好氧堆肥處理中的微生物及其對堆肥的影響

好氧堆肥處理中的微生物及其對堆肥的影響2021/5/91目錄2341背景介紹|堆肥微生物學(xué)過程||總結(jié)|微生物對堆肥的影響2021/5/92好氧堆肥的原理在堆肥化過程中，可溶性有機物質(zhì)可透過微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被微生物直接吸收；而不溶的膠體有機物質(zhì)，先被吸附在微生物體外，依靠微生物分泌的跑外酶分解為可溶性物質(zhì)，再滲入細(xì)胞。微生物通過自身的生命代謝活動，進行分解代謝(氧化還原過程)和合成代謝(生物合成過程)，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，并放出生物生長、活動所需要的能量，把另一部分有機物轉(zhuǎn)化合成新的細(xì)胞物質(zhì)，使微生物生長繁殖，產(chǎn)生更多的生物體。

好氧堆肥是一種利用自然界中天然存在的，或經(jīng)過人類某些改變的微生物對有機固體廢物的氧化、分解的能力，在一定氧氣、溫度、濕度和pH條件下使可降解有機固體廢物發(fā)生生物化學(xué)降解，形成類似腐殖質(zhì)土壤的物質(zhì)，達到有機固體廢物處理無害化資源化的技術(shù)方法。2021/5/93好氧堆肥與厭氧堆肥的比較好氧堆肥厭氧堆肥優(yōu)點：缺點：①發(fā)酵迅速，產(chǎn)品產(chǎn)生周期短，一般在1-10天內(nèi)就可完成（含腐熟期）。②堆溫較高可達55°C，能殺滅病菌蟲卵等，降低水分，減少浸出液生成量。③只要保持好氧狀態(tài)，產(chǎn)生臭味少，不產(chǎn)生易燃易爆氣體，安全性較好。④占地面積小。⑤可堆肥物（易腐有機物）分解比較徹底。①堆肥過程需要對氧濃度運行維持②運行費用相對稍高。①處理工藝簡單。②通過堆體自身發(fā)酵分解有機物，不必由外界提供能量，運行費用低。③堆肥產(chǎn)品中氮保存較多。④如果對所產(chǎn)生的甲烷處理得當(dāng)，還有利用的可能，實現(xiàn)能量回收。①厭氧堆肥對有機物分解緩慢，堆肥周期長，一般需4-6個月。②易產(chǎn)生惡臭，影響環(huán)境衛(wèi)生。③占地面積大。2021/5/94

由于好氧堆肥的堆體溫度高，可以最大限度地殺滅病原菌體、蟲卵和垃圾中的植物種籽，使堆肥達到無害化。同時，好氧堆肥對垃圾中的有機物降解速度快，且環(huán)境衛(wèi)生條件好。因此，現(xiàn)代采用的堆肥工藝大多為高溫好氧堆肥，好氧堆肥也是研究開發(fā)的熱點。好氧堆肥與厭氧堆肥的比較2021/5/95好氧堆肥微生物的種類與作用細(xì)菌

在堆肥過程中，細(xì)菌因其較大的比表面積，可迅速將可溶性底物吸收到細(xì)胞中以生長繁殖，數(shù)量比真菌明顯要多。主要包括、與芽孢桿菌等。

它們是堆肥過程中易降解有機物的主要分解者。放線菌

放線菌是具有多細(xì)胞菌絲，它可以分解半纖維素，并可溶解木質(zhì)素類和在高溫下分解纖維素、角質(zhì)素等。與真菌相比，放線菌分解木質(zhì)纖維素類的能力要弱一些，但其比真菌耐受溫度要高和對惡劣條件適應(yīng)性強，它們在堆肥高溫階段對木質(zhì)纖維素的分解起著主要作用。假單胞菌屬克雷伯氏菌屬芽孢桿菌屬降解蛋白質(zhì)、淀粉降解脂肪、脂質(zhì)體諾卡氏菌鏈霉菌高溫放線菌單孢子菌分解纖維素半纖維素木質(zhì)素等角質(zhì)素2021/5/96接種黃孢原毛平革真菌對木質(zhì)素降解的影響

堆肥過程中，B中木質(zhì)素由初始的27498mg降至堆肥結(jié)束時的15438mg，總降解率達43.9%，而A僅由初始的27498mg降至19764mg，總降解率為28.1%，表明接種黃孢原毛平革真菌可促進堆肥過程中木質(zhì)素降解。好氧堆肥微生物的種類與作用

真菌對堆肥物料的分解和穩(wěn)定起著重要的作用。真菌不僅能分泌胞外酶，水解有機質(zhì)，而且由于其菌絲的機械穿插作用，還對物料施加一定物理破壞作用，促進生物化學(xué)作用。在堆肥過程中，真菌影響著堆肥反應(yīng)的進程，對于堆肥物料的分解轉(zhuǎn)化和腐熟穩(wěn)定具有重要意義。真菌曲霉菌假絲酵母菌木霉菌白腐菌褐腐菌果膠、纖維素降解半纖維素纖維素木質(zhì)素2021/5/97好氧堆肥的微生物學(xué)過程根據(jù)堆肥溫度的變化和微生物生長情況可以分為四個階段：

潛育期、中溫期，高溫期、腐熟期潛育期◎調(diào)整適應(yīng)階段◎微生物基本不生長◎堆體溫度穩(wěn)定2021/5/98

通常在堆肥開始后40h左右，堆體基本呈15°C-45°C的中溫，嗜溫微生物較為活躍，通過利用糖類、淀粉類等可溶性易降解有機物進行旺盛的生命活動，迅速繁殖。這些嗜溫微生物包括真菌、細(xì)菌和放線菌。

細(xì)菌主要以水溶性單糖類為底物，放線菌和真菌則對分解纖維素和半纖維素物質(zhì)具有特殊功能。這些菌類在分解有機物過程中，轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能并釋放出大量熱量，使堆體溫度迅速上升，隨著溫度升高，嗜溫菌更為活躍，成為優(yōu)勢菌群，降解更多的有機物并釋放出更多的熱能。中溫期好氧堆肥的微生物學(xué)過程2021/5/99

當(dāng)溫度45℃以上時就進入到高溫堆肥階段。在該階段中，大部分嗜溫微生物會因受到抑制而死亡，而嗜熱微生物成為主導(dǎo)微生物。復(fù)雜的有機物，如半纖維素、纖維素等開始被強烈分解，同時開始了腐殖質(zhì)的形成過程，出現(xiàn)了能溶解于弱堿的黑色物質(zhì)。嗜熱微生物通常在50℃左右最為活躍，當(dāng)溫度上升到60℃或更高時真菌就幾乎停止活動，僅剩下嗜熱菌。在堆肥技術(shù)中，最適宜的溫度在55℃左右，在這個溫度范圍內(nèi)，堆體內(nèi)大部分微生物最活躍也最容易分解有機物，而其中的寄生蟲、致病菌和寄生蟲卵等均可被去除。

高溫期好氧堆肥的微生物學(xué)過程2021/5/910

從圖中可以看出：堆肥的中溫期和高溫期的多樣性指數(shù)均高于1.5，發(fā)酵前期微生物種類豐富，DGGE條帶數(shù)也應(yīng)證了這一點；而在降溫期間微生物多樣性指數(shù)相對下降，但是較為平穩(wěn)的維持在1.5左右，此時纖維素分解菌起到主要的左右，種類變化不大，說明堆肥后期以嗜溫菌為主。好氧堆肥的微生物學(xué)過程腐熟期◎內(nèi)源呼吸期◎微生物活性下降◎堆體溫度下降◎需氧量下降最終堆肥穩(wěn)定2021/5/911

對于加快堆肥進程、提高堆肥效率可通過兩種方式：

一，通過改變堆肥底物的物理和化學(xué)特性，如水分、pH、C/N、物料的透氣性、堆肥的翻堆頻率等，能夠改變堆肥腐熟進程；

二，通過添加微生物菌劑加快堆肥進程，外源微生物的接入能夠明顯的促進堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。接種微生物對堆肥的影響2021/5/912(L一低溫、M一中溫、H一高溫、B一細(xì)菌、F一真菌、A一放線菌、C一纖維素分解菌)接種微生物對纖維素的降解2021/5/913

在堆肥過程中，微生物分解有機氮產(chǎn)生氨氣，在高溫階段容易揮發(fā)，造成氮素?fù)p失。如何控制氮素的損失，提高堆肥氮素養(yǎng)分含量是當(dāng)前研究的關(guān)鍵問題。

種子發(fā)芽指數(shù)(GI)是反映堆肥液對植物毒性的重要指標(biāo)，也是判定堆肥腐熟度的重要指標(biāo)。當(dāng)GI達到50%時堆肥基本腐熟，對植物基本沒有毒性，當(dāng)GI達到80%時對植物沒有毒性，可以認(rèn)定堆肥已充分腐熟。接種微生物對堆肥的影響2021/5/914接種白腐菌真菌對堆肥質(zhì)中重金屬的影響水溶交換態(tài)Pb有機結(jié)合態(tài)Pb殘留態(tài)Pb固定Pb鈍化作用2021/5/915異味強度Z的計算采用Weber-Fecger公式Z=K?logY式中，Y為異味物質(zhì)濃度；K為常數(shù)，通常取10

實驗中使用的除臭菌種是由八種菌種和兩種天然植物提取物按配方混合而成，接種微生物對堆肥的影響2021/5/916總結(jié)

A好氧堆肥法可以快速有效地處理有機質(zhì)含量較高的固體廢物，并具有產(chǎn)生臭味少、安全性好、能夠殺