酵母生產(chǎn)剩余污泥和糖渣混合堆肥試驗(yàn)研究

王　浩　盧浩聞　白　俊　李天樂(lè)

（安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000）

酵母生產(chǎn)剩余污泥和糖渣混合堆肥試驗(yàn)研究

王浩盧浩聞白俊李天樂(lè)

（安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000）

堆肥是世界范圍內(nèi)處理有機(jī)固體廢棄物的一種普遍工藝，本試驗(yàn)以酵母生產(chǎn)副產(chǎn)物糖渣和污泥為原料，以谷糠為填充料，以RW促腐劑為發(fā)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(guò)程中溫度、含水率、pH、有機(jī)質(zhì)、重金屬、衛(wèi)生學(xué)等指標(biāo)的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)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(fā)酵菌種和填充料，并控制合適的翻堆頻率，可以順利實(shí)現(xiàn)堆體升溫發(fā)酵腐熟，并最終滿足污泥糖渣無(wú)害化、減量化要求。

酵母生產(chǎn)；污泥；糖渣；堆肥

1　前言

污泥是污水處理后的產(chǎn)物，酵母生產(chǎn)廢水主要來(lái)源是在糖蜜的預(yù)處理、酵母發(fā)酵液的分離及酵母乳的真空過(guò)濾環(huán)節(jié)，其次是酵母生產(chǎn)過(guò)程中的清洗廢水。酵母發(fā)酵生產(chǎn)利用的是糖蜜中可發(fā)酵利用的糖類(lèi)物質(zhì)，而不被酵母吸收利用的物質(zhì)以及酵母新陳代謝產(chǎn)生的代謝物質(zhì)最終會(huì)隨廢水排放［1］。糖渣和污泥是酵母生產(chǎn)的廢棄副產(chǎn)物，含有豐富的氮、磷、鉀、鈣、鐵等無(wú)機(jī)微量元素以及腐植酸等有機(jī)物質(zhì)，而且其產(chǎn)量大，成分復(fù)雜［2］，如何進(jìn)行無(wú)害化、減量化、穩(wěn)定化處理，使其變廢為寶，已引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注。而堆肥已成為世界范圍內(nèi)處理有機(jī)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(yīng)用是有機(jī)固廢無(wú)害化和資源化的重要途徑之一［4，5］。

本文以酵母生產(chǎn)副產(chǎn)物糖渣和污泥為研究對(duì)象，采用開(kāi)放式的條垛式堆肥進(jìn)行堆肥化處理，為污泥糖渣的大規(guī)模堆肥化處理提供依據(jù)。

2　試驗(yàn)

2.1污泥堆肥試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)采用好氧條垛式堆肥，試驗(yàn)地點(diǎn)選在污泥脫水間室內(nèi)自由空地，自然通風(fēng)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(shí)翻堆。

2.2試驗(yàn)材料

（1）污泥堆肥原料：選取酵母生產(chǎn)廢水處理的脫水污泥和糖蜜發(fā)酵后的糖渣，污泥采用陰離子混合型絮凝劑調(diào)節(jié)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(zhì)如表1所示。（2）堆肥調(diào)理劑：試驗(yàn)所選調(diào)理劑為谷糠粉，含水率約8.15%，有機(jī)質(zhì)約102.3%。（3）發(fā)酵菌種：堆肥所選發(fā)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(wàn)分之一。

表1　堆肥原料的主要理化性質(zhì)

2.3污泥堆肥的配比

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

表2　快速堆肥的推薦條件

表3　試驗(yàn)物料配比

3　試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1溫度變化

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

一般認(rèn)為高溫菌對(duì)有機(jī)物的降解效率高于中溫菌，但溫度過(guò)高，容易導(dǎo)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(guò)程中堆體溫度變化見(jiàn)表4。

表4　堆體溫度的變化

從表4可以看出，堆肥溫度隨時(shí)間呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，約在第15天達(dá)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(xù)8天。55℃以上高溫期持續(xù)3天，一般來(lái)說(shuō)，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(wèi)生學(xué)指標(biāo)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?yàn)榉杨l率過(guò)高時(shí)，堆體內(nèi)溫度無(wú)法積聚，堆肥效果較差。但堆肥過(guò)程屬于好氧過(guò)程，翻堆頻率較低時(shí)，堆體內(nèi)微生物活動(dòng)受到抑制，也影響堆體溫度上升。在本試驗(yàn)中，根據(jù)堆體大小控制翻堆頻率，加入谷糠作為填充料和促進(jìn)發(fā)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(guò)程中含水率和pH值的變化見(jiàn)圖1所示。

圖1　堆肥過(guò)程中含水率和pH隨時(shí)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(yīng)產(chǎn)生的大量熱量將堆體內(nèi)水分及有機(jī)物氧化產(chǎn)生的水分以水蒸氣的形式通過(guò)通風(fēng)和攪拌而蒸發(fā)［10］。

pH值影響堆肥的進(jìn)程和腐熟程度，其變化能夠比較直觀地揭示堆肥進(jìn)行的狀況，適宜的pH值可以使微生物有效發(fā)揮作用，同時(shí)保留堆肥中的有效氮成分，pH過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響堆肥的效率［12］。本次試驗(yàn)中堆肥的pH值一直穩(wěn)定在5.9～6.6范圍內(nèi)，張橋等人［13］的研究表明，當(dāng)堆料的pH值處于6～9時(shí)，微生物在反應(yīng)系統(tǒng)中可有效地發(fā)揮作用，同時(shí)能夠較少流失堆料中有效氮成分，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中pH值維持在6.0～7.0之間，不必對(duì)堆料的pH值進(jìn)行調(diào)整。

3.3有機(jī)質(zhì)變化

堆肥過(guò)程中有機(jī)質(zhì)變化見(jiàn)表5。

表5　堆肥過(guò)程有機(jī)質(zhì)含量變化

在堆肥過(guò)程中，堆料中的不穩(wěn)定有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、礦物質(zhì)和穩(wěn)定化腐殖質(zhì)，堆料的有機(jī)質(zhì)含量變化顯著［3］。通常認(rèn)為，堆肥過(guò)程中其有機(jī)質(zhì)含量的下降是堆肥腐熟的一個(gè)重要標(biāo)志。在堆肥進(jìn)行至第4天、第11天和第15天后，有機(jī)質(zhì)都有一定程度地降低，這是因?yàn)槲⑸镌谶m宜的溫度范圍內(nèi)大量代謝活動(dòng)，在噬溫菌和噬熱菌的作用下，大量有機(jī)物質(zhì)被分解，所以隨著堆肥的進(jìn)行，有機(jī)質(zhì)都有一定程度地降低。

3.4重金屬變化

表6　堆肥過(guò)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(shuō)明在堆肥過(guò)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?yàn)樵诙逊蔬^(guò)程中水分和揮發(fā)性物質(zhì)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(yīng)試驗(yàn)

未腐熟的堆肥含有植物毒性物質(zhì)，對(duì)種子萌發(fā)、植物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用；腐熟堆肥植物毒性物質(zhì)減少或基本消失，并出現(xiàn)促進(jìn)種子萌發(fā)和植物生長(zhǎng)的物質(zhì)。植物毒性與堆肥降解過(guò)程有關(guān)，需要適當(dāng)?shù)母炱谙@種植物毒性。本試驗(yàn)選用黃瓜種子進(jìn)行試驗(yàn)，堆肥15天后，測(cè)得種子發(fā)芽率為100%，發(fā)芽指數(shù)為58%，大于50%，表明堆料已達(dá)到腐熟，達(dá)到可以接受的植物毒性程度。

4　結(jié)語(yǔ)

（1）污泥和糖渣混合堆肥試驗(yàn)具有可行性，通過(guò)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(fā)酵菌種可順利實(shí)現(xiàn)堆肥。（2）在污泥堆肥過(guò)程中，堆體pH值變化范圍在6～9之間，不必對(duì)堆料的pH值進(jìn)行調(diào)整。（3）在污泥和糖渣中加入谷糠作為填充料，以及加入發(fā)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(shù)［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(shí)驗(yàn)研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2006，（5）：93-96.

［3］李季，彭生平.堆肥工程實(shí)用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［4］趙子定，常玉海.污泥堆肥化技術(shù)研究進(jìn)展［J］.國(guó)外農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，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(shù)研究［J］.中國(guó)造紙學(xué)報(bào)，2003，18（1）：135-140.

［7］李國(guó)學(xué)，張福鎖.固體廢物堆肥化與有機(jī)復(fù)混肥生產(chǎn)［M］.北京：化

學(xué)工業(yè)出版社，2001：5-9.

［8］中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn).糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［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(huán).污水廠污泥好氧堆肥實(shí)驗(yàn)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(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［12］先元華.屠宰場(chǎng)污泥堆肥效果及其影響因素實(shí)驗(yàn)研究［J］.環(huán)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(guò)程中的養(yǎng)分變化研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，2002，21（6）：489-492.