木薯酒糟污泥制生物有机肥途径探讨

1、第37卷第4期2010年07月文章编号:1002-8110（2010）04-0044-03酿LIQUOR酒MAKINGVol.37.4July，2010木薯酒糟污泥制生物有机肥途径探讨赵华，陈磊(工业微生物教育部重点实验室，天津科技大学生物工程学院，天津300457)摘要:论述了木薯酒糟污泥的传统处理处置方法，分析了土地填埋，土地农用，污泥焚烧和污泥堆肥处理技术的局限性，提出以接入好氧微生物发酵菌剂，生产生物有机肥作为最终处理途径的可能，并对发酵过程进行了探讨，以期使污泥变废为宝，产生更大的效益。关键词：木薯酒糟；污泥；有机肥TS262.2;TS261.9中图分类号：文献标识码：BStudyo

2、ntheMethodsofBioorganicFertilizerwithCassavaLeesSludgeZHAOHua，CHENLei（TianjinKeyLaboratoryofIndustrialMicrobiology，CollegeofBiotechnology，TianjinUniversity）ofScience&Technology，Tianjin300457，ChinaAbstract:Thetraditiontreatmentanddisposalmethodsofcassavaleessludgewasdiscussedinthisarticle.Thelimi

3、tationsoflandfilling,landspreading,combustionandcompostingtechnologywasalsoanalysised.Asafinaldisposalroute,itispossibletoaccesstoaerobicfermentationagentstoproducebioorganicfertilizer,andthefermentationprocesswasdiscussed.Withaviewtochangingwasteintofertilizer,resultinginagoodandeffectiveselection.

4、Keywords:cassavalees;sludge;bioorganicfertilizer随着石油价格的不断上涨，生物燃料乙醇逐渐开始兴起,利用荒山、荒坡及盐碱地种植木薯生产燃料乙醇是发展生物能源的主要途径之一。木薯在我国具有很大的潜在种植面积,收稿日期：2010-04-07作者简介：赵华（1963-），男，天津人，博士，教授，硕士生导师，主要目前我国酒精产量的1/3以木薯为原料1。但是，木薯酒精生产过程中会产生大量的高浓度有机废水，对于酒精废液的处理目前大部分是经过厌氧发酵产沼气，再经好氧处理达标排放，此过程会产生大量的污泥，因此，对于污泥的处理成为了一项迫切需要解决的问题。目前大部分

5、厂家都是把酒糟污泥经过简单机械脱水后，从事微生物发酵和生物分离工程研究。!3.1从统计数据结果看出，由于酒度不同，因而体积的变化500mL酒液（单瓶）每1净含量变化1/2的0.60mL，即0.3mL/，也就是说，在生产过程中，1瓶500mL的酒，如温度不在20时，那么在罐装机调整容量时就完全可以随温度的变化即时增加或减少容量0.30mL/。4结论4.1不同酒度的酒样，在不同的温度下酒度与体积变化方向相同，呈逐步增加的趋势，即酒度越高变化量越大，酒度越低变化量就越少。4.2不同体积的酒样，在不同的温度下，变化量与其体积的总量成正比，即体积量越大，每1的体积变化量就越大。4.3根据JJF10702

6、005要求，在实际的生产过程中，一瓶500mL的瓶装酒，如果其酒液温度不在20±1时，可以在调整罐装容量时随机增减0.30mL/，如果按比规律调整罐装容量的话，每年可为企业节约一大批资金，具体金额可根据年总产量来计算。量呈逐步递增趋势，完成符合密度与变化量的关系，与试验前的预想相符合。虽有个别数据偏离了正常值，其主要是操作误差造成，不影响整体的试验结果。3.2表中的数据，其基础试验酒液量为1000mL，也就是1000mL酒液在不同温度下体积的变化量。在实际生产中，单瓶酒液的体积一般在500mL，是否是1/2的1000mL酒液的变化量呢？我们也做了补充试验，例如50vol酒样500mL

7、，在不同的温度下其变化量正好是1/2×0.72mL/等于0.36mL/，同样符合体积与变化量成正比的规律，也就是说体积越大，其每1的变化量就越大。3.3从1000mL酒液的变化量数据分析，最低每度变化0.64mL/最高变化0.75/，为满足JJF10702005要求，批检净含量标注净含量，我们选择最低的变化量，为生产线留下部分余地，按每1000mL酒液每1变化0.60mL计算，其第四期赵华，等：木薯酒糟污泥制生物有机肥途径探讨2010运往干化场干化，或者是作为饲料添加物低价出售，既降低了污泥的利用效率，又对资源造成了极大的浪费。由于木薯酒糟污泥中含有大量的有机质和各种植物生长所需的微

8、量元素，且重金属含量低；若是加以资源化利用，制作成生物有机肥，将大大增加污泥的附加值，对降低酒精生产成本，减少环境污染，将会产生极大的经济效益和社会效益。1现有木薯酒糟污泥处理方法及现状分析1.1海洋倾倒海洋倾倒操作简单，对于沿海城市来说其处理费用较低，但是，随着生态环境意识的加强，人们越来越多的关注污泥海洋倾倒对海洋生态环境可能存在的影响。所以美国从1988年已经禁止污泥海洋倾倒，中国也于1994年开始不在海上处置工业废物和污水污泥。1.2土地填埋土地填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，到目前为止，土地填埋已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。但是其侵占土地严重，随着污泥量的增加，

9、大面积选址更加困难，特别是在人口稠密的城市，土地资源非常有限。因此，许多地区已禁止利用土地填埋污泥，而且如果防渗技术不够好，将导致潜在的土壤污染和地下水污染。由于填埋并未最终避免环境污染，只是延缓了产生的时间，因此，土地填埋从多方面来讲都不是处置污泥可以长久依赖的方法2。1.3土地农用污泥的土地利用是对农（林）业耕地、牧业草地和园林绿化，或用于受破坏的土地（各种采矿后残留的矿场，建筑取土、排放废弃物用的深坑，森林采伐场，垃圾填埋场，地表严重破坏区等）的修复。由于污泥中含有大量有机质和氮、磷、钾以及微量元素，可作为一种迟效性的有机追肥，能增加土壤肥力，提高作物的产量和品质。既处置了污泥，又恢复生

10、态环境。被认为是一种积极有效的污泥处置方式，得到了广泛的应用。但是，污泥还含有大量病原菌、寄生虫和Cu、Zn、Cr、Hg等重金属离子，这些有毒有害物也会进入植物体内，从而通过生物链影响其他生物。因此，直接的土地农用越来越少。在土地利用之前，必须对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，人为的促进可生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质，同时杀死细菌和寄生虫卵，以免对植物和土壤的污染。1.4燃烧焚烧是利用污泥中有机成分高、具有一定热值的特点来处置污泥。以焚烧为核心的污泥处理方法是比较彻底的处理方法。与其他的污泥处置方法相比较，焚烧的优点在于其产物为无菌、无臭的无机残渣，迅速地实现了无

11、害化和减量化的目的，并能回收热能。污泥焚烧所产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性，还可用来改良土壤、筑路等，作为砖瓦和陶瓷等的原料。但由于所需设备、能源及操作费用所限，尚不具备推广应用的条件。而且由于污泥中含有大量的有机物，燃烧时会产生大量的有害物质，如二噁英、二氧化硫、盐酸等气体容易造成二次污染。同时，形成的重金属的烟雾和污泥烧烬的污泥灰也有造成二次污染的可能性，灰烬也没有好的方法进行利用。另外，焚烧浪费了污泥中的大量营养物质。这些不利之处都限制了该种方法的广泛应用。1.5堆肥污泥堆肥即是利用污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程。将污泥按一定比例与各种调理剂混合，借助于混合物料中的多种好氧微生物，

12、对易降解有机物进行氧化分解，使有机物转化为腐殖质。有机废物的堆肥化处理在我国已有上千年的历史。高温快速堆肥技术是发达国家在20世纪初开发研究成功的，目前在英国、美国、德国、日本等国家都已广泛采用高温堆肥技术对城市污泥进行无害化处理。由于污泥产生的环境问题和填埋技术的缺点日益突出，污泥堆肥技术引起广泛重视，成为环保领域的一个研究热点345。2木薯酒糟污泥生产生物有机肥新途径探讨传统的堆肥是靠堆体中的微生物自然发酵，由于所含土著微生物的种类和数量有限，以及发酵工艺条件的限制，存在着发酵周期长，发酵产品的肥效低，对环境造成二次污染等问题，限制了其大规模的应用。本方法通过向污泥中接入好氧微生物菌剂，一

13、方面微生物自身的生长繁殖会消耗掉一部分水分，另一方面，微生物生长代谢过程中会产生大量的热量，能蒸发一部分的水分，从而达到降低含水率，增加腐殖质的过程。表1污泥成分分析检验项目有机质全氮P2O5K2O砷铬镉铅汞检验值62.721.040.64上表是某木薯酒精厂酒糟污泥的成分分析，由表可知，污泥中各种重金属含量低，符合有机肥的国家标准，含有大量的有机质，但是N、P、K含量略偏低，所以可以通过微生物的分解作用降解有机质，产生植物生长需要的N、P、K等物质，提高有机肥的质量。按照发酵物中水分含量的多少，木薯酒糟污泥制有机肥的大致流程如下：厌氧污泥（95%左右）机械脱水（85%）添加辅料（65%左右）接

14、种发酵（35%左右）干化造粒（5%左右）图1污泥发酵工艺流程第四期酿2.1预处理和机械脱水经过初沉池和二沉池的厌氧污泥含水率一般在92%96%之间，呈流态，必须进行机械脱水。此过程主要是脱去污泥中容易脱去的间隙水，一般经过简单的机械脱水后，污泥的含水率达到80%左右，基本上呈流塑态。2.2添加辅料当污泥中含水率降低到80%左右时，物料基本上呈现半固态，此时可以通过添加一些猪、鸡、鸭等畜、禽粪便；或加入粉碎或铡成小段的作物秸秆、稻壳、锯末、落叶、以及秕壳类等有机废弃物；也可加入一定量的城市废弃物、生活垃圾、粉煤灰等6。为了保证作物对磷、钾及其他微量元素的营养需求，又不以化肥的无机形态进行施肥，在

15、此过程中可以加入适量的磷、钾等化肥，使其在发酵过程中由无机态转化成有机态营养，安全供给作物，以保证作物对磷、钾等营养的需求。此处理过程通过添加辅料，来进一步降低含水率和调节C/N等，以便于进行下一步发酵。2.3接种发酵经上一步添加辅料，木薯酒糟污泥含水率可以达到65%左右，此时是菌体生长的适宜含水量。研究表明，用机械方法只能除去一部分间隙水，而大部分临界面的结合水无法用机械方法除去；而且在含水率65%35%的阶段是脱水的高能耗阶段，一般方法难以解决。此时通过接种微生物发酵，利用微生物的作用，来达到降低污泥含水率的目的，同时通过微生物的代谢，产生构成土壤肥力的重要活性物质腐殖质。发酵主要是接种两

16、类微生物，一类是复合发酵菌群，一类是复合有益微生物菌群。一般采用好氧发酵技术，利用微生物的代谢活动来分解物料中的有机物质，使物料达到稳定和无害化。通过添加一些对纤维素和半纤维素讲解能力强的微生物，例如对纤维素有强分解效果的木霉属微生物。发酵过程中物料的恶臭严重影响了环境和产品品质，接入放线菌可有效去除恶臭。随着生物技术的不断发展，目前，已形成了功能强大的发酵菌群，大大缩短了发酵周期7。发酵过程中添加有益微生物菌群，在微生物的降解作用下，不但可以生成大量可被植物吸收利用的有效态氮、磷、钾化合物，同时又能合成新的高分子有机物腐殖质，在发酵中加入大量复合有益微生物的目的是通过它们在土壤中的积极活动来

17、提供作物需要的营养物质或产生激素来刺激作物生长，提高土壤肥力。同时向发酵好的物料中加入固氮、解磷、解钾功能的复合微生物菌剂，能进一步增加生物有机肥肥效，制酒2010成生物有机固体颗粒肥料。而且，菌剂在进行生物发酵过程中，形成一种能量流、物质流的交换、互动、循环过程。产生大量发酵生物热能，在有氧条件下，微生物迅速繁殖，能强烈分解其中的有机物质。在高温微生物作用下，有机质氧化、分解产生生物热形成能量交换、运转和6070高温，能杀死病菌、虫卵和有害微生物，降低水分含量，并产生矿质化和腐殖质8。2.4干化造粒木薯酒糟污泥经发酵后含有约30%左右的水分，这样的物料既不能进行粉碎也不能进行造粒，因此在造粒前需要对物料进行烘干，将水分降低到15%20%，再进行粉碎、筛分，进入造粒系统。目前国内常用圆盘造粒和转鼓造粒设备生产有机肥料，圆盘造粒设备简单，造价低，便于操作，但生产规模小，一般年产量在一万吨以下。转鼓造粒设备生产规模较大，可采用蒸汽造粒、氨化造粒和喷浆造粒工艺。3展望木薯酒糟污泥通过发酵制生物有机肥，不仅可以减少对环境的污染，而且达到了资源化利用，有利于降低工厂生产成本，改善工厂环境，有很好的经济效益和环境效益。随着长