微生物技術在城市生活垃圾處理中的應用(二)

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甲烷菌利用H2/CO2、醋酸和甲醇甲酸等C類化合物為基質(zhì),將其轉(zhuǎn)化為甲烷。在衛(wèi)生填埋場中,產(chǎn)甲烷菌群分桿狀菌、球狀菌和八疊球菌三類。桿狀產(chǎn)甲烷菌通常呈彎曲、鏈狀或絲狀,此類細菌有史密斯甲烷短桿菌屬、甲酸甲烷桿菌屬、巴氏甲烷桿菌屬、反芻甲烷短桿菌屬、史密斯甲烷桿菌屬、嗜熱自養(yǎng)甲烷桿菌等;球狀產(chǎn)甲烷細菌直徑為0.3~5微米,球形細胞呈正圓形或橢圓形,成對排列成鏈狀。此類細菌有巴氏甲烷八疊球菌、范尼氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、馬氏產(chǎn)甲烷球菌、海生產(chǎn)甲烷球菌及嗜熱無機營養(yǎng)甲烷球菌等。八疊球狀產(chǎn)甲烷菌,其細胞繁殖成規(guī)則、大小一致的類似砂粒的堆積物,有227巴氏甲烷八疊球菌、巴氏甲烷八疊球菌、嗜熱甲烷八疊球菌等[3].
    2.微生物技術在MSW處理過程中的應用
    MSW的生物處理主要是利用微生物在一定控制條件下,使有機物發(fā)生生物化學降解,形成一種穩(wěn)定的化合物的過程。因此,微生物對垃圾中有機物降解的快慢、對有機成分降解的程度直接決定著處理周期的長短和處理效果的好壞,在MSW處理過程中起著決定性的作用。故MSW生物處理的優(yōu)劣取決于微生物自身的結(jié)構、所處環(huán)境下的代謝狀況。目前有很多學者在此方面做出了很大的努力,通過分析某種處理環(huán)境下微生物的特性、采用多種方式改變工藝中微生物的數(shù)量,質(zhì)量等,開發(fā)出了多種MSW生物處理技術,如:強化微生物(純種分離、強化接種、添加微生物菌劑、微生物固定化)以及基因誘變等技術。
    2.1.強化微生物處理技術
    強化微生物處理技術是從改變工藝中單位反應器空間內(nèi)微生物的質(zhì)量或數(shù)量的角度來增強MSW的降解率,從而提高處理效率,縮短處理周期。
    2.1.1.純種分離
    強化微生物處理技術是從改變工藝中單位反應器空間內(nèi)微生物的質(zhì)量或數(shù)量的角度來增強MSW的降解率,從而提高處理效率,縮短處理周期。
    (1)平板劃線分離將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿中制成平板,用接種環(huán)沾取少量待分離的材料,在培養(yǎng)基表面平行或分區(qū)劃線,然后,將培養(yǎng)皿放入恒溫箱里培養(yǎng)。在線的開始部分,微生物往往連在一起生長,隨著線的延伸,菌數(shù)逐漸減少,最后可能形成純種的單個菌落。
    (2)液體稀釋法將待分離的樣品經(jīng)過大量稀釋后,取稀釋液均勻地涂布在培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基表面,培養(yǎng)后就可能得到單個菌落。
    (3)利用選擇培養(yǎng)基進行分離不同的微生物對不同的試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力,利用這些特點可配制出適合某種微生物生長而限制其他微生物生長的選擇培養(yǎng)基。用這種培養(yǎng)基來培養(yǎng)微生物就可以達到純種分離的目的。
    (4)菌絲尖端切割這種方法適于絲狀真菌。用無菌的解剖刀切取位于菌落邊緣的菌絲的尖端,將它們移到合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)后,就能得到新菌落。
    2.1.2.強化接種處理技術
    純種分離后還要將微生物接種到垃圾中進行生物處理,但由于接種微生物的生存環(huán)境發(fā)生了變化,故在微生物適應周圍環(huán)境前,處理效率達不到理想的效果,因而直接在垃圾中進行微生物接種的處理效果則應好于微生物純種分離后再接種的處理效果。直接在垃圾中進行微生物接種可采用多種方式,如:垃圾滲濾液循環(huán)、加入一定比例的垃圾腐熟物等。
    微生物對垃圾的降解是在多種微生物的協(xié)同作用下完成,在適宜的條件下,微生物協(xié)同作用能力的大小取決于微生物種群的大小與結(jié)構的穩(wěn)定性。一般說來,生物的種群越大,其自動調(diào)控能力越好,適應性就越強,結(jié)構越穩(wěn)定。經(jīng)垃圾滲濾液循環(huán)或向待處理的新鮮垃圾中加入一定比例的垃圾腐熟物進行強化接種培養(yǎng)后,微生物的種群擴大,且循環(huán)次數(shù)越多,微生物的數(shù)量和種群就越大,這樣就會更有利于對垃圾的降解。
    2.1.3.添加微生物菌劑
    研究表明,單一的細菌、真菌、放線菌群體,無論其活性多高,在加快垃圾生物降解進程中的作用都比不上復合微生物菌群的共同作用[5].微生物菌劑是采用分離、篩選的有效微生物,配合一定的處理工藝和設備,通過合理地調(diào)配各種有效微生物的含量,進行篩選、培育MSW生物處理的高效復合微生物菌劑,進而來調(diào)節(jié)菌群結(jié)構、提高微生物降解活性,提高微生物降解有機成分的效率。復合微生物菌群中既有分解性細菌,又有合成性細菌;既有纖維素分解菌、真菌,又有放線菌。向工藝中添加復合微生物菌劑,不僅增加了工藝中微生物初始濃度,而且改善了工藝中微生物的種群結(jié)構。作為多種細菌共存的一種生物群落,依靠相互間共生增殖及協(xié)同作用,代謝出抗氧化物質(zhì),生成穩(wěn)定而復雜的生態(tài)系統(tǒng),使得整個生物降解過程中微生物數(shù)量保持相對穩(wěn)定,處理效果較佳[6].