多階段接菌對餐廚垃圾和沼渣共堆肥的影響

徐明月，楊 民，孫海曙，孟 潔，李永勝，高 明，汪群慧，吳川福

（北京科技大學能源與環(huán)境工程學院，北京 100083）

譯者：徐明月；審查：吳川福；單位：北京科技大學

1 研究亮點

*多階段接菌提高了堆肥產品的腐殖化指數、生物源指數和種子發(fā)芽指數；

*多階段接菌降低了堆肥過程中氨氣和二氧化碳當量的排放量；

*多階段接菌提高了堆肥過程細菌多樣性及功能菌的豐度。

2 背景

微生物在堆肥過程中起著關鍵作用，好氧發(fā)酵的不同階段都有其獨特的優(yōu)勢微生物類群。由于不同細菌產生的酶的專一性強，環(huán)境敏感性高，因此，在好氧發(fā)酵起始階段接種復合菌劑易出現因微生物競爭而導致的優(yōu)勢菌群構建緩慢問題，極大地限制了好氧發(fā)酵效率。沼渣作為厭氧發(fā)酵殘余物，可利用有機碳少，將廚余垃圾和沼渣共堆肥能夠調節(jié)體系的碳氮比，實現沼渣和廚余垃圾的協同處置。本研究旨在探究在好氧發(fā)酵不同階段接種微生物（多階段接種）對有機廢物好氧堆肥性能的影響。

3 研究方法

研究使用的沼渣取自北京市的一家廚余垃圾厭氧消化處理廠，實驗前儲存在（-20.0±0.5）°C 的冰箱中。接種的多功能微生物菌劑購置于中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。為探究乳酸桿菌、嗜熱地芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌多階段接種對餐廚垃圾-沼渣共堆肥性能的影響，本研究共設置了3 組對照實驗，即不接菌組、多階段接菌組和一次性接菌組，好氧發(fā)酵實驗周期均為18 d。實驗測試分析的指標包括溫度、種子發(fā)芽指數、氨氮、pH、三維熒光光譜、腐殖化指數、生物源指數、二氧化碳當量、氨氣、微生物多樣性等。

4 主要研究結果

研究結果表明，與一次性接菌組和不接菌組相比，多階段接菌組延長了好氧發(fā)酵的高溫期，提高了有機物的分解效率和腐殖化程度；此外，多階段接菌可促進腐植酸的生成，具有較高的腐殖化指數（4.3）和生物源指數（1.4），同時還可降低二氧化碳、甲烷、氨氣的排放量；最后，多階段接菌還可提高好氧發(fā)酵過程中放線菌門和變形菌門等功能菌的多樣性和豐度。放線菌門可以通過分泌不同的抗生素來抑制和去除病原體，從而降低植物毒性，提高最終產品質量，如種子發(fā)芽指數比一次性接菌組提高了59.7%；變形菌門是一種富含氨基酸轉運和代謝基因的嗜熱細菌，有助于固氮和分解有機化合物。

5 結論與展望

多階段接菌可以延長沼渣和餐廚垃圾共堆肥體系的高溫期、減少氣體排放、增加腐殖質含量、提高功能菌的多樣性及豐度、改善堆肥的質量，是一種高效的有機廢物好氧發(fā)酵方式。本研究成果可對有機廢物快速腐熟化技術開發(fā)及工業(yè)化推廣提供技術支撐。