基于微生物快速发酵的餐厨垃圾减量化技术研究

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随着社会经济发展和产业结构的调整,人民群众生活水平不断提高,第三产业发展很快,其中餐饮业的发展尤其迅速,餐厨垃圾的排放量越来越大,占生活垃圾的比重也逐渐增大。大量餐厨垃圾若不做适当处理,会严重污染环境。目前在众多对餐厨垃圾的处理方式中,餐厨垃圾处理机以其占地面积小、处理成本低等特点正在日渐受到公众关注的同时,作为核心技术的高效微生物降解减量菌剂的开发显得尤为重要。  本研究旨在针对餐厨垃圾的主要成分从环境中筛选分离获得高效降解的菌株,利用最大可能数法(most probable number, MPN)检测活的但非可培养(viable butnon-culturablc,VBNC)状态菌种的存在,并在实验室中通过单因子实验进行生长条件的优化研究;选取日产500kg左右餐厨垃圾的试验点,考察经MPN法计数确定、平板分离所获得的功能微生物对餐厨垃圾快速减量化处理的效果。结果表明:在本次实验环境样品中,发现了虽非为复苏活性化后的VBNC状态菌,但Rpf能促进其生长的优势菌种。从优势菌种中共筛选到功能菌株4株,其中筛选获得一株高产淀粉酶菌株STA13,经16S rDNA测序比对为芽孢杆菌(Bacillus sp.),与枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)为近缘种,淀粉酶在pH4-5的酸性条件下,比活力最高达到0.580 U/mL;接种量4%,培养温度30℃时酶活表现最佳;筛选到一株高产纤维素酶菌株XWS4,经16S rDNA测序比对为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),与解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)近缘种,纤维素酶在pH4-5的酸性条件下,比活力最高达到0.061U/mL;接种量在5%,培养温度25℃-30℃,酶活表现最佳;筛选到一株高产蛋白酶菌株PRO15,经16S rDNA测序比对为芽孢杆菌属(Bacillus sp.),与解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)同源性最高,在pH4-5的酸性条件下,蛋白酶活力最高达到0.112 U/mL;接种量5%,30℃条件培养,产酶活最佳;筛选到一株除臭菌,经16S rDNA测序比对为硫杆菌(Thiobacillus sp.),该菌株能够对垃圾渗滤液有较好的除臭效果。将4种菌株进行复配,应用于餐厨垃圾减量化处理,结果表明:处理24小时后,复合微生物菌剂对各类餐厨垃圾的平均减量效果可以达到90%以上,其中最适发酵温度控制在25℃-30℃温度范围,餐厨垃圾含水量控制在70-80%之间,4%(v/v)以上的充足菌剂补充条件下,餐厨垃圾的减量可以达到最佳效果。除臭效果较好,同时发酵产生的废液较少,可直接排入城镇污水处理厂作为污水处理厂的碳源,剩余残渣可用于腐熟堆肥。  本研究通过功能微生物定向筛选、复配,并用于餐厨垃圾快速减量化处理,为今后餐厨垃圾的处置提供了借鉴和参考,本论文研究成果有望在未来进一步推广使用,真正实现从源头上达到餐厨垃圾的低成本、减量化、资源化的目的。同时对处理系统中解析有效菌群的组成,引入VBNC状态菌与复苏活性化识别机制,不仅对优势菌群而且对非优势菌群组成与机能的把握均是一种新的探索,也为今后餐厨垃圾处理过程中微生物强化,以及运行工艺降解效果的可持续性难题提供解决的新思路与有效途径。
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