甲烷菌利用H2/CO2、醋酸和甲醇甲酸等C類化合物為基質(zhì),將其轉(zhuǎn)化為甲烷。在衛(wèi)生填埋場中,產(chǎn)甲烷菌群分桿狀菌、球狀菌和八疊球菌三類。桿狀產(chǎn)甲烷菌通常呈彎曲、鏈狀或絲狀,此類細(xì)菌有史密斯甲烷短桿菌屬、甲酸甲烷桿菌屬、巴氏甲烷桿菌屬、反芻甲烷短桿菌屬、史密斯甲烷桿菌屬、嗜熱自養(yǎng)甲烷桿菌等;球狀產(chǎn)甲烷細(xì)菌直徑為0.3~5微米,球形細(xì)胞呈正圓形或橢圓形,成對排列成鏈狀。此類細(xì)菌有巴氏甲烷八疊球菌、范尼氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、馬氏產(chǎn)甲烷球菌、海生產(chǎn)甲烷球菌及嗜熱無機(jī)營養(yǎng)甲烷球菌等。八疊球狀產(chǎn)甲烷菌,其細(xì)胞繁殖成規(guī)則、大小一致的類似砂粒的堆積物,有227巴氏甲烷八疊球菌、巴氏甲烷八疊球菌、嗜熱甲烷八疊球菌等[3].
2.微生物技術(shù)在MSW處理過程中的應(yīng)用
MSW的生物處理主要是利用微生物在一定控制條件下,使有機(jī)物發(fā)生生物化學(xué)降解,形成一種穩(wěn)定的化合物的過程。因此,微生物對垃圾中有機(jī)物降解的快慢、對有機(jī)成分降解的程度直接決定著處理周期的長短和處理效果的好壞,在MSW處理過程中起著決定性的作用。故MSW生物處理的優(yōu)劣取決于微生物自身的結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境下的代謝狀況。目前有很多學(xué)者在此方面做出了很大的努力,通過分析某種處理環(huán)境下微生物的特性、采用多種方式改變工藝中微生物的數(shù)量,質(zhì)量等,開發(fā)出了多種MSW生物處理技術(shù),如:強(qiáng)化微生物(純種分離、強(qiáng)化接種、添加微生物菌劑、微生物固定化)以及基因誘變等技術(shù)。
2.1.強(qiáng)化微生物處理技術(shù)
強(qiáng)化微生物處理技術(shù)是從改變工藝中單位反應(yīng)器空間內(nèi)微生物的質(zhì)量或數(shù)量的角度來增強(qiáng)MSW的降解率,從而提高處理效率,縮短處理周期。
2.1.1.純種分離
強(qiáng)化微生物處理技術(shù)是從改變工藝中單位反應(yīng)器空間內(nèi)微生物的質(zhì)量或數(shù)量的角度來增強(qiáng)MSW的降解率,從而提高處理效率,縮短處理周期。
(1)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,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(gè)菌落。
(2)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(gè)菌落。
(3)利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)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(diǎn)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(dá)到純種分離的目的。
(4)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(qiáng)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(jìn)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(yīng)周圍環(huán)境前,處理效率達(dá)不到理想的效果,因而直接在垃圾中進(jìn)行微生物接種的處理效果則應(yīng)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(jìn)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(yīng)性就越強(qiáng),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(jìn)行強(qiáng)化接種培養(yǎng)后,微生物的種群擴(kuò)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(xì)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(jìn)程中的作用都比不上復(fù)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(shè)備,通過合理地調(diào)配各種有效微生物的含量,進(jìn)行篩選、培育MSW生物處理的高效復(fù)合微生物菌劑,進(jìn)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(jī)成分的效率。復(fù)合微生物菌群中既有分解性細(xì)菌,又有合成性細(xì)菌;既有纖維素分解菌、真菌,又有放線菌。向工藝中添加復(fù)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(xì)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(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),使得整個(gè)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.微生物技術(shù)在MSW處理過程中的應(yīng)用
MSW的生物處理主要是利用微生物在一定控制條件下,使有機(jī)物發(fā)生生物化學(xué)降解,形成一種穩(wěn)定的化合物的過程。因此,微生物對垃圾中有機(jī)物降解的快慢、對有機(jī)成分降解的程度直接決定著處理周期的長短和處理效果的好壞,在MSW處理過程中起著決定性的作用。故MSW生物處理的優(yōu)劣取決于微生物自身的結(jié)構(gòu)、所處環(huán)境下的代謝狀況。目前有很多學(xué)者在此方面做出了很大的努力,通過分析某種處理環(huán)境下微生物的特性、采用多種方式改變工藝中微生物的數(shù)量,質(zhì)量等,開發(fā)出了多種MSW生物處理技術(shù),如:強(qiáng)化微生物(純種分離、強(qiáng)化接種、添加微生物菌劑、微生物固定化)以及基因誘變等技術(shù)。
2.1.強(qiáng)化微生物處理技術(shù)
強(qiáng)化微生物處理技術(shù)是從改變工藝中單位反應(yīng)器空間內(nèi)微生物的質(zhì)量或數(shù)量的角度來增強(qiáng)MSW的降解率,從而提高處理效率,縮短處理周期。
2.1.1.純種分離
強(qiáng)化微生物處理技術(shù)是從改變工藝中單位反應(yīng)器空間內(nèi)微生物的質(zhì)量或數(shù)量的角度來增強(qiáng)MSW的降解率,從而提高處理效率,縮短處理周期。
(1)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,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(gè)菌落。
(2)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(gè)菌落。
(3)利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)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(diǎn)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(dá)到純種分離的目的。
(4)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(qiáng)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(jìn)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(yīng)周圍環(huán)境前,處理效率達(dá)不到理想的效果,因而直接在垃圾中進(jìn)行微生物接種的處理效果則應(yīng)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(jìn)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(yīng)性就越強(qiáng),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(jìn)行強(qiáng)化接種培養(yǎng)后,微生物的種群擴(kuò)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(xì)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(jìn)程中的作用都比不上復(fù)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(shè)備,通過合理地調(diào)配各種有效微生物的含量,進(jìn)行篩選、培育MSW生物處理的高效復(fù)合微生物菌劑,進(jìn)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(jī)成分的效率。復(fù)合微生物菌群中既有分解性細(xì)菌,又有合成性細(xì)菌;既有纖維素分解菌、真菌,又有放線菌。向工藝中添加復(fù)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(xì)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(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),使得整個(gè)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].