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餐厨废液是我国城市生活废水的重要组成部分,有机物含量高(COD>100g/L),环境危害大,传统工艺多将餐厨废液做无害化处理,占地面积大、运行费用高,且多数不能达到国家一级排放标准。更重要的是,传统方法大多忽略了餐厨废液资源化利用的潜能,造成极大浪费。本论文在全面分析餐厨废液特性的基础上,提出了用餐厨废液制备液态菌肥的技术路线。通过高效菌株筛选和工艺参数控制,以餐厨废液为唯一底物获得了有显著植物促生作用和土壤改良作用的合格菌肥,解决了餐厨废液制备菌肥的关键技术,具有显著的环境效益、经济效益和生态效益。 论文通过特性研究和组分分析,对餐厨废液制备合格菌肥的可行性进行探讨。结果表明,餐厨废液碳氮含量高、营养丰富,且金属离子和毒性有机物含量低,经湿热处理的餐厨废液灭菌效果好,具备制备液态菌肥的可行性。 为筛选最优菌株,从北京周边的土壤分离到8株解磷、13株固氮和9株解钾能力较强的菌株,进一步筛选出能以餐厨废液为唯一底物且生长迅速、活性高的解磷、固氮和解钾菌株P1、N10和K3,经餐厨废液培养后的最大解磷、固氮和解钾量分别为441.23mg/L、4.0mg/L和3.4mg/L,根据菌落和菌株形态观察、生理生化鉴定以及16SrDNA基因序列分析结果,解磷菌P1为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium),N10为圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum),K3为胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)。 本论文对餐厨废液单独和混合接种制备液态菌肥关键因素的影响规律进行了探讨,以正交试验对影响因素的显著性进行分析,通过探讨Ⅰ类(餐厨垃圾机械分离废液)和Ⅱ类(餐厨垃圾湿热处理脱出液)餐厨废液初始pH值、碳氮浓度、盐度、接种量等对菌株生长的影响,对单一合格菌肥的生产工艺进行优化,结果显示3菌株均存在最佳初始条件及工艺条件范围。通过对混合接种的互作效应进行研究,探讨生产复合菌肥的最佳接种比例和最佳工艺条件。研究表明,餐厨废液初始pH和盐度可显著影响菌株的最大活菌数;混合培养的最佳工艺条件pH值7.5,温度30℃,餐厨废液与纯水的比例为1∶0(餐厨废液不稀释),接种比例为1.5%∶1.5%∶1.5%(V/V),此时能获得的最大活菌数为1.08×1011CFU/mL,菌株混合培养能获得高于单独培养的解磷、解钾和固氮能力。 研究对餐厨废液微生物发酵特性和底物代谢机理进行了探讨。随着餐厨废液中生物量的增加SCOD的浓度逐渐下降。在实验时间内Ⅱ类废液SCOD的去除率为77.52-90.77%,而Ⅰ类废液SCOD的去除率仅为55.28-77.31%,还原糖的利用率为76.16%-80.13%和56.08%-73.4%,Ⅱ类餐厨废液的SCOD和还原糖利用率明显高于Ⅰ类餐厨废液,经过湿热预处理得到的Ⅱ类废液较Ⅰ类废液更适宜用作解磷菌、固氮菌和解钾菌的培养基质,三类菌的菌液最大活菌数依次分别是Ⅰ类废水的8.2~19.3倍、21.6~93.9倍和1.6~20.3倍;餐厨废液接种发酵过程中,氨氮、有机氮和硝态氮的占比在不断发生变化,三菌株对氮的代谢不同,解磷菌优先利用有机氮,解钾菌和固氮菌对氮的消耗会有竞争,因此在混合培养过程中解磷菌表现出更好的竞争力;研究分别建立了Ⅰ类和Ⅱ类废液的微生物生长(N-t)模型和底物消耗(S-N)模型,可用于工业生产预测。 研究发现,利用餐厨废液制备的液态菌肥对植物有显著促生作用,对土壤肥力和物理性质有明显改善作用。大田实验表明,餐厨废液液态菌肥对大白菜增产达到8.3%,能明显降低秋大白菜常见的霜霉病、软腐病、根腐病发病率,对大白菜根腐病的防治效果最为明显,T5的发病率仅为0.7%,是CK的9%。