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堆肥法降解退役单基药及降解菌的选育与强化研究

许琳  
【摘要】:本实验以钝化的退役火药单基药为研究对象。单基药主要成分为硝化棉,即硝化纤维素,外观呈黄色粉状,无明显杂质。实验包括火药的堆肥初探、高效降解菌的筛选鉴定、强化培育降解及添加菌剂的堆肥这四个部分。 好氧堆肥是在适宜条件下,利用微生物使有机物进行生物降解稳定化的过程。初探堆肥共包括9个不同实验组,对温度、含水率、碳氮比、pH值和种子发芽指数等参数的变化进行分析。前3组实验中火药物质的量越大,堆温越接近室温,说明火药的抑制效果越明显。不同配方实验组4-8的堆体温度只有略微的升降变化;含水率变化只在5%左右;C/N比都有所下降但没有达到指标20以下;pH值略微有先减小后增大的变化;种子发芽指数上升趋势较小。总体上,各参数变化均没有对照组9明显。 高效菌采用两种方法筛选,一是以单基药浸出液为唯一碳源进行筛选驯化;二是先从选育纤维素降解菌群入手,再添加单基药浸出液来驯化。共选育分离得到4株纯菌A1,A2,A3,A4和3组混合菌群B1,B2,B3。其中A2为高效优势菌,对火药培养液降解效果明显优于其他菌株,COD降解率可达到72.54%,鉴定此菌为粪产碱杆菌。 优势菌的强化培育降解实验中,得出最适降解条件为温度30℃,pH7.0,转速150r/min。在此条件下,经过7天降解,培养液COD的降解率可达到74.18%。实验添加的金属离子Cu2+、Hg2+、Zn2+、Mn2+几乎都抑制了菌株的降解能力,以Hg2+最为显著。同时,调整pH改善整体降解环境,更有利于底物的降解。 堆肥中接种选育出的微生物菌剂,测定各参数的变化。空白组、添加1和添加2的温度都有所上升,出现明显的高温期,最高达到57℃;21天后含水率下降至47%左右;C/N比达到腐熟指标,降到20以下;pH值先减后增变化明显;种子发芽指数均达到100%左右。而无添加菌剂的处理组各参数变化均不明显。由相关性分析可知,C/N比、含水率和种子发芽指数可结合起来作为此堆肥处理的控制指标。 有针对性选育出的微生物对火药物质的降解起到关键作用,促进了堆料的腐熟。


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