1、第1 4卷第3期 2 0 0 6年7月 中国生态农业学报 Chinese Journal of EcoAgriculture Vo114 No3 July， 2006 复合微生物菌剂在污泥高温好氧堆肥中的应用 许晓英 李 季 (中国农业大学资源与环境学院 北京 100094) 摘 要 试验研究复合微生物菌剂在污泥高温好氧堆肥中的应用结果表明，污泥高温好氧堆肥中接种复合微生物 菌剂对缩短达到高温期的时间以及增加堆体中细菌、真菌、放线菌数量效果不显著，但接种复合微生物菌剂处理高 温持续时间相对较长，且提前3d达到腐熟。 关键词 污泥 堆肥 微生物 接种 Application of complex
2、 microbial inoculants in the high。temperature and aeration composting sewage sludgeXU Xiao Ying，LI Ji(College of Resources and Environment，China Agricultural University，Beijing 100094，China)，CJEA，2006， 14(3)：6466 Abstract The application of complex microbial inoculants in the hightemperature and aer
3、ation composting sewage sludge was studiedThe results show that the efficiencies of the complex microbial inoculants are not significiant for the redUCtion of the time for reaching the hightemperature period，the increase of the numbers of bacteria，fungi and actinomyces in a composting process of sew
4、age sludgeBut the sustained time of high-temperature is longer by inoculating the complex micro bials，and the decomposition can be reached 3 days ahead of time Key words Sewage sludge，Composting，Microorganism，Inoculants (Received Sept10，2004；revised Oct152004) 污泥是污水厂处理废水所产生的固态废弃物，一般由较松散的小块物质组成，除含有病原
5、菌、寄生虫 (卵)、重金属及某些难降解有机毒物外，还含有植物生长发育所需的N、P、K及维持植物正常生长发育的多 种微量元素和能改良土壤结构的有机质。利用污泥进行堆肥处理，应用于农田和绿地，已成为当前污泥无 害化和农肥化的重要途径之一。本试验研究了复合微生物菌剂在污泥高温好氧堆肥中的应用，为科学合理 地进行污泥堆肥提供依据。 l试验材料与方法 试验所用复合微生物菌剂由中国农业大学资源与环境学院实验室自制，污泥、玉米芯、回流堆肥及粉煤 灰均来源于山西沃土堆肥厂。试验所用培养基细菌为牛肉膏、蛋白胨培养基，011MPal21灭菌20min；真 菌为查氏培养基，011MPal21灭菌20min，之后加青
6、霉素200单位mL，链霉素100单位mL；放线菌为高 氏1号培养基，011MPal21灭菌20min，之后加青霉素200单位mL，链霉素100单位mL，里素劳100单 位mL；大肠杆菌为EMB培养基。 试验于2003年8月12日9月30日进行，历时49d，设不添加复合微生物菌剂(I)和添加1复合微 生物菌剂(按质量计，1I)共2个处理，堆肥初始条件为水分60左右，CN值25左右，温度控制以65为 准 J。按污泥：玉米芯：回流堆肥：粉煤灰=14：2：3：1配制物料(质量比)，采用动态强制通风堆肥方式， 750W鼓风机开始每1h鼓风30min，14d后每3h鼓风30min。 堆肥在0d、3d、6d
7、、45d、48d翻堆并取样，每堆采3个平行样，每样品约2kg，样品充分混匀后装入经 过辐照的干净密封塑料袋带回实验室，部分样品4保存，部分样品烘干。样品含水率、pH值、全C、全N参 照土壤农化分析法测定，微生物活菌数采用平板计数法测定，在距离堆体表层20cm处测量温度，固定采 样点每天测量2次。 收稿IB期：20040910改回日期：200410-15 维普资讯 http:/ 第3期 许晓英等：复合微生物菌剂在污泥高温好氧堆肥中的应用 65 2结果与分析 21堆肥过程中不同处理温度、水分与cN值的变化 温度是堆料中微生物生命活动的重要标志，堆肥的目的是使堆体温度快速上升、并在适宜温度维持一 段
8、时间，使有机物降解并杀死其中的病原菌_2 J。由图1可知处理I和处理堆体中层温度达到50的时间 为堆肥第12d，50的时间持续长达39d。处理I达到的最高温度为63，达到最高温度的时间为第19d， 处理达到的最高温度以及时间分别为62、第25d；处理I60持续3d，处理60持续7d。故接种 复合微生物菌剂未缩短达到高温期的时间，但接种后堆肥高温期持续时间相对较长。堆肥生态系统中水分 对于有机物分解和微生物生长繁殖是不可缺少的。堆肥中水分的主要作用在于溶解有机物，参与微生物的 新陈代谢；水分蒸发还可带走热量，起到调节堆肥温度的作用。试验中处理I和处理初始含水率分别控 制在6252和6312。堆肥
9、经过6d的强制通气，低分子糖类有机物优先分解，产生少量水，堆体水分稍 微升高，随堆肥高温期的进行，堆体内水分不断蒸发，堆肥过程中物料水分呈下降趋势，堆肥结束时处理I 和处理含水率分别为2158和2071，分别降低41和42。由于试验在夏季进行，环境温度高，且 通风供氧充足，空气流动带走的水分多，故处理I和处理含水率下降较为显著。CN值是最基本的堆肥腐熟 度评价方法之一，从堆肥前的2530下降到20以下，认为堆肥达到腐熟_5 J。但由于不同物料的初始和终点CN 值差异很大，且许多堆肥原料的CN值较低，从而影响了这一参数的广泛应用。本研究处理I和处理初始 CN值为25，由于微生物的降解作用，总有机
10、碳含量随堆肥时间的延长逐渐降低，而总N含量呈上升趋势，故堆肥 过程中CN值越来越小。堆肥结束时处理I、处理H CN值分别为16和17，降幅分别为36和32，CN值低 于20的反应时间分别为第48d和45d。以CN值低于20为腐熟标准，则处理比处理Ij是前3d达到腐熟。 70 60 50 40 蓄so 20 l0 0 70 60 喜 5： l0 0 堆肥时间，d 图1 堆肥过程中不同处理温度、水分与CN值变化 Fig1 Temperature，moisture and CN value during composting under different treatments 22堆肥过程中不同处
11、理细菌、真菌、放线菌与大肠杆菌的变化 细菌是最小的生物体，可快速将可溶性底物 35 吸收到细胞中，而一些芽孢杆菌由于能产生较 厚的孢子，可抵御高温、辐射及化学灭菌作 用7l。堆肥过程中细菌是降解有机物和产热的 主要微生物类群(至少8090微生物活动 产生于细菌)，它可利用多种酶对有机物进行化 学分解。由图2可知堆肥初期(09d)堆料中 含有大量细菌，微生物分解有机质使堆温上升， 常温菌数量随之增长；当温度上升到40(第 7d)左右，常温菌受到抑制，总菌数量有所下降； 此时嗜温细菌慢慢生长繁殖，细菌总数逐渐上 升，处理I和处理细菌数量分别在第15d、12d 达到第1个峰值；当温度达到5560，嗜
12、温 菌受到抑制，嗜热菌开始活跃，处理I和处理 细菌数量达到第2个峰值；当温度60，嗜热 菌部分死亡或休眠，细菌总数迅速下降。堆肥 后期当堆体温度降到合适范围时，嗜温菌又恢 羹 吉 蠢 丑 器 蝗l ： 0 6 l2 l8 24 30 36 42 48 堆肥时间d 0 6 l2 l8 24 30 36 42 48 堆肥时间，d 0 6 l2 l8 24 30 36 42 48 堆肥时间d 0 6 l2 l8 24 30 36 42 48 堆肥时间d 图2堆肥过程中不同处理细菌、真菌、放线菌与大肠杆菌的变化 Fig2 Bacteria，fungi，actinomyces and coli duri
13、ng composting under different treatments ” “ 遥Nu 维普资讯 http:/ 中国生态农业学报 第14卷 复其活性，细菌数量又呈现一定上升趋势，但细菌数量最终值大于初始值，这与Webley J的研究结果相同。 真菌比细菌抗干燥能力强，物料含水量大以及通风不良条件不利于真菌生长和繁殖，此外过于频繁的机械 搅拌容易破坏真菌菌丝，不利于真菌活动 J。堆肥初期嗜温真菌繁殖旺盛，数量增长迅速。经过12d的发 酵，堆体进入高温期，嗜温真菌受到抑制，数量逐渐下降，高温真菌开始活跃，菌数慢慢增长。当温度 60，嗜热菌部分死亡或休眠，真菌总数呈下降趋势。本试验中处理工
14、真菌数量明显高于处理，故接种复 合微生物菌剂后堆肥中真菌数量减少。放线菌通常由许多细胞菌丝缠绕在一起，是具有多细胞菌丝的细 菌，在恶劣条件下以孢子形式存活 J，是堆肥高温期分解木质纤维素的优势菌种。堆肥初期嗜温放线菌繁 殖旺盛，数量增长迅速，处理工和处理分别在第9d和第6d达到峰值，此后随温度上升，放线菌数量逐渐下 降，堆肥后期放线菌数量又有所回升，处理I和处理分别在第33d和第36d达到第2个峰值。由于接种的 复合微生物菌剂中含有一定浓度的放线菌，故处理放线菌数量高于处理工。大肠杆菌是一种指示菌，当 堆肥中存在大肠杆菌时表明其他种类病原菌存在，高温致使大肠杆菌死亡，其他病原菌也就相应被杀死。
15、 新鲜污泥中含有大量致病菌如大肠杆菌、寄生虫(卵)等，但这些致病微生物对温度非常敏感。堆肥初期大 肠杆菌数量很高，处理工和处理的初始值分别为2290个 于物质和1040个 于物质；当温度升到50后2 3d，大肠杆菌数量急剧下降，堆肥结束时处理I和处理大肠杆菌数量均为0，表明高温堆肥对大肠杆菌的 杀灭作用可达100。 3小结与讨论 本试验中污泥高温好氧堆肥中接种复合微生物菌剂对缩短达到高温期的时间以及增加堆体中细菌、真 菌、放线菌数量效果不明显，但接种复合微生物菌剂处理高温持续时间相对较长，且提前3d达到腐熟。本试 验接种复合微生物菌剂未缩短达到高温期的时间，主要原因是复合微生物菌剂中只有放线菌
16、属高温微生 物，其他菌株则属中温微生物，接种的主要目的是增加混合物料初始微生物总量，但接种后初始堆层中微生 物数目增加不明显，处理工和处理初始微生物总数分别为237亿个 于物质和468亿个 于物质，故未起到 起爆作用，未能使发酵温度迅速升到理想高度。建议今后继续研究土著微生物初始浓度对接种微生物浓度 的影响，寻求经济合理的降低土著微生物浓度和竞争的方法；筛选驯化针对性强的菌株，优化复合微生物菌 剂配方，并根据复合微生物菌剂性质选择适宜的接种时间；同时还应针对不同物料及配方、不同接种浓度等 进行深入的研究。 参 考 文 献 1鲍士旦土壤农化分析(第3版)北京：中国农业出版社，2000 2席北斗，
17、刘鸿亮，孟伟等高效复合微生物菌群在垃圾堆肥中的应用环境科学，2001，22(5)：122-125 3席北斗，刘鸿亮，白庆中等堆肥中纤维素和木质素的生物降解研究现状环境污染治理技术与设备，2002，3(3)：19-23 4 Eghball B，Power JF，GiHey JE，et a1Nutrient，carbon andmassloss during composting of beef cattlefecdlot1TtarRlreEnvironQua1，1997，26： 189193 5 Garcia C，Costa HF，Ayuso MEvaluation of the maturit
18、y of municipal waste compost using simple chemical parametersCommon Soil SciPlant Ana1，1992，23(1314)：15011512 6 Golueke CG Principles of biological resource recoveryBioCycle，1981，22：3640 7 BeffaT，NancM，Lyon PF， t口 Isolation ofthermus strainsfrom hot composts 60-80“CApp1EnvironMicrobiol，1996，62：17231727 8 Webley DM The microbiology of composting I The behavior of the aerobic mesophilic bacterial flora of composts and its relation to other changes taking place during compostingProcSocApp1Bact，1947，2：8389 9 Cross TThermophilic actionmycetesApp1Bact，1968，31：3653 维普资讯 http:/
