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微生物技術(shù)在城市生活垃圾處理中的應用

  
評論: 更新日期:2012年09月04日

 ?。?) 平板劃線分離

  將已經(jīng)熔化的培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿中制成平板,用接種環(huán)沾取少量待分離的材料,在培養(yǎng)基表面平行或分區(qū)劃線(圖1),然后,將培養(yǎng)皿放入恒溫箱里培養(yǎng)。在線的開始部分,微生物往往連在一起生長,隨著線的延伸,菌數(shù)逐漸減少,最后可能形成純種的單個菌落。

 ?。?) 液體稀釋法

  將待分離的樣品經(jīng)過大量稀釋后,取稀釋液均勻地涂布在培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基表面,培養(yǎng)后就可能得到單個菌落。

 ?。?) 利用選擇培養(yǎng)基進行分離

  不同的微生物對不同的試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力,利用這些特點可配制出適合某種微生物生長而限制其他微生物生長的選擇培養(yǎng)基。用這種培養(yǎng)基來培養(yǎng)微生物就可以達到純種分離的目的。

 ?。?) 菌絲尖端切割

  這種方法適于絲狀真菌。用無菌的解剖刀切取位于菌落邊緣的菌絲的尖端,將它們移到合適的培養(yǎng)基上培養(yǎng)后,就能得到新菌落。

  2.1.2 強化接種處理技術(shù)

  純種分離后還要將微生物接種到垃圾中進行生物處理,但由于接種微生物的生存環(huán)境發(fā)生了變化,故在微生物適應周圍環(huán)境前,處理效率達不到理想的效果,因而直接在垃圾中進行微生物接種的處理效果則應好于微生物純種分離后再接種的處理效果。直接在垃圾中進行微生物接種可采用多種方式,如:垃圾滲濾液循環(huán)、加入一定比例的垃圾腐熟物等。

  微生物對垃圾的降解是在多種微生物的協(xié)同作用下完成,在適宜的條件下,微生物協(xié)同作用能力的大小取決于微生物種群的大小與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一般說來,生物的種群越大,其自動調(diào)控能力越好,適應性就越強,結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。經(jīng)垃圾滲濾液循環(huán)或向待處理的新鮮垃圾中加入一定比例的垃圾腐熟物進行強化接種培養(yǎng)后,微生物的種群擴大,且循環(huán)次數(shù)越多,微生物的數(shù)量和種群就越大,這樣就會更有利于對垃圾的降解。

  2.1.3 添加微生物菌劑

  研究表明,單一的細菌、真菌、放線菌群體,無論其活性多高,在加快垃圾生物降解進程中的作用都比不上復合微生物菌群的共同作用[5]。微生物菌劑是采用分離、篩選的有效微生物,配合一定的處理工藝和設備,通過合理地調(diào)配各種有效微生物的含量,進行篩選、培育MSW生物處理的高效復合微生物菌劑,進而來調(diào)節(jié)菌群結(jié)構(gòu)、提高微生物降解活性,提高微生物降解有機成分的效率。復合微生物菌群中既有分解性細菌,又有合成性細菌;既有纖維素分解菌、真菌,又有放線菌。向工藝中添加復合微生物菌劑,不僅增加了工藝中微生物初始濃度,而且改善了工藝中微生物的種群結(jié)構(gòu)。作為多種細菌共存的一種生物群落,依靠相互間共生增殖及協(xié)同作用,代謝出抗氧化物質(zhì),生成穩(wěn)定而復雜的生態(tài)系統(tǒng),使得整個生物降解過程中微生物數(shù)量保持相對穩(wěn)定,處理效果較佳[6]。

  2.1.4 固定化技術(shù)

  固定化微生物技術(shù)是將微生物固定在載體上,使其高密度密集并保持其生物功能,在適宜的條件下還可增殖,以滿足處理工藝的要求[7];實質(zhì)上是從增加單位反應器內(nèi)微生物數(shù)量的角度來提高微生物的活性,使得細胞密度高,微生物流失少、不需分離,就能純化和保存高效菌株等優(yōu)勢,反應速度快,運行穩(wěn)定、可靠,從而節(jié)約運行成本,提高MSW的處理效率。固定化微生物技術(shù)目前國內(nèi)外還沒有一個統(tǒng)一的分類標準,方法也多種多樣,主要有載體結(jié)合固定化(吸附法)、交聯(lián)固定化、包埋固定化和共價結(jié)合法,各種固定化方法和載體都各有特點,見表1。其中,微生物細胞的固定化方法以包埋法和吸附法最為常用。包埋法是將微生物封閉在天然高分子多糖類或合成高分子凝膠的網(wǎng)絡中,從而使微生物固定化;其特點是可以將固定化微生物制成各種形狀(球狀、塊狀、圓柱狀、膜狀、布狀、管狀等),但包埋法制得的固定化微生物對傳質(zhì)有一定的影響。吸附法是將微生物細胞附著于固體載體上,微生物細胞與載體之間不起化學反應,并且具有操作簡單、固定化條件溫和、細胞活性損失小、載體可以反復使用等優(yōu)點,所以被廣泛應用和深入研究[8]。

表1 各種固定化方法的比較

性能

交聯(lián)法

吸附法

共價結(jié)合法

包埋法

制備的難易

適中

適中

結(jié)合力

適中

活性保留

適中

固定化成本

適中

存活力

適用性

適中

穩(wěn)定性

載體的再生

不能

不能

不能

空間位阻

較大

較大

  2.2 基因工程

  基因工程技術(shù)在MSW處理中應用的基本原理是通過基因分離和重組,將對某種污染物可高效降解的微生物的基因片段轉(zhuǎn)移到受體生物細胞中并表達,使受體生物具有該高效降解污染物的特性,從而達到治理污染,去除有機物的目的[9]。如可找到特定污染的抗性基因,轉(zhuǎn)基因后構(gòu)建高效基因工程菌,則可顯著提高污染物的降解效率。利用微生物來治理污染快速高效,因此利用基因工程技術(shù)構(gòu)建高效菌種來治理污染,特別是環(huán)境中復雜的或難以降解的有毒有害廢棄化合物,如人工合成物塑料、除草劑、殺蟲劑等必將成為環(huán)境生物技術(shù)的熱點之一。

  3.結(jié)論

  1.無論是厭氧生物處理垃圾工藝還是好氧生物處理垃圾工藝中,都存在著各種各樣的微生物種群,正是這些微生物種群相互協(xié)調(diào),互生互克,組成了一個復雜的生態(tài)系統(tǒng),從而去除了使得MSW不穩(wěn)定的有機成分,使MSW穩(wěn)定化,甚至成為可再生利用的資源。該生態(tài)系統(tǒng)中的微生物還有待進一步研究,進而分離出降解某種特定污染物的特定微生物種群。

  2.對于城市生活垃圾的各種生物處理技術(shù)正方興未艾,無論是從強化微生物種群的角度,還是從基因工程的角度,都具有較大的發(fā)展?jié)摿?,要努力根?jù)MSW中存在的微生物種群的特性,開發(fā)出高效的MSW生物處理技術(shù)。

  參考文獻:

  [1] 黃得揚,陸文靜,王洪濤. 有機固體廢物堆肥化處理的微生物學機理研究[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設備,2004,5:13

  [2] 羋振明,高忠愛,祁夢蘭等合編. 固體廢物的處理與處置[M]. 北京:高等教育出版社,1992 231~232

  [3] 楊琦,張亞雷,汪立忠等. 垃圾填埋場的厭氧降解作用及其微生物類群[J]. 中國沼氣,1997, 15:8-12

  [4] 祖若夫,胡寶龍,周德慶. 微生物學實驗教程[M]. 上海:復旦大學出版社,1993 140-151

  [5] 席北斗,劉鴻亮,孟偉. 垃圾堆肥高效復合微生物菌劑的制備[J]. 環(huán)境科學研究,2003,16:58

  [6] 席北斗,劉鴻亮,黃國和等. 復合微生物菌劑強化堆肥技術(shù)研究[J]. 環(huán)境污染與防治,2003,5:264

  [7] 胡燕榮,于雪峰. 固定化微生物處理有機污染物的研究進展[J]. 干旱環(huán)境監(jiān)測,2002,4:195

  [8] 何延青,劉俊良,楊平等. 微生物固定化技術(shù)與載體結(jié)構(gòu)的研究[J]. 環(huán)境科學,2004,25:101

  [9] 宋春敬,宋春娟,段昌群. 分子生物學技術(shù)及其在污染生態(tài)學中的應用研究進展[J]. 云南大學學報( 自然科學版),2003,5:72

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