消化厚层通气法提高生活垃圾肥料菌体有机氮含量的研究_公共环卫设施_中国百科网
消化厚层通气法提高生活垃圾肥料菌体有机氮含量的研究
    摘要：先通过厌氧消化阶段自然发酵产生的高温杀灭生活垃圾中有害病原微生物；再通过厚层通气发酵阶段黑曲霉的糖化作用和酵母菌生产菌体的增殖，把无机氮转化成酵母菌体有机氮，使产品增加了1.66％的酵母菌体有机氮。
关键词：厌氧消化；好氧发酵；生活垃圾；产朊假丝酵母；酵母；菌体；有机氮
生活垃圾一般有3类处理技术：填埋技术，焚烧技术，堆肥技术。填埋技术的优点是技术简单。对垃圾无质量要求；其缺点是场地占用面积大，会造成二次污染，浪费垃圾资源。焚烧技术的优点是场地占用面积小，废物利用率高，固体残渣量少；其缺点是复杂，高科技投入多，易造成大气污染。堆肥技术的优点是场地占用面积较小，污染较轻，其缺点是处理方法粗放，产品肥效低。本研究的目的是在克服上述3类生产垃圾处理技术缺点的前提下。在城镇社区和乡村建设单元化花园式小型生活垃圾处理站。无污染、低成本地把生活垃圾转化成产朊假丝酵母菌体有机氮含量较高的肥料。
本研究的创新点是：先通过厌氧消化阶段自然发酵产生的高温杀灭生活垃圾中有害病原微生物；再通过厚层通气发酵阶段黑曲霉的糖化作用和酵母菌生产菌体的增殖，把无机氮转化成产朊假丝酵母菌体有机氮，使产品成为氮素缓慢释放的、有改良土壤作用的有机底肥，从而克服化肥无机氮素易流失、易使土壤板结的缺点。
1材料和方法
1.1生活垃圾样品的采集
按照生活垃圾分类原则及分选工艺。本研究的生活垃圾样品是去除废物、玻璃、塑料、金属后。破碎成粒度小于10mm的样品。其中第一季度、第二季度、第三季度、第四季度收集的样品各占四分之一。样品的主要成分是废纸、树叶、杂草、废织物、废弃食品等纤维素类和淀粉类物质。
黑曲霉HS-16，为纤维素类、淀粉类水解菌株。产朊假丝酵母，为单细胞蛋白产生菌株。二菌株均为作者科研用保存菌种。
1.3主要设备
恒温摇床，厚层通风池。
1.4黑曲霉盒曲制备
麸皮80份，面粉20份，水100份，混和拌匀装入曲盒，料层1～1.2cm厚，接种0.2％三角瓶一级种子，30~C恒温培养5至7d。
1.5产朊假丝酵母二级种子制备
将含还原糖10％的糖化醪7.5L装入15L卡氏罐内，接种产朊假丝酵母三角瓶一级种子500mL，于28℃恒温培养24h，其间摇罐一次。
1.6化学测定方法
有机氮含量测定和全氮含量测定，用凯氏定氮法。
无机氮含量测定，样品用5％三氯乙酸浸泡30min，过滤。再用5％三氯乙酸反复冲洗残渣，合并浸洗液，定容到50mL，再用凯氏定氮法测定。
有机氮含量计算，全氮含量减去无机氮含量即为有机氮含量。
1.7菌体数含量测定
用血球计数法和稀释分离法。
1.8生活垃圾厌氧消化法
将生活垃圾样品装入保温隔热水泥池，表面盖上塑料布和保温材料，使物料自然厌氧发酵30d。其间物料可升温达60℃以上。
1.9生活垃圾厚层通气发酵法
把厌氧消化后物料装入厚层通风池，料层厚度30cm，配以6号风机和4.0kW电机，进行通风培养。
2结果与讨论
2.1各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的有机氮含量分析
经过用凯式定氮法测定，各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的有机氮含量见表1。
表1各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品
从表1可见，各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的有机氮含量皆不高，只有1.30％～1.35％。
2.2各季度生产垃圾原始样品和全年混和样品的菌相分析
各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的菌相测定结果见表2。
表2各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的菌相测定结果（个／g）
从表2可见，各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品中细菌、酵母和霉菌的含量均较高，其中霉菌最多，细菌次之，酵母最少。
2.3厌氧消化后各季度生活垃圾样品和全年混和样品的有机氮含量分析
厌氧消化后第二天，各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品开始升温，15d后达到60℃。之后，品温一直维持在60℃左右。厌氧消化30d后，测定各个样品的有机氮含量，其结果见表3。
表3厌氧消化后各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的有机氮含量测定结果％
从表3可见，厌氧消化后各季度生产垃圾样品和全年混和样品有机氮含量与试验前基本无变化，仍维持在1.30～1.35％。
2.4厌氧消化后各季度生活垃圾样品和全年混和样品菌相分析
厌氧消化后各季度生产垃圾原始样品和全年混和样品的菌相测定结果见表4。
表4厌氧消化后各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品的菌相测定结果（个／g）
从表4可见，厌氧消化后各季度生活垃圾原始样品和全年混和样品中细菌和霉菌的数量下降明显，而酵母菌数反而有所增加。这表明此阶段的长时间高温厌氧条件对属于好氧性、中温型的大部分细菌和霉菌(包括有害病原微生物)有杀灭作用，对属于兼性好氧性、高温型的酵母菌的增殖有促进作用。
2.5厚层通风发酵阶段提高酵母菌体有机氮含量工艺条件的研究
为了提高厌氧消化后生活垃圾酵母菌体有机氮含量，本研究以厌氧消化后全年混和生活垃圾为原料、硫酸铵做无机氮源，用黑曲霉HS-16做糖化菌、产朊假丝酵母做生产菌，通过厚层通风阶段的有氧发酵，在糖化菌把物料中纤维素类和淀粉类物质水解成可发酵糖类的同时，利用酵母菌的增殖，把硫酸铵和可发酵糖类转化成产朊假丝酵母菌体有机氮。本研究的边糖化边有氧发酵工艺，既避免了可发酵糖类浓度过高而抑制产朊假丝酵母的增殖，又可避免二种菌体有氧呼吸过于旺盛而造成可发酵糖类的浪费。
为了探讨出厚层通风发酵阶段提高产朊假丝酵母菌体有机氮含量的优化工艺条件，本研究以产朊假丝酵母二级种子接种量、硫酸铵添加量、发酵温度和发酵时间为主要因素，选择三个水平列L9(3)正交试验表引，如表5和表6所示(黑曲霉HS-16盒曲接种量为0.2％)。
表5厚层通风发酵阶段提高酵母菌有机氮含量工艺条件的正交试验表头设计
表6厚层通风发酵阶段正交试验结果表（以全年混合消化样品为原料）
通过正交试验结果(表6)的极差分析可见，各因素的重要性顺序为B&A&D&C，即硫酸铵添加量&发酵温度&发酵时间&产朊假丝酵母二级种子接种量。正交试验极差分析的最佳工艺参数为A2B3C1D2，即发酵温度28℃、硫酸铵添加量60％、产朊假丝酵母二级种子接种量0.20％、厚层通风发酵时间90h。通过正交试验直接看出的最佳工艺参数也是A2B3C1D2，即也是发酵温度28℃、硫酸铵添加量6.0％、酵母种子接种量0.2％、厚层通风发酵时间90h；产品产朊丝酵母菌有机氮含量为2.98％，即增加了1.66％（2.98％-1.32％＝1.66％）的产朊假丝酵母菌体有机氮。
考虑到上述最佳工艺参数中6.0％的硫酸铵添加量可能有增加的余地，本研究在其它优化条件不变的情况下，又分别用6.0％、6.5％、7.0％、7.5％的硫酸铵添加量做了对比试验，其结果产品产朊假丝酵母菌体有机氮含量是2.98％&0.01％，与上述结果相同。因此，本研究最后确定的最佳工艺参数仍然与正交试验结果相同。
本研究通过消化厚层通气发酵工艺，既可自然高温杀灭生活垃圾中有害病原微生物；又使产品增加了1.66％(2.98％-1.32％=1.66％)的产朊假丝酵母菌体有机氮；把生活垃圾转化成了氮素缓慢释放的、有改良土壤作用的有机底肥。
参考文献：略
收录时间:日 05:20:43 来源:环卫科技网 作者:匿名
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