基作进一步筛选.淀粉分解菌和蛋白质分解菌的分离是分别在各自相应的培养基上挑取有透明圈的菌落;油脂分解菌的分离是在油脂培养基上选取产结晶环的菌落;纤维素分解菌的分离是在PCS平板上挑取生长旺盛的菌落;将挑取出来的菌株用平板反复划线3次至纯种,编号后接入相应的斜面保存.2.3.4菌株的筛选1)污泥有机质降解菌的筛选:在大试管(2c m 20c m)内分别装入细菌、放线菌和真菌培养液,接入斜面保存的菌株,55 、170r m i n-1条件下振荡培养48h后,于4000r m i n-1离心10m in,收集菌体备用.在250mL锥形瓶内装20g含水率为60%的污水厂脱水污泥,按质量分数5%接种,55 、170r m i n-1条件下振荡10d,测定污泥有机质去除率及比耗氧速率SOUR,同时用不接种新鲜污泥作为空白对照,筛选出降解效率高的高温菌种.2)大分子有机物分解菌的筛选: 初筛 淀粉水解试验:在淀粉水解培养基上划 + 点种,将卢哥氏碘液覆盖于培养好的平板上,根据菌落周围出现无色透明圈的大小反映该菌水解淀粉能力的强弱.按公式(1)来定量比较水解能力的大小:U p=(D/d)2(1)式中,D为透明圈直径(mm),d为菌落直径(mm),直径用精确到0.02mm的游标卡尺测量.蛋白质水解试验:在酪蛋白水解培养基上划 + 点种,根据菌落周围出现无色透明圈的大小反映该菌水解蛋白质能力的强弱.水解能力计算公式同上式(1).脂肪水解试验:产脂肪酶的菌株会分解底物三丁酸甘油酯产生透明圈,依据产生透明圈的早晚和透明圈直径与菌落直径比值大小筛选出脂肪酶活性高且产酶周期短的菌株.滤纸分解试验:在100m L滤纸为唯一碳源的PCS培养液中,接入5mL菌株发酵液,50 下静止培养,使处于DO为0.02~0.4 m g L-1的微好氧条件.76h后,将培养液5000 r m in-1离心15m in,倾去上清液,用盐酸和硝酸的混合液冲洗而消除菌体(U pdegraf,f1969),离心、清水洗、再离心,105 条件下烘干后称重,计算滤纸失重量和失重率,选出纤维素降解能力较强的菌株. 酶活复筛:测定初筛中U p值较大、滤纸失重率较高的大分子有机物分解菌酶活力,将酶活性最高的菌株选入混合菌群.淀粉酶活力测定:采用兰值法(胡学智等,1991).在55 、pH7.2条件下,使淀粉与碘呈色反应(蓝色深度)下降10%时所相当的被液化可溶性淀粉量(m g)定义为1个淀粉酶活力单位.蛋白酶活力测定:采用Folin试剂显色法(戴玄等, 1997).在55 、p H7.2条件下,每m i n水解酪蛋白释放1 g酪氨酸的酶量定义为1个蛋白酶活力单位.脂肪酶活力测定:采用聚乙烯醇橄榄油-N a OH 滴定法(金其荣等,1995).在55 、p H7.2条件下,每分钟产生1 g脂肪酶的酶量定义为1个单位.纤维素酶活力测定:采用C MC糖化力法(朴哲等, 2003).在55 、p H7.2条件下,每mL粗酶液反应1m i n释放1 g葡萄糖的量定义为1个酶活力单位.2.3.5 菌种鉴定 菌种鉴定参照 伯杰氏细菌系统分类手册 (第九版)(H o lt et al.,1994)、 高温菌生物学 (和致中等,2001)、 芽孢杆菌属 (R.E.戈登等,1980)及 常见细菌系统鉴定手册 (东秀珠等,2001)等文献中的方法进行.2.3.6 平板混合培养实验 将筛选到的各菌种(放线菌M2-5除外)两两接种到基础培养基平板上,培养24~48h,观察各个菌落在平板上的共存情况.2.3.7 指标测定 污泥有机质的测定:将污泥在105 烘干,研磨过筛(筛孔2mm),再烘至恒重.称取样品约5g置于瓷坩埚中放入马弗炉550 灼烧至恒重,灼烧所损失的量为污泥有机质含量(曹颖霞等,1996). 比耗氧速率SOUR的测定:称取2~ 5g新鲜样品,根据不同有机质含量加入定量的蒸馏水,在20 下采用Sw itzerland产METTLER TOLEDO 溶氧仪进行连续测定.污泥样品悬浮液在48h内的需氧量(间隔2h)可由下式计算(W illi a m et al., 1995):SOUR=|S m ax| V sm DS VS(2)式中,SOUR为比耗氧速率(mg g-1 h-1);|S m ax|为最大耗氧速率(m g L-1 h-1);V S为上清液容积(L); m为污泥样品鲜重(g);DS为污泥样品的固体含量;VS为污泥样品的挥发性固体含量. 脱氢酶活981环 境 科 学 学 报27卷性测定:取泥样10g放入锥形瓶内,用等量生理盐水充分搅拌,4000r m in-1离心10m i n沉淀,弃去上清液,如此反复2次.称取沉淀的污泥1g,加入40mLTris缓冲液(p H7.2),在室温下置1h并经常搅拌,过滤后滤液即为酶液(俞毓馨等,1990).将所得酶液采用改进TTC法进行污泥脱氢酶的活性测定(牛志卿等,1994). 温度:用温度计进行温度测定.含水率:用烘干法(鲍士旦,2000)测定.3 结果(R esults)3.1 菌种的分离及纯化在堆肥高温期间(55 以上)取样、分离培养,结果显示真菌平板上无菌落长出.分别挑取细菌172株、放线菌65株、淀粉分解菌83株、油脂分解菌58株、蛋白质分解菌66株以及纤维素分解菌77株,纯化后编号置斜面保存.3.2 菌株的筛选3.2.1 污泥有机质降解菌的筛选 根据污泥有机质去除率、比耗氧速率SOUR筛选出细菌类降解菌B1-23、B5-8,放线菌类降解菌M2-5,实验结果如表2.表2污泥有机质降解菌筛选结果T able2Screen i ng res u lts of m i croorgan i s m s degrad i ng s l udge organ i cm att er编号污泥有机质去除率比耗氧速率SOUR/ (m g g-1 h-1)空白对照23.2%3.9B1-2359.5%6.2B5-856.7%5.9M2-549.8%5.23.2.2 大分子有机物分解菌的筛选 根据初筛结果,得到U p值较大、滤纸失重率较高的大分子有机物分解菌,结果如表3所示.表3大分子有机物分解菌的初筛结果T able3Pri m ary screen resu l ts of m icroorgan is m s capab l e of d egrad i ng m acro-molec u lar organ i c m atter菌种指标株数达到指标要求的菌株占初筛总菌株的比例淀粉分解菌水解能力U p值大于31619.3%油脂分解菌水解能力U p值大于4813.8%蛋白质分解菌水解能力U p值大于3913.6%纤维素分解菌失重大于0.3g,分解率大于60%67.8%测定上述菌株酶活性,分别取酶活性最高的菌株,确定为淀粉分解菌DF1-6、油脂分解菌ZF4-2、蛋白质分解菌DB1-9和纤维素分解菌QW S6-3,酶活测定结果如表4所示.表4各大分子有机物分解菌酶活测定值Tab l e4E nzy m e acti vit y val u es ofm icroorganis m s capab l e of degrad i ngm acro-m ol ecu l ar organ icm atterDF1-6淀粉水解酶ZF4-2脂肪水解酶DB1-9蛋白水解酶Q W S6-3纤维素水解酶1.3 104U mL-1148.0 g m i n-176.3U mL-151.5U mL-13.3 菌种鉴定对筛选出的各菌株进行菌种鉴定.各菌株生理生化特征鉴定结果如表5所示.菌株B1-23菌落形态呈圆形,淡黄色,不透明,中间略微凸起.干燥,边缘光滑.镜检菌株为直杆状,链状排列,菌体两端为圆形,大小(0.7~0.8)m (1.8~2.9) m,芽孢中生,孢囊不膨大,有运动性.菌株B5-8菌落形态呈不规则状,乳白色,不透明.干燥,丝状生长,有缘毛;菌落表面有水珠产生,不易挑起,紧贴培养基生长.镜检菌株为直杆状,链状排列,菌体两端为圆形,大小(0.6~0.8) m(1.5~2.6) m,芽孢中生,孢囊不膨大,有运动性.菌株M2-5菌落较小,白色,基内菌丝宽1.5~1.0 m,微黄色,菌丝生长发达、较细、色浅、多分枝、交织成网、不形成横隔、不断裂,气丝白色、粉末状,气生菌丝发达、宽1.3~2.0 m,孢子单个着生在气丝的小孢子梗上,基丝上不长孢子,孢子直径0.5~0.8 m,表面光滑、圆形、孢子非内生、不具有内生孢子的结构.菌株DF1-6菌落形态为圆形,不透明,白色;假根状,干燥,边缘多枝.液体静置培养表面会形成白色树根状菌膜.镜检菌株为直杆状,链状排列,菌体两端为圆形.大小(0.5~0.8) m (1.7~2.3)m,芽孢偏中生,孢囊不膨大,有运动性.菌株ZF4-2平板培养菌落成圆形,透明,表面光滑;镜检菌株为杆状,大小(0.7~1.0) m (2.8~5.0) m,芽孢端生,孢囊不膨大,有运动性.菌株DB1-9菌落形态为圆形,边缘光滑,表面皱褶,白色,不透明.镜检菌株为杆状,大小(0.2~0.25) m (0.7~1.0) m,芽孢中生,孢囊不膨大,有运动性.菌株QW S6-3平板培养菌落成不规则状,乳白9826期王春铭等:城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果色,不透明.干燥,假根状.镜检菌株为杆状,链状排列,大小(0.6~0.8) m (1.8~2.5) m,芽孢中生,孢囊不明显膨大,有运动性.表5生理生化特征T ab l e5The physi o l og i ca l and b ioch e m ical ch aract eristics of the selected m icroorgan is m s测定指标B1-23B5-8DF1-6ZF4-2DB1-9QW S6-3M2-5革兰氏染色++++++\芽孢染色++++++\接触酶++++++\葡萄糖++++++\阿拉伯糖++++++\V.P试验++++++\V.P试验p H值 6.7~7.05.1~5.56.3~6.6 4.2~4.8 5.0~8.04.8~5.5\柠檬酸盐利用++++++\丙酸盐利用+-+---\酪氨酸分解------\叠氮化钠---+--\pH5.7++++-+\石蕊牛奶产碱++++++\卵黄反应------\耐盐7%+++-++\木糖++++++-甘露醇++++++-淀粉水解+-+++-+酪素分解+++++++硝酸盐还原+-+++--耐盐5%\\\\\\+耐盐3%\\\\\\+纤维素分解\\\\\\+蔗糖\\\\\\+L-鼠李糖\\\\\\-D-半乳糖\\\\\\-pH值\\\\\\6.0~12.0 55 (存活温度)+++++++60 (存活温度)+++++++65 (存活温度)+++++++70 (存活温度)++++++-鉴定结果地衣芽孢杆菌短小芽孢杆菌地衣芽孢杆菌凝结芽孢杆菌枯草芽孢杆菌短小芽孢杆菌高温放线菌3.4 平板混合培养实验结果将上述各菌种(放线菌M2-5除外)两两接种,每天观察接种的平板,并记录菌落生长情况.实验中未发现菌落因生长缓慢而被其它菌落覆盖的现象;同时也未发现菌落起初生长迅速,但在菌落间互相接触时即被限制,失去发展势头的现象.实验结果表明,各菌种混合后可以共存.具体生长情况见表6.表6平板混合培养情况Tab le6Th e i ncubation of the m i xed culture p lates组合接种生长情况组合接种生长情况组合接种生长情况B1-23+B5-8+B5-8+DF1-6+DF1-6+DB1-9++B1-23+DF1-6++B5-8+ZF4-2++DF1-6+QW S6-3+B1-23+ZF4-2+B5-8+DB1-9+ZF4-2+DB1-9+B1-23+DB1-9++B5-8+Q W S6-3+ZF4-2+Q W S6-3+B1-23+Q W S6-3++DF1-6+ZF4-2++DB1-9+Q W S6-3+注: + 指各菌落延展性不强,但可以保持自身形态,生长良好,相邻菌落也正常生长; ++ 指2种菌均有很好扩展性,各自菌落生长迅速,且菌落边界比较模糊.983环 境 科 学 学 报27卷3.5 混合菌群对堆肥样品有机物的降解效果将筛选到的各菌种按质量比1 1混合后进行堆肥样品降解实验,以考察混合菌群对堆肥有机物的降解效果.实验中测定了样品降解前后有机质含量、表征微生物对有机物氧化分解能力的脱氢酶活性,及表征微生物生物活性强度的比耗氧速率SOUR.在250mL锥形瓶内装20g堆肥样品,将混合菌群按5%接种,55 、170r m i n-1振荡培养,同时用不接种菌种的新鲜样品作为空白对照,结果见表7.表7混合菌群对堆肥样品有机物的降解作用Tab le7Degradati on of sl udge organ icm atter by the co m b i ned m i croorgan i s m s堆肥样品降解前有机质含量降解后有机质含量有机质降解率降解前脱氢酶活性/(A485nm)降解后脱氢酶活性/(A485n m)脱氢酶增加率降解前SOUR值/(m g g-1 h-1)降解后SOUR值/(m g g-1 h-1)SOUR增加率加菌55.8%20.5%63.3%0.721.78147.2%3.96.874.4%不加菌44.0%21.1%0.8112.5%4.15.1%由表7可见,添加混合菌群的堆肥样品中,有机质降解率、脱氢酶增加率、比耗氧速率SOUR增加率均高出不加菌样品40%以上,对堆肥样品有机物降解作用明显.4 讨论(D iscussi o n)4.1 混合菌群的适应性崔宗均等(2002)提出,有目的地构建稳定的复合菌系将是环境微生物应用上的一条有效的途径.微生物吸收利用有机物的能力取决于它们产生的可以分解底物的酶的活性,堆肥底物越复杂,所需要的酶系统就越多而且越综合(黄得扬等,2004).作者在堆肥高温期通过平板培养从堆肥样品中分离了可降解污泥有机质的细菌和放线菌,同时还分别分离了产淀粉水解酶、脂肪水解酶、蛋白水解酶和纤维素水解酶的菌株,筛选出一组耐高温强化混合菌群.将该混合菌群放入SHELLAB牌BACTRON TM1.5厌氧培养工作箱中培养仍能生长良好,证明各菌种均为兼性厌氧菌,适合在发酵后期微好氧条件下生存.堆肥样品降解实验表明,添加混合菌群的堆肥样品中有机质降解率、脱氢酶增加率、比耗氧速率SOUR增加率均高出不加菌样品40%以上,可见,混合菌群对堆肥样品有机物降解作用明显.这主要是因为筛选到的菌种直接来自城市污泥堆肥,可以更好地适应堆体环境,各菌种之间相互协同作用生成抗氧化物质,形成复杂而稳定的生态系统,从而增强了对堆肥有机物的降解能力,具有使堆肥腐熟进程加快的应用潜力.4.2 混合菌群种类分析实验中无法在高温下分离到真菌,主要是由于真菌对温度较敏感,仅适合在27~35 下生长.所筛选到的高温菌株分别为地衣芽孢杆菌(B. licheni f or m is)、短小芽孢杆菌(B.pum ilus)、高温放线菌(Ther m oactino my ces)、凝结芽孢杆菌(B. coagulans)、枯草芽孢杆菌(B.s ubtilis),可见在堆肥高温阶段芽孢杆菌成为优势菌.分离到的菌株能够在55 高温下生长,主要有如下几个原因:耐高温菌株细胞膜具有很好的物理稳定性;细胞内含有某些对提高酶在高温下的活性具有促进作用的物质;细胞蛋白质中利于提高蛋白质热稳定性的氨基酸含量较高;细胞内DNA的G+C含量较高,其中芽孢杆菌达53%.目前高温菌的耐热机制尚未十分清楚,随着研究的深入,越来越多的耐高温机理将得到解释.人们将不断发现新的高温菌种,并开发利用它独特的生物学特性.4.3 菌株混合培养结果分析在混合接种的平板上,发现有的菌落两两在平板上形成势均力敌的局面,各自占有一定面积;有的菌落虽然延展性差,不过自身生长良好,不受相邻菌落的影响.并没有发现菌落间相互抑制,或某一菌落被其它菌落覆盖的现象.根据生态位的理论(任南琪等,2002),不同菌株能够在一起共存,是因为它们之间通过协调作用出现了生态位的分离,不存在生态位的重叠,从而避免了种群间激烈的竞争.各菌株之间的相容性为菌株的混合培养提供了基础.5 结论(Conc l u si o ns)1)从城市污泥模拟堆肥中筛选出污泥有机质降解菌B1-23、B5-8、M2-5,淀粉降解菌DF1-6、油脂降解菌ZF4-2、蛋白质降解菌DB1-9及纤维素降解菌QW S6-3.经鉴定,其分别是地衣芽孢杆菌(B.9846期王春铭等:城市污泥模拟堆肥过程中高温菌群的筛选、鉴定及降解效果lic he n ifor m is)、短小芽孢杆菌(B.pum ilus)、高温放线菌(Ther m oactino my ces)、凝结芽孢杆菌(B. coagu l a ns)和枯草芽孢杆菌(B.s ubtilis).2)平板混合培养实验结果表明,各菌株间可以共存,不存在生态位重叠的现象.将上述各菌按质量比1 1混合进行堆肥样品有机物降解实验.结果表明,添加混合菌群的堆肥样品中有机质去除率、脱氢酶增加率、比耗氧速率SOUR增加率均高出不加菌样品40%以上.责任作者简介:雷恒毅,男,教授,博导,主要研究方向为水污染控制技术及固废资源化技术.E-m a i:l le i hengy@i126.co m.R eferences:Bao Sh i dan.2000.Soil and Agri cu lt u ralCh e m istry Anal ys i s[M].B eiji ng: Agricu l turalPress ofC hina,22 24(i n Ch i nes e)C ao S D,Shen Y C,L i S M,e t al.1996.Study on O rgan i c M atterBacl eri al and Oxygen C onsump ti on Rate of S ed i m ents i n Sub-ice W ater[J].Zh eli m u An i m al Hu s band ry C ollege,6(2):15 16(i n Ch i nes e)C hen S H,Zh ang S M.1990.Th e P ri nci p le And Tec hno l ogy of C ity Du stCo m post[M].Shangha:i Fudan U nivers it y Press,7(i n Ch i n ese)C u iZ J,L iM D,P i ao Z,e t al.2002.Sel ecti on ofA Composite M icrob i alSyste m M C1w i th E ffi cient and S tab ilit y C ell u l ose Degrad ati on Bacteri a and It s Function[J].En vi ronm ental Science,23(3):36 39C u i Z J,P i ao Z,W ang W D,et al.2004.Cond itions of Cell u laseProdu cti on i n the Presence ofM i crob i a l Consortia M C1Capab le ofD egrad i ng C ell u l ose w i th H i ghE ffi ciency[J].J ournal of Agro-Environm en t Science,23(2):296 299(i n Ch i nes e)Da iX,Tan B,Ch en XD,e t al.1997.S t udy on M i crob i al Strai n Resou rcesf or Th er m oph ilic Protease Producti on[J].J ou rnal ofM icrob i ol 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污泥好氧堆肥中功能菌群的分离筛选张先成;李晶;曹旭;姜威;胡基华;孟利强【摘要】开展了污泥堆肥中功能菌株筛选的研究,分别以污泥堆肥物料中的各种大分子有机物为目标底物,筛选各自的降解菌株,通过初筛和复筛(酶活性强弱)选择最佳功能菌株,优化组合获得污泥堆肥的功能复合菌群.该研究可为污泥堆肥的功能菌株优选及其工艺优化提供理论依据和技术支持.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2019(047)015【总页数】3页(P78-80)【关键词】污泥堆肥;功能菌群;分离筛选;酶活【作者】张先成;李晶;曹旭;姜威;胡基华;孟利强【作者单位】黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨150010;黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨150010;黑龙江省科学院高技术研究院,黑龙江哈尔滨150020;黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨150010;黑龙江省科学院高技术研究院,黑龙江哈尔滨150020;黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨150010;黑龙江省科学院高技术研究院,黑龙江哈尔滨150020;黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨150010;黑龙江省科学院微生物研究所,黑龙江哈尔滨150010;黑龙江省科学院高技术研究院,黑龙江哈尔滨150020【正文语种】中文【中图分类】S141.4市政污水厂的污泥产量增加，污泥带来的环境污染问题日趋严重，所以污泥处理迫在眉睫[1]。
目前污泥处理技术主要有干化焚烧、土地填埋、厌氧消化和好氧堆肥，其中好氧堆肥因其易于控制且成本较低，是国内外污泥处理行业的主流技术之一[2-3]。
然而，迄今为止污泥堆肥过程中仍然存在着一系列尚未解决的问题，包括调理剂成本控制、重金属污染、堆肥启动缓慢等，尤其北方的冬季由于气温较低，不利于堆肥微生物的生长繁殖，导致堆肥不能迅速启动，这会延长堆肥周期，增加堆肥成本[4]。
筛选合适的污泥堆肥功能菌株可以改善堆肥过程，提高堆肥产品的品质。
堆肥优势菌种筛选摘要利用城市污水处理厂的脱水污泥进行高温好氧堆肥，筛选其中的优势菌种。
结果表明：菌种XJ-2是细菌类中的优势菌，菌种FXJ-3是放线菌类中的优势菌；大分子有机物分解菌中的淀粉降解菌DF-1、油脂降解菌YZ-2、蛋白质降解菌DBZ-1及纤维素降解菌XWS-1是优势菌种；随培养时间的延长，XJ-2和FXJ-3均符合微生物生长基本规律，经历了生长期、对数期、稳定期和衰亡期。
AbstractUsing the dehydration sludge of city sewage treatment plant to carry on good-oxygen compost under high temperature，the superiorial spawns were screened.The results showed that the spawn XJ-2 was the superiorial fungus in the bacterium，FXJ-3 was the superiorial fungus in the ray fungi. The starch degeneration fungus DF-1，fat degeneration fungus YZ-2，protein degeneration fungus DBZ-1 and cellulose degeneration fungus XWS-1 among the macro-molecule organic matter decomposition fungus were the superiorial fungus.XJ-2 and FXJ-3 conformed the basic rule of microorganism growing with the raise time increasing，in which had experienced the vegetal period，the logarithmic phase，the stabilization period and the decline phase.Key wordssludge；compost；superiorial fungus；screening堆肥发酵过程中有机物会大量分解并放出热量，导致堆体温度升高。
高寒地区生活垃圾堆肥优势菌种的筛选于萍萍;张红锋【摘要】This paper studies Isolation of Effective Bacteria of municipal solid waste composting in cold area,the purpose is to protect the environment, promote the sustainable development of agriculture and rural, reduce life garbage output. The results show:One strain which can quickly utilize soluble organic under normal temperature was separated, Strain B5 was Bacillus sp. by the strain identification.%本文研究了高寒地区生活垃圾堆肥中菌种的筛选,目的是为了保护环境,促进农业和农村的持续发展,减少生活垃圾产生量.结果表明:从堆肥样品中分别分离到能快速利用可溶性有机质的常温高效菌1株,菌株B5经菌种鉴定,可以初步判定B5为芽孢杆菌属 ( Bacillus sp.).【期刊名称】《农技服务》【年(卷),期】2015(032)004【总页数】2页(P102-103)【关键词】生活垃圾;堆肥;菌种筛选【作者】于萍萍;张红锋【作者单位】西藏大学农牧学院,西藏林芝 860000;西藏大学农牧学院,西藏林芝860000【正文语种】中文1、前言近年来,随着西藏经济快速发展,人们的生活水平不断提高, 西藏各个地区的生活垃圾的数量也大为增加。
由于农村生活垃圾基本采取的是简单填埋式处理，这样容易破坏周围的生态环境[1]。
利用生活垃圾堆肥是科学合理地处理和利用生活垃圾，变废为宝的根本措施。
－－Vol．30，No．122012年12月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization 城市污泥堆肥化是城市污泥资源化处理最有效的途径之一，但传统的污泥堆肥存在发酵时间长、产生臭味且肥效低等问题。
复合微生物菌剂因其联合优势，可以调节剩余污泥中的菌群结构、缩短发酵周期，成为近年来污泥堆肥应用的研究热点［1－2］。
1接种对堆肥参数的影响1.1发酵温度剩余污泥中含有大量的病原菌、寄生虫、有机污染物等有害成分，堆肥的目的是使堆肥温度快速升高并维持，促进有机物降解并杀死其中的病原菌［3］。
根据卫生学要求，堆肥至少要达到55℃并保持3d 以上才能保证杀灭堆层中的大肠杆菌及病原菌。
诸多学者研究了接种复合微生物对堆肥温度的作用。
VT 菌剂是一种用于有机废弃物堆肥发酵的复合微生物菌剂，张陇利［4］以消化污泥为堆肥基质，锯末和回流堆肥为辅料接种VT 菌剂，升温速率和温度最高值均大于不添加菌剂的堆体，50℃以上温度可保持7d 以上。
张玲［5］使用自制复合微生物菌剂对剩余污泥进行堆肥实验，接种量为7%时较对照组提前84h 达到最高温度，腐熟时间比对照组提前12d 。
1.2含水率水分是堆肥中有机物分解和微生物生长繁殖不可缺少的，堆肥中含水率的变化是两方面叠加的结果，有机物氧化分解产水和通风中水蒸气挥发散失［6］。
水分低于10%，有机物分解就会停止，一般堆肥应将水分控制在50%～60%。
堆肥中脱水快慢是衡量能否实现污泥有机肥工厂化生产的重要指标。
潘顺秋［7］使用海南农丰宝肥料公司研发的复合生物菌剂对海口市沙门污水处理厂污泥进行发酵试验，结果表明，接种复合生物菌剂的堆料，3d 后其含水率就降低至50%以下，比空白对照组低4%。
试验终期，两者水分差异高达收稿日期：2012－10－11基金项目：河南省重大公益性科研招标项目“污泥无害化处理及综合利用关键技术研究与示范”。
作者简介：吴海露（1987－），女，河南商丘人，硕士研究生，研究方向：固体废物处理及资源化利用。
高效污泥降解菌种的筛选及在污泥堆肥中的效果阮馨怡;刘曦;关玥;孔海南;林燕【摘要】从采集的高温样品中分离筛选出4株污泥堆肥菌株,经鉴定,这4株菌均系芽孢杆菌属(Bacillus).将这4株菌等比例混合制成微生物菌剂,按0、3％、5％和10％的菌剂添加量接种至堆肥体系中,筛选合适的堆肥接种量,并探究其在污泥堆肥中的应用效果.结果表明:添加微生物菌剂的处理组在各项堆肥指标上明显优于空白组,处理组堆体的升温速度、物料水分去除率和最高温度值均高于空白组,堆肥结束时,处理组均完全腐熟,而空白组未达腐熟标准.各处理组中,以3％菌剂添加量的堆肥效果最好,各项指标最佳:堆体最高温度达63℃,堆体高于55℃的高温可持续4 d,堆肥后种子发芽指数为134.1％.说明筛选配制的微生物菌剂在污泥堆肥中具有一定的应用潜力.【期刊名称】《浙江农业学报》【年(卷),期】2018(030)009【总页数】7页(P1569-1575)【关键词】菌种筛选;微生物菌剂;污泥堆肥【作者】阮馨怡;刘曦;关玥;孔海南;林燕【作者单位】上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】S141.8随着我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设高速发展，截至2015年7月，我国城镇污水日处理能力已达到1.70亿 t[1]。
一般情况下，污水处理厂每处理1万t生活污水可产生污泥5～8 t，每处理1万t工业污水可产生污泥10～30 t。
考虑到工业废水和生活污水未来排放量变化，预计到2020年我国污泥产量为8 382万t[2]。
然而，我国污泥无害化处理率至今依然较低，大量污水厂仍采取直接倾倒或简单填埋的手段处理污泥，未经处理的污泥不仅对生态环境构成严重威胁，而且大量占用有限的土地资源。
污泥好氧堆肥技术的工程应用研究现状及前瞻
杨森;曾凡;韩冰;郑涛;孙淇;何柳
【期刊名称】《化工时刊》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】市政污泥中含有大量的氮、磷、钾等营养元素及有机质,具有成为农用肥料和土壤改良剂的潜力。
利用市政污泥进行好氧堆肥,形成肥料并投入土地利用,是污泥无害化与资源化利用的方式之一,而通过机械装置与设备对好氧堆肥技术进行辅助从而提高堆肥效率,是目前较为先进,也是十分普遍的处理方法。
作者介绍了市政污泥好氧堆肥技术的研究现状,对现有的几种堆肥技术手段与机械设备进行了分析比对,并对此类机械设备与技术在未来污泥好氧堆肥领域内的发展进行了前瞻。
【总页数】6页(P25-30)
【作者】杨森;曾凡;韩冰;郑涛;孙淇;何柳
【作者单位】南京工程学院先进工业技术研究院;南京工程学院环境工程学院;江苏筑原生物科技研究院有限公司;南京金固智慧市政研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】X71
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