CN105820976A

CN105820976A - 一种污泥堆肥噬热微生物菌剂及应用

Info

Publication number: CN105820976A
Application number: CN201610202319.1A
Authority: CN
Inventors: 乔维川; 耿明明; 施艺; 陶骏奇; 夏昊
Original assignee: Nanjing Forestry University
Current assignee: Nanjing Forestry University
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2016-08-03

Abstract

本发明公开了一种污泥堆肥噬热微生物菌剂及其应用，由以下嗜热细菌组成：嗜热芽孢杆菌2~8×10¹⁰cfu/g，嗜热乳酸杆菌3~6×10¹⁰cfu/g，枯草芽孢杆菌4~6×10¹¹cfu/g，嗜热琏球菌2~6×10¹¹cfu/g。本发明的污泥堆肥噬热微生物菌剂，具有促进生化污泥好氧堆肥化进程，延长堆肥高温期，提高堆肥腐熟度的功能，能够加速原料有机物的生物降解。可应用于堆肥企业针对城市生活污水厂生化污泥的堆肥，用于生产生物有机肥料，并减少污泥带来的环境危害。

Description

一种污泥堆肥噬热微生物菌剂及应用

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用技术领域，涉及生活污水厂生化污泥的快速堆肥菌剂及其生产有机肥的方法，具体涉及一种污泥堆肥噬热微生物菌剂及应用。

背景技术

我国城市污水厂所产生的生物污泥产量大，成分复杂，污水处理厂产生的污泥量约占处理污水体积的0.3％-0.5％，而往往又有很多污水处理厂重水轻泥，导致我国城市污泥污染状况不容乐观，随着经济快速发展和人民生活水平提高，对污水排放的标准日趋严格，这都将导致城市污泥产量进一步的增长。

污泥的处理和处置是一个相互紧密联系而又相互独立的完整体系。污泥的处理是指将含水率较高的原生污泥通过浓缩、脱水、干化、堆肥等方式，达到减量化和无害化；污泥处置是指在污泥经过处理以后，进行无害化和资源化的处置。

污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，是一种由有机颗粒、微生物、无机颗粒、胶体等组成的成分结构复杂的非均质体。剩余污泥含水率高不易脱水，成分复杂，含有难降解的有机物、盐类以及少量的病原微生物和寄生虫，如果不及时处理会对造成直接的或潜在的环境危害。污泥处理的主要目标是实现其减量化、稳定化、无害化、资源化。要实现这样的目标需要一系列的处理和处置，包括各种构筑物的结合使用。污泥处置的基本步骤为：浓缩、脱水、干化、最终处置。最终处置决定污泥最终的去路，污泥的最终处置方法有卫生填埋，焚烧处置、土地利用、污泥堆肥、碱性稳定化、能源利用、做建筑材料。

污泥堆肥一般采用在好氧条件下，污泥和一些调理剂以合适的比例混合，在适合的通氧条件下，利用污泥本身的或者添加的微生物的活动，将污泥中的有机质生物分解、转化成腐殖质的过程，并杀死其中的病原微生物，污泥经过堆肥化过程转化成具有一定肥效的产品，是一种无害化、减量化、资源化的综合处理技术。

污泥的好氧堆肥处理是污泥处理的有效方式，主要是利用污泥中的微生物，在通氧的条件微生物通过生化作用降解污泥中的有害物质，一般需要添加木屑，秸秆，稻壳等作为调理剂。污泥堆肥过程可分为：中温阶段，高温阶段和腐熟阶段。污泥的堆肥处理是最廉价的污泥减量处理方式，有关研究报道指出，堆肥处理可以显著降低污泥中有机污染物的浓度。Hackett认为，污泥经过堆肥可将其中的有机污染物降至农林业可施用的标准直接农用。蔡全英等堆肥研究中将污泥和秸秆、木屑等调理剂按适当比例混合，利用污泥中的微生物群落，有效地降低了污泥中多环芳烃类、氯苯类等有毒有害有机污染物的含量，并在研究中表明多环芳烃类化合物在堆肥过程中是比较容易降解的。陈桂梅等人研究指出中温阶段结束的标志是堆温升至45℃，堆肥要达到无害化就要保证堆温保持在55℃以上5-7天，来达到杀灭蛔虫卵和大肠杆菌的要求。王彪等人在污泥高温好氧堆肥实验研究中指出可考虑将堆肥结束时硝酸根离子含量大量增加的现象作为堆肥腐熟的标志，但是具体的量化指标仍需进一步研究。花莉的研究表明好氧堆肥是一种降低污泥中PAHs含量有效方法，经过50天的堆肥后，PAHs的总量减少了79％左右。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种污泥堆肥噬热微生物菌剂，满足污泥堆肥使用。本发明的另一目的是提供上述噬热微生物菌剂在污泥堆肥中的应用。

技术方案：为了上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种污泥堆肥噬热微生物菌剂，由以下嗜热细菌组成：嗜热芽孢杆菌(Bacillusalcalophilus)2～8×10¹⁰cfu/g，嗜热乳酸杆菌(ThermophilicLactobacillus)3～6×10¹⁰cfu/g，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)4～6×10¹¹cfu/g，嗜热琏球菌(ThermophilicbacteriaLian)2～6×10¹¹cfu/g。

所述的污泥堆肥噬热微生物菌剂在污泥堆肥中的应用。

一种污泥堆肥方法，包括以下步骤：

1)物料重量比例组成：污泥60～70％，木粉39～29％，权利要求1所述的微生物菌剂6～7L菌液/m³物料；

2)将微生物菌剂均匀泼洒在污泥和木粉的混合物上，并充分翻搅；

3)堆肥，物料水分应控制在60～75％，C/N比调节到25～30：1，pH值呈中性或弱碱性，物料粒径在5～10mm；

4)堆肥过程中，观察物料温度变化，当温度升至60℃以上，物料每2～3天翻堆一次，堆肥20～30天完成。

步骤3)中，堆高不超过80cm，底部宽约500～800cm，长度不限。

步骤3)中，通过添加尿素或葡萄糖调节C/N值。

步骤3)中，物料的pH值用碱石灰或1％的醋酸来进行调节。

所述污泥堆肥方法所获得的肥料。

所述的肥料，有机质含量以干基计≥35％；氮+五氧化二磷+氧化钾含量以干基计≥6.0％，其中氮含量≥3.0％；有效活菌数≥60.0亿/g；粪大肠菌群数≤100个/g，蛔虫卵死亡率≥95％，酸碱度pH5.5-8.0。

有益效果：与现有技术相比，本发明的一种污泥堆肥噬热微生物菌剂，具有促进生化污泥好氧堆肥化进程，延长堆肥高温期，提高堆肥腐熟度的功能，能够加速原料有机物的生物降解。可应用于堆肥企业针对城市生活污水厂生化污泥的堆肥，用于生产生物有机肥料，并减少污泥带来的环境危害。

附图说明

图1是堆肥温度的变化图；

图2是添加菌剂时堆肥过程中总有机质变化结果图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种污泥堆肥噬热微生物菌剂，由各种嗜热细菌组成，具体为：嗜热芽孢杆菌(Bacillusalcalophilus)2～8×10¹⁰cfu/g，嗜热乳酸杆菌(ThermophilicLactobacillus)3～6×10¹⁰cfu/g，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)4～6×10¹¹cfu/g，嗜热琏球菌(ThermophilicbacteriaLian)2～6×10¹¹cfu/g，所有菌株均为现有菌株。

微生物液态菌剂的制备：分别将上述几种嗜热菌置于培养基中培养，培养至菌剂浓度范围时，取各种菌按照1:1的体积比例混合制成菌液。

所制备的堆肥微生物制剂具有以下性能指标：

1)产品外观及保质期：产品为无色混浊液体，无臭味，阴凉(20℃以下)干燥处保存，有效期1年。

2)施用菌剂的污泥堆肥腐熟期：10-13天。

实施例2

应用实施例1制备的微生物菌剂进行堆肥，具体如下：

1)物料重量比例组成：污泥70％，木粉29％，实施例1的微生物菌剂6L菌液/m³物料；

2)菌剂的活化过程：首先将微生物菌剂(液体)均匀泼洒在污泥和木粉的混合物(预先充分混合)上，并充分翻搅(用搅拌机)均匀。

3)堆肥过程：物料水分应控制在60～75％，C/N比调节到25～30：1，pH值呈中性或弱碱性，物料粒径在5～10mm。堆肥时，物料堆成条状进行发酵。堆高不超过80cm，底部宽约500～800cm，长度不限。如果C/N值高，通过添加少量尿素来进行调节，如果C/N值低，通过添加少量葡萄糖进行调节。物料的pH值可用碱石灰或1％的醋酸来进行调节。

4)堆肥过程中，应观察物料温度变化，当温度升至60℃以上后，物料每2～3天翻堆一次。堆肥20～30天基本完成。

堆肥腐熟的检查方法如下：(1)从颜色气味看，腐熟堆肥的污泥变成褐色或黑褐色，有黑色汁夜，具有少量的氨臭味。(2)秸秆硬度，用手握堆肥，湿时柔软而有弹性；干时很脆，易破碎，有机质失去弹性。(4)堆肥体积，比刚堆时缩小2/3～1/2。

对施用本产品后堆肥进行检测，主要指标符合国家有机肥料标准(NY525-2002)和生物有机肥(NY884-2004)标准，甚至某些指标超过相应标准；其中：有机质含量(以干基计)/(％)≥35；总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)含量(以干基计)/(％)≥6.0，其中氮含量≥3.0；有效活菌数(cfu)，亿/g≥60.0；粪大肠菌群数，个/g(mL)≤100，蛔虫卵死亡率，％≥95％，酸碱度pH5.5-8.0。

除臭效果：堆肥化开始后第三天臭味基本消失，投加复合菌后厂区空气环境得到明显改善，而且可以大大减少污水处理厂除臭设施的投资和化学除臭剂的使用。

实施例3

以未添加实施例1微生物菌剂的相同物料为对照(空白)，采用实施例2方法进行堆肥，对比堆肥过程中物料的有机碳和温度变化。

堆肥温度变化结果见图1，由图1可知，堆体温度呈现先上升后下降的趋势，温度变化范围在29-66℃之间。两组的堆体起始温度均在29℃左右，在第一天迅速上升到33℃，并不断上升，在第7天左右两桶均能达到最高温度。由图1可知，添加筛选出的嗜热微生物菌剂的堆体的最高温度可达66℃，而空白对照堆体的最高温度只有61℃左右。并且添加嗜热微生物菌剂的堆体高温期(＞45℃)的持续时间也较长，大约持续有6天。这说明，接种的自制嗜热微生物菌剂可以促进堆体的发酵腐熟，可以提高堆体的最高温度，延长高温期的持续时间。

表1添加微生物菌剂后堆肥物料有机碳的变化

腐熟原料	超始物料有机碳含量％	结束物料有机碳含量％	有机碳含量下降％
				实施例2	38.6	33.5	5.1
空白	37.9	35.6	2.3

有机碳变化结果见表1和图2，两组堆体中总有机碳的变化趋势均为不断下降，空白组TOC由379g/kg降至356g/kg；自制嗜热菌菌剂实验组由386g/kg降至335g/kg。这是因为，随着堆肥的进行，堆体中的有机质不断被微生物分解利用。在5-8天内，总碳的变化趋势最大，说明在此阶段微生物的生命活动最为旺盛，新陈代谢能力较强，之后便趋于平缓。其中，添加自制菌剂的实验组中，总有机碳的变化率比空白组大，这说明，嗜热菌实验组堆体中微生物活动最为旺盛，秸秆的腐熟度最大。

可见本发明的污泥堆肥微生物菌剂，可促进污泥好氧堆肥化进程，延长了堆肥的高温腐熟期，在相同的腐熟期内能提高堆肥腐熟度，能够加速原料有机物的生物降解。可应用于堆肥企业针对不同粪便和秸杆原料的堆肥，用于生产生物有机肥料。

同时，施用微生物菌剂单独对污泥(污泥50％～70％，秸秆28.9％～48.9％，微生物菌剂6L菌液/m³物料)；进行堆肥试验，堆肥腐熟期粪便为10-15天。可见本发明的污泥堆肥噬热微生物菌剂，可促进秸污泥好氧堆肥化进程。

Claims

1.一种污泥堆肥噬热微生物菌剂，其特征在于，由以下嗜热细菌组成：嗜热芽孢杆菌2~8×10¹⁰cfu/g，嗜热乳酸杆菌3~6×10¹⁰cfu/g，枯草芽孢杆菌4~6×10¹¹cfu/g，嗜热琏球菌2~6×10¹¹cfu/g。

2.权利要求1所述的污泥堆肥噬热微生物菌剂在污泥堆肥中的应用。

3.一种污泥堆肥方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）物料重量比例组成：污泥60~70%，木粉39~29%，权利要求1所述的微生物菌剂6~7L菌液/m³物料；

2）将微生物菌剂均匀泼洒在污泥和木粉的混合物上，并充分翻搅；

3）堆肥，物料水分应控制在60~75%，C/N比调节到25~30：1，pH值呈中性或弱碱性，物料粒径在5~10mm；

4）堆肥过程中，观察物料温度变化，当温度升至60℃以上，物料每2~3天翻堆一次，堆肥20~30天完成。

4.根据权利要求3所述的污泥堆肥方法，其特征在于，步骤3）中，堆高不超过80cm，底部宽约500~800cm，长度不限。

5.根据权利要求3所述的污泥堆肥方法，其特征在于，步骤3）中，通过添加尿素或葡萄糖调节C/N值。

6.根据权利要求3所述的污泥堆肥方法，其特征在于，步骤3）中，物料的pH值用碱石灰或1%的醋酸来进行调节。

7.权利要求3的污泥堆肥方法所获得的肥料。

8.根据权利要求7所述的肥料，其特征在于：有机质含量以干基计≥35%；氮＋五氧化二磷＋氧化钾含量以干基计≥6.0%，其中氮含量≥3.0%；有效活菌数≥60.0亿/g；粪大肠菌群数≤100个/g，蛔虫卵死亡率≥95%，酸碱度pH5.5-8.0。