堆肥科学与技术课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第三章堆肥微生物学 第1页 第一节、堆肥微生物种类及特征l堆肥化是微生物作用于有机废物生化降解过程,微生物是堆肥过程主体。堆肥微生物来源主要有两方面。一方面是来自有机废物里面固有大量微生物种群;其次是人工加入特殊菌种。这些菌种在一定条件下对某些有机废物具有较强分解能力,具有活性强、繁殖快、分解有机物迅速等特点,能加速堆肥反应进程,缩短堆肥反应时间。第2页 堆堆肥肥中中发发挥挥作作用用微微生生物物主主要要是是细细菌菌和和放放线线菌菌,还还有有真真菌菌和和原原生生动动物物等等。伴伴随随堆堆肥肥化化过过程程中中有有机机物物逐逐步步降降解解,堆堆肥肥微微生生物物种种群群和和数数量量也也随随之之发发生生
2、改改变。变。第3页一、细菌l细菌是单细胞生物,形状有杆状、球状和螺旋状,有些还能运动。在好氧堆肥系统中,存在着大量细菌。细菌凭借大比表面积,能够快速将可溶性底物吸收到细胞中。所以在堆肥过程中,细菌在数量上通常要比体积更大微生物(如真菌)多得多。在早期堆肥生产实践过程中非菌丝体结构细菌,较含有菌丝体结构真菌和放线菌更难以被发觉,所以其主要性被忽略了。第4页假单胞菌 第5页二、放线菌l放线菌在分类学上是一类含有高G+C革兰氏阳性细菌,能够比细菌忍受更高温度和pH值,放线菌是含有多细胞菌丝形态细菌,所以它们又含有一些真菌特征。在堆肥化过程中它们在分解诸如纤维素、木质素、角质素和蛋白质这些复杂有机物时
3、发挥着主要作用。它们酶能够帮助分解诸如树皮、报纸一类坚硬有机物。尽管放线菌降解纤维素和木质素能力并没有真菌强,不过它们在堆肥过程中高温期却是分解木质纤维素优势菌群。第6页第7页三、真菌l真菌不但能分泌胞外酶,水解有机物质,而且因为其菌丝机械穿插作用,还对物料施加一定物理破坏作用,促进生物化学作用。在堆肥化过程中,真菌对堆肥物料分解和稳定起着主要作用。堆肥过程中真菌总改变趋势与总微生物改变趋势相同,开始时堆肥原料中真菌以中温真菌为主,但数量少于细菌而与放线菌相近。中温真菌在堆肥过程中逐步降低,今后嗜热真菌逐步到达最大值,大部分真菌在堆体温度到达50时就不存在了,而当温度超出60时真菌几乎完全消失
4、;当堆肥温度开始下降,温度低于45时,真菌数量又回升,此时堆肥底物以纤维素和木质素为主,所以推测真菌数量增加可能是因为堆肥中存在纤维素和木质素原因。第8页第9页米曲霉米曲霉烟曲霉烟曲霉 特异腐质霉特异腐质霉 嗜热毛壳菌嗜热毛壳菌 无孢菌群无孢菌群梭孢壳属梭孢壳属 渺小白霉渺小白霉 第10页四、古菌l古菌大多数为嗜热菌或超嗜热菌,最近研究发觉在堆肥中存在一些低丰度产甲烷古菌。同细菌比较其数量极低(贫养、代时长)。第11页五、病原微生物及其它微型生物l堆肥化不但要到达稳定有机废物目标,还要处理堆制过程中存在公共卫生问题,主要病原菌包含在原来废物中带有原生病原菌(primary pathogens)
5、和堆制过程中产生真菌、放线菌等次生病原菌(secondary pathogens)。原生病原菌如细菌、病毒、原生动物和蠕虫卵可引发健康个体染病,而次生病原体则能够减弱免疫系统,如造成呼吸系统疾病等。当温度超出70时,在几天内能够到达灭菌目标,但在5060时需要连续时间为1020d。第12页l微型生物在堆肥过程中也发挥着主要作用。轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓等低等生物经过在堆肥中移动和吞食作用,不但能消纳部分有机废物,而且还能增大表面积,并促进微生物生命活动。第13页第14页第二节 堆肥过程中微生物学研究一、堆肥过程中微生物群落及其动态l堆肥化实质是由群落结构演替非常快速多个微生物群体共同
6、作用而实现动态过程,所以对该过程微生物生态学过程进行监控有利于有效地管理堆肥过程。因为在堆肥腐熟过程中微生物发挥着关键作用,所以有些微生物特征能反应堆肥腐熟进程。第15页第16页快速利用糖及淀粉嗜温细菌和真菌快速生长分解蛋白质、脂肪、纤维素及半纤维素嗜热细菌、放线菌和耐热真菌迟缓降解木质素和其它难分解有机物,形成腐殖质嗜温放线菌、细菌和真菌及其它环境微生物定植第17页第18页l堆肥早期,是微生物旺盛繁殖并释放出热能来不停提升堆肥温度发烧阶段。在这一阶段中,堆肥物质改变情况是在好氧条件下,那些轻易被微生物分解有机物质,如蛋白质、淀粉类物质及简单糖类等快速分解,产生大量热量。在这一阶段中分解这些有
7、机物微生物以中温好气性种类为主,常见有细菌和丝状真菌。第19页l当堆肥温度超出50以后,通常被称为高温阶段,这一阶段中,除少部分残留下来和新形成水溶性有机物继续分解转化外,复杂有机物,如半纤维素、纤维素等开始大量被含有分解活性微生物所分解,并进入到腐殖质形成过程,出现了能溶解于弱碱黑色物质。这一阶段中以高温微生物最为活跃,常见有嗜热细菌,嗜热放线菌等。第20页l当温度上升到60以上时,嗜热丝状真菌几乎完全停顿活动,嗜热放线菌和芽孢杆菌活动占优势。到了70以上,只有嗜热芽孢杆菌在活动。很多嗜热微生物,包含细菌,放线菌和丝状真菌,是分解纤维素和果胶类物质能力很强微生物。所以,在高温阶段,纤维素、果
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