(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(圖1),然后,將培養(yǎng)皿放入恒溫箱里培養(yǎng)。在線的開(kāi)始部分,微生物往往連在一起生長(zhǎng),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。
?。?) 液體稀釋法
將待分離的樣品經(jīng)過(guò)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。
?。?) 利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行分離
不同的微生物對(duì)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(zhǎng)而限制其他微生物生長(zhǎng)的選擇培養(yǎng)基。用這種培養(yǎng)基來(lái)培養(yǎng)微生物就可以達(dá)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(wú)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?chē)h(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(duì)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(shuō)來(lái),生物的種群越大,其自動(dòng)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(huì)更有利于對(duì)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(wú)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(guò)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(lái)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(guò)程中微生物數(shù)量保持相對(duì)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(shí)質(zhì)上是從增加單位反應(yīng)器內(nèi)微生物數(shù)量的角度來(lái)提高微生物的活性,使得細(xì)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(shì),反應(yīng)速度快,運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,從而節(jié)約運(yùn)行成本,提高M(jìn)SW的處理效率。固定化微生物技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),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(jià)結(jié)合法,各種固定化方法和載體都各有特點(diǎn),見(jiàn)表1。其中,微生物細(xì)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(lèi)或合成高分子凝膠的網(wǎng)絡(luò)中,從而使微生物固定化;其特點(diǎn)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(duì)傳質(zhì)有一定的影響。吸附法是將微生物細(xì)胞附著于固體載體上,微生物細(xì)胞與載體之間不起化學(xué)反應(yīng),并且具有操作簡(jiǎn)單、固定化條件溫和、細(xì)胞活性損失小、載體可以反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn),所以被廣泛應(yīng)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(jià)結(jié)合法 | 包埋法 |
制備的難易 | 適中 | 易 | 難 | 適中 |
結(jié)合力 | 強(qiáng) | 弱 | 強(qiáng) | 適中 |
活性保留 | 低 | 高 | 低 | 適中 |
固定化成本 | 適中 | 低 | 高 | 低 |
存活力 | 無(wú) | 有 | 無(wú) | 有 |
適用性 | 小 | 適中 | 小 | 大 |
穩(wěn)定性 | 高 | 低 | 高 | 高 |
載體的再生 | 不能 | 能 | 不能 | 不能 |
空間位阻 | 較大 | 小 | 較大 | 大 |
2.2 基因工程
基因工程技術(shù)在MSW處理中應(yīng)用的基本原理是通過(guò)基因分離和重組,將對(duì)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(xì)胞中并表達(dá),使受體生物具有該高效降解污染物的特性,從而達(dá)到治理污染,去除有機(jī)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(lái)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(lái)治理污染,特別是環(huán)境中復(fù)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(chóng)劑等必將成為環(huán)境生物技術(shù)的熱點(diǎn)之一。
3.結(jié)論
1.無(wú)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(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),從而去除了使得MSW不穩(wěn)定的有機(jī)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(jìn)一步研究,進(jìn)而分離出降解某種特定污染物的特定微生物種群。
2.對(duì)于城市生活垃圾的各種生物處理技術(shù)正方興未艾,無(wú)論是從強(qiáng)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ΓΩ鶕?jù)MSW中存在的微生物種群的特性,開(kāi)發(fā)出高效的MSW生物處理技術(shù)。
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