本文關(guān)鍵詞：餐廚垃圾生化降解系統(tǒng)的優(yōu)化及其微生物群落結(jié)構(gòu)特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國(guó)城市化進(jìn)程加速與“垃圾圍城”矛盾正日趨凸顯。目前,我國(guó)生活垃圾處置中最為突出的問題是缺乏源頭減量與分類控制,大量含水率高、易腐敗的餐廚垃圾進(jìn)入城市生活垃圾收運(yùn)系統(tǒng)造成一系列后續(xù)處置難題。從源頭對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行生化降解處置,是解決我國(guó)“垃圾圍城”之困的重要途徑。餐廚垃圾的生化降解是通過微生物的好氧呼吸代謝過程實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)用高效垃圾降解功能菌株及其優(yōu)化組合并營(yíng)造降解系統(tǒng)的好氧環(huán)境是提高降解效率的技術(shù)關(guān)鍵。而降解系統(tǒng)好氧環(huán)境的營(yíng)造一方面靠降解設(shè)備的通風(fēng)系統(tǒng)供給新鮮空氣,一方面有賴于菌劑載體良好的疏松透氣性及吸水持水性能。為此,本文在課題組前期工作的基礎(chǔ)上,通過一系列垃圾降解試驗(yàn),采用DGGE和T-RFLP等分子生物學(xué)手段,對(duì)菌劑載體的選材與組配、功能菌株組合以及垃圾降解設(shè)備的通風(fēng)系統(tǒng)作了優(yōu)化或改進(jìn)研究,取得主要結(jié)果如下：(1)通過3輪不同載體材料組配的垃圾降解試驗(yàn),優(yōu)選出適合供試小型餐廚垃圾生化降解機(jī)的菌劑載體材料組配為：桑枝屑：草炭(4：1)。采用該載體組合,并保持物料含水率在25%～30%范圍內(nèi),可以提高系統(tǒng)的垃圾降解效率,并維持垃圾降解系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行3月(m)以上。垃圾降解系統(tǒng)中物料的升溫幅度與微生物呼吸強(qiáng)度具有顯著正相關(guān)性,因此可利用物料升溫幅度來表征系統(tǒng)的垃圾降解效率。(2)將小型餐廚垃圾降解系統(tǒng)的排風(fēng)模式改造為進(jìn)風(fēng)模式能明顯提高系統(tǒng)的垃圾降解效率、維持物料持續(xù)升溫的時(shí)間、延長(zhǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間；改變降解系統(tǒng)的加熱模式并不能顯著提高垃圾降解效率與系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行時(shí)間。因此,為提高垃圾降解效率,須改進(jìn)降解設(shè)備的通風(fēng)系統(tǒng),以營(yíng)造良好的供氧環(huán)境,從而強(qiáng)化好氧微生物的呼吸代謝強(qiáng)度,而非耗能加熱使物料升溫。(3)將小型餐廚垃圾生化降解機(jī)改造為進(jìn)風(fēng)模式后,通過2種降解菌劑的垃圾降解對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明：兩個(gè)降解系統(tǒng)的垃圾毛降解率均為后期高于前期,且在系統(tǒng)運(yùn)行前期菌劑2略高于菌劑1,后期則兩者基本接近。在進(jìn)風(fēng)模式下,物料的適宜含水率范圍為30%～35%,其上下限均比排風(fēng)模式提高5個(gè)百分點(diǎn)。說明供氧條件改善后提高物料水分含量仍能保持好氧環(huán)境。物料樣品DNA的DGGE圖譜分析表明,F2可能是主導(dǎo)垃圾降解系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)菌,而且兩個(gè)降解系統(tǒng)中物料微生物群落結(jié)構(gòu)的相似系數(shù)隨運(yùn)行時(shí)間的推移而提高,說明在垃圾降解系統(tǒng)運(yùn)行后期物料的微生物群落結(jié)構(gòu)更趨相近。(4)在大容量餐廚垃圾生化降解設(shè)備試制樣機(jī)中的2輪垃圾降解試驗(yàn)結(jié)果表明：以桑枝屑：腐熟有機(jī)肥(4：1)為載體的降解系統(tǒng)比桑枝屑：草炭(4：1)系統(tǒng)的垃圾降解率更高、投加餐廚垃圾后物料升溫幅度更大。同一降解系統(tǒng)運(yùn)行初期與末期的物料微生物群落結(jié)構(gòu)有較大差別；在系統(tǒng)運(yùn)行末期,物料的微生物群落結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜,均勻度指數(shù)增大即所有微生物種類個(gè)體分配更加均勻,而兩個(gè)系統(tǒng)的微生物群落結(jié)構(gòu)漸趨相似。(5)采用本研究?jī)?yōu)選的垃圾降解菌劑和菌劑載體組配,在安裝于中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部職工食堂的大容量餐廚垃圾生化降解設(shè)備中投入了實(shí)際運(yùn)行。在運(yùn)行過程中監(jiān)測(cè)物料溫度、取樣測(cè)定物料的水解酶活性,并對(duì)物料樣品DNA的HhaⅠ和HaeⅢ酶切液作T-RFLP圖譜分析,結(jié)果表明：物料升溫幅度、3種水解酶即淀粉酶、纖維素酶及蛋白酶的活性、物料樣品DNA的HhaⅠ和HaeⅢ酶切優(yōu)勢(shì)片段峰面積在2個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)變化趨勢(shì)一致,且相互間呈顯著或極顯著正相關(guān)性。說明垃圾降解系統(tǒng)經(jīng)歷了強(qiáng)烈的垃圾降解過程,且系統(tǒng)中存在起主導(dǎo)作用的優(yōu)勢(shì)菌。根據(jù)物料樣品DNA的HhaⅠ和HaeⅢ酶切優(yōu)勢(shì)片段長(zhǎng)度與純培養(yǎng)功能菌DNA相應(yīng)酶切優(yōu)勢(shì)片段長(zhǎng)度的接近程度,以及樣品DNA的HhaⅠ和HaeⅢ酶切優(yōu)勢(shì)片段長(zhǎng)度峰面積的相關(guān)性推斷該降解系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)菌可能是枯草芽孢桿菌F2。
【關(guān)鍵詞】：餐廚垃圾 降解系統(tǒng) 載體材料 功能菌株 變性梯度凝膠電泳 末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X799.3;X172
【目錄】：

• 致謝7-16
• 摘要16-18
• Abstract18-21
• 縮略表21-26
• 第一章 文獻(xiàn)綜述26-50
• 1.1 餐廚垃圾的概念及常用處置技術(shù)26-30
• 1.1.1 餐廚垃圾26
• 1.1.2 餐廚垃圾的常用處置技術(shù)26-30
• 1.1.2.1 填埋法27
• 1.1.2.2 焚燒法27
• 1.1.2.3 好氧堆肥法27-28
• 1.1.2.4 厭氧產(chǎn)沼氣或制氫法28
• 1.1.2.5 飼料加工法28-29
• 1.1.2.6 生物柴油法29
• 1.1.2.7 養(yǎng)蚯蚓法29-30
• 1.2 國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾的處置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)30-34
• 1.2.1 國(guó)外餐廚垃圾的處理方法及現(xiàn)狀30-31
• 1.2.2 我國(guó)餐廚垃圾處置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)31-34
• 1.3 餐廚垃圾處理設(shè)備研究進(jìn)展34-37
• 1.3.1 大型餐廚垃圾生產(chǎn)線發(fā)展現(xiàn)狀34-35
• 1.3.2 家用型餐廚垃圾處理設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀35-37
• 1.4 本研究所采用的分子生物學(xué)技術(shù)37-46
• 1.4.1 環(huán)境微生物生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展37-38
• 1.4.2 變性梯度凝膠電泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)38-42
• 1.4.2.1 基因指紋圖譜技術(shù)38-39
• 1.4.2.2 PCR-DGGE技術(shù)的基本原理39-40
• 1.4.2.3 DGGE圖譜的優(yōu)化40-41
• 1.4.2.4 DGGE技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)41-42
• 1.4.2.5 DGGE技術(shù)的應(yīng)用前景42
• 1.4.3 末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(Terminal restriction fragment lengthpolymorphism,T-RFLP)42-46
• 1.4.3.1 T-RFLP技術(shù)的基本原理和方法42-44
• 1.4.3.2 T-RFLP圖譜分析44-45
• 1.4.3.3 T-RFLP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性45
• 1.4.3.4 T-RFLP技術(shù)的應(yīng)用前景45-46
• 1.5 本研究的主要內(nèi)容、研究目標(biāo)及技術(shù)路線46-50
• 1.5.1 本研究的主要內(nèi)容46-47
• 1.5.2 本研究的研究目標(biāo)47-48
• 1.5.3 技術(shù)路線48-50
• 第二章 小型餐廚垃圾降解系統(tǒng)的菌劑載體優(yōu)化50-68
• 2.1 引言50-51
• 2.2 材料與方法51-56
• 2.2.1 供試功能菌株51
• 2.2.2 濃縮味精廢液(Concentrated monosodium glutamate waste water,CMGW)51-52
• 2.2.3 培養(yǎng)基52
• 2.2.4 餐廚垃圾降解液體菌劑52-53
• 2.2.4.1 各功能菌種子菌液制備52
• 2.2.4.2 餐廚垃圾降解液體菌劑制備52-53
• 2.2.5 餐廚垃圾53
• 2.2.6 載體材料53
• 2.2.7 小型餐廚垃圾生化降解機(jī)53-54
• 2.2.8 試驗(yàn)設(shè)計(jì)54
• 2.2.9 測(cè)定方法54-56
• 2.2.9.1 毛降解率54
• 2.2.9.2 含水率54-55
• 2.2.9.3 物料溫度55
• 2.2.9.4 微生物呼吸量55-56
• 2.2.10 數(shù)據(jù)處理56
• 2.3 結(jié)果與分析56-64
• 2.3.1 第1輪試驗(yàn)56-58
• 2.3.2 第2輪試驗(yàn)58-59
• 2.3.3 第3輪試驗(yàn)59-64
• 2.3.3.1 垃圾毛降解率周變化動(dòng)態(tài)59-60
• 2.3.3.2 物料含水率周變化動(dòng)態(tài)60-61
• 2.3.3.3 物料呼吸強(qiáng)度周變化動(dòng)態(tài)61
• 2.3.3.4 垃圾降解系統(tǒng)物料日溫度變化動(dòng)態(tài)61-64
• 2.4 討論64-66
• 2.5 小結(jié)66-68
• 第三章 小型餐廚垃圾生化處理機(jī)的通風(fēng)方式改進(jìn)68-78
• 3.1 引言68-69
• 3.2 材料與方法69-71
• 3.2.1. 材料69-70
• 3.2.1.1 供試功能菌株69
• 3.2.1.2 濃縮味精廢液69
• 3.2.1.3 培養(yǎng)基69
• 3.2.1.4 餐廚垃圾降解液體菌劑69
• 3.2.1.5 餐廚垃圾69
• 3.2.1.6 餐廚垃圾降解菌劑載體69-70
• 3.2.1.7 餐廚垃圾生化降解機(jī)70
• 3.2.2 小型餐廚垃圾生化降解機(jī)的改裝方案70-71
• 3.2.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)71
• 3.2.4 測(cè)定方法71
• 3.2.4.1 物料溫度71
• 3.2.4.2 周垃圾毛降解率71
• 3.2.5 數(shù)據(jù)處理71
• 3.3 結(jié)果與分析71-75
• 3.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行情況71-72
• 3.3.2 垃圾降解率72-73
• 3.3.3 物料溫度73-75
• 3.4 討論75-76
• 3.5 小結(jié)76-78
• 第四章 餐廚垃圾降解菌劑的功能菌株組合優(yōu)化78-92
• 4.1 引言78-79
• 4.2 材料與方法79-83
• 4.2.1 供試功能菌株79
• 4.2.2 濃縮味精廢液79
• 4.2.3 培養(yǎng)基79
• 4.2.4 餐廚垃圾降解液體菌劑79
• 4.2.5 餐廚垃圾79
• 4.2.6 載體材料79-80
• 4.2.7 小型餐廚垃圾生化降解機(jī)80
• 4.2.8 試驗(yàn)實(shí)施方法80
• 4.2.9 物料理化性質(zhì)測(cè)定方法80-81
• 4.2.9.1 物料溫度80-81
• 4.2.9.2 含水率81
• 4.2.9.3 毛降解率81
• 4.2.10 變性梯度凝膠電泳(Polymerase chain reaction-Denaturing gradientgel electrophoresis,PCR-DGGE)81-82
• 4.2.10.1 物料基因組DNA的提取和純化81-82
• 4.2.10.2 變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)82
• 4.2.10.3 PCR-DGGE圖譜多樣性分析82
• 4.2.11 數(shù)據(jù)分析82-83
• 4.3 結(jié)果與分析83-89
• 4.3.1 垃圾毛降解率83-84
• 4.3.2 物料含水率84-85
• 4.3.3 物料升溫幅度85-86
• 4.3.4 物料樣品16SrDNA的PCR-DGGE指紋圖譜和條帶分析86-89
• 4.3.4.1 基于DGGE圖譜的功能菌追蹤88
• 4.3.4.2 垃圾降解系統(tǒng)物料微生物群落結(jié)構(gòu)的相似性88-89
• 4.4 討論89-90
• 4.5 小結(jié)90-92
• 第五章 大容量餐廚垃圾降解系統(tǒng)的菌劑載體組配優(yōu)化92-106
• 5.1 引言92
• 5.2 材料與方法92-96
• 5.2.1 供試功能菌株92
• 5.2.2 濃縮味精廢液92-93
• 5.2.3 培養(yǎng)基93
• 5.2.4 餐廚垃圾降解液體菌劑93
• 5.2.5 餐廚垃圾93
• 5.2.6 載體材料93
• 5.2.7 大型餐廚垃圾生化降解設(shè)備93-94
• 5.2.8 垃圾降解試驗(yàn)94-95
• 5.2.9 測(cè)定方法95
• 5.2.9.1 毛降解率95
• 5.2.9.2 物料溫度95
• 5.2.10 末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(Terminal restriction fragment lengthpolymorphism,T-RFLP)95-96
• 5.2.10.1 物料基因組DNA的提取與純化95
• 5.2.10.2 PCR擴(kuò)增95-96
• 5.2.10.3 酶切反應(yīng)96
• 5.2.11 數(shù)據(jù)處理96
• 5.3 結(jié)果與分析96-103
• 5.3.1 毛降解率96-97
• 5.3.2 物料升溫幅度97-99
• 5.3.3 物料的微生物群落結(jié)構(gòu)99-103
• 5.4 討論103-105
• 5.5 小結(jié)105-106
• 第六章 餐廚垃圾降解系統(tǒng)運(yùn)行過程中酶學(xué)特征與優(yōu)勢(shì)菌的關(guān)系106-120
• 6.1 引言106
• 6.2 材料與方法106-111
• 6.2.1 供試功能菌株106-107
• 6.2.2 濃縮味精廢液107
• 6.2.3 培養(yǎng)基107
• 6.2.4 餐廚垃圾降解液體菌劑107
• 6.2.5 餐廚垃圾107
• 6.2.6 載體材料107
• 6.2.7 大容量餐廚垃圾生化降解設(shè)備107-109
• 6.2.8 垃圾降解系統(tǒng)運(yùn)行與監(jiān)測(cè)及取樣周期設(shè)計(jì)109
• 6.2.9 測(cè)定方法109-110
• 6.2.9.1 物料升溫幅度109
• 6.2.9.2 水解酶活性109-110
• 6.2.10 末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(Terminal restriction fragment lengthpolymorphism,T-RFLP)110
• 6.2.11 數(shù)據(jù)處理110-111
• 6.3 結(jié)果與分析111-116
• 6.3.1 物料升溫幅度111
• 6.3.2 物料水解酶活性111-112
• 6.3.3 微生物群落結(jié)構(gòu)分析112-116
• 6.3.3.1 功能菌純培養(yǎng)及物料樣品的T-RFLP圖譜112-114
• 6.3.3.2 物料樣品中的優(yōu)勢(shì)菌114-116
• 6.4 討論116-117
• 6.5 小結(jié)117-120
• 第七章 全文總結(jié)與展望120-124
• 7.1 論文主要結(jié)論120-121
• 7.2 論文創(chuàng)新性121-122
• 7.3 論文的不足與展望122-124
• 7.3.1 論文的不足122
• 7.3.2 展望122-124
• 參考文獻(xiàn)124-136
• 作者簡(jiǎn)歷136

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5 本報(bào)記者 于翔 楊濤軍 申?yáng)| 馬欽麟;餐廚垃圾“病”臨城下[N];寧夏日?qǐng)?bào);2005年

6 本報(bào)記者 楊濤軍 申?yáng)| 于翔 馬欽麟;餐廚垃圾問題不容漠視[N];寧夏日?qǐng)?bào);2005年

7 記者 于翔 實(shí)習(xí)生 李峰;首府餐廚垃圾統(tǒng)一處置項(xiàng)目正式啟動(dòng)[N];寧夏日?qǐng)?bào);2005年

8 記者 吳建龍;蘭州定點(diǎn)收集餐廚垃圾[N];中國(guó)食品質(zhì)量報(bào);2004年

9 楊濤 周順新 閻靜;治理餐廚垃圾咋就這么難[N];新疆日?qǐng)?bào)(漢);2005年

10 記者 王東亮邋通訊員 郭衛(wèi)東;奧運(yùn)簽約飯店餐廚垃圾定點(diǎn)消納[N];北京日?qǐng)?bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 馮磊;寒冷地區(qū)餐廚垃圾干發(fā)酵及沼氣微氧脫硫機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2014年

2 翟寧寧;餐廚垃圾厭氧發(fā)酵過程穩(wěn)定性及高效產(chǎn)氣工藝研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

3 石姍姍;餐廚垃圾糖化液發(fā)酵制丁醇及糖化殘?jiān)逊驶芯縖D];北京科技大學(xué);2016年

4 張永梅;餐廚垃圾碳源的有效回收與強(qiáng)化脫氮原理的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2016年

5 李田宇;餐廚垃圾生化降解系統(tǒng)的優(yōu)化及其微生物群落結(jié)構(gòu)特征研究[D];浙江大學(xué);2015年

6 葉志隆;餐廚垃圾同步糖化發(fā)酵產(chǎn)乳酸與雙水相分離[D];上海交通大學(xué);2008年

7 鄒德勛;以菌糠為調(diào)理劑的餐廚垃圾好氧堆肥技術(shù)及其機(jī)制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 何清明;餐廚垃圾厭氧消化過程穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)與研究[D];重慶大學(xué);2014年

9 胡新軍;利用大頭金蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化餐廚垃圾的研究[D];中山大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫營(yíng)軍;杭州市餐廚垃圾現(xiàn)狀調(diào)查及其厭氧沼氣發(fā)酵可行性研究[D];浙江大學(xué);2008年

2 詹愛平;餐廚垃圾的源頭減量處理研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 苗珍珍;餐廚垃圾管理的法律對(duì)策研究[D];山東師范大學(xué);2015年

4 連紅民;干式厭氧消化法處理餐廚垃圾的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

5 吳清蓮;餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)揮發(fā)性脂肪酸的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 李紅明;脫脂餐廚垃圾燃燒及灰熔融特性研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2014年

7 王智博;天水市餐廚垃圾資源化技術(shù)路線及主體工藝設(shè)計(jì)[D];蘭州大學(xué);2013年

8 王勇;基于改進(jìn)型蟻群算法的餐廚垃圾收運(yùn)路線優(yōu)化研究[D];重慶交通大學(xué);2015年

9 劉繼舟;餐廚垃圾水解酸化過程中乳酸與丙酸含量的控制[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

10 黃燕冰;餐廚垃圾高溫干式厭氧消化工藝研究[D];北京工商大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：餐廚垃圾生化降解系統(tǒng)的優(yōu)化及其微生物群落結(jié)構(gòu)特征研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：454905