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生活污水处理厂处理后污泥中含有大量的氮、磷、有机质和多种植物必需微量元素,是一种良好的肥料资源,但因其同时含有大量的病原菌、有毒有害物质、寄生虫卵、难降解的有机物及重金属等,若处理处置不当会影响生态环境甚至危害人体健康。在生活污泥的资源化利用中,将其通过发酵转变成肥料或植物生长基质是一种重要的途径,但用污泥进行堆肥的最大困难是其含水率过高。普通生活污水处理厂出厂的污泥含水量通常在80%甚至以上,远远超出堆肥最佳初始含水率50%~60%的范围,这限制了发酵过程微生物的活动,使发酵过程的温度难以上升,因此必须事先加以调节。然而,利用添加大量干燥辅料的方法来调节堆体水分,不仅可能造成堆肥原料的碳氮比不符合好氧发酵的基本需求从而影响发酵过程的顺利进行,也会因掺入的辅料过多增加了堆肥制作成本。因此,寻找一种简易廉价的水分调节方法对利用生活污泥进行好氧堆肥具有实际意义。 借助于保水剂对水分的强烈吸持功能,我们设想通过添加适量的保水剂将堆体多余的水分暂时吸持到保水剂中,从而将污泥堆肥起始阶段的水分含量调节到有利于微生物发酵的合适范围。本研究通过对添加不同用量保水剂堆肥过程中有关参数的获取,为解决污泥含水率过高而在起始堆肥阶段无法快速升温的问题提供技术支撑和理论依据。试验首先将生活污泥和木屑按C/N为16∶1的比例混合后,再根据理论计算出几种不同初始水分含量所应该添加的保水剂量。在此基础上,辅以自选发酵菌剂后进行堆体好氧发酵。所设置的堆体理论初始含水率分别为46%、54%、56%、58%和68%的5个处理。在堆肥发酵过程中,对堆体温度、pH值、EC值、有机质、总氮、铵态氮、硝态氮以及产物的腐熟度指数(GI)等指标进行了测定。在这个基础上,利用保水剂对添加不同调理剂(玉米秸秆、水稻秸秆、木屑)的生活污泥好氧发酵影响进行了测定。 本论文的工作主要由两部分组成:一是筛选高效纤维降解菌,二是采用保水剂对发酵原料的水分含量进行调节,并通过对发酵过程相关参数的获取,为该项技术的实施提供依据。试验所取得的主要成果如下: (1)从菌菇渣中筛选出对纤维素有一定降解效果的优势菌株,初步鉴定为芽孢杆菌。采用单因素实验,对菌株的液体培养条件进行优化。确定了培养基的最佳C、N源分别为可溶性淀粉20 g·L-1、酵母膏10 g·L-1,初始pH=8;培养条件最佳为T=40℃,转速为160r·min-1,接种量为3%,培养时间为18h。菌株在10L发酵罐中被放大培养时,其温度、pH和转速的最佳生长条件与三角瓶一致。在生活污泥含水率处于合适范围前提下,接种芽孢杆菌的处理其升温速率和最高温均大于对照,有机质降解速度和降解率均有不同程度的增加,加速了堆肥的稳定化。 (2)保水剂在纯水和生活污泥中的吸水倍率相差较大,在纯水中的吸水倍率约为393.53%,在污泥中的吸水倍率约为75.3%; (3)适宜的起始堆体含水率有利于发酵过程温度的升高和养分的转化,也有利于产品各项理化指标和养分指标的实现,即通过添加保水剂调节污泥堆肥的起始水分含量对促进好氧发酵过程完全可行; (4)根据原料和辅料的碳氮比确定混合配比后,可依据保水剂在污泥中的吸水倍率,通过理论计算得到将混合原料起始含水率调整到适宜值时所需添加的保水剂量。依据本试验结果,建议在利用保水剂调节污泥堆肥起始水分时,将理论初始含水率设定在54%左右; (5)在利用保水剂将堆体含水率调节到合适范围内的前提下,添加不同调理剂(辅料)对发酵温度、有机质降解速率、氮素转化、腐熟度等指标都有较大影响。其中以木屑为调理剂的堆体升温最慢,但保温效果最好,氮素损失也最低;以水稻秸秆为调理剂的堆体升温最快,高温期最长,有机质降解率最大;以玉米秸秆为调理剂的堆体温度上升速率和最高温介于另外两者之间,氮素损失最多。