堆肥微生物种类及特点课件

堆肥微生物种类及特点

2011级环境科学目录一、堆肥研究背景二、堆肥简介三、堆肥过程中的微生物的种类和数量四、堆肥过程中的各微生物特点

五、举例——好氧堆肥反应过程六、小结堆肥研究背景

人类为满足自身活动的需要，在生产和生活过程中会产生大量的有机固体废弃物。这些有机固体废弃物主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、城市生活垃圾以及污水处理厂污泥。法国1988年8000个城市污水处理厂产生600000t污泥,日本的公共污水处理系统一年产生2200000m3污。在我国，年产各类作物秸秆6亿多吨,而预计至2015年年末，我国脱水污泥年产量将超过2600万吨。其处理处置已成为人类面临的重要问题之一。堆肥简介

堆肥是在微生物作用下，通过发酵使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程，在微生物分解有机物的过程中，不但生成大量可被植物吸收利用的有效态氮、磷、钾化合物，而且又合成新的高分子有机物——腐殖质，它是构成土壤肥力的重要活性物质

根据处理过程起作用的微生物对氧气不同需求，可以把有机废弃物堆肥处理分为：

好氧堆肥：在有氧条件下，好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖，产生出更多生物体的过程。

厌氧堆肥：在不通气的条件下，将有机废弃物进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废弃物无害化的过程。堆肥方式与好氧堆肥法相同，但堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长。堆肥过程中的微生物的种类和数量

通过研究表明：细菌和霉菌是堆肥过程中的优势类群，芽孢杆菌和曲霉菌是优势种

细菌：是中温阶段的主要作用菌群，对发酵升温起主要作用；

放线菌：是高温阶段的主要作用菌群；

芽孢杆菌、链霉菌、小多孢菌和高温放线菌是堆肥过程中的优势种

对45℃堆肥样品分离5次后，取得菌株57株，鉴定其中12株得到曲霉属2株、芽孢杆菌属7株、肠道杆菌属1株、假单胞菌属1株。对55℃堆肥样品分离取得32株，鉴定其中7株得乳酸杆菌属1株、芽孢杆菌属3、假单胞杆菌属1株、链球菌属1株、小单孢菌属1株，并得出，在45℃所分离的各菌株，其蛋白酶活性均适宜于45~55℃，55℃所分离的菌株，其蛋白酶活性最佳温度在55~65℃。

研究发现堆肥过程中微生物群落结构的变化表明，微生物量先升后降，而微生物群落多样性一直连续增加。例如：革兰氏阳性菌在堆肥起始阶段随着堆肥温度的上升而迅速增加，随后随着堆肥温度的下降而逐渐减少。革兰氏阴性菌和真菌在堆肥温度达到约50℃之前增加，但是，在高温期反而减少。当堆肥温度由高温降至50℃时，二者又出现增加。

堆肥过程中的各微生物特点

一、堆肥过程微生物菌种的变化二、细菌特点三、真菌特点四、放线菌特点二、细菌特点细菌凭借其大的比表面积，可快速利用可溶性物质，在数量上通常要比体积更大的微生物（如真菌）多得多。有些细菌，例如芽孢杆菌，芽孢杆菌属的一些种，如枯草芽孢杆菌（地衣芽孢杆菌和环状芽孢杆菌是堆肥高温阶段的代表性细菌，它们能形成很厚的孢子壁以抵抗高温、辐射和化学腐蚀等不良环境。

嗜温细菌是堆肥系统中最主要的微生物。研究表明，在城市污泥堆肥过程的初始阶段，嗜温细菌最为话跃，其数量为8.5×108~5.8×109／g干重样品，随着温度达到最大值，其种群数量达到最低；在降温阶段，嗜温细菌的数量又有所回升。Beffa等曾经在堆肥过程中的高温期筛选出嗜热菌属，这些细菌能够在65℃以上，甚至高达82℃的垛温下生长。三、真菌特点嗜温性真菌（地霉菌）和嗜热性真菌（烟曲霉）是堆肥生料中的优势种群，其他一些真菌，如担子菌、子囊菌、橙色嗜热子囊菌也具有较强的分解木质纤维素的能力。但随着温度的升高，真菌的菌落数开始减少，在64℃时，所有的嗜热性真菌几乎全部消失。当温度下降到60℃以下时，嗜温性真菌和嗜热性真菌又都会重新出现在堆肥中。研究表明，酵母菌和丝状真菌的数量在污泥堆肥进入高温期时开始下降，高温末期则显著降低。

好氧堆肥反应过程

好氧堆肥过程一般分为四个阶段即：升温阶段15~40℃高温阶段60~70℃降温阶段温度持续下降腐熟阶段

40℃左右升温阶段

堆肥初期，堆层基本呈中温，嗜温性微生物较为活跃并利用堆肥中易降解的葡萄糖、脂肪等有机物旺盛繁殖。它们在转换和利用化学能的过程中，有一部分变成热能，由于堆料有良好的保温作用，温度不断上升。

高温阶段

堆肥材料中的复杂有机物质，如纤维素、半纤维素、果胶质等，也逐渐被微生物分解，并开始腐殖质的形成。在该阶段中，以嗜热性微生物占优势。常见的嗜热性真菌有嗜热真菌。常见的嗜热性放线菌有褐色嗜热链霉菌普通嗜热放线菌等。温度升到60℃后，嗜热性真菌的活动几乎完全停止，取而代之，放线菌、嗜热性芽孢杆菌和梭菌的活动渐占优势。普通嗜热放线菌是放线菌的主要优势种之一。降温阶段

当有机物基本降解完毕，嗜热菌因为缺乏养料而停止生长，产热随之停止，堆肥的温度逐渐下降，直到稳定在40℃左右，并且开始形成腐殖质。

腐熟阶段

堆体温度降低后，嗜温微生物又重新占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只需自然通风即可。小结

随着经济社会的发展，人类与自然界的矛盾逐渐加剧，堆肥作为一种有效的处理有