论文部分内容阅读
抗生素菌渣是抗生素生产过程中的发酵产物,因其含有残留抗生素而明确被列入到危险废物名单中。目前,推荐的处置技术是焚烧。但是菌渣中含水率高,使得焚烧预处理成本增高,而且对焚烧设备能力要求也较高,难以持续性采用此方法。同时,菌渣中蛋白质等有机物含量高达90%以上,直接焚烧不利于资源的回收利用而造成浪费。虽然有学者采用堆肥方式处理菌渣,但仅仅是从堆肥工艺角度去研究,没有深入研究菌渣堆肥过程中的生物特性变化。对此,本实验采用自动控制好氧堆肥工艺,将青霉素菌渣进行堆肥处理,系统地研究菌渣好氧堆肥过程中理化性质及生物特性的变化情况,全面地评价堆肥的腐熟度及安全性。研究将青霉素菌渣与城市污泥混合进行堆肥,添加锯末、刨花作为调理剂,同时设置不含菌渣的纯污泥堆肥作为对照组(CK组),研究堆肥过程中的基本理化性质、各种酶活性、可培养微生物数量的变化以及抗性基因和细菌群落的变化。结果如下:青霉素菌渣堆肥中随着温度的变化,堆肥气味由最初的刺鼻味逐渐减小最终消失,物料颜色由浅黄色最终变为近黑色。堆肥温度55℃以上持续了3天,最高温度达到58.5℃;含水率下降了25%,最终为48.21%;pH值最终为8.2呈碱性。总碳和总氮含量分别下降了3.4%和21.3%。种子发芽率在堆肥初期几乎为0,而在堆肥结束后超过了60%。菌渣堆肥过程中过氧化氢酶活性整体趋势变化不大;而酸性磷酸酶活性则先下降后趋于平缓;纤维素酶活性则呈现先上升后下降的趋势,在菌渣堆肥整个过程中三种酶活性均高于CK组。菌渣堆肥中脲酶活性升高了50.6%;蛋白酶活性最终上升了10.5%;菌渣堆肥和CK组的蔗糖酶活均呈现上升-下降趋势。采用传统培养方法和分子生物学技术研究菌渣堆肥过程中微生物群落的变化,发现在堆肥过程中可培养细菌数量呈现升高-降低趋势,放线菌数呈现升高-降低-升高最终稳定的变化过程,堆肥初期菌渣堆肥中细菌和放线菌数低于对照组,进入高温期之后,二者数量均高于CK组;菌渣堆肥中真菌数量整体呈现下降的趋势。同时采用T-RFLP(末端限制性片段长度多态性技术)研究细菌群落结构的演替规律,发现在高温期细菌多样性最少,进入腐熟期群落结构多样性有了很大的提高,且高于CK组。对菌渣堆肥中抗性基因污染进行研究,以三种β-内酰胺类抗性基因为模版进行定性PCR扩增,结果只检测到菌渣堆肥中存在的抗性基因为TEM型,而CK组都没有检出。采用荧光定量PCR计算堆体中抗性基因的拷贝数,结果表明,抗性基因数量会随着堆肥过程的进行逐渐增加,说明堆肥不但不能削减抗性基因的含量,反而会促进抗性基因数量的增长和转移。堆肥成品中含水率接近国家标准,其他各理化指标均达到国家标准。从理化角度说,堆肥成品是一种高肥效的有机肥。但是由于其抗性基因的残留,若将堆肥产品应用到农田中,必须先将其中的抗性基因去除。