目錄
第1章 引言 1
1.1 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵研究現(xiàn)狀 1
1.1.1 有機(jī)固廢的主要類型 1
1.1.2 有機(jī)固廢的主流處理方法 3
1.1.3 城鄉(xiāng)混合垃圾好氧堆肥處理的問題與挑戰(zhàn) 6
1.1.4 城鄉(xiāng)混合垃圾好氧堆肥的趨勢與展望 7
1.2 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵腐殖化技術(shù)現(xiàn)狀 8
1.2.1 堆肥腐殖化過程 8
1.2.2 堆肥腐殖化調(diào)控技術(shù) 9
1.3 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵臭氣控制技術(shù)現(xiàn)狀 10
1.3.1 臭氣的主要組成 10
1.3.2 臭氣生成轉(zhuǎn)化的途徑 11
1.3.3 生物除臭技術(shù) 13
1.4 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵抗生素抗性基因研究現(xiàn)狀 14
1.4.1 有機(jī)固廢中ARGs的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn) 15
1.4.2 好氧堆肥中ARGs的去除機(jī)制和響應(yīng)途徑 17
1.4.3 提高傳統(tǒng)堆肥技術(shù)可提高ARGs降解效率 20
1.5 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵產(chǎn)物應(yīng)用現(xiàn)狀 25
1.5.1 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)有機(jī)肥應(yīng)用現(xiàn)狀 25
1.5.2 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)栽培基質(zhì)應(yīng)用現(xiàn)狀 26
1.5.3 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)土壤修復(fù)劑應(yīng)用現(xiàn)狀 27
參考文獻(xiàn) 28
第2章 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵微環(huán)境變化特征 44
2.1 溫度變化 44
2.2 pH變化 44
2.3 含水率變化 45
2.4 有機(jī)質(zhì)表征 45
2.4.1 市政污泥堆肥中的理化參數(shù) 45
2.4.2 畜禽糞便堆肥中的理化參數(shù) 46
2.4.3 不同堆肥階段DOM結(jié)構(gòu)演變特征 49
2.5 腐殖質(zhì)電子轉(zhuǎn)移能力 59
2.6 水溶性有機(jī)物電子轉(zhuǎn)移能力 60
2.6.1 DOM電子轉(zhuǎn)移能力變化趨勢 60
2.6.2 DOM電子轉(zhuǎn)移能力對化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的影響 61
2.7 總結(jié)與展望 63
參考文獻(xiàn) 64
第3章 好氧發(fā)酵促進(jìn)腐殖化的理論 68
3.1 腐殖化影響因素 68
3.1.1 生物強(qiáng)化調(diào)控 69
3.1.2 微環(huán)境調(diào)控 69
3.1.3 調(diào)理劑調(diào)控 71
3.2 堆肥腐殖化過程中微生物的作用機(jī)制 72
3.3 高通量測序技術(shù)與微生物網(wǎng)絡(luò) 73
3.4 雞糞好氧發(fā)酵腐殖化過程與微生物響應(yīng) 75
3.4.1 堆肥微環(huán)境特征 75
3.4.2 腐殖質(zhì)類有機(jī)組分變化的特征 79
3.4.3 腐殖質(zhì)前體物變化 82
3.4.4 腐殖質(zhì)類物質(zhì)的變化 84
3.4.5 腐殖化指數(shù) 85
3.4.6 微環(huán)境與腐殖質(zhì)組分的響應(yīng)關(guān)系 86
3.4.7 微生物多樣性分析 87
3.4.8 微生物群落演替 87
3.4.9 微生物網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 90
3.5 牛糞好氧發(fā)酵腐殖化過程與微生物響應(yīng) 92
3.5.1 堆肥微環(huán)境特征 92
3.5.2 腐殖質(zhì)類有機(jī)組分變化的特征 95
3.5.3 腐殖質(zhì)前體物變化 99
3.5.4 腐殖質(zhì)類物質(zhì)變化 100
3.5.5 腐殖化指數(shù) 101
3.5.6 微環(huán)境與腐殖質(zhì)組分的響應(yīng)關(guān)系 101
3.5.7 微生物多樣性分析 102
3.5.8 微生物群落演替 103
3.5.9 微生物網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 105
3.6 餐廚垃圾好氧發(fā)酵腐殖化過程與微生物響應(yīng) 107
3.6.1 堆肥微環(huán)境特征 107
3.6.2 腐殖質(zhì)類有機(jī)組分變化的特征 107
3.6.3 腐殖質(zhì)前體物變化 108
3.6.4 腐殖質(zhì)類物質(zhì)變化 108
3.6.5 腐殖化指數(shù) 109
3.7 討論 109
3.7.1 微生物共生模式分析 109
3.7.2 微生物網(wǎng)絡(luò)的比較 111
3.7.3 關(guān)鍵分類群的識別 112
3.7.4 關(guān)鍵功能微生物識別 115
3.7.5 微生物與微環(huán)境的響應(yīng)分析 117
3.8 總結(jié)和展望 119
參考文獻(xiàn) 121
第4章 不同物料好氧發(fā)酵傳統(tǒng)污染物與溫室氣體調(diào)控原理 133
4.1 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵傳統(tǒng)污染物種類 133
4.2 污泥好氧發(fā)酵中重金屬遷移轉(zhuǎn)化特征與微生物響應(yīng)機(jī)制 134
4.2.1 不同可利用態(tài)重金屬含量的變化 134
4.2.2 微生物群落演替對重金屬可利用性的影響 136
4.2.3 不同可利用金屬的關(guān)鍵調(diào)控因素 138
4.3 臭氣及其前體物產(chǎn)排規(guī)律與微生物代謝網(wǎng)絡(luò) 140
4.3.1 雞糞堆肥含氮硫前體物變化及其與細(xì)菌的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 140
4.3.2 糞便堆肥氨化功能特征及其與細(xì)菌的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 148
4.3.3 污泥堆肥含氮硫前體物變化及其與細(xì)菌的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 155
4.4 溫室氣體產(chǎn)排規(guī)律與調(diào)控 163
4.4.1 堆肥中溫室氣體的產(chǎn)生規(guī)律 163
4.4.2 調(diào)控溫室氣體排放的方法 165
4.5 碳氮硫元素協(xié)同轉(zhuǎn)化與微生物代謝調(diào)控機(jī)制 171
4.5.1 堆肥中的氮和硫功能 171
4.5.2 糞便堆肥過程中微生物對氮和硫代謝的貢獻(xiàn) 173
4.5.3 糞便堆肥中氮硫代謝的微生物和功能網(wǎng)絡(luò)分析 175
4.5.4 堆肥宏基因組組裝分析 177
4.5.5 堆肥過程中核心功能微生物與堆肥理化特性的相關(guān)性 181
參考文獻(xiàn) 183
第5章 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵新興污染物遷移轉(zhuǎn)化與微生物響應(yīng)特征 194
5.1 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵抗生素抗性基因類型 194
5.1.1 ARGs的特性與風(fēng)險(xiǎn) 194
5.1.2 抗生素的使用與殘留 195
5.1.3 污泥等有機(jī)固廢中ARGs的分布 198
5.1.4 抗生素對好氧堆肥中ARGs的影響 200
5.1.5 胞內(nèi)外ARGs分布特征 201
5.1.6 ARGs的水平轉(zhuǎn)移途徑 203
5.2 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵新興污染物遷移轉(zhuǎn)化與微生物響應(yīng)特征實(shí)驗(yàn)參數(shù) 206
5.2.1 堆肥實(shí)驗(yàn)設(shè)置 206
5.2.2 理化性質(zhì)測定 209
5.2.3 ARGs和微生物檢測與分析 211
5.2.4 實(shí)驗(yàn)材料與儀器設(shè)備 214
5.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與可視化 216
5.3 抗生素抗性基因變化歸趨與宿主微生物響應(yīng)關(guān)系 216
5.3.1 堆肥過程中目標(biāo)ARGs和MGEs的歸趨 216
5.3.2 細(xì)菌群落變化規(guī)律與ARGs潛在宿主細(xì)菌的分析 219
5.3.3 致病菌變化規(guī)律 220
5.3.4 潛在宿主微生物與MGEs和ARGs的關(guān)系 221
5.3.5 理化性質(zhì)對潛在宿主微生物的影響 222
5.4 環(huán)丙沙星脅迫對好氧發(fā)酵抗生素抗性基因的影響 223
5.4.1 ARGs與移動(dòng)遺傳元件豐度變化 223
5.4.2 喹諾酮類ARGs的豐度變化 223
5.4.3 移動(dòng)遺傳元件的豐度變化 225
5.4.4 微生物群落演替規(guī)律 225
5.4.5 潛在宿主菌和ARGs共現(xiàn)分析 228
5.5 好氧發(fā)酵中胞內(nèi)外抗生素抗性基因變化規(guī)律與微生物共現(xiàn)分析 230
5.5.1 胞內(nèi)外ARGs和微生物群落變化特征 230
5.5.2 胞內(nèi)外ARGs的VGT和HGT對其豐度變化影響 243
5.6 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵胞內(nèi)外抗生素抗性水平基因轉(zhuǎn)移機(jī)制 244
5.6.1 胞內(nèi)ARGs水平轉(zhuǎn)移機(jī)制分析 244
5.6.2 胞外ARGs水平轉(zhuǎn)移機(jī)制分析 247
5.6.3 污泥堆肥中胞內(nèi)外ARGs水平轉(zhuǎn)移機(jī)理模型 249
5.7 好氧發(fā)酵中抗生素抗性基因防控現(xiàn)狀與展望 252
5.7.1 結(jié)論 252
5.7.2 展望 252
參考文獻(xiàn) 252
第6章 規(guī)模化好氧發(fā)酵中新興污染物賦存特征與微生物響應(yīng)機(jī)制 265
6.1 規(guī)�；�好氧發(fā)酵工藝與實(shí)驗(yàn)參數(shù) 266
6.1.1 規(guī)模化好氧發(fā)酵工藝參數(shù) 266
6.1.2 快速好氧發(fā)酵工藝與樣品收集 266
6.1.3 理化性質(zhì)測定 267
6.1.4 微生物與目標(biāo)基因檢測 267
6.2 抗生素抗性基因的賦存和微生物群落特征 269
6.2.1 城市生活垃圾好氧堆肥過程中ARGs的分布特征 269
6.2.2 制藥污泥好氧堆肥過程中ARGs的分布特征 271
6.2.3 城市生活垃圾好氧堆肥過程中MGEs的變化歸趨 273
6.2.4 制藥發(fā)酵污泥好氧堆肥過程中MGEs的變化歸趨 274
6.2.5 好氧堆肥過程中微生物群落結(jié)構(gòu)演替 274
6.3 抗生素抗性基因宿主微生物識別與微環(huán)境響應(yīng)途徑 279
6.3.1 城市生活垃圾好氧堆肥的潛在宿主微生物 279
6.3.2 制藥污泥好氧堆肥的潛在宿主微生物 280
6.3.3 MGEs的潛在宿主微生物識別及對ARGs的影響 281
6.3.4 微環(huán)境、微生物對抗性基因的響應(yīng) 283
6.4 規(guī)�；�堆肥中抗生素抗性基因防控的環(huán)境意義 287
6.5 總結(jié)和展望 288
6.5.1 總結(jié) 288
6.5.2 展望 289
參考文獻(xiàn) 289
第7章 有機(jī)固廢好氧發(fā)酵過程中NH3、腐殖質(zhì)及H2S產(chǎn)生預(yù)測 293
7.1 好氧發(fā)酵模型國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 293
7.1.1 機(jī)理模型研究現(xiàn)狀 294
7.1.2 數(shù)據(jù)模型研究現(xiàn)狀 296
7.2 產(chǎn)生預(yù)測模型的研究理論 297
7.2.1 發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 297
7.2.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 299
7.3 好氧發(fā)酵氮代謝耦合模型 312
7.3.1 代謝網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵途徑 312
7.3.2 代謝動(dòng)力學(xué)耦合模型 314
7.3.3 模型參數(shù)辨識及分析 316
7.4 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的NH3預(yù)測模型 326
7.4.1 好氧發(fā)酵全周期擬合 326
7.4.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與驗(yàn)證 330
7.4.3 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 337
7.4.4 基于不同模型原理的NH3預(yù)測軟件 341
7.5 腐殖質(zhì)和H2S的產(chǎn)生預(yù)測模型 345
7.6 可視化平臺 347
7.7 總結(jié)和展望 348
參考文獻(xiàn) 349