CN113213722A - 一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，涉及污泥处理领域，由微生物膳食纤维C₆H₁₂O₆和有机酸组成，使用过程中包括步骤A：原料配比，首先按照配方比例将液体膳食纤维C6H12O6、有机酸进行混合，配制成激发剂；步骤B：将步骤A中制得的激发剂加入到污泥内，其中一顿含水率为55％的污泥中配比0.05‑0.1％的激发剂，经过5‑7天，后含水率下降40％以下，待有机质含量40％‑50％时，制得园林用土，本激发剂应用到污泥处理，可快速发酵升温，24小时升温至40℃，36小时升温至60摄氏度以上，高温阶段温度较高，而且持续时间较长，能够快速有效地杀死大肠杆菌和蛔虫卵等。

Description

一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂

技术领域

本发明涉及污水处理工艺领域，特别涉及一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂。

背景技术

现有城市生活污水处理厂污泥，主要以垃圾填埋和少量焚烧处理为主。有机利用因工艺技术缺陷多，熟化处理耗用时间长，空间占用大，加工制作产品耗能巨大、成本居高不下等原因，故目前已成为城市发展和城市管理中的极大难题，大部分城市污水污泥厂主要因污泥处理不得当长期备受环保督察批评甚至关停。另一方面，污泥在好氧发酵处理现有工艺中，添加了大量的生物质辅料，致使污泥体积增大，处理车间和设备也随之加大，生产成本再次增加，并且产生臭气难以收集，同时，辅料的储存也存在重大的安全隐患。针对上述问题，我方研发出了一种针对污泥处理的活化激发剂，规避了现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，本激发剂应用到污泥处理，可快速发酵升温，24小时升温至40℃，36小时升温至60摄氏度以上，高温阶段温度较高，而且持续时间较长，能够快速有效地杀死大肠杆菌和蛔虫卵等。。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，由微生物膳食纤维C₆H₁₂O₆和有机酸组成。

为了进一步优化本发明，可优先选用以下技术方案：

优选的，所述液体膳食纤维C₆H₁₂O₆的浓度为40％；所述有机酸的浓度为30-99％。

优选的，以质量份数计，所述液体膳食纤维C₆H₁₂O₆、有机酸的比值为1-9:4-6。

一种使用好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂的方法，包括以下步骤：

步骤A：原料配比，首先按照配方比例将液体膳食纤维C₆H₁₂O₆、有机酸进行混合，配制成激发剂；

步骤B：将步骤A中制得的激发剂加入到污泥内，其中一顿含水率为55％的污泥中配比0.05-0.1％的激发剂，经过5-7天，后含水率下降40％以下，待有机质含量40％-50％时，制得园林用土。

本发明的有益效果：

本激发剂无需添加生物质等辅料，将含水率50％--60％以下的板框污泥与本激发剂按一定比例掺混均匀，可快速发酵升温，24小时升温至40℃，36小时升温至60摄氏度以上，高温阶段温度较高，而且持续时间较长，能够快速有效地杀死大肠杆菌和蛔虫卵等，节约了污泥好氧发酵的运营成本，更是规避了辅料仓库的安全隐患。

附图说明：

图1为板框泥堆肥含水率实验数据图表。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，以质量份数计，由1kg液体膳食纤维C₆H₁₂O₆和9kg有机酸组成，其中液体膳食纤维C₆H₁₂O₆的浓度为40％；有机酸的浓度为30-99％。

实施例2：

一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，以质量份数计，由2kg液体膳食纤维C₆H₁₂O₆和8kg有机酸组成，其中液体膳食纤维C₆H₁₂O₆的浓度为40％；有机酸的浓度为30-99％。

实施例3：

一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，以质量份数计，由3kg液体膳食纤维C₆H₁₂O₆和7kg有机酸组成，其中液体膳食纤维C₆H₁₂O₆的浓度为40％；有机酸的浓度为30-99％。

实施例4：

一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，以质量份数计，由4kg液体膳食纤维C₆H₁₂O₆和6kg有机酸组成，其中液体膳食纤维C₆H₁₂O₆的浓度为40％；有机酸的浓度为30-99％。

一种使用好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂的方法，包括以下步骤：步骤A：原料配比，首先按照配方比例将液体膳食纤维C₆H₁₂O₆、有机酸进行混合，配制成激发剂；步骤B：将步骤A中制得的激发剂加入到污泥内，其中一顿含水率为55％的污泥中配比0.05-0.1％的激发剂，经过5-7天，后含水率下降40％以下，待有机质含量40％-50％时，制得园林用土。

有机酸：有机酸，是指一些具有酸性的有机化合物。最常见的有机酸是羧酸(R-COOH)，其酸性源于羧基(-COOH)。磺酸(R-SO3H)、亚磺酸(R-SOOH)、硫羧酸(R-SH)等也属于有机酸。

有机酸包括天然有机酸和合成有机酸。天然有机酸主要是从自然界中的植物或农副产品中提取分离得到具有一定生理活性的有机酸，而合成有机酸则是通过化学合成法、酶催化法和微生物发酵法获得的有机酸。天然有机酸在中草药和水果的叶、根、特别是果实中广泛分布，如乌梅、五味子，覆盆子等，在青梅中分别以柠檬酸、苹果酸、酒石酸、奎宁酸居多。常见的合成有机酸的方法有以黑曲霉发酵法生产柠檬酸，利用固定化细胞技术生产苹果酸等。

常见的有机酸有脂肪族的一元、二元、多元羧酸如酒石酸、草酸、苹果酸、柠檬酸、抗坏血酸(即维生素C)等，芳香族有机酸如苯甲酸、水杨酸、咖啡酸(Caffelc acid)等。除少数以游离状态存在外，一般都与钾、钠、钙等结合成盐，有些与生物碱类结合成盐。脂肪酸多与甘油结合成酯或与高级醇结合成蜡。有的有机酸是挥发油与树脂的组成成分。水果中常见的有机酸有柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸、丁二酸和草酸等，是果实中主要的风味营养物质，可软化血管，促进钙、铁元素的吸收，能刺激消化腺的分泌活动，有增进食欲、帮助消化吸收及止渴解暑的功能。

采用本激发剂进行污泥处理的好处：

一、菌种好氧发酵原理：通过好氧菌种繁殖产生65摄氏度以上的高温灭菌杀虫卵，稳定污泥有机质，降低含水率，提高污泥肥分，使污泥无害化，减量化，资源化，稳定化。

二、菌种好氧发酵工艺流程

市政污泥进行压滤脱水至60％以下，并破碎至颗粒大小约10mm以下后，进行菌种与激发剂混料，菌种与激发剂需区别添加，先添加激发剂效果更优，充足混料后均匀填入发酵车间，布料厚度需保持在一米以上。

发酵阶段分为升温期，高温期，减温期；升温期时间为布料后12小时至36小时，温度达到55度以上时为高温期，高温期时间在4天至5天，降温期为1天。根据升温期时长考虑翻抛时间，若两天未升温需进行一次翻抛。高温期期间根据温度情况考虑翻抛与曝气时间，翻抛最少一天一次，本工艺不需秸秆发酵工艺的长期曝气。

三、菌种好氧发酵工艺与传统好氧发酵优势

1.传统好氧发酵加入秸秆使污泥增重严重，秸秆与污泥混料比例为1比3。而菌种好氧发酵的菌种与激发剂均以千分制单位加入，无增量情况。2.传统好氧发酵需要建设大型储料仓库以存放秸秆，存在安全隐患。3.添加菌种与激发剂操作简单，所需混料设备，发酵车间等空间需求小与传统发酵工艺需求。4.菌种与激发剂添加适量情况下，发酵周期在7天左右，比之秸秆工艺时间更短。5.菌种发酵工艺成本更低。

实验1：板框泥堆肥含水率实验

实验2：堆肥实验

1.实验日期

4月30日至5月5日，共6天(原泥含水率64.42％)

2.堆体制作

堆体1：千分之五维他碳与千分之一菌种；堆体2：千分之五果糖与千分之一菌种；堆体3：千分之五醋酸与千分之一菌种；堆体4：千分之一果糖与千分之一菌种；堆体5：千分之一醋酸与千分之一菌种；堆体6：万分之五果糖，万分之五醋酸与千分之一菌种；堆体均重约35公斤，4月30日晚9点10分完成堆体制作。每天早中晚各测温一次。根据八岗大试经验，为增加孔隙率与出水速率，此次试验翻抛增多至一天早晚两次。

3.实验目的：筛选最优好氧发酵碳源。

4.实验结果与总结：

(1)除堆体6均有进行55度以上好养发酵；(2)堆体1高温期不到24小时，堆体2高温期临近48小时，堆体3高温期在36小时左右，堆体4高温期30小时左右，堆体5高温期36小时左右，堆体6无55度以上高温期。

(3)果糖发酵味道相近于玉米棒秸秆发酵气味。(4)维他碳在本次实验的发酵效果明显不如果糖与冰醋酸，总体表现为升温快降温快，周期较短。(5)果糖高温期比冰醋酸高温期稍长，高温期温度不如冰醋酸高。果糖发酵过程较为平缓，升温慢降温晚。(6)由堆体6证明堆肥发酵不适用于双碳源的加入(7)不同比例的同种碳源高温期不同，高温期温度不同。醋酸比例少的堆体，高温期短，高温期温度低。但果糖不同配比高温期时长与温度相差不大，多果糖堆体升温慢。(8)醋酸含水率降低最明显，降低至49.26％。其次是碳源与果糖，分别降低至52.36％与52.38％.。

实验3：污泥发酵实验

一、实验周期

16天(3月31日至4月14日)

二、实验方案内容

实验共70吨含水率70％的板框粉碎泥

1、布料：菌种按千分之一比例混入，共35公斤，手撒方式布料。活化剂按千分之五比例混入，共175公斤，浇淋方式混入。泥车布料前在槽底部与一米五以下槽壁上均匀喷洒一次活化剂以改善槽内环境。泥车布料与菌种及活化剂喷洒于槽两侧同时进行，每车布料时大致混入6公斤菌种及30公斤活化剂。

2、曝气参数

起曝期：300秒间隔15min；升温期：600秒间隔15min；

高温期：1000秒间隔15min；降温期：800秒间隔20min；

2、每日皆用自封袋取100g混合样(排空自封袋内空气)

三、实验材料

板框泥，菌种，活化剂，液体喷雾器，取样袋，测温探杆。

四、实验目的

1、确定菌种与活化剂发酵情况。

2、发酵后泥质可否无害化，减量化，资源化和稳定化。

3、为下次发酵实验总结经验。

五、堆肥实验运行报告。

3月30(第一天)堆肥70吨板框粉碎泥。含水率67％。下午3点结束布槽后初始温度32度。

出现问题：

1.因醋酸容易挥发问题，发现不适用于喷雾器，槽深且大，雾化后难以落入槽底，因此皆采用顷倒与铲子挥洒方式填入。

2.槽宽问题难以使布料阶段粉状菌种均匀分布，难以使液体活化剂均匀加入至槽中部分。

布料流程叙述：

先在空槽底部倒上一层液体活化剂，4乘25升，此后每铲车入槽时皆在侧面于表层撒入菌种，布料完成后共撒入50公斤菌种，275公斤活化剂，此后进行一次翻抛，再加入25公斤菌种，75公斤活化剂，共加入75公斤菌种350公斤活化剂。下午利用铲车重新清出再回填以确保菌种和活化剂均匀。

加药时泥体高度1.6米，下午重新铲出重新进槽高度1米。

测温：

每日两次，每次两组，分曝气前后，共4组。每组三个温度，分为槽体前端中端与后端。测温时需要避开积水点。每日需要记录室温与室外温。共14个温度。

3月31日(第二天)全槽开始升温，截止下午3点约升温12度至45左右。曝气时长为每30分钟曝气10分钟。

4月1日(第三天)整槽出现温度不均情况，出现高温点，以点状式分布于槽内各个位置。高温点温度均达到60度以上。

4月2日(第四天)整槽均达到55度以上，最高温可达70度。泥体颜色有泛黄迹象，下层泥体有出水现象。曝气时有大量水雾。

4月3日(第五天)全槽温度基本皆达到60度以上，最高温可达72度。泥体表面由黑色变为黄色。下层出水明显增多。发酵状况喜人。

4月4日(第六天)高温区缩小，低温区出现，达到槽体一半。低温区出现少量白色斑点。高温区温度仍保持在60度以上，低温区降至45度左右及常温。

推断：因槽内部分泥体高度不够，曝气过量，留不住温度所导致。曝气改为白天停止曝气，夜晚曝气时间为每30分钟曝气3分钟。高温区与低温区无菌样皆合格。

4月5日(第七天)高温区温度稳定良好，部分低温区有回温现象。

4月6日(第八天)高温区占槽体一半，高温区表面出现结块现象，表面干硬。

4月7日(第九天)高温区温度继续维持至67左右。泥体无变化。

4月8日(第十天)泥体出现白色菌丝，高温区范围近半，低温区与高温区已有较大差异：高温区颜色较深，表面干硬。低温区泥体松散柔软，黄色为主。

4月9日(第十一天)高温区温度与范围稳定，有白色斑纹。

4月10日(第十二天)高温区下层依旧有发黑且不成块，粘手，但高温稳定。为降低下层含水率翻抛改为每日翻抛，曝气时间回调至全天曝气，每30分钟曝气10分钟。

4月11日(第十三天)高温区温度稳定。泥体性状无改变。

4月12日(第十四天)高温区温度稳定。泥体性状无改变。

4月13日(第十五天)高温区温度稳定。泥体性状无改变。下层泥体依旧粘，含水率为49％

4月14日(第十六天)高温区缩小至槽内墙角，温度稳定。

六、实验总结与推断：

1.运用菌种与活化剂的污泥好养发酵不适合长时间曝气，长时间曝气导致温度骤降，不利于生长于60度左右的菌类生存，加上泥体厚薄不一，使低温区与高温区区别的出现。

2.运用菌种与活化剂的污泥好养发酵应经常翻抛。从泥体本身来讲，此类发酵方式相较于传统加入秸秆等辅料的发酵方式孔隙率大大不足，又因若泥体本身含水率在65％以上后泥质粘软，难以形成孔隙。而经常翻抛可使泥体孔隙率增大且维持。

3.高温期时间过久。污泥细胞质被“煮”出来下层泥质粘，造成类似含水率达到近70％的假象。无菌样在实验第六天便已合格，应适当缩短高温期。高温期时间过久可能因泥体进槽时含水率过高与活化剂过量导致。因此后期菌种发酵实验可尝试使活化剂配比由千分之五降低至千分之二并降低污泥初始含水率。

4.大槽布料时需保证槽体厚度至少为半米至一米以上，否则升温后保温难。

5.含水率70％板框泥堆肥难以破碎，后期勤翻抛恐也难保证泥体孔隙率，导致散热难、出水难、泥质粘。因此推测污泥含水率于60％左右且破碎至无大块、无粘连更适用于菌种类污泥发酵。

6.含水率降低影响因素主要是温度及高温周期，次要因素是翻抛曝气频率与环境湿度。中试实验含水率由50％降低至30％，而本次实验含水率由70％降低至50％以下，是否发酵周期内所能降低的含水率是恒定的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，其特征在于：由液体膳食纤维C₆H₁₂O₆和有机酸组成。

2.根据权利要求1所述的一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，其特征在于：所述液体膳食纤维C₆H₁₂O₆的浓度为40％；所述有机酸的浓度为30-99％。

3.根据权利要求1所述的一种好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂，其特征在于：以质量份数计，所述液体膳食纤维C₆H₁₂O₆、有机酸的比值为1-9:4-6。

4.一种使用权利要求1所述的好氧发酵芽孢杆菌活化激发剂的方法，包括以下步骤：

步骤A：原料配比，首先按照配方比例将液体膳食纤维C₆H₁₂O₆、有机酸进行混合，配制成激发剂；

步骤B：将步骤A中制得的激发剂加入到污泥内，其中一顿含水率为55％的污泥中配比0.05-0.1％的激发剂，经过5-7天，后含水率下降40％以下，待有机质含量40％-50％时，制得园林用土。

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