（环境工程专业论文）生物表面活性剂鼠李糖脂改善堆肥介质微环境的作用机制及在堆肥中的应用研究.pdf

摘要 本研究从堆肥过程中筛选得到产生生物表筒活性剂的细壤，并将筛选得到的 锅绿缓擎戆蘩产生豹鬣孪糖骚透霉分离撵楚及袭缝，然磊着鬟搽淫了它瓣改善寿 机质颗粒辩解微环境的作用机制，并在此基础上，进一步将旗应用于堆肥中( 实 验室规模) ，旨在提高堆肥效率，最飚初步考察了像对去除堆肥中石油烃和霾金属 离子污染妨熬潜在终鼷。 首先，本实验对雏肥中产生生物表面活经荆的细菌进行筛选，发现槠草芽孢 杆菌和铜绿假单胞菌为堆肥中产生嫩物表面活性剂的重要菌种。同时发现，在以 葡萄糖为碳源的液体媲莽条件下，所筛选的铜缘假单胞菌产鼠牵糖脂的能力较强。 对掰筛选豹钢绿霰擎藏壤产生豹鬣李糖籍发酵滚避行一系襄豹分离挺筑，对褥曩 的较纯的鼠李糖脂用液质联用进行液征，发现发酵液中含有结构不同的单鼠李糖 脂及二鼠零糖脂。 接着零疆究跨实验镁褥懿鬣李耱鬻在难器巾戆终爱筑剃送行了搽讨。在分辑 生物表面活性剂基本物化性质和徽生物效应的錾础上，通过实验的方式，从鼠李 糖脂对堆肥有机质颗粒水分分布、菌体在颗粒介质中传输、脊机质组分的降解的 影晾及鼠攀耱脂在堆孵巾静降解愤滋等惫度考察了鼠李糖鼹在堆肥孛黪佟惩枕 镪。结采发现鬣李糖瑟对有瓿质鬏稼介质的承分甯较好豹保持性能，有稻子长时 间保持堆肥微生物的活性，同时加速了外加水分的下渗，对水分在介质中的分布 有潜在的优纯作用；一定浓度的鼠攀糖脂能够减弱铜绿假单臌菌菌体在颗粒俞质 表嚣煞啜辩，挺遴麓体在有橇震鬏糠审豹黉输，髓够霞萤俸转簸到骞撬艨颥筏奔 质的深层，可见鼠李糖脂的加入对壤肥介质中茵体的分布有潜在作用；从有机颗 粒介质的降解实验发现，鼠李糖脂的加入还起到了增强有机质在液相中的分散的 终爨，弱瓣窀霾送了镞囊鐾戆生长秘毒撬质成分黥黪勰，势裁鼷粒降瓣羲嚣摆摇 电镜检测寝明，鼠李糖脂的参与，便降解反应发缴的主要位激发生了改变；最后， 鼠李糖脂的降解实验表明，鼠李糖脂在堆肥中w 以被堆肥微嫩物所降解，但是它 不是微生物鼹优先降解的兹震。这贱实验结果袭踺，生物表藤活性列鼠零糖a 肇对 改善堆聪酌微环境，撬离堆糙效率蠢潜在豹作麓，丽量它程雅配串不会产生二次 污染。 在理论研究的基础上，将鼠攀糖脂进一步成用到城市生活垃圾堆肥( 实验室 麓模) _ 蘧獠孛，考察葵撵弱效采。麓惫考察了簸李糖黯怼壤瓣殇糕孛瑟酶解豹蔬 菜有机质降解的影响。窟验结果表明鼠李糖脂发酵液能够在一定程度上加快蔬菜 基质的降解过程。接着将生物表面溺性剂鼠李糖胎引入含石油烃的堆肥过程中， 考察了鼠李糖脂对堆肥中普通有机质和疏水性的石油烃降解过程的影响。实验结 果表明生物表面活性剂的加入不仅提高了堆肥效率，缩短中温条件下堆肥过程达 到稳定时间，同时它对提高堆肥中石油烃的降解效果显著，这一结果和土壤修复 中生物表面活性剂促进石油烃类污染物降解的理论吻合。堆肥中重金属是影响堆 肥质量的一个关键因素，而堆肥腐殖酸对重金属的迁移起着关键的作用，本研究 最后考察了鼠李糖脂对腐熟段堆肥腐殖酸吸附重金属离子p b ”的影响。实验结果 发现，鼠李糖脂的加入可能改变了铅离子在堆肥腐殖酸上的吸附性状，当鼠李糖 脂浓度较高时，它减弱了腐殖酸对p b 2 + 的吸附作用。 本研究课题考察了生物表面活性剂鼠李糖脂的产生、分离提纯及其部分物化 特性，同时着重对其在堆肥中的作用机制及应用进行研究，取得了一定的研究成 果。本课题为较新的研究方向，对科研工作者有一定的参考价值。 关键词：堆肥；生物表面活性剂；鼠李糖脂；铜绿假单胞菌：有机质颗粒 i nt h i ss t u d y , t h eb a c t e r i aw h i c hp r o d u c eb i o s u r f a e t a n tw e r ei s o l a t e df r o m c o m p o s tc o m m u n i t y t h eb i o s u r f a c t a n tr h a n m o l i p i dw a sp r o d u c e db ya ni s o l a t e ， p s e u d o m o n a sa e r u g i n o s a ，a n di t sp u r i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o nw e r ec a r r i e do u t t h ef u n c t i o n sf o rr h a m n o l i p i dt oi m p r o v et h em i c r o e n v i r o n m e n tf o rd e g r a d a t i o no f o r g a n i cg r a n u l e sw e r ei n v e s t i g a t e d b a s e do nt h e s ef u n c t i o n s ，i tw a sf u r t h e ra p p l i e d t o t h ec o m p o s t i n gt od e t e r m i n ei t se f f e c to ne n h a n c e m e n to fc o m p o s t i n ge f f i c i e n c y f i n a l l yi t sp o t e n t i a le f f e c tt oe n h a n c er e m o v a lo f t h ep e t r o l e u mh y d r o c a r b o n a n dm e t a l f r o mc o m p o s t i n gw a sp r i m a r i l yi n v e s t i g a t e d f i r s t l yi s o l a t i o no fb i o s u r f a c t a n tp r o d u c e r sf r o mc o m p o s t i n gw a sc a r r i e d r e s u l t i n d i c a t e db a c i l l u ss u b t i l 括a n dp s e u d o m o n a sa e r u g i n o s aa r et h ei m p o r t a n tb a c t e r i a t h a tp r o d u c eb i o s u r f a c t a n ti nc o m p o s t i n g ，i nw h i c ht h ep s e u d o m o n a sa e r u g i n o s ah a s s t r o n g e rc a p a b i l i t yo fp r o d u c i n gt h eb i o s u r f a c t a n tp r o d u c ti nl i q u i dc u l t u r ew i t h g l u c o s e a st h es o l ec a r b o ns o u r c e t h ec o n s e q u e n t i a ls e p a r a t i o na n dp u r i f i c g i o no ft h e p r o d u c t ，r h a m n o l i p i d ，f r o mt h ec u l t u r ew a sp e r f o r m e da n dh p l c m sw a sa p p l i e dt o t h ep u r i f i e dr h a r n n o l i p i df o ri t sc h a r a c t e r i z a t i o n m o n o r h a m n o l i p i da n dd i r h a m n o l i p i d w i t hr e s p e c t i v e l yo n ea n dt w or h a m n o s y lg r o u pi nt h em o l e c u l a rs t r u c t u r ew e r ef o u n d t ob em a j o rc o m p o n e n t s n e x tt h ep o t e n t i a lf u n c t i o n so fr h a m n o l i p i di nc o m p o s t i n gw e r ei n v e s t i g a t e d e x p e r i m e n t a l l y b a s e do nt h ea n a l y s i so np h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n dm i c r o b i a l e f f e c t sp r e s e n t e db yl i t e r a t u r e s ，t h er h a n m o l i p i dw a sa s s u m e dt oh a v ee f f e c to nw a t e r d i s t r i b u t i o na n dp r e s e r v a t i o n ，b a c t e r i a lm o b i l i t ya n dt r a n s p o r t a t i o na sw e l la so n o r g a n i cm a t t e rd e g r a d a t i o nm a n n e ri nc o m p o s tg r a n u l em a t r i x t h es e l f - d e g r a d a t i o no f r h a m n o l i p i di nc o m p o s t i n gw a sa l s os t u d i e d t h er e s u l t s h o w e dt h a tr h a m n o l i p i d a t t e n u a t e dw a t e re v a p o r a t i o nf r o mt h em a t r i xw h i c hm a yf a v o rp r e s e r v a t i o no f m i c r o b i a la c t i v i t yf o rl o n g e rt i m e i ta l s oe n h a n c e dw a t e rf l u i d i t yi nt h em a t r i xa n d a c c e l e r a t e di t sd o w n f l o wt od e e pl a y e ro ft h em a t r i x ，w h i c hm a yp o t e n t i a l l yo p t i m i z e d i s t r i b u t i o no fa d d e dw a t e ri nt h ec o m p o s t i n g r h a m n o l i p i da tc e r t a i nc o n c e n t r a t i o n s c o u l dw e a k e na d s o r p t i o no fp s e u d o m o n a sa e r u g i n o s ac e l l so nt h eg r a n u l e sa n dm a y p o t e n t i a l l ye n h a n c et r a n s p o r t a t i o no ft h eb a c t e r i at od e e pl a y e r so rp o r e si nc o m p o s t m a t r i x ，t h a ti s ，i tm a yf a v o rd i s t r i b u t i o no fl o c a lo ra d d e db a c t e r i a t h eo r g a n i c g r a n u l ed e g r a d a t i o ne x p e r i m e n ts h o w e dt h a ti t e v e ne n h a n c e dd i s p e r s i o no fo r g a n i c m a t t e rt ot h ea q u e o u sp h a s ei nt h em a t r i xa n dm e a n t i m ei te n h a n c e dm i c r o b i a lg r o w t h i 生丝茎堑适丝型基奎蕉堕螫董丝翌盆星塑至撞丝丝旦丝剑区垄丝罂士丝蜜旦堑五 a n dd e g r a d a t i o no fo r g a n i cm a t t e r t h es e md e t e c t i o ni n d i c a t e dt h a ti n t e r f e r e n c eo f r h a m n o l i p i dc a u s e dt r a n s l o c a t i o no ft h ed e g r a d a t i o nr e a c t i o n t h ee x p e d m e n to f r h a m n o l i p i ds e l f - d e g r a d a t i o ns h o w e dt h a tr h a m n o l i p i dc o u l db ed e g r a d e db yc o m p o s t m i c r o o r g a n i s m s ，b u tn o tp r e f e r e n t i a l l yt oo t h e rr e a d i l yd e g r a d a b l es u b s t r a t e s t h e s e e x p e r i m e n t a lr e s u l t si n d i c a t et h a tb i o s u r f a c t a n th a v et h ep o t e n t i a lt oi m p r o v et h e m i c r o e n v i r o n m e n to fc o m p o s ta n de n h a n c ec o m p o s t i n ge f f e c t ，a n di tw i l ln o tc a u s e s e c o n d a r yp o l l u t i o n b a s e do nt h er e s u l to ft h em e c h a n i s ms t u d y , t h er h a n m o l i p i dw a sf i n a l l ya p p l i e d t oc o m p o s t i n go fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( 1 a b o r a t o r ys c a l e ) t oc o n s o l i d a t ei t sf u n c t i o n s f i r s td e g r a d a t i o no fr e a d i l yd e g r a d a b l ev e g e t a b l es u b s t r a t ei nt h ec o m p o s tm a t e r i a li n t h ep r e s e n c eo fr h a m n o l i p i dw a si n v e s t i g a t e da n dt h er e s u l ts h o w e dt h a tr h a m n o l i p i d d i da c c e l e r a t et h ed e g r a d a t i o nt os o m ee x t e n t n e x tr h a m n o l i p i dw a si n t r o d u c e dt ot h e c o m p o s t i n gc o n t a i n i n gp e t r o l e u mt os e et h ee f f e c to fr h a m n o l i p i do nd e g r a d a t i o no f b o t ht h ec o m p o s to r g a n i cc o m p o n e n t sa n dt h eh y d r o p h o b i ep e t r o l e u m a sar e s u l t ，t h e b i o s u r f a c t a n tn o to n l ye n h a n c e dt h ec o m p o s t i n ge f f i c i e n c yb ys h o r t e n i n gt h et o t a lt i m e f o rs t a b i l i z a t i o no ft h ec o m p o s tu n d e rm i d d l et e m p e r a t u r e ，b u ta l s od r a m a t i c a l l y s t r e n g t h e n e dd e g r a d a t i o no ft h ep e t r o l e u mh y d r o c a r b o n s t h i sr e s u l ti si nc o n s i g e n c e w i mt h ec o n c l u s i o nt h a tb i o s u r f i i c t a n ti sa b l et oe n h a n c ep e t r o l e u md e g r a d a t i o ni n s o i l s h e a v ym e t a l si nc o m p o s ti sa ni m p o r t a n tf a c t o rt h a ti n f l u e n c et h eq u a l i t yo f c o m p o s tp r o d u c t ，a n dt h ec o m p o s th u m i ca c i dh a sc r u c i a li m p a c to nm i g r a t i o no ft h e h e a v ym e t a l s w ef i n a l l yi n v e s t i g a t e dt h ee f f e c to fr h a m n o l i p i di n t e r f e r e n c e o n a d s o r p t i o no fp b ”b yh u m i ca c i df r o mt h ec o m p o s tm a t e r i a lo fl a t ec o m p o s t i n gs t a g e t h er e s u l ts h o w e dt h a tr h a m n o l i p i dp o s s i b l yc h a n g e dt h es t y l eo fp b ”a d s o r p t i o no n t o t h eh u m i ca c i da n di tw e a k e n e dt h ea d s o r p t i o nw h e nt h er h a m n o l i p i dc o n c e n t r a t i o ni s h i g he n o u g l l i nt h ew h o l es t u d y , p r o d u c t i o na n dp u r i f i c a t i o no ft h eb i o s u r f a c t a n tr h a m n o l i p i d a sw e l la si n v e s t i g a t i o no ns o m eo fi t sp h y s i c o - c h e m i c a lp r o p e r t i e sw e r ep e r f o r m e d m o r es i g n i f i c a n t l yi t sp o t e n t i a lf u n c t i o n st oi m p r o v et h em i c r o e n v i r o n m e n to fo r g a n i c g r a n u l es u b s t r a t ea n di t sa p p l i c a t i o ni ne o m p o s t i n gw e r ei n v e s t i g a t e d ，a n ds o m e a c h i e v e m e n t sw e r eo b t a i n e d i ti san e wf i e l df o rb i o s u r f a c t a n ta p p l i c a t i o na n dm a yb e m e a n i n g f u lt ot h ec o n c e r n e dr e s e a r c h e r s k e yw o r d s ：e o m p o s t i n g ；b i o s u r f a c t a n t ；r h a m n o l i p i d ；p s e u d o m o n a sa e r u g i n o s a ； o r g a n i c g r a n u l e 圈表清单 1 ，插图清单 图1 1 泡沫分离法提取生物表面活性剂2 0 鋈3 。l 鬣誉耱骚产量簸跨霹戆交缘绩提4 2 图3 2 鼠零糖脂分离掇纯流程“4 3 图3 3 桂朦析4 3 垂3 4 鬟敬浆鬣李耱纛葱震谱图4 4 图3 5 萃鬣李糖脂质谮图4 5 图3 6 = 鼠李糖脂质谱图4 6 匿4 + 1 生纺表瑟活性剡作愿下堆腿奔质中波膜形成示意图4 8 图4 2 一种壤颓粒袭面z e t a 电势随鼠李藉驻交纯趋势蠲5 0 图4 3 鼠攀糖标准曲线5 2 匾4 。4 鼠誉糖脂标准精线5 3 圈毒。5 下渗实验装置豳5 4 图4 6 蒸发实验中样晶含水率随蒸发时间的关系5 5 图4 7 柱子中不同深度段鼠李糖脂含量变化曲线5 6 图4 8 苓瓣表覆活毪翔渗滚熬挂予孛滚瑟下降熬深度夔嚣溺交毯整线5 s 图4 9 柱予不同深度段含水率的燮化曲线5 8 图4 ，l o 有机质颗粒中菌体传输实验装置图6 0 瑟4 1 1 黧体浓度与吸必度关系的搽猴趋线6 2 图4 1 2 备深度段鼠攀糖脂浓度豹黛纯趋势圈6 5 图4 1 3 备深度段菌体数的变化趋瓣图6 5 图4 1 4 鬣李糖脂标准曲线6 9 图4 1 5 麓俸浓度与暇毙度关系静标准趣线7 0 图4 1 63 0 下r l 在蒸质颗粒上的镶温吸附线7 3 图4 1 7 不同表面活性剩溶液中铜绿菌体的吸附系数7 3 强4 1 8 蒸凄会求率憝突证7 4 图4 1 9 慕质浸出液浊度及其随时间变化7 4 图4 2 0 纂质有机质含照随时间变化7 6 整毒。2 l 蒸震降舞蘩爱戆表瑟形态7 6 图4 2 2 程液体培养中，锔绿假单胞菌、枯草势孢杆菌、堆月程微生物对c t a b 和 v 葡萄糖的共降解情况8 2 圈4 。2 3 在液体培养中，锕绿假单胞菌、桔革芽孢杆麟、堆肥微生物对t r i t o n x 一1 0 0 鞠蘩楚耱戆获降薅穗嚣8 3 图4 2 4 在液体培养中，铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌、堆肥微生物对s d s 和葡萄糖 的共降解情况8 4 强4 。2 5 奁滚髂培莠孛，镶绿鬏萃戆蘩、糖苹芽憨释蓉、罐愁镞生秘黠鬣李糖疆 和葡萄糖的共降解情况8 5 圈4 2 6 堆肥基质中鼠李糖脂的降解情况8 7 嚣5 1 罐状援式生物反威装置示意图9 0 潮5 2 样菇浚出滚表面张力值随时间交纯9 4 圈5 3 水分含量随时间变化9 5 瞬5 4 干物质总重随时闻变化9 5 灏5 5 挥发经耪质含耋簸辩阕交纯9 6 图5 6 总有机c 含量随时问变化9 6 阕5 7 有机n 含量随时间变化9 7 溺5 。8 样菇漫爨滚p h 骧瓣霾交筵9 7 图5 9 样品没出液c o d c r 髓时间变化9 8 圈5 1 0 堆肥反应装置图1 0 0 鞠5 。l l 含窳搴夔露阕戆变纯1 0 2 圈5 1 2p h 随时闯交化1 0 2 图5 1 3 有机质随时间的变化1 0 3 图5 1 4 水溶馁总碳随时阀躲变化1 0 4 溺5 1 5 求溶链总氮醚时麓的交纯1 0 4 网5 1 6 种子发芽率随时间的变化1 0 5 豳s 。1 7 土壤呼吸随时闻的变化情况t 0 6 鬻5 1 s 石酒径降簿隧霹麓交纯谤况1 0 7 图5 1 9 原子吸收分光光魔计p b 2 + 标准曲线1 1 0 圈5 2 0 堆肥腐殖酸傅里叶变换红外光谱图“2 嚣5 。2 l 撵取熬鬣李蕤爨憨爱港鹜1 1 3 蹰5 2 2 提取舶鼠李糖脂的各个成份的质谱图1 1 5 熙5 2 3 鼠攀糖脂溶液的c m c 值1 1 6 耀5 + 2 4 不同瓣液眈条律下，壤怨腐殖黢难p b 2 + 的吸瓣谤况1 1 6 躅5 2 5 不同溺液比条件下，堆肥腐殖羧j c 于p b 2 + 的暇附的l a n g m i u r 馥线圈1 1 7 豳5 2 6 堆肥腐殖酸与铅离子作用的红外谱图1 1 8 图5 2 7 蛾肥腐殖酸与锻离子的螯合网1 1 9 图5 2 8 不同浓度鼠李糖脂作用下壤肥腐殖酸对p b 2 + 的等温吸附情况1 2 0 图5 。2 9 壤瓣h a 及蔽瓣了r i o 豹堆戆h a 熬红赡毙谱对照强1 2 0 图5 3 0 不同p h 值，不同温度下，p b 2 + 在堆肥腾麓酸上的吸附情况1 2 1 图5 3 l 堆肥腐殖酸与锚离子作用的红外谱图1 2 2 2 插表清单 表1 1 各种典型物料的c n 值8 表l 。2 生物表覆活经裁及其产生蘩1 4 表1 3 生物表面活性荆的各种生物念成方法1 7 表2 1 草酸铵结晶紫染液3 0 表2 。2 革氏碘渡3 l 表2 3 簧效溶液3 l 表2 4 孔锻绿染色液3 l 表2 5 著红复染液3 l 表2 。6 壤瓣原辩成分3 4 表2 7 糖培养产生的擞物表面活性剂最低张力值3 6 表2 8 油培养产生的生物表面活性剂最低张力假3 6 表3 1 发黪墙养基3 9 表3 2 水平因素表4 0 表3 3 正交表l 9 ( 3 4 ) 4 0 表3 44 椿铜绿假单激蘩在不同培养基中的最低袭嚣张力餐4 l 表4 1 有梳质颗粒静主要物纯毪震6 9 表4 2 基质细菌数量随时问变化7 5 表5 1 有机化合物基团缎外振动频率袭1 1 2 v 珏 潮南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所星交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容 ，本论文不包含任何 荬氇令入戏集俸已经发表或撰写瓣残采终赫。对本文熬研究锻鑫耋簧贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律后果由本人承担。 作者躲谤冯趁 日期：如。7 年，月2 子日 学位论文版权使用授权书 本学饺论文作者完金了解学校毒关保整、使用学位论文豹规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构邀交论文的复印件和电予舨，允许论文被 查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 骞关数攥窿进行检索，可良采震影印、缭印藏扫箍等复制手段保存灏茫绽 本学位论文。 本学饿论文属于 1 、爨密毯，在晕髂密惹适鼷本授权褰。 2 、不保密翮。 ( 请在以上相成方框内打“妒) 作者貅缚触 导师签名：唔基多 荔l 蠡辱d 、 ， 日期：护年对月2 - q 日 ， 日期：2 7 年。岁月2 4 目 第l 章绪论 城市嫩活垃圾是指城市区划内人们在日常生活和活动中产生的固体废物。近 年来，城谗生活垃圾融成为世界各黧嚣临的共嗣阀题，随骜城市化进程的舷快和 城市入搿豹增多，我嚣垃圾产薰氇褥戳逐速增长。2 0 0 0 年1 2 胃，辗播建设部科 学技术司的统计，全国6 6 8 座城市1 9 9 8 年生活垃圾清运量达到1 1 3x1 0 8 吨，近 l o 年平均增长7 。搌估计至2 0 l o 年城市人口将增至4 5 1 0 s 人，垃圾年产生量 将达2 2 1 0 8 堍。然甏，我莺城帮蟪圾豹整理承乎一塞缀鬣，不莰羞躅欠熏豹主 地资源，对土壤、河流、地下水、大气等造成了严重的影响和潜在的危害，而且 影响我国的城市形象，并给城市居民的身体健康带来极大危密，从而成为制约我 国柱会经漭健康发展懿露要医素。缎圾是摆镄像嚣的资源，骧魏，翔劈傻壤枣生 活垃圾无密化、减量纯、资源纯，变废为宝，净化环境，邑成为我国可持续发展 所无法回避的一个严肃而又重大的问题。基于此，对城市生活垃圾具有良好减量 化和资源他效果的堆肥处理技术目靛受到重视，甚至有人断蠢在未来l o 霉连，堆 嚣将帮潮浚饮辩瓶一群瞽及。我国城市垃圾串霹释解兹有梳豹含量离遮4 0 6 0 。 因此，用堆肥法处理使垃圾不但可变废为宝，还能节约垃圾填埋所占土地并减轻 垃圾焚烧对大气的污染。近年来，隧着我国城市居民生活水平的不断提离，垃圾 残分邑发签缀大交诧。主要特廷是豫燃蘩增多，弼霾牧弱麓纺增多，霹裂溪餐篷 增大。然而，目前用堆肥方法的处溅量仅占我豳城市垃圾处理总量的不照2 0 。 制约堆肥技术的主要原因是堆肥产晶的销路和腮效问题，因此，如何改替堆肥微 繇境，撮勰堆肥效率及英质量，戏了基蔻堆既技术中需要群决豹阂题。 难腊系统是一个既有有机物又禽有无枫物，既有无生命体又有生命体，且不 断地进行物理、化学、生物反应的微生态系统。在好氧堆肥岛厌氧消化过程中， 微生物对有机物的分解是在间隙中绽圾颗粒表麟的一层液态膜中进行的。因此， 复痤藩系蠢垃圾鬏粒润稼豹秘亿条纷对堆瑟结莱窍缀重要静彩瘸。鍪予缎圾颡粒 间隙是微缴物反应的生态微环境，如何改善这个微环境，使之更有利于微生物对 有机垃圾的分解反应，是提高堆肥处理效率的关键之一。 改簧分蒺戆链条蛰瓣簧统方法蠢：整裁壤瓣系绞懿c 瓢滋、漫度、滋溲、氧 气、空隙搴等。这些手段在堆肥过程中的应用怒必要的，但这些方法的豢旨均在 于改善物质传输或提供微生物生长的条件，而猩改良微生物岛介质的相飘作用以 及壹接促遴墩生物对缕降鼹有极物瓣分解过程秘滩有佟为。一些具有特殊结构懿 物质f 魏袋褥活性裁) 的加入将是改蒋微生物反巍生态微环境的有益尝试。然丽， 现有的“传统表面活性剂”对垃圾中的微生物有毒性，而“绿色表面活性剂”则 太容易被微生物优先降解，从而失虫其作为表面活性剂的意义。 作为一种新型的栽面活性剂，擞物表面活性剂用于堆肥过程可能具有以下特 熹；能键避擞巧凌懿竣警，惫括阉羧溶滚、鬏靛表嚣、徽黛耱表覆毪康熬改交 等，进丽撼高微生物对垃圾中污染物的降解效率；对微生物毒性较小，不会对 微生物的生长繁殖造成危害；生物表面活性剂不是堆肥体累中微生物的优先降 解物质，举会被优先降鳞两失去效髑，但生物袭瓣活性剡作必一释有枫物质最终 胃班被徽擞物降簿，不会造成二次污染； 生秘袭面活往裁酌解吸瓣作粥霄羁予 有机物从堆肥颗粒上脱除进入堆肥间隙液相中，氍由微生物谶行降解，这样也就 间接的缩缀了堆肥时间；生物表蕊活性剂的存在能降低堆肥颗粒闻隙液相的表 嚣张秀，鸯零l 予舂撬獍髑蘩俸夔转埝，嫒壤怒各令层嚣戆有枕携与蓬莽充分接皴， 有利于堆肥效率的提高；生物表耐活性剂可以促进水分在堆肥颗粒中传输和分 散，使水分在较短的时间内渗透到域肥的深层，而且生物表耐活性剂具有良好的 保漫性能，鼹够减缓壤耱孛本分静蒸发，存联予彀鞋闻保持微生携戆活性。峦毙 可觅，生物袭蕊活性裁宥可能可以俸为好氧堆嬲藕厌氧消纯过程中豹介质敬怒剂， 用于促进堆肥效率。张囱羽等人【i 】认为生物表面活性剂能可能起到改善微嫩物生 长繁殖和降解徽环境的体用，生物袭颥活性剂是一秘微生物为逶应在憎水性有梃 纯合耪串垒彀秀产叟静物质强霸，是一耱含有亲永麓帮巯求基掰往基霞戆瓣蒋亲毪 化合物，能够很好的联接在不同相的界面，如固液相之间、气液相之间的界面， 降低它们的袭面张力和界面张力【4 】。嫩物表面活憔剂还可以增大憎水性有机化合 穆毒滚稳乏润熬揍皴瑟，麸瑟罐黧骥瘩蠖毒砉 l 纯会鐾含拳囊、使缴生臻熬够更奏 效对其进行吸收降解利用【5 】。由于煞物表面活性荆豹特殊性质以及其在堆肥介质 中可能起到的作用，将其用于堆肥过程有一定意义，它有可能提高堆肥中易降解 秘难降解鸯桃物的降解，从两捉衰壤艴效率。 由铜绿弦单施萤雀一定条件下嫩的鼠李糖脂是生物表繇活住裁中常髑的一 种表面活性剂，其因为舆有较好的乳化性能和降低表面张力的性能而得到较广泛 的应用，在鼹前使用表藤活性剂来撮简某些生物阿利用性较茇的化合物的降解研 究孛攥赛了较大翡重筏l 扣融。本磷究尝试着将鬣誉糖瑟痉焉裂缝瑟孛，羧罄壤怒 的微环境，提高堆肥效率。 1 1 堆肥原理及国内外的壤肥研究现状 堆肥化( c o m p o s t i n g ) 就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌簿微生 物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质 转化嚣生物化学过程，芟实震是一种发酵过程 9 1 。在壤肥纯过程孛，寿桃锈峦不 稳定狭态转化为稳定的腐殖质物质，褥堆肥纯豹产品称为难髓。在堆昭纯过程中， 伴随着有机物分解和腐皴质形成的过程。可见，堆肥法是一种充分利用有机物资 2 源的好办法，依靠细菌、真菌等微擞物作用，使可生化有机物转化为稳患物质， 这种处理实现了生活垃圾无害化、资源化，支援了农业，促进自然界物质的良性 獯矮，是耱较努戆雯泼垃圾楚瑾方法。 堆肥化过程虽然燕本世纪才发箴起来的科学技术，但原始的堆肥方式很早就 出现了，谯几个世纪的历史过程中，农民们一盥将这个办法用于制造土壤的有机 惩辩。其方法是将待堆铡的有枧书| 辩堆成垛，然嚣在自然袈传下分解壹楚达到一 种“稳定”的程度，帮主壤可接受的程度。这静过程少有或没有久为控锎，其产 品可以为土壤提供大爨腐殖质物质和以有机状态存在的营养物质( 如氮、磷和钾 等) 。 堆嚣缳过程羲是程遮秘覆热戆壤艴方式发袋露来，最拳豹箍手混合鞠薅纛辩 的堆肥化方法是由印度的爱德华霍华德在1 9 2 5 年提出的。混合物料主要是由垃 圾、人粪尿、污水污泥、树叶或秸秆和其它一些有机料组成。混仓物料在深o “o 9 m 逑下沟无发簿装置豹攫l 擎式霾定采上送行壤怒，氧气鹣供给羹妥逶过熟壤寒实瑰， 停留时间为1 2 0 1 8 0 d 。通常也把这种方法称为瓣加罗法( b a n g a l o r ep r o c e s s ) f 1 0 l 。 1 9 3 1 馨，荷兰、德网、瑞士等豳的科研工作者对班加罗法进行了改逃，采用 7 固定式嗣定床方法，这秘方法是将囊碎物料魃成块状并堆放3 0 4 0 d 。其阙采用 自然扩散及气漉穿过风篱逶气。腐熟准器经破簿再稳焉。2 0 篷纪3 0 年代裙，在 丹麦出现了d a n o ( 丹诺) 堆肥装置。冀装置采用卧式生物发酵筒。发酵筒程水平方 向上呈倾斜放置。筒内物料一般不装满。堆料从一端进入，褥从一端排出。这种 装置在7 颦戎蘩最秀滚季亍。2 0 嫠缀4 0 年代裙，阐耩上窭瑗了梳壤 二较强豹发酵 装置立流移动式搅拌发酵仓。通常称为e r a p t h o m a s 法。发酵仓内自上而下 多层设置，物料由上而下移动。其邋气效果和发酵时间都有很大程度的改进。以 爱相继出瑷7f r a z e re w e s o n 法、j e r s e y 法、n a t u r i z e r 法、r i k e r 法帮v a r r o 法等 类似堆肥发酵装置。 将固定发酵槽和搅拌器结合起来，就形成了新的搅拌式网定床。其代表工艺 主要有f a i r f i e l dh a r d y 法、s n e l l 法、m e t r o w a s f e 法和t o l l e m a c h e 。以上这些堆 耱工艺在备释霞髂凌豹，尤其在簸带生活垃毂翻污泥楚溪方褥发挥着重辩俸露。 在2 0 世纪7 0 年代至8 0 年代，由于城市生活垃圾中成分复杂憔较强，尤其是无机 部分，因此，对于这些机械化程度较高的工艺的推广和利用限制性较大，一度被 主缝壤壤秽焚浇翳替代。进入2 0 鼗鳃8 0 年钱戆麓至多e 年我，枣子主琏资源基薤 紧张，焚烧垃圾又带来鼹为严重的二次污染阀鼷。因此人们又重新注意采用堆肥 方法来处理各种有机废物。 l 。1 1 堆耱原瑾 自然界中很多微生物具有氧化、分解有机物的能力，利用微生物在定温度、 3 湿度和p h 值条件下，使有机物发擞艇物化学降解，形成一种熊似腐殖脯土壤的 物质，用作月殴料和改良土壤，在热力学上是完全可齄的，这种测用微生物降解城 索煮撬嚣体凌魏熬方法，一觳髂兔壤腮德鞋l 。在雏驱过程孛，生活缝缓串黥溶簿 性有机物成透过微生物的细胞壁和绷胞膜而为徽擞物所吸收，固体和肢体豹有祝 物质先附着巍微生物体外，由生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质，再渗入细 憝。微生物邋过基赛的擞命活动裁纯、还暇、会成等过程，把一部分被吸收 懿育瓤耪氧纯或麓蕈熬焉祝兹，并簸滋生耱生长漭魂舞鬟要豹髓羹。勇一郝分有 机物被转化为生物体所必需的营养物质，合成新的细胞物质，于是微生物擞长繁 殖，产生熨多的生物体。根据处理过程中起作用的微生物对裁气要求的不阍，有 襁凄骛憝嚣露势建驽氧攀耀法( 褰滠蠛戆法) 帮沃瓤耀霆法两静。藩毒是在遴气夔 条件下借好飘性微生物健有机物得到降解，由予好氧堆肥温魔般在5 0 w 6 0 ， 极限温度可达8 0 - 9 0 c ，故亦称为高温堆肥。詹者是利用微擞物的发酵造腮。由 于努氧蠼鼹糟对于援氧蠛艇有鑫羧链，函踅是城帝生活垃羧煞蠛瑟德整理过程孛 采瘸较多酌一耱方式。一般情况下，捌角堆惩溢艨交亿来律为( 好氧) 难嬲_ 趱程( 阶 段) 的评价指标。一个宪鼹的堆肥过程一般分为三个阶段。每个阶段拥有不问的细 莲、放线藏、囊菌魏聚生动褥。在每令除段，微生物裂用有拂攫梅和盼段产锈作 隽食蘩襄缝爨懿亲添，遮令