酵母生產(chǎn)剩余污泥和糖渣混合堆肥試驗研究
污泥是污水處理后的產(chǎn)物，酵母生產(chǎn)廢水主要來源是在糖蜜的預處理、酵母發(fā)酵液的分離及酵母乳的真空過濾環(huán)節(jié)，其次是酵母生產(chǎn)過程中的清洗廢水。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)最終會隨廢水排放。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、鐵等無機微量元素以及腐植酸等有機物質(zhì)，而且其產(chǎn)量大，成分復雜，如何進行無害化、減量化、穩(wěn)定化處理，使其變廢為寶，已引起越來越廣泛的關(guān)注。而堆肥已成為世界范圍內(nèi)處理有機固體廢棄物的一種普遍工藝，固廢堆肥化處理后再行土地應用是有機固廢無害化和資源化的重要途徑之一。
本文以酵母生產(chǎn)副產(chǎn)物糖渣和污泥為研究對象，采用開放式的條垛式堆肥進行堆肥化處理，為污泥糖渣的大規(guī)模堆肥化處理提供依據(jù)。
污泥堆肥試驗裝置
本試驗采用好氧條垛式堆肥，試驗地點選在污泥脫水間室內(nèi)自由空地，自然通風順暢，面積大約1.5m2，混合堆料重約400kg，堆體高度約70cm，采用人工適時翻堆。
試驗材料
(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：試驗所選調(diào)理劑為谷糠粉，含水率約8.15%，有機質(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，菌劑用量約為萬分之一。
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污泥堆肥的配比
根據(jù)堆料的含水率控制要求,通過物料衡算(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是本次試驗的物料配比。
試驗結(jié)果
溫度變化
溫度是堆肥過程中重要影響因素之一，也是判定堆肥能否達到無害化要求的最重要指標之一。堆肥的溫度變化是反應發(fā)酵是否正常最直接、最敏感的指標。由于它與水分、通透性以及其它各項堆肥控制因子都有著及其密切的聯(lián)系，所以它又是一個最復雜的因子。在堆肥過程中，溫度主要是影響微生物的生長，從而影響有機廢物的降解效率和處理效果。
一般認為高溫菌對有機物的降解效率高于中溫菌，但溫度過高，容易導致嗜熱菌的死亡，從而影響處理效果，高溫堆肥最高溫度一般控制在65℃以下。堆肥過程中堆體溫度變化見表4。
從表4可以看出，堆肥溫度隨時間呈現(xiàn)先增后減的趨勢，約在第15天達到最大值。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，一般來說，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)生學指標和堆肥腐熟的要求。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。因為翻堆頻率過高時，堆體內(nèi)溫度無法積聚，堆肥效果較差。但堆肥過程屬于好氧過程，翻堆頻率較低時，堆體內(nèi)微生物活動受到抑制，也影響堆體溫度上升。在本試驗中，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發(fā)酵升溫的菌種，保證了堆體順利升溫。
含水率和PH值變化
堆肥過程中含水率和PH值的變化見圖1所示。
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產(chǎn)生的大量熱量將堆體內(nèi)水分及有機物氧化產(chǎn)生的水分以水蒸氣的形式通過通風和攪拌而蒸發(fā)。
pH值影響堆肥的進程和腐熟程度，其變化能夠比較直觀地揭示堆肥進行的狀況，適宜的pH值可以使微生物有效發(fā)揮作用，同時保留堆肥中的有效氮成分，pH過高或過低都會影響堆肥的效率。本次試驗中堆肥的pH值一直穩(wěn)定在5.9～6.6范圍內(nèi)，當堆料的pH值處于6～9時，微生物在反應系統(tǒng)中可有效地發(fā)揮作用，同時能夠較少流失堆料中有效氮成分，在實驗過程中pH值維持在6.0～7.0之間，不必對堆料的pH值進行調(diào)整。
有機質(zhì)變化
堆肥過程中有機質(zhì)變化見表5。
在堆肥過程中，堆料中的不穩(wěn)定有機物分解轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、礦物質(zhì)和穩(wěn)定化腐殖質(zhì)，堆料的有機質(zhì)含量變化顯著。通常認為，堆肥過程中其有機質(zhì)含量的下降是堆肥腐熟的一個重要標志。在堆肥進行至第4天、第11天和第15天后，有機質(zhì)都有一定程度地降低，這是因為微生物在適宜的溫度范圍內(nèi)大量代謝活動，在噬溫菌和噬熱菌的作用下,大量有機物質(zhì)被分解，所以隨著堆肥的進行，有機質(zhì)都有一定程度地降低。
重金屬變化
表6可以看出，砷、鉛、鎘、鉻的含量都降低了，說明在堆肥過程中，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，這是因為在堆肥過程中水分和揮發(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。
植物毒性反應試驗
未腐熟的堆肥含有植物毒性物質(zhì)，對種子萌發(fā)、植物生長產(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)促進種子萌發(fā)和植物生長的物質(zhì)。植物毒性與堆肥降解過程有關(guān)，需要適當?shù)母炱谙@種植物毒性。本試驗選用黃瓜種子進行試驗，堆肥15天后，測得種子發(fā)芽率為100%，發(fā)芽指數(shù)為58%，大于50%，表明堆料已達到腐熟，達到可以接受的植物毒性程度。
結(jié)論
(1)污泥和糖渣混合堆肥試驗具有可行性，通過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)酵菌種可順利實現(xiàn)堆肥。
(2)在污泥堆肥過程中，堆體pH值變化范圍在6～9之間，不必對堆料的pH值進行調(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。
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