復(fù)合微生物菌劑在污泥發(fā)酵中的應(yīng)用

丁 濤，林麗云，魏雪琳

（福建省綠標(biāo)生物科技有限公司，福建 廈門(mén) 361100）

復(fù)合微生物菌劑在污泥發(fā)酵中的應(yīng)用

丁 濤，林麗云，魏雪琳

（福建省綠標(biāo)生物科技有限公司，福建 廈門(mén) 361100）

采用污泥兼氧發(fā)酵菌劑進(jìn)行污泥發(fā)酵試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：在發(fā)酵條件相同的情況下，添加了污泥兼氧發(fā)酵菌劑的物料升溫效果明顯，且在相同的發(fā)酵時(shí)間內(nèi)減量化效果好（發(fā)酵13天后，物料含水率由最初的58.4%下降到了29.8%），發(fā)酵后得到的物料呈松散狀，大部分顆粒較細(xì)，有土腥味，物料較干，物料溶于水后無(wú)惡臭味；通過(guò)對(duì)新鮮污泥與發(fā)酵后物料的檢測(cè)（空白對(duì)照組和菌劑試驗(yàn)組），菌劑試驗(yàn)組發(fā)酵產(chǎn)物在減量化（物料含水率降低速度快）、穩(wěn)定化（有機(jī)污染物降解率高）及有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)素保留方面都優(yōu)于空白對(duì)照組，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

污泥處置；微生物菌劑；兼氧發(fā)酵

污泥是廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)，是由多種微生物形成的菌膠團(tuán)與其吸附的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的集合體，除含有大量的水分外（可高達(dá)99%以上），還含有難降解的有機(jī)物、重金屬和鹽類(lèi)，以及少量的病原微生物和寄生蟲(chóng)卵等[1]。由于污泥數(shù)量龐大，含水量高（經(jīng)過(guò)脫水后，仍含有75%～85%的水分），易腐爛、有惡臭、不便于運(yùn)輸與施用，而且其中的病原菌和寄生蟲(chóng)（卵）對(duì)操作者易造成感染，大量的未經(jīng)處理的污泥任意堆放，勢(shì)必會(huì)對(duì)環(huán)境造成新的污染。因此，如何將產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥無(wú)害化、資源化，已成為我國(guó)乃至世界深為關(guān)注的課題之一。

堆肥發(fā)酵可以穩(wěn)定有機(jī)質(zhì)、減少惡臭氣味、殺滅病原菌、蟲(chóng)卵，是一種積極有效的污泥處理方式。污泥中含有植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的氮、磷、鉀及維持植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的多種微量元素和能改良土壤結(jié)構(gòu)的有機(jī)質(zhì)。經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵、分解，可將大分子長(zhǎng)鏈的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子的葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等，并最終轉(zhuǎn)化為CO2、NH3、H2O及無(wú)機(jī)鹽類(lèi)等。其中小分子有機(jī)物及無(wú)機(jī)鹽等均可被植物吸收和利用。所以，將污泥進(jìn)行堆肥發(fā)酵處理，做成復(fù)合有機(jī)肥料，不但可為城市園林綠化、高速公路綠化帶等提供充足的有機(jī)肥料，也為污泥的處理與處置找到了一條化害為利、變廢為寶的合理出路，因而具有很好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

發(fā)酵堆肥作為一個(gè)生物過(guò)程，涉及的微生物數(shù)目巨大，種類(lèi)繁多。在此過(guò)程中，不同的微生物可利用不同的碳源，每一個(gè)微生物群體都有在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)適合自身生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境條件，并且對(duì)某一種或某一類(lèi)特定的有機(jī)物質(zhì)的分解起作用。在生活垃圾和污泥混合堆肥過(guò)程中，接種高效復(fù)合微生物菌群，可以提高有機(jī)污染物的生物降解率，保證堆肥過(guò)程的順利進(jìn)行[2]。在二次發(fā)酵的垃圾堆肥中，接種0.05%～0.1%的微生物制劑，升溫快且高、高溫維持時(shí)間長(zhǎng)，真菌和纖維分解菌數(shù)量多，腐殖質(zhì)含量提高21%～26%[3]。利用雞糞、牛糞、豬糞分別堆肥時(shí)，接入微生物菌劑，也都有迅速提高發(fā)酵溫度、加快熟化進(jìn)程、提高堆肥產(chǎn)品品質(zhì)和縮短堆肥過(guò)程的功效[4-6]。Bolta[7]等也得出了相似的結(jié)論∶在堆肥活躍期接種微生物能提高堆肥效率，接種微生物的堆肥在2天后達(dá)最高溫70℃，有機(jī)質(zhì)的礦化更有效，產(chǎn)生的堆肥產(chǎn)品生物學(xué)更穩(wěn)定。

為了改善污泥處置廠污泥處置的效果，推進(jìn)微生物菌劑在污泥發(fā)酵處置及資源化利用中的使用，實(shí)驗(yàn)采用廈門(mén)某生物科技有限公司制備的污泥兼氧發(fā)酵菌劑進(jìn)行污泥發(fā)酵試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)實(shí)際發(fā)酵結(jié)果的對(duì)比，說(shuō)明微生物菌劑在污泥發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用效果。

1 試驗(yàn)材料（見(jiàn)表1）

（1）污泥、回填料、輔料（麥糠）；

（2）污泥兼氧發(fā)酵菌劑（由廈門(mén)某生物科技有限公司提供）。

表1 試驗(yàn)材料

2 試驗(yàn)條件及工藝參數(shù)

（1）污泥、回填料、輔料按一定比例經(jīng)混料機(jī)混合之后堆入發(fā)酵槽中；

（2）人工添加污泥兼氧發(fā)酵菌劑（添加量為污泥量的5‰），設(shè)置未添加微生物菌劑的試驗(yàn)組為空白對(duì)照；

（3）物料翻拋后開(kāi)始發(fā)酵；

（4）發(fā)酵槽規(guī)格∶長(zhǎng)×寬×高 = 33×4.5×2 （m）；

（5）曝氣條件∶發(fā)酵過(guò)程中每隔25～30min曝氣1次，每次曝氣時(shí)長(zhǎng)3～5min（可調(diào)），發(fā)酵槽配備獨(dú)立風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)功率11kW（實(shí)驗(yàn)組與空白組曝氣調(diào)控相同）；

（6）翻拋操作∶發(fā)酵前期（1～8天）每2天對(duì)物料翻拋1次，之后每3天對(duì)物料翻拋1次；

（7）發(fā)酵過(guò)程中對(duì)物料溫度變化、含水率及污泥發(fā)酵前后的變化進(jìn)行跟蹤。

3 試驗(yàn)測(cè)定方法

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要檢測(cè)的項(xiàng)目及檢測(cè)方法按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 農(nóng)用泥質(zhì)》（CJ/T 309-2009）中的要求進(jìn)行，具體見(jiàn)表2。

表2 檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)中菌劑試驗(yàn)組與空白對(duì)照組的輔料全部采用麥糠，方便發(fā)酵后物料的檢測(cè)比較。污泥兼氧發(fā)酵結(jié)果見(jiàn)下圖。

污泥兼氧發(fā)酵結(jié)果

由圖可以看出，菌劑實(shí)驗(yàn)組物料開(kāi)始發(fā)酵后，24 h內(nèi)物料溫度就達(dá)到61℃；高溫階段（物料溫度＞60℃）維持了6天左右。隨著發(fā)酵的進(jìn)行，物料含水率呈下降的趨勢(shì)，發(fā)酵進(jìn)行到第13天，物料含水率由最初的58.4%下降到了29.8%，物料減量化明顯。

比較對(duì)照組物料的溫度變化，可以看到空白組物料的發(fā)酵溫度的變化趨勢(shì)與菌劑試驗(yàn)組類(lèi)似，只是菌劑試驗(yàn)組物料升溫更快，物料保持在60℃以上的時(shí)間更長(zhǎng)，在發(fā)酵的整個(gè)過(guò)程中菌劑試驗(yàn)組的物料溫度普遍高于空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)組的物料發(fā)酵溫度。在發(fā)酵進(jìn)入中低溫階段后（發(fā)酵第8天以后），菌劑試驗(yàn)組的物料溫度穩(wěn)步下降，但是空白對(duì)照組的物料溫度下降相對(duì)比較慢。

物料的含水率隨著物料發(fā)酵的過(guò)程進(jìn)行，試驗(yàn)組與對(duì)照組物料的含水率都呈下降趨勢(shì)，且試驗(yàn)組的物料含水率普遍下降較快。物料發(fā)酵第7天，試驗(yàn)組的物料含水率有較大波動(dòng)，原因∶1）混料不均勻及取樣原因?qū)е庐a(chǎn)生的誤差（通常發(fā)酵槽中物料取樣位置的不同，也會(huì)導(dǎo)致較大的結(jié)果偏差）；2）污泥發(fā)酵過(guò)程中存在一個(gè)污泥顆粒外胞外聚合物（EPS）打破的過(guò)程，當(dāng)細(xì)胞膜內(nèi)的水分被釋放時(shí)，物料的含水率會(huì)出現(xiàn)短暫的上升過(guò)程。

在原有污泥發(fā)酵工藝過(guò)程及物料配比的基礎(chǔ)上，添加污泥兼氧發(fā)酵菌劑的情況下，物料發(fā)酵效果良好，物料發(fā)酵最高溫度為72℃。高溫發(fā)酵期，物料溫度大致保持在60℃～70℃，這一溫度范圍一方面有效保證了污泥發(fā)酵的無(wú)害化過(guò)程的效果；另一方面，減少了物料總養(yǎng)分的損失（特別是N元素的損失）。發(fā)酵完成后的物料呈松散狀，大部分顆粒較細(xì)，有土腥味，物料較干，物料溶于水后無(wú)惡臭味，無(wú)論是作為回填料使用還是作為資源化利用的效果都較好。

在沒(méi)有添加微生物菌劑的對(duì)照組中，雖然高溫發(fā)酵過(guò)程也在正常進(jìn)行，且高溫發(fā)酵持續(xù)時(shí)間也可以達(dá)到污泥無(wú)害化的目的，但物料的含水率下降緩慢，且達(dá)到含水率40%左右時(shí)就很難再降低，導(dǎo)致這種結(jié)果的原因是∶物料中土著微生物雖然也可以利用物料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝繁殖，可以使污泥升溫發(fā)酵，但這些微生物不能產(chǎn)生高效的生物酶，因而達(dá)不到高效徹底破壞污泥顆粒外胞外聚合物（EPS）的目的，使得污泥中的水分得不到徹底有效地釋放，最終導(dǎo)致污泥發(fā)酵產(chǎn)物減量化效果差，且利用這些產(chǎn)物作為回填料使用時(shí)也會(huì)結(jié)塊，影響物料的混合及物料的透氣性，形成惡性循環(huán)，在這樣情況下，污泥處置需要使用的輔料量就會(huì)提高，增加了污泥處置的成本。

5 物料檢測(cè)結(jié)果與分析

（1）常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果（見(jiàn)表3）

表3 常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果

通過(guò)上述檢測(cè)結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間的發(fā)酵，添加了微生物菌劑的試驗(yàn)組物料的含水率降低到了29.8%，而空白對(duì)照組發(fā)酵物料含水率還達(dá)到37.2%，在有機(jī)質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)素（N、P、K）方面，添加了微生物菌劑的試驗(yàn)組也比空白對(duì)照組具有優(yōu)勢(shì)，特別是物料有機(jī)質(zhì)和N素?fù)p失方面。

（2） 重金屬檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果（見(jiàn)表4）

表4 重金屬檢測(cè)項(xiàng)目結(jié)果

由表4可以看出，發(fā)酵產(chǎn)物（試驗(yàn)組與對(duì)照組）中各項(xiàng)重金屬的含量檢測(cè)結(jié)果都比新鮮污泥中少了，但是試驗(yàn)組與對(duì)照組之間卻沒(méi)有太大的差別；重金屬減少的原因在于新鮮污泥在發(fā)酵過(guò)程中需要添加輔料及回填料，這樣可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物中重金屬平均值降低；實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組中發(fā)酵產(chǎn)物的重金屬含量差別不大，且都符合農(nóng)用泥質(zhì)CJ/T 309-2009的要求，這主要與初始新鮮污泥的泥質(zhì)有關(guān)，至于重金屬活性形態(tài)的比較，有待于進(jìn)一步研究。

（3）高分子有機(jī)污染物及微生物檢測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表5）

表5 高分子有機(jī)污染物及微生物檢測(cè)結(jié)果

從污泥發(fā)酵前與污泥發(fā)酵產(chǎn)物中有機(jī)污染物的含量來(lái)看，污泥經(jīng)過(guò)發(fā)酵之后（不論是空白對(duì)照組還是菌劑試驗(yàn)組），新鮮污泥中的各種有機(jī)污染物在含量上都有所降低，但菌劑試驗(yàn)組的降低幅度明顯高于空白對(duì)照組，這說(shuō)明污泥發(fā)酵時(shí)添加微生物菌劑有助于污泥中有機(jī)污染物的分解或提高分解效率。多環(huán)芳烴經(jīng)過(guò)發(fā)酵降解之后仍存在超標(biāo)的情況，與發(fā)酵周期太短有關(guān)，物料發(fā)酵13天，物料的含水率降低到29.8%，含水率低于30%之后，發(fā)酵物料中的微生物活動(dòng)就會(huì)被抑制，對(duì)于高分子物質(zhì)的降解能力也會(huì)逐漸降低，為了有效地在發(fā)酵過(guò)程中降解高分子有機(jī)物，可適當(dāng)調(diào)整物料發(fā)酵時(shí)的曝氣參數(shù)與物料翻拋工藝，在兼顧發(fā)酵周期的同時(shí)盡量使物料有足夠的發(fā)酵時(shí)間，從而對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行有效降解；在蛔蟲(chóng)卵死亡率與糞大腸菌群值方面，新鮮污泥經(jīng)過(guò)發(fā)酵之后都可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)論

在發(fā)酵條件相同的情況下，添加了污泥兼氧發(fā)酵菌劑的物料升溫效果明顯，且在相同的發(fā)酵時(shí)間內(nèi)減量化效果好（發(fā)酵13天后，物料含水率由最初的58.4%下降到了29.8%），發(fā)酵后得到的物料呈松散狀，大部分顆粒較細(xì)，有土腥味，物料較干，物料溶于水后無(wú)惡臭味，后續(xù)無(wú)論是作為回填料使用還是作為資源化利用都是比較好的；通過(guò)對(duì)新鮮污泥與發(fā)酵后物料的檢測(cè)（空白對(duì)照組和菌劑試驗(yàn)組），菌劑試驗(yàn)組發(fā)酵產(chǎn)物在減量化（物料含水率降低速度快）、穩(wěn)定化（有機(jī)污染物降解率高）及有機(jī)質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)素保留方面都優(yōu)于空白對(duì)照組。

通過(guò)本次發(fā)酵試驗(yàn)表明，廈門(mén)某生物科技有限公司的微生物菌劑在同樣的條件下發(fā)酵性能優(yōu)良、發(fā)酵周期短、污泥處置后的物料狀態(tài)好，實(shí)際應(yīng)用效果良好。

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Application of Compound Microbial Bacteria Agent in Sludge Fermentation

DING Tao, LIN Li-yun, WEI Xue-lin
(Fujian Greenway Bio-Science & Technology Co., Ltd, Fujian Xiamen 361100, China)

By adopting bacterial agent of sludge facultative oxygen fermenting to carry out test on sludge fermentation, the result shows: The rising temperature effect of materials sees obvious while adding bacterial agent of sludge facultative oxygen fermenting under the same condition of fermentation, and the effect of mitigation shows good within the same fermentation time (after fermentation for 13 days, the containing water rate of materials decreases 29.8% from the original 58.4%). After fermenting, the materials assume the relaxing shape, the most particulates are thin with fshy smell, rather dry and non malodor after the materials dissolve in water. Based on the check and survey on the new sludge and materials after fermenting (blank comparison group and bacterial agent test group), the fermenting products of bacterial agent test group are mitigation and stabilization, and organic matters and nutriments excel blank comparison group, the actual application effect is fne.

sludge disposal; microbial bacterial agent; facultative oxygen fermenting

X703

A

1006-5377（2015）05-0062-04