垃圾酶作为生态友好型渗滤液处理方案的潜力研究——以印度古吉拉特邦Pirana垃圾填埋场为例

本研究针对垃圾填埋场渗滤液高COD、NH3 -N等污染难题，创新性利用水果废料发酵制备垃圾酶(GE)，通过微生物组学分析和酶活性检测，证实其可有效降解有机污染物。结果显示非柑橘类GE对COD和NH3 -N去除率分别达60%和45%，为低成本生物处理技术提供新思路。

　　

随着全球固体废弃物产量激增（预计205年达34亿吨），发展中国家露天填埋产生的渗滤液成为重大环境威胁。印度Ahmedabad的Pirana垃圾场渗滤液含有高达13500±2411 mg/L的COD和1750±15.01 mg/L的NH₃
-N，传统处理方法如反渗透和高级氧化工艺存在能耗高、成本昂贵等问题。在此背景下，印度研究团队创新性地将厨余垃圾发酵产物——垃圾酶(Garbage Enzyme, GE)应用于渗滤液处理，相关成果发表在《Waste Management Bulletin》。

研究团队采用1:3:10的果皮-糖-水比例制备柑橘类和非柑橘类GE，通过宏基因组学揭示其优势菌群为耐热醋酸杆菌(Acetobacter senegalensis)，占比达33463个菌体。生化分析检测到38-60 kDa的蛋白酶和淀粉酶，以及黄酮类、醌类等活性代谢物。在21天处理实验中，非柑橘GE表现出最优性能：COD从7900±36 mg/L降至3190±36 mg/L（降幅60%），NH₃
-N从1750±15.01 mg/L降至1175±21 mg/L（降幅45%），同时TDS和电导率分别降低至4400 ppm和8800 μS。

关键实验技术包括：1) 渗滤液采样与理化表征（pH、TDS、COD等）；2) 双类型GE制备与3个月发酵；3) 代谢物检测（Keller氏试验等）；4) 酶活平板扩散法；5) 宏基因组测序与MEGA系统进化树分析。

研究结果部分：

1. 渗滤液理化特征：样本平均pH 8.8±0.12，COD 13500±2411 mg/L，NH₃
   -N 1750±15.01 mg/L，属典型成熟期渗滤液。
2. GE特性分析：柑橘GE pH 3.1含1.9 mg/mL碳水化合物，非柑橘GE pH 4.2含1.955 mg/mL碳水化合物。SDS-PAGE显示38-40 kDa蛋白酶条带，淀粉酶活性区达16±0.34 mm。
3. 微生物组特征：醋酸杆菌占主导（>70%），其产乙酸特性促进重金属生物有效性调节。
4. 处理效能：非柑橘GE的COD去除率较柑橘GE高13%，证实果皮类型影响降解效率。

结论指出，GE通过微生物-酶-代谢物三重作用机制实现污染物降解：1) 醋酸杆菌分泌有机酸分解大分子；2) 淀粉酶/蛋白酶直接矿化有机物；3) 醌类物质促进氧化还原反应。该技术将水果废料转化为高值处理剂，单吨处理成本较传统方法降低60-70%，为发展中国家提供符合循环经济理念的解决方案。研究同时建议未来优化菌群配比，进一步提升对重金属的同步去除能力。