酵母生產剩余污泥和糖渣混合堆肥試驗研究

王　浩　盧浩聞　白　俊　李天樂

（安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000）

酵母生產剩余污泥和糖渣混合堆肥試驗研究

王浩盧浩聞白俊李天樂

（安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000）

堆肥是世界范圍內處理有機固體廢棄物的一種普遍工藝，本試驗以酵母生產副產物糖渣和污泥為原料，以谷糠為填充料，以RW促腐劑為發酵菌劑，按一定比例混合后堆肥，研究了污泥和糖渣混合堆肥的可行性以及處理過程中溫度、含水率、pH、有機質、重金屬、衛生學等指標的變化規律。試驗結果表明，污泥和糖渣混合堆肥具有可行性，初始含水率控制在60%左右，添加一定量的發酵菌種和填充料，并控制合適的翻堆頻率，可以順利實現堆體升溫發酵腐熟，并最終滿足污泥糖渣無害化、減量化要求。

酵母生產；污泥；糖渣；堆肥

1　前言

污泥是污水處理后的產物，酵母生產廢水主要來源是在糖蜜的預處理、酵母發酵液的分離及酵母乳的真空過濾環節，其次是酵母生產過程中的清洗廢水。酵母發酵生產利用的是糖蜜中可發酵利用的糖類物質，而不被酵母吸收利用的物質以及酵母新陳代謝產生的代謝物質最終會隨廢水排放［1］。糖渣和污泥是酵母生產的廢棄副產物，含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鐵等無機微量元素以及腐植酸等有機物質，而且其產量大，成分復雜［2］，如何進行無害化、減量化、穩定化處理，使其變廢為寶，已引起越來越廣泛的關注。而堆肥已成為世界范圍內處理有機固體廢棄物的一種普遍工藝［3］，固廢堆肥化處理后再行土地應用是有機固廢無害化和資源化的重要途徑之一［4，5］。

本文以酵母生產副產物糖渣和污泥為研究對象，采用開放式的條垛式堆肥進行堆肥化處理，為污泥糖渣的大規模堆肥化處理提供依據。

2　試驗

2.1污泥堆肥試驗裝置

本試驗采用好氧條垛式堆肥，試驗地點選在污泥脫水間室內自由空地，自然通風順暢，面積大約1.5m2，混合堆料重約400kg，堆體高度約70cm，采用人工適時翻堆。

2.2試驗材料

（1）污泥堆肥原料：選取酵母生產廢水處理的脫水污泥和糖蜜發酵后的糖渣，污泥采用陰離子混合型絮凝劑調節后帶式壓濾脫水，污泥含水率在80%左右，糖渣含水率在30%左右。供試材料的理化性質如表1所示。（2）堆肥調理劑：試驗所選調理劑為谷糠粉，含水率約8.15%，有機質約102.3%。（3）發酵菌種：堆肥所選發酵菌種為RW促腐劑，主要有枯草芽孢桿菌和米曲霉，菌劑用量約為萬分之一。

表1　堆肥原料的主要理化性質

2.3污泥堆肥的配比

根據堆料的含水率控制要求，通過物料衡算（以堆料含水率控制為依據）確定污泥、糖渣和谷糠的質量比，使攪拌后的初始物料含水率在60%左右，同時加入適量的發酵菌種。表2給出了快速堆肥的推薦條件，表3是本次試驗的物料配比。

表2　快速堆肥的推薦條件

表3　試驗物料配比

3　試驗結果與討論

3.1溫度變化

溫度是堆肥過程中重要影響因素之一，也是判定堆肥能否達到無害化要求的最重要指標之一。堆肥的溫度變化是反應發酵是否正常最直接、最敏感的指標。由于它與水分、通透性以及其它各項堆肥控制因子都有著及其密切的聯系，所以它又是一個最復雜的因子［3］。在堆肥過程中，溫度主要是影響微生物的生長，從而影響有機廢物的降解效率和處理效果［6］。

一般認為高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌，但溫度過高，容易導致嗜熱菌的死亡，從而影響處理效果，高溫堆肥最高溫度一般控制在65℃以下［7］。

堆肥過程中堆體溫度變化見表4。

表4　堆體溫度的變化

從表4可以看出，堆肥溫度隨時間呈現先增后減的趨勢，約在第15天達到最大值。其中在堆肥兩天后溫度即可上升至50℃以上，并且50℃以上的溫度可持續8天。55℃以上高溫期持續3天，一般來說，堆體溫度保持在55℃條件下3天以上，堆料中所含病原菌就基本被殺滅，滿足了堆肥衛生學指標和堆肥腐熟的要求［8，9］。從表4中可看出每天翻堆溫度升高并不明顯，間隔兩天翻堆溫度升高變化較明顯。因為翻堆頻率過高時，堆體內溫度無法積聚，堆肥效果較差。但堆肥過程屬于好氧過程，翻堆頻率較低時，堆體內微生物活動受到抑制，也影響堆體溫度上升。在本試驗中，根據堆體大小控制翻堆頻率，加入谷糠作為填充料和促進發酵升溫的菌種，保證了堆體順利升溫。

3.2含水率和pH值變化

堆肥過程中含水率和pH值的變化見圖1所示。

圖1　堆肥過程中含水率和pH隨時間的變化

含水率由初期的63.84%下降到53.44%，這是由于微生物的代謝反應產生的大量熱量將堆體內水分及有機物氧化產生的水分以水蒸氣的形式通過通風和攪拌而蒸發［10］。

pH值影響堆肥的進程和腐熟程度，其變化能夠比較直觀地揭示堆肥進行的狀況，適宜的pH值可以使微生物有效發揮作用，同時保留堆肥中的有效氮成分，pH過高或過低都會影響堆肥的效率［12］。本次試驗中堆肥的pH值一直穩定在5.9～6.6范圍內，張橋等人［13］的研究表明，當堆料的pH值處于6～9時，微生物在反應系統中可有效地發揮作用，同時能夠較少流失堆料中有效氮成分，在實驗過程中pH值維持在6.0～7.0之間，不必對堆料的pH值進行調整。

3.3有機質變化

堆肥過程中有機質變化見表5。

表5　堆肥過程有機質含量變化

在堆肥過程中，堆料中的不穩定有機物分解轉化為二氧化碳、水、礦物質和穩定化腐殖質，堆料的有機質含量變化顯著［3］。通常認為，堆肥過程中其有機質含量的下降是堆肥腐熟的一個重要標志。在堆肥進行至第4天、第11天和第15天后，有機質都有一定程度地降低，這是因為微生物在適宜的溫度范圍內大量代謝活動，在噬溫菌和噬熱菌的作用下，大量有機物質被分解，所以隨著堆肥的進行，有機質都有一定程度地降低。

3.4重金屬變化

表6　堆肥過程重金屬變化

從表6可以看出，砷、鉛、鎘、鉻的含量都降低了，說明在堆肥過程中，大部分重金屬都得到鈍化，所以含量降低。但金屬汞的含量卻有所增加，這是因為在堆肥過程中水分和揮發性物質損失，以及堆肥后堆體體積變小，引起該金屬在堆體中濃縮所致。

3.5植物毒性反應試驗

未腐熟的堆肥含有植物毒性物質，對種子萌發、植物生長產生抑制作用；腐熟堆肥植物毒性物質減少或基本消失，并出現促進種子萌發和植物生長的物質。植物毒性與堆肥降解過程有關，需要適當的腐熟期消除這種植物毒性。本試驗選用黃瓜種子進行試驗，堆肥15天后，測得種子發芽率為100%，發芽指數為58%，大于50%，表明堆料已達到腐熟，達到可以接受的植物毒性程度。

4　結語

（1）污泥和糖渣混合堆肥試驗具有可行性，通過控制污泥和糖渣的添加比例使其初始含水率控制在60%左右，并加入一定的填充料和發酵菌種可順利實現堆肥。（2）在污泥堆肥過程中，堆體pH值變化范圍在6～9之間，不必對堆料的pH值進行調整。（3）在污泥和糖渣中加入谷糠作為填充料，以及加入發酵菌種，有利于堆肥快速升溫。

［1］李知洪，肖冬光，梁音.以糖蜜為原料的酵母廢水處理技術［J］.釀酒科技，2010（7）：86-92.

［2］李宇慶，陳玲，趙建夫.城市污水廠污泥堆肥中試實驗研究［J］.環境科學與管理，2006，（5）：93-96.

［3］李季，彭生平.堆肥工程實用手冊［M］.北京：化學工業出版社，2011.

［4］趙子定，常玉海.污泥堆肥化技術研究進展［J］.國外農業環境保護，1992，（4）：7-10.

［5］Spellman F R.Wastewater biosostocolids to compost［C］Lancaster，Pennsylvania：Technomic Publishing Company Inc.1977.

［6］王德漢，彭俊杰，戴苗.造紙污泥好氧堆肥處理技術研究［J］.中國造紙學報，2003，18（1）：135-140.

［7］李國學，張福鎖.固體廢物堆肥化與有機復混肥生產［M］.北京：化

學工業出版社，2001：5-9.

［8］中華人民共和國標準.糞便無害化衛生標準［S］.GB7959-87.

［9］USEPA.A plain English Guide to the EPA Part503Biosolids Rule［S］.EPA 8322 R-93 003，1994.

［10］卓后園，孫欽花，鄭環.污水廠污泥好氧堆肥實驗研究［J］.山東化工，2015，44：174-176.

［11］蔡建成.堆肥工程與堆肥工廠［M］.北京：機械工業出版社，1990.

［12］先元華.屠宰場污泥堆肥效果及其影響因素實驗研究［J］.環境工程.

［13］張橋，吳啟堂，黃煥忠，等.未消化城市污泥與稻草堆肥過程中的養分變化研究［J］.農業環境保護，2002，21（6）：489-492.