有机废物好氧堆肥实验Word格式.docx

1、其中简 单的判断堆肥腐熟的方法包括：1）根据外观和气味：在堆肥化过程中，物料的色度和气味的变化反映出微生物的活跃程度。对于正常的堆肥过程，随着进程的不断推进，堆肥物料的 颜色逐渐发黑，腐熟后的堆肥产品呈黑褐色或黑色，气味由最初的氨味转变 成土腥味。Sugahara等提出一种简单的技术用于检测堆肥产品的色度，并回 归出一关系式：Y = （0.388C/N） + 8.13 （R2 = 0.749）其中Y是响应值（颜色分析值）；他们认为Y值为1113的堆肥产品是 腐熟的。使用该法时要注意取样的代表性。不过，堆肥的色度显然受其原料 成分的影响，很难建立统一的色度标准以判断各种堆肥的腐熟程度。2） 根据

2、发酵温度：前期发酵的终点温度（4050C）与有机质分解速率一样 是微生物活动的尺度。温度的变化与堆肥过程中的微生物代谢活性有关，研 究表明二者之间的关系可用如下关系式表示：Kt = K2O0（T2O）（Kt、o分别为温度在T、20吃时的呼吸速率，6：常数）。当微生物活动减弱时，热量的上升率也相应下降，导致堆肥的温度下降。 但不同堆肥系统的温度变化差别显著。由于堆体为非均相体系，其各个区域 的温度分布不均衡，限制了温度作为腐熟度定量指标的应用。国际上一些学 考提出，某一堆肥系统在经过一次高温后，如果在最佳的匸况条件下也不能 再次升温，则可判断该系统基本达到腐熟c3） 种子发芽指数（GI）：未腐熟

3、的堆肥含有植物毒性物质，对植物的生长产 生抑制作用，因此，考虔到堆肥腐熟度的实用意义，植物生长实验应是评价 堆肥腐熟度的最终和最具说服力的方法。一般來讲，当堆肥水浸提液cress 种子发芽指数（GI）达到或超过50%时，可以认为堆肥已基本腐熟，对于种 子的发芽基本无毒性。本实验中用黑麦草种子发芽指数对秸秆和厨余废物好 氧公堆肥产物的植物毒性进行评判和比较C【实验设备与材料】1.恒温生化培养箱2.干燥箱3.恒温摇床4.pH 计5.灭菌锅6.菌落计数仪7.电子天平& 培养皿，试管，玻璃三角瓶，移液管，玻璃刮刀，白磁板等若干9.（温度、氧气）在线监测式好氧堆肥反应器所用培养基主要有：1.营养琼脂（用

4、于总细菌的计数）2.UBA琼脂（用于放线菌的计数）3.孟加拉红琼脂（用于真菌的计数）4.滤纸条纤维素培养基（用于纤维素分解菌的计数）【实验内容】1.堆肥过程特征参数的监测与分析1） 100L堆肥反应器的准备（由实验室进行），样本1为处于高温阶段的堆 肥，样本2为处于稳定期（腐熟度）的堆肥。堆料为6： 4： 1 （重量比）的 花卉秸秆、蔬菜废物和土壤。2） 堆温检测：用温度探头检测堆体中部的温皮，并从数字控制显示器读取 数据，监测时间为每隔6小时一次（每天15、21、3、9时），持续过程为16 次（4天）。3） 堆料pH变化:从堆体中取出10g样,用蒸饰水配成固液比5%的悬浮液， 摇床振荡lOm

5、in后左右，用pH计检测。4） 堆体出气口 02和CO2变化：将气体监测仪的探头深入反应器的出气口 15cm处，从仪器的显示器读取稳定后的数据，监测时间为每隔6小时一次（每天15、21、3、9时），持续过程为16次（4天）。2.平板稀释法检测不同堆肥微生物区系1）以无菌操作称取25g堆肥样品，放入装有225111L灭菌生理盐水的灭菌锥 形瓶内，于200r/min恒温摇床中振荡1520min,制成1： 10样品匀液（悬 浊液）。2） 将样品进一步做倍比稀释，即用灭菌吸管吸取5mL样品，放入装有45111L 灭菌生理盐水的灭菌锥形瓶内，经充分振摇制成1: 10样品匀液。同时进行 逐级稀释，直至获得

6、适宜的稀释度。3） 取不同稀释度的稀释液0.1111L均匀滴于不同的选择性培养基上，用玻璃 刮刀使其均匀涂布于培养基表面，分别计数细菌（牛肉膏蛋白腺琼脂培养基）、 放线菌（高氏一号培养基）和真菌（査氏培养基）的数目。4） 将涂布接种后的平板倒置在适温培养箱中培养35天，选取菌落分布均 匀且半均菌落数在30-300之间者进行计数。5） 另称取25g样品，置于105。（：下烘干至恒重，算出样品的含水率，用干 重表示底物中的含菌量：每克干物质的含菌数=每克新鲜物质中的菌数X含水率3.3试管MPN法检测纤维素分解菌的种群密度1） 将样品按上述方法进行逐级稀释后，取不同稀释度的稀释液lmL,无菌 操作接

7、种于装有己灭菌的9 mL依姆涅茨基纤维素分解菌培养基中。每个稀 释度的重复接种3管。2） 30。恒温培养14d,检查各试管中滤纸条上岀现的菌落、滤纸的断裂情 况和滤纸上产生的色素和黏液，记录观察结果。有明显的微生物生长和滤纸 条断裂的试管记为+结果3） MPN的计算MPN法乂称最可能数法或最近似值法，是用统计学方法来计算样品中某 种待测菌含量的一种方法。此方法适用于那些利用平板培养法不能进行活菌 计数，却很容易在液体培养基中生长并被检测出来的微生物。其计算原理遵 循常规查表法中的Ziegler方程。本实验采用MPN法检测堆肥不同阶段纤维 素分解菌的种群密度。4.堆肥腐熟度检测种子发芽率试验的具

8、体操作步骤如下：1） 堆肥水浸提液按鲜样：蒸饰水为1： 10的体积比例振荡30min,离心 （5000r/niin）过滤后上清液贮藏于塑料瓶中备用；2） 在培养皿中放入相同直径的滤纸一张，灭菌后均匀洒入15颗浸泡后的黑 麦草种子，注入10mL的泯肥产物稀释物，取注入无菌去离子水的实验作为 对照，在28比下培养1周，统计根长和发芽率，发芽指数GI用下式计算：处理的种子发芽率X种子根长5。对照的种子发芽率X种子根长【实验结果及分析】说明：由于时间等原因，本组实验与实验指导内容有出入，实验指导中实验时间 应为一个堆肥过程，而本组只进行了 4天，同时指导中的堆温检测与出气口 02 和C02检测均为每天

9、三次，而本组为每隔6小时一次。这导致本组堆肥仅达到高 温阶段，未达到熟化阶段。1）好氧堆肥过程温度监测及变化特征分析在发酵罐中均匀布置6个测温点,从2011/11/15 15:00:00到2011/11/1909:00每隔6小时测一组数据，绘制曲线如图lo图1；好氧堆肥温度变化曲线在整个堆肥过程中温度先上升后下降，参考资料以及所学知识，堆肥过程依 据时间先后依次出现四个阶段：a） 潜伏阶段：指堆肥化开始时微生物适应新环境的过程，即驯化过程。（1、2 测次）b） 中温增长阶段：这一阶段嗜温性微生物最为活跃，主要利用物料中的溶解 性有机物大皐繁殖，并释放出热量，使温度不断升高。（36测次）c） 高

10、温阶段：当温度上升到45C时称为高温阶段。（713测次）这时，嗜热 性微生物大量繁殖，嗜温性微生物受到抑制或死亡。d） 熟化阶段：在这一阶段，温度逐渐下降至中温，并最终过渡到环境温度。 （14-16测次，及其后时间）本组堆肥的潜伏及屮温增长阶段较短，在实验第三天即进入髙温阶段，并 在第四天达到最髙温度51.54C。随后为熟化阶段，根据推测，温度会逐渐降至 环境温度。2）好氧堆肥过程pH监测及变化特征分析图2：好氧堆肥pH变化曲线在实验过程中pH主要趋势为下降，中间有上升波动，由于本组未完成堆肥， 根据其他组的结果，依据时间先后依次出现三个阶段：a） pH下降阶段：在堆肥初期，堆肥物产生有机酸，

11、这有利于微生物的生存和 繁殖，pH可以下降到4.55.0。b） pH上升阶段：随着有机物的逐渐被分解，pH值逐渐上升，最终可以达到88.5左右。c） pH稳定阶段：有机物基本分解完毕，pH稳定在88.5左右。由于本组实验并耒完成，根据数据可以知道，在实验期间，堆肥一直处丁 pH 下降阶段。3）好氧堆肥过程出气口 O?和CO2监测变化特征分析25.00M如 oRnzo20.0015.0010.005.000.001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16图3：好氧堆肥氧气含量变化曲线从数据来看，堆肥过程中，出气口氧气含量总体来说是比较稳定，中间有小 幅度波动。在

12、堆肥过程中，随着实验的进行，温度先升高再下降，有机物會戢也在逐渐 因消耗而减少，微生物分解有机物的活跃程度也随Z逐渐减少趋于稳定。当堆肥初期，温度逐渐上升，有机物充足，微生物分解活动活跃，反应进行 的较快，耗氧速率较高，表现在中温增长阶段和高温期的前期，反之在高温期以 及随后的熟化阶段，耗氧速率逐渐下降直至稳定。因此，堆体的好氧速率应该是 先升高再下降，而出气口的氧气含量应先下降，再逐渐升高恢复至接近入口浓度 并维持稳定。与氧气含量相对应，堆肥过程中，二氧化碳的含量应该恰好与氧气相反，在实验 前期微生物对有机物进行分解，释放二氧化碳.随着反应的进行，乂逐渐减少而 趋于稳定。出气口的二氧化碳浓度

13、应该先增大后逐渐减小。图4：好氧堆肥二氧化碳含量变化曲线4）上述特征参数变化与堆体微生物反应的关系分析a） 堆肥反应前期，微生物代谢活跃，利用有机物分解释放的能量合成门豺成分, 释放热最。导致温度上升，耗氧量升高，二氧化碳产生最下降，同时产生的有机 酸使堆体pH下降。b） 堆肥反应后期，微生物代谢变缓，分解合成作用减慢，放热减少。导致温度 下降，耗氧量下降，二氧化碳产生量上升，有机酸分解使堆体pH上升。c） 熟化阶段，剩余有机质大部分为难降解物质，腐殖质大量合成并趋于稳定化。 温度逐渐下降至中温，并最终过渡到环境温度，各特征参数趋丁定值。2.堆肥过程微生物区系变化特征分析根据半板计数法的相关规则，对C2组数据进行处理，可得表1。表1：腐熟期微生物的种群密度指标营养琼脂（总细菌）UBA琼脂（放线菌）孟加拉红琼脂（RB）（真菌）JR蛋白腺大豆琼 脂（TSA）（细菌）25克样品 的含菌数1.27x1071