酵母生产剩余污泥和糖渣混合堆肥试验研究

王　浩　卢浩闻　白　俊　李天乐

（安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000）

酵母生产剩余污泥和糖渣混合堆肥试验研究

王浩卢浩闻白俊李天乐

（安琪酵母股份有限公司湖北宜昌443000）

堆肥是世界范围内处理有机固体废弃物的一种普遍工艺，本试验以酵母生产副产物糖渣和污泥为原料，以谷糠为填充料，以RW促腐剂为发酵菌剂，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处理过程中温度、含水率、pH、有机质、重金属、卫生学等指标的变化规律。试验结果表明，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，添加一定量的发酵菌种和填充料，并控制合适的翻堆频率，可以顺利实现堆体升温发酵腐熟，并最终满足污泥糖渣无害化、减量化要求。

酵母生产；污泥；糖渣；堆肥

1　前言

污泥是污水处理后的产物，酵母生产废水主要来源是在糖蜜的预处理、酵母发酵液的分离及酵母乳的真空过滤环节，其次是酵母生产过程中的清洗废水。酵母发酵生产利用的是糖蜜中可发酵利用的糖类物质，而不被酵母吸收利用的物质以及酵母新陈代谢产生的代谢物质最终会随废水排放［1］。糖渣和污泥是酵母生产的废弃副产物，含有丰富的氮、磷、钾、钙、铁等无机微量元素以及腐植酸等有机物质，而且其产量大，成分复杂［2］，如何进行无害化、减量化、稳定化处理，使其变废为宝，已引起越来越广泛的关注。而堆肥已成为世界范围内处理有机固体废弃物的一种普遍工艺［3］，固废堆肥化处理后再行土地应用是有机固废无害化和资源化的重要途径之一［4，5］。

本文以酵母生产副产物糖渣和污泥为研究对象，采用开放式的条垛式堆肥进行堆肥化处理，为污泥糖渣的大规模堆肥化处理提供依据。

2　试验

2.1污泥堆肥试验装置

本试验采用好氧条垛式堆肥，试验地点选在污泥脱水间室内自由空地，自然通风顺畅，面积大约1.5m2，混合堆料重约400kg，堆体高度约70cm，采用人工适时翻堆。

2.2试验材料

（1）污泥堆肥原料：选取酵母生产废水处理的脱水污泥和糖蜜发酵后的糖渣，污泥采用阴离子混合型絮凝剂调节后带式压滤脱水，污泥含水率在80%左右，糖渣含水率在30%左右。供试材料的理化性质如表1所示。（2）堆肥调理剂：试验所选调理剂为谷糠粉，含水率约8.15%，有机质约102.3%。（3）发酵菌种：堆肥所选发酵菌种为RW促腐剂，主要有枯草芽孢杆菌和米曲霉，菌剂用量约为万分之一。

表1　堆肥原料的主要理化性质

2.3污泥堆肥的配比

根据堆料的含水率控制要求，通过物料衡算（以堆料含水率控制为依据）确定污泥、糖渣和谷糠的质量比，使搅拌后的初始物料含水率在60%左右，同时加入适量的发酵菌种。表2给出了快速堆肥的推荐条件，表3是本次试验的物料配比。

表2　快速堆肥的推荐条件

表3　试验物料配比

3　试验结果与讨论

3.1温度变化

温度是堆肥过程中重要影响因素之一，也是判定堆肥能否达到无害化要求的最重要指标之一。堆肥的温度变化是反应发酵是否正常最直接、最敏感的指标。由于它与水分、通透性以及其它各项堆肥控制因子都有着及其密切的联系，所以它又是一个最复杂的因子［3］。在堆肥过程中，温度主要是影响微生物的生长，从而影响有机废物的降解效率和处理效果［6］。

一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中温菌，但温度过高，容易导致嗜热菌的死亡，从而影响处理效果，高温堆肥最高温度一般控制在65℃以下［7］。

堆肥过程中堆体温度变化见表4。

表4　堆体温度的变化

从表4可以看出，堆肥温度随时间呈现先增后减的趋势，约在第15天达到最大值。其中在堆肥两天后温度即可上升至50℃以上，并且50℃以上的温度可持续8天。55℃以上高温期持续3天，一般来说，堆体温度保持在55℃条件下3天以上，堆料中所含病原菌就基本被杀灭，满足了堆肥卫生学指标和堆肥腐熟的要求［8，9］。从表4中可看出每天翻堆温度升高并不明显，间隔两天翻堆温度升高变化较明显。因为翻堆频率过高时，堆体内温度无法积聚，堆肥效果较差。但堆肥过程属于好氧过程，翻堆频率较低时，堆体内微生物活动受到抑制，也影响堆体温度上升。在本试验中，根据堆体大小控制翻堆频率，加入谷糠作为填充料和促进发酵升温的菌种，保证了堆体顺利升温。

3.2含水率和pH值变化

堆肥过程中含水率和pH值的变化见图1所示。

图1　堆肥过程中含水率和pH随时间的变化

含水率由初期的63.84%下降到53.44%，这是由于微生物的代谢反应产生的大量热量将堆体内水分及有机物氧化产生的水分以水蒸气的形式通过通风和搅拌而蒸发［10］。

pH值影响堆肥的进程和腐熟程度，其变化能够比较直观地揭示堆肥进行的状况，适宜的pH值可以使微生物有效发挥作用，同时保留堆肥中的有效氮成分，pH过高或过低都会影响堆肥的效率［12］。本次试验中堆肥的pH值一直稳定在5.9～6.6范围内，张桥等人［13］的研究表明，当堆料的pH值处于6～9时，微生物在反应系统中可有效地发挥作用，同时能够较少流失堆料中有效氮成分，在实验过程中pH值维持在6.0～7.0之间，不必对堆料的pH值进行调整。

3.3有机质变化

堆肥过程中有机质变化见表5。

表5　堆肥过程有机质含量变化

在堆肥过程中，堆料中的不稳定有机物分解转化为二氧化碳、水、矿物质和稳定化腐殖质，堆料的有机质含量变化显著［3］。通常认为，堆肥过程中其有机质含量的下降是堆肥腐熟的一个重要标志。在堆肥进行至第4天、第11天和第15天后，有机质都有一定程度地降低，这是因为微生物在适宜的温度范围内大量代谢活动，在噬温菌和噬热菌的作用下，大量有机物质被分解，所以随着堆肥的进行，有机质都有一定程度地降低。

3.4重金属变化

表6　堆肥过程重金属变化

从表6可以看出，砷、铅、镉、铬的含量都降低了，说明在堆肥过程中，大部分重金属都得到钝化，所以含量降低。但金属汞的含量却有所增加，这是因为在堆肥过程中水分和挥发性物质损失，以及堆肥后堆体体积变小，引起该金属在堆体中浓缩所致。

3.5植物毒性反应试验

未腐熟的堆肥含有植物毒性物质，对种子萌发、植物生长产生抑制作用；腐熟堆肥植物毒性物质减少或基本消失，并出现促进种子萌发和植物生长的物质。植物毒性与堆肥降解过程有关，需要适当的腐熟期消除这种植物毒性。本试验选用黄瓜种子进行试验，堆肥15天后，测得种子发芽率为100%，发芽指数为58%，大于50%，表明堆料已达到腐熟，达到可以接受的植物毒性程度。

4　结语

（1）污泥和糖渣混合堆肥试验具有可行性，通过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发酵菌种可顺利实现堆肥。（2）在污泥堆肥过程中，堆体pH值变化范围在6～9之间，不必对堆料的pH值进行调整。（3）在污泥和糖渣中加入谷糠作为填充料，以及加入发酵菌种，有利于堆肥快速升温。

［1］李知洪，肖冬光，梁音.以糖蜜为原料的酵母废水处理技术［J］.酿酒科技，2010（7）：86-92.

［2］李宇庆，陈玲，赵建夫.城市污水厂污泥堆肥中试实验研究［J］.环境科学与管理，2006，（5）：93-96.

［3］李季，彭生平.堆肥工程实用手册［M］.北京：化学工业出版社，2011.

［4］赵子定，常玉海.污泥堆肥化技术研究进展［J］.国外农业环境保护，1992，（4）：7-10.

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

［6］王德汉，彭俊杰，戴苗.造纸污泥好氧堆肥处理技术研究［J］.中国造纸学报，2003，18（1）：135-140.

［7］李国学，张福锁.固体废物堆肥化与有机复混肥生产［M］.北京：化

学工业出版社，2001：5-9.

［8］中华人民共和国标准.粪便无害化卫生标准［S］.GB7959-87.

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

［10］卓后园，孙钦花，郑环.污水厂污泥好氧堆肥实验研究［J］.山东化工，2015，44：174-176.

［11］蔡建成.堆肥工程与堆肥工厂［M］.北京：机械工业出版社，1990.

［12］先元华.屠宰场污泥堆肥效果及其影响因素实验研究［J］.环境工程.

［13］张桥，吴启堂，黄焕忠，等.未消化城市污泥与稻草堆肥过程中的养分变化研究［J］.农业环境保护，2002，21（6）：489-492.