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1、好氧堆肥处理中的微生物好氧堆肥处理中的微生物及其对堆肥的影响及其对堆肥的影响目目 录录2341背景介绍背景介绍|堆肥微生物学过程堆肥微生物学过程|总结总结|微生物对堆肥的影响微生物对堆肥的影响好氧堆肥的原理好氧堆肥的原理在堆肥化过程中，在堆肥化过程中， 可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收；可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收； 而不溶的胶体有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的跑外酶分解为可溶性物而不溶的胶体有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的跑外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。质，再渗入细胞。 微生物通过自身的生命代谢活动，
2、进行分解代谢微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢(氧化还原过程氧化还原过程)和合成代谢和合成代谢(生物合成过程生物合成过程)，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。 好氧堆肥是一种利用自然界中天然存在的，或经过人类某些改变的微生物对有机固体废物好氧堆肥是一种利用自然界中天然存在的，或经过人类某些改变的微生物对有机固体废物的氧化、分
3、解的能力，在一定氧气、温度、湿度和的氧化、分解的能力，在一定氧气、温度、湿度和 pH 条件下使可降解有机固体废物发生生条件下使可降解有机固体废物发生生物化学降解，形成类似腐殖质土壤的物质，达到有机固体废物处理无害化资源化的技术方法。物化学降解，形成类似腐殖质土壤的物质，达到有机固体废物处理无害化资源化的技术方法。好氧堆肥与厌氧堆肥的比较好氧堆肥与厌氧堆肥的比较好氧堆肥好氧堆肥厌氧堆肥厌氧堆肥优点优点：缺点缺点：发酵迅速，产品产生周期短，一般在发酵迅速，产品产生周期短，一般在 1-10 天内就可完成（含腐熟期）。天内就可完成（含腐熟期）。 堆温较高可达堆温较高可达55C，能杀灭病菌虫卵等，能杀灭
4、病菌虫卵等，降低水分，减少浸出液生成量。降低水分，减少浸出液生成量。 只要保持好氧状态，产生臭味少，不产生只要保持好氧状态，产生臭味少，不产生易燃易爆气体，安全性较好。易燃易爆气体，安全性较好。 占地面积小。可堆肥物（易腐有机物）占地面积小。可堆肥物（易腐有机物）分解比较彻底。分解比较彻底。 堆肥过程需要对氧浓度运行维持堆肥过程需要对氧浓度运行维持运行运行费用相对稍高。费用相对稍高。处理工艺简单。处理工艺简单。 通过堆体自身发酵分解有机物，不必通过堆体自身发酵分解有机物，不必由外界提供能量，运行费用低。由外界提供能量，运行费用低。 堆肥产品中氮保存较多。堆肥产品中氮保存较多。 如果对所产生的甲
5、烷处理得当，还有如果对所产生的甲烷处理得当，还有利用的可能，实现能量回收。利用的可能，实现能量回收。 厌氧堆肥对有机物分解缓慢，厌氧堆肥对有机物分解缓慢，堆肥周期长，一般需堆肥周期长，一般需 4-6 个月。个月。 易产生恶臭，影响环境卫生。易产生恶臭，影响环境卫生。 占地面积大。占地面积大。 由于好氧堆肥的堆体温度高，可以最大限度地杀灭病原菌体、虫卵和垃圾中的植物种籽，使堆肥由于好氧堆肥的堆体温度高，可以最大限度地杀灭病原菌体、虫卵和垃圾中的植物种籽，使堆肥达到无害化。同时，好氧堆肥对垃圾中的有机物降解速度快，且环境卫生条件好。因此，现代采用达到无害化。同时，好氧堆肥对垃圾中的有机物降解速度快
6、，且环境卫生条件好。因此，现代采用的堆肥工艺大多为高温好氧堆肥，好氧堆肥也是研究开发的热点。的堆肥工艺大多为高温好氧堆肥，好氧堆肥也是研究开发的热点。好氧堆肥与厌氧堆肥的比较好氧堆肥与厌氧堆肥的比较好氧堆肥微生物的种类与作用好氧堆肥微生物的种类与作用细菌细菌 在堆肥过程中，细菌因其较大的比表在堆肥过程中，细菌因其较大的比表面积，可迅速将可溶性底物吸收到细胞面积，可迅速将可溶性底物吸收到细胞中以生长繁殖，数量比真菌明显要多。中以生长繁殖，数量比真菌明显要多。主要包括、与芽孢杆菌等。主要包括、与芽孢杆菌等。 它们是堆肥过程中易降解有机物的主它们是堆肥过程中易降解有机物的主要分解者。要分解者。放线菌
7、放线菌 放线菌是具有多细胞菌丝，它可以分放线菌是具有多细胞菌丝，它可以分解半纤维素，并可溶解木质素类和在高解半纤维素，并可溶解木质素类和在高温下分解纤维素、角质素等。温下分解纤维素、角质素等。 与真菌相比，放线菌分解木质纤维素与真菌相比，放线菌分解木质纤维素类的能力要弱一些，但其比真菌耐受温类的能力要弱一些，但其比真菌耐受温度要高和对恶劣条件适应性强，它们在度要高和对恶劣条件适应性强，它们在堆肥高温阶段对木质纤维素的分解起着堆肥高温阶段对木质纤维素的分解起着主要作用。主要作用。假单胞菌属假单胞菌属克雷伯氏菌属克雷伯氏菌属芽孢杆菌芽孢杆菌属属降解蛋白质、淀粉降解蛋白质、淀粉降解降解脂肪脂肪、脂质
8、体、脂质体诺卡氏菌诺卡氏菌链霉菌链霉菌高温放线菌高温放线菌单孢子菌单孢子菌分解纤维素分解纤维素半纤维素半纤维素木质素等木质素等角质素角质素接种黄孢原毛平革真菌对木质素降解的影响接种黄孢原毛平革真菌对木质素降解的影响 堆肥过程中，堆肥过程中，B中木质素由初始的中木质素由初始的27498 mg 降至堆降至堆肥结束时的肥结束时的15438 mg，总降解率达，总降解率达43.9%， 而而A仅由初始的仅由初始的27498mg 降至降至 19764mg，总降解率，总降解率为为28.1%，表明接种黄孢原毛平革真菌可促进堆肥过程，表明接种黄孢原毛平革真菌可促进堆肥过程中木质素降解。中木质素降解。好氧堆肥微生物
9、的种类与作用好氧堆肥微生物的种类与作用 真菌对堆肥物料的分解和稳定起着重要的真菌对堆肥物料的分解和稳定起着重要的作用。真菌不仅能分泌胞外酶，水解有机质，作用。真菌不仅能分泌胞外酶，水解有机质，而且由于其菌丝的机械穿插作用，还对物料而且由于其菌丝的机械穿插作用，还对物料施加一定物理破坏作用，促进生物化学作用。施加一定物理破坏作用，促进生物化学作用。 在堆肥过程中，真菌影响着堆肥反应的进在堆肥过程中，真菌影响着堆肥反应的进程，对于堆肥物料的分解转化和腐熟稳定具程，对于堆肥物料的分解转化和腐熟稳定具有重要意义。有重要意义。真菌真菌曲霉菌曲霉菌假丝酵母菌假丝酵母菌木霉菌木霉菌白腐菌白腐菌褐腐菌褐腐菌果
10、胶、纤维素果胶、纤维素降解半纤维素降解半纤维素纤维素纤维素木质素木质素好氧堆肥的微生物学过程好氧堆肥的微生物学过程根据堆肥温度的变化和微生物生长情况可以分为四个阶段：根据堆肥温度的变化和微生物生长情况可以分为四个阶段： 潜育期、中温期，高温期、腐熟期潜育期、中温期，高温期、腐熟期潜育期潜育期调整适应阶段调整适应阶段微生物基本不生长微生物基本不生长堆体温度稳定堆体温度稳定 通常在堆肥开始后通常在堆肥开始后40h左右，堆体基本呈左右，堆体基本呈15C-45C的中温，嗜温微生物较为活跃，通过利用糖的中温，嗜温微生物较为活跃，通过利用糖类、淀粉类等可溶性易降解有机物进行旺盛的生命类、淀粉类等可溶性易降
11、解有机物进行旺盛的生命活动，迅速繁殖。这些嗜温微生物包括真菌、细菌活动，迅速繁殖。这些嗜温微生物包括真菌、细菌和放线菌。和放线菌。 细菌主要以水溶性单糖类为底物，放线菌和真菌细菌主要以水溶性单糖类为底物，放线菌和真菌则对分解纤维素和半纤维素物质具有特殊功能。这则对分解纤维素和半纤维素物质具有特殊功能。这些菌类在分解有机物过程中，转换和利用化学能并些菌类在分解有机物过程中，转换和利用化学能并释放出大量热量，使堆体温度迅速上升，随着温度释放出大量热量，使堆体温度迅速上升，随着温度升高，嗜温菌更为活跃，成为优势菌群，降解更多升高，嗜温菌更为活跃，成为优势菌群，降解更多的有机物并释放出更多的热能。的有
12、机物并释放出更多的热能。中温期中温期好氧堆肥的微生物学过程好氧堆肥的微生物学过程 当温度当温度45 以上时就进入到高温堆肥阶以上时就进入到高温堆肥阶段。在该阶段中，大部分嗜温微生物会因受段。在该阶段中，大部分嗜温微生物会因受到抑制而死亡，而嗜热微生物成为主导微生到抑制而死亡，而嗜热微生物成为主导微生物。物。复杂的有机物，如半纤维素、纤维素等复杂的有机物，如半纤维素、纤维素等开始被强烈分解，同时开始了腐殖质的形成开始被强烈分解，同时开始了腐殖质的形成过程，出现了能溶解于弱碱的黑色物质过程，出现了能溶解于弱碱的黑色物质。 嗜热微生物通常在嗜热微生物通常在50左右最为活跃，当左右最为活跃，当温度上升
13、到温度上升到60或更高时真菌就几乎停止活或更高时真菌就几乎停止活动，仅剩下嗜热菌。在堆肥技术中，最适宜动，仅剩下嗜热菌。在堆肥技术中，最适宜的温度在的温度在55左右，在这个温度范围内，堆左右，在这个温度范围内，堆体内大部分微生物最活跃也最容易分解有机体内大部分微生物最活跃也最容易分解有机物，而其中的寄生虫、致病菌和寄生虫卵等物，而其中的寄生虫、致病菌和寄生虫卵等均可被去除。均可被去除。 高温期高温期好氧堆肥的微生物学过程好氧堆肥的微生物学过程 从图中可以看出：堆肥的中温期和高温期的多样性指数均高于从图中可以看出：堆肥的中温期和高温期的多样性指数均高于1.5，发酵前期微生物种类丰富，发酵前期微生
14、物种类丰富，DGGE条带数也应证了这一点；而在降温期间微生物多样性指数相对下降，但是较为平稳的维持在条带数也应证了这一点；而在降温期间微生物多样性指数相对下降，但是较为平稳的维持在1.5左左右，此时纤维素分解菌起到主要的左右，种类变化不大，说明堆肥后期以嗜温菌为主。右，此时纤维素分解菌起到主要的左右，种类变化不大，说明堆肥后期以嗜温菌为主。好氧堆肥的微生物学过程好氧堆肥的微生物学过程腐熟期腐熟期内源呼吸期内源呼吸期微生物活性下降微生物活性下降堆体温度下降堆体温度下降需氧量下降需氧量下降最终堆肥稳定最终堆肥稳定 对于加快堆肥进程、提高堆肥效率可通过两种方式：对于加快堆肥进程、提高堆肥效率可通过两
15、种方式： 一，通过改变堆肥底物的物理和化学特性，如水分、一，通过改变堆肥底物的物理和化学特性，如水分、pH、C/N、物、物料的透气性、堆肥的翻堆频率等，能够改变堆肥腐熟进程；料的透气性、堆肥的翻堆频率等，能够改变堆肥腐熟进程； 二，通过添加微生物菌剂加快堆肥进程，外源微生物的接入能够明二，通过添加微生物菌剂加快堆肥进程，外源微生物的接入能够明显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。接种微生物对堆肥的影响接种微生物对堆肥的影响(L一低温、一低温、M一中温、一中温、H一高温、一高温、B一细菌、一细菌、F一真菌、一真菌、A一放线菌、一放线菌、C一纤维素分解菌一
16、纤维素分解菌)接种微生物对纤维素的降解接种微生物对纤维素的降解 在堆肥过程中，微生物分解有机氮产生氨气，在高温阶段容易挥发，造成氮素损失。如在堆肥过程中，微生物分解有机氮产生氨气，在高温阶段容易挥发，造成氮素损失。如何控制氮素的损失，提高堆肥氮素养分含量是当前研究的关键问题。何控制氮素的损失，提高堆肥氮素养分含量是当前研究的关键问题。 种子发芽指数种子发芽指数( GI) 是反映堆肥液对植物毒性的重要指标，也是判定堆肥腐熟度的重要指是反映堆肥液对植物毒性的重要指标，也是判定堆肥腐熟度的重要指标。当标。当 GI 达到达到 50% 时堆肥基本腐熟，对植物基本没有毒性，当时堆肥基本腐熟，对植物基本没有
17、毒性，当 GI 达到达到 80% 时对植物没时对植物没有毒性，可以认定堆肥已充分腐熟。有毒性，可以认定堆肥已充分腐熟。接种微生物对堆肥的影响接种微生物对堆肥的影响接种白腐菌真菌对堆肥质接种白腐菌真菌对堆肥质中重金属的影响中重金属的影响水溶交换态水溶交换态 Pb有机结合态有机结合态Pb残留态残留态Pb固定固定Pb 钝化作用钝化作用异味强度异味强度 Z 的计算采用的计算采用 Weber-Fecger 公式公式 Z = K log Y 式中，式中，Y 为异味物质浓度；为异味物质浓度；K 为常数，通常取为常数，通常取 10 实验中使用的除臭菌种是由八种菌种和实验中使用的除臭菌种是由八种菌种和两种天然植
18、物提取物按配方混合而成，两种天然植物提取物按配方混合而成，接种微生物对堆肥的影响接种微生物对堆肥的影响总结总结 A好氧堆肥法可以快速有效地处理有机质含量较高的固体废物，并好氧堆肥法可以快速有效地处理有机质含量较高的固体废物，并具有具有产生臭味少、安全性好、能够杀灭虫卵病菌等优点。产生臭味少、安全性好、能够杀灭虫卵病菌等优点。 B微生物在好氧堆肥的过程中起到决定性作用，其中的细菌、真菌、微生物在好氧堆肥的过程中起到决定性作用，其中的细菌、真菌、放线菌等可以有效地降解有机质，分解木质素、纤维素半纤维素等，放线菌等可以有效地降解有机质，分解木质素、纤维素半纤维素等，从而使得堆肥彻底稳定。从而使得堆肥彻底稳定。 C通过接种微生物菌剂可以加快堆肥进程，外源微生物的接入能够通过接种微生物菌剂可以加快堆肥进程，外源微生物的接入能够明显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。明显的促进堆肥腐熟的功能，提高堆肥的效率。参考文献参考文献THANKS