廖漢鵬, 陳 志, 余 震, 盧曉梅, 汪 涌, 周順桂

(1.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/土壤環(huán)境健康與調(diào)控福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002;2.廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所,廣東 廣州 510650;3.北京綠源科創(chuàng)環(huán)境技術(shù)有限公司，北京 100026)

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有機(jī)固體廢物超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)及其工程應(yīng)用

廖漢鵬1, 陳 志1, 余 震2, 盧曉梅1, 汪 涌3, 周順桂1

(1.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/土壤環(huán)境健康與調(diào)控福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350002;2.廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所,廣東 廣州 510650;3.北京綠源科創(chuàng)環(huán)境技術(shù)有限公司，北京 100026)

有機(jī)固體廢物已成為我國(guó)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)面源污染的重要源頭，解決廢物資源化高效利用問(wèn)題成為研究的熱點(diǎn)與關(guān)鍵.雖然傳統(tǒng)高溫堆肥作為廢物資源化處理技術(shù)已經(jīng)成熟，但是存在發(fā)酵周期長(zhǎng)、發(fā)酵溫度低、無(wú)害化不徹底等缺陷，嚴(yán)重制約其工廠化推廣應(yīng)用.本文推出一種有機(jī)廢物資源化利用新技術(shù)：超高溫好氧發(fā)酵技術(shù).介紹了其基本原理、工藝流程、發(fā)酵參數(shù)以及在廢物資源化利用方面的優(yōu)勢(shì).該技術(shù)通過(guò)添加嗜熱菌劑使發(fā)酵溫度比傳統(tǒng)高溫堆肥高出20～30 ℃，能夠顯著縮短發(fā)酵周期、強(qiáng)化無(wú)害化效果.因此，該技術(shù)有望成為一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求的廢物資源化新技術(shù).

高溫堆肥; 超高溫好氧發(fā)酵技術(shù); 有機(jī)廢棄物; 超嗜熱微生物

我國(guó)每年產(chǎn)生大量的有機(jī)固體廢物，其中畜禽養(yǎng)殖廢棄物約40億t，城市污泥近3 500萬(wàn)t.畜禽廢棄物每年排放的COD達(dá)1 268萬(wàn)t，占農(nóng)業(yè)排放總量的95.8%，成為最主要的面源污染源[1].因此，如何因地制宜地將有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)化成可利用的“資源”與“能源”，實(shí)現(xiàn)資源化循環(huán)利用成為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重大問(wèn)題[2].2016年12月21日習(xí)近平總書記召開中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議強(qiáng)調(diào)的“六項(xiàng)重大民生工程”，其中兩項(xiàng)與廢棄物資源化有關(guān)，表明廢物處理已經(jīng)成為國(guó)家層面的戰(zhàn)略問(wèn)題.

有機(jī)固體廢物既是重大的環(huán)境污染源，同時(shí)也是巨大資源與能源庫(kù).據(jù)估算，我國(guó)有機(jī)廢棄物中蘊(yùn)含的生物質(zhì)能約相當(dāng)于10億t標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)有機(jī)廢棄物中富含N、P、K、有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分的肥料價(jià)值與我國(guó)化肥的年生產(chǎn)總量相當(dāng)[3].盡管有機(jī)廢棄物具有較高的養(yǎng)分與能源價(jià)值，但是，目前仍然缺少高效節(jié)能的資源化利用技術(shù).廢棄物資源化的核心問(wèn)題是將有機(jī)物料中的難以利用的元素轉(zhuǎn)化為植物容易吸收利用的形態(tài)，達(dá)到廢物回收利用與減少污染物質(zhì)擴(kuò)散的雙重功效[4].從物質(zhì)和能量循環(huán)角度分析，只有將廢棄物最終回歸至土壤中，才能持續(xù)維持土壤地力，實(shí)現(xiàn)真正的養(yǎng)分元素循環(huán)與平衡.因此，廢棄物資源化高效利用技術(shù)與途徑開發(fā)成為研究的熱點(diǎn)與關(guān)鍵.

1 有機(jī)固體廢物處理與利用的方法

目前，有機(jī)固體廢物處理的方法主要有填埋、焚燒、厭氧消化、好氧發(fā)酵處理等[5-6].填埋作為城市污泥最普遍的處置方式，雖然投資少、操作簡(jiǎn)單，但它占地量大，且容易污染地下水和空氣，因此它并不是一種合理環(huán)保的處理方式[7].污泥經(jīng)過(guò)固化處理或與石灰等藥劑處理后再填埋可以減少對(duì)周邊環(huán)境的污染，但是其仍然受填埋場(chǎng)地有限等因素限制，同時(shí)我國(guó)將逐步限制未經(jīng)無(wú)害化處理的污泥進(jìn)行埋場(chǎng)處理.污泥焚燒發(fā)電處理的優(yōu)點(diǎn)為無(wú)害化徹底、減量化效果好，同時(shí)可以產(chǎn)生電能.因此，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)且土地資源緊缺地區(qū)以焚燒發(fā)電處理為首要選擇.該技術(shù)在日本污泥處置所占比例最高，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的江蘇省，焚燒發(fā)電也占了重要的地位[8].焚燒發(fā)電處理雖然有眾多優(yōu)點(diǎn)，但其最大的缺點(diǎn)是投資運(yùn)行成本太高，而且燃燒產(chǎn)生溫室氣體、有害氣體二噁英污染環(huán)境[9].

厭氧消化處理不僅可以處理污泥，還可以處理畜禽養(yǎng)殖廢棄物.主要通過(guò)厭氧微生物發(fā)酵降解有機(jī)物產(chǎn)生能源生物質(zhì)沼氣.厭氧消化是一種常用的有機(jī)廢棄物處置途徑，具有減量化、能耗低、產(chǎn)生生物能源沼氣等優(yōu)點(diǎn)，但也有污泥固體生物可降解性低，消減效率較低、處理周期比較長(zhǎng)，沼氣產(chǎn)率不穩(wěn)定等缺點(diǎn)[10].

高溫好氧堆肥是有機(jī)廢物無(wú)害化處理與資源化利用的重要手段，在我國(guó)的歷史可以追溯上千年，其實(shí)質(zhì)是有機(jī)物在微生物作用下分解代謝產(chǎn)生熱能，促使有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程.同時(shí)高溫可殺滅廢棄物中的病原菌等有害生物、縮小堆體的體積和容重，方便后期貯存和資源化利用；不僅可解決規(guī)?；B(yǎng)殖和燃燒秸稈帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，而且可發(fā)展有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)，保持和提高土壤肥力，對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[11].

高溫堆肥的原理如圖1所示，新鮮的有機(jī)廢棄物在好氧微生物的作用下，代謝分解產(chǎn)生熱能使堆體溫度上升，在整個(gè)發(fā)酵周期中完成有機(jī)物的腐殖化、穩(wěn)定化、減量化、無(wú)害化過(guò)程.盡管好氧發(fā)酵技術(shù)理論、設(shè)備工藝較為成熟完善，已被廣泛應(yīng)用于城市污泥、畜禽糞便、作物秸稈等廢棄物的處理[12-16].但是，傳統(tǒng)高溫堆肥技術(shù)存在發(fā)酵溫度較低、發(fā)酵周期長(zhǎng)、無(wú)害化不徹底、臭氣污染嚴(yán)重等諸多缺點(diǎn)，已成為限制其全面推廣與應(yīng)用的瓶頸.

圖1 高溫好氧堆肥原理示意圖

傳統(tǒng)好氧發(fā)酵的最高溫度一般維持在50～70 ℃，因此也將該好氧發(fā)酵技術(shù)稱為高溫(好氧)堆肥[13-17].溫度是影響好氧發(fā)酵進(jìn)程的重要因子，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程可根據(jù)溫度高低分為4個(gè)階段：低溫階段、升溫階段、高溫階段、降溫階段.傳統(tǒng)堆肥與實(shí)踐認(rèn)為，堆肥發(fā)酵溫度不能高于70 ℃，否則功能微生物會(huì)大量死亡，發(fā)酵腐熟的進(jìn)程減慢，導(dǎo)致發(fā)酵最終不完全[17].近年來(lái)已有研究表明提高堆體溫度可加速腐殖化進(jìn)程，縮短發(fā)酵周期[18].嗜熱功能微生物是決定發(fā)酵溫度高低的關(guān)鍵因子，傳統(tǒng)高溫堆肥中缺乏極端嗜熱功能微生物，造成發(fā)酵溫度難以達(dá)到更高.日本科學(xué)家通過(guò)在污泥原料中添加極端嗜熱微生物，在不依靠外部加熱條件下將好氧發(fā)酵溫度提高至90 ℃以上，該措施可以顯著縮短發(fā)酵周期、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本[19].鑒于該技術(shù)與常規(guī)高溫堆肥的主要區(qū)別是發(fā)酵溫度特別高，能夠達(dá)到90 ℃以上，因此將該技術(shù)命名為超高溫好氧發(fā)酵或者超高溫堆肥(hperthermophinic composting or hperthermophinic aerobic fermentation).然而，至今該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展仍然緩慢，通過(guò)Web of Science檢索“hperthermophinic composting or hperthermophinic aerobic fermentation”發(fā)現(xiàn)只有4篇相關(guān)研究報(bào)道，通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)檢索關(guān)鍵詞“超高溫好氧發(fā)酵或者超高溫堆肥”未發(fā)現(xiàn)相關(guān)報(bào)道，表明國(guó)內(nèi)關(guān)于超高溫好氧發(fā)酵或者超高溫堆肥的研究一直是空白.本課題組通過(guò)多年研究，在國(guó)內(nèi)率先開發(fā)出超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)，并在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用.

2 超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)原理、工藝

微生物是好氧發(fā)酵過(guò)程的驅(qū)動(dòng)者，在降解有機(jī)物的同時(shí)釋放熱量將堆體溫度升高，與此同時(shí)功能微生物群落發(fā)生劇烈演替.然而，在傳統(tǒng)堆肥過(guò)程中溫度超過(guò)70 ℃將抑制幾乎所有微生物(包括嗜熱微生物)的活性，導(dǎo)致后續(xù)堆肥過(guò)程難以穩(wěn)定運(yùn)行.近二十年，極端嗜熱微生物的研究得到快速發(fā)展，特別是關(guān)于超嗜熱菌的分離與培養(yǎng)、酶學(xué)功能以及工程應(yīng)用[20].日本科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)極端嗜熱微生物在好氧發(fā)酵過(guò)程中具有非常重要的作用[21].此后，周順桂等研究人員便開展極端嗜熱微生物分離篩選及其功能的研究，從多種極端高溫環(huán)境中采集樣品，分離了50余株嗜熱微生物菌株.通過(guò)底物利用和菌株復(fù)配試驗(yàn)，基本明確了大部分極端嗜熱菌株的主要功能和相互關(guān)系，并篩選出20余株具有較強(qiáng)有機(jī)物料降解能力的菌種.通過(guò)長(zhǎng)期在堆肥工程中的應(yīng)用試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)土芽孢桿菌屬(Geobacillus)、棲熱菌屬(Thermus)和Calditerricola等屬的極端嗜熱微生物對(duì)提高堆體溫度、促進(jìn)堆肥腐熟的作用顯著.因此，以嗜熱及極端嗜熱功能菌株為基礎(chǔ)，通過(guò)試驗(yàn)開發(fā)出了超高溫好氧發(fā)酵菌劑，并獲得在實(shí)際工程應(yīng)用中良好效果.

超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)，是針對(duì)傳統(tǒng)好氧發(fā)酵(高溫堆肥)技術(shù)存在發(fā)酵溫度低、周期長(zhǎng)、臭味嚴(yán)重、無(wú)害化不徹底等缺陷而出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù).相對(duì)于傳統(tǒng)有機(jī)固體廢物處理技術(shù)——高溫堆肥，該技術(shù)最顯著的特點(diǎn)是發(fā)酵溫度特別高(大于80 ℃)，而且是不依靠外源熱源加熱，通過(guò)極端嗜熱微生物代謝分解有機(jī)物釋放的生物熱能產(chǎn)生極端高溫(表1)，因此該技術(shù)也稱為超高溫堆肥.

表1 超高溫好氧發(fā)酵與傳統(tǒng)堆肥技術(shù)特性比較1)

1)a：糞大腸菌群值的含義是含有1個(gè)糞大腸菌的被檢樣品克數(shù)或毫升數(shù)，該值越大，含菌量越小.GI:種子發(fā)芽指數(shù).

2.1 極端嗜熱微生物菌劑的開發(fā)

Stetter et al[22]根據(jù)環(huán)境中微生物最適生長(zhǎng)溫度不同將其分為：嗜冷微生物(<20 ℃)、嗜溫微生物(25～40 ℃)、嗜熱微生物 (40～65 ℃)、極端嗜熱微生物(65～80 ℃) 、超嗜熱微生物(>80 ℃).極端嗜熱微生物(extreme-thermophilic microbes)是指最適生長(zhǎng)溫度在65～80 ℃以上的微生物，溫度低于65℃以下會(huì)停止生長(zhǎng)[22].目前，人們已經(jīng)從高溫環(huán)境中分離得到90余種極端嗜熱微生物[23].本課題組從火山口(云南騰沖火山口)、熱泉(廣東增城溫泉)、高溫堆肥(河南鄭州堆肥廠)等多種高溫環(huán)境中采集樣品，在高溫(50～85 ℃)的環(huán)境下以有機(jī)物料為唯一的碳源富集培養(yǎng)半個(gè)月，最后稀釋涂布，具體分離方法見參考文獻(xiàn)[24,25]，分離出40余株嗜熱(最適生長(zhǎng)溫度45～65 ℃)和10多株極端嗜熱(最適溫度70～85 ℃)菌株.經(jīng)過(guò)底物利用篩選試驗(yàn)，獲得了9株既具有較強(qiáng)有機(jī)物降解能力又具有耐受極端高溫(70～85 ℃)的功能微生物(菌種保藏于中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心，保藏號(hào)為CGMCC 5641、CGMCC 5642、CGMCC 5643、CGMCC 5927、CGMCC 5928、CGMCC 5929、CGMCC 6185、CGMCC 9678和CGMCC 9681，包括3株土芽孢桿菌(Geobacillussp.)、1株超嗜熱菌(Calditerricolayamamurae)、1株甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌(Bacillusmethylotrophicus)、1株厭氧芽孢桿菌(Anoxybacillusmongoliensis)、1株厭氧芽孢桿菌(Anoxybacilluspushchinoensis)和2株芽孢桿菌(Bacillussp.).進(jìn)一步通過(guò)菌株復(fù)配和優(yōu)化試驗(yàn)，獲得超高溫發(fā)酵復(fù)合功能菌劑，添加該菌劑后發(fā)酵溫度大幅度提高，最高達(dá)到90 ℃以上，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢物超高溫好氧發(fā)酵.

2.2 超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)工藝流程

本文以污泥為例闡述超高溫好氧發(fā)酵工藝流程.首先將新鮮污水處理廠脫水污泥(簡(jiǎn)稱鮮料，含水量80%)與已發(fā)酵腐熟干料(簡(jiǎn)稱返混料，含水率35%)拌合均勻，添加0.5%的液體極端嗜熱混合菌劑至原料中，運(yùn)輸至發(fā)酵槽(水泥鋼筋結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)8.5 m，寬6 m，高3.2 m)，堆體高度約2.5 m，總物料量約110 t，同時(shí)開啟鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣供養(yǎng)，前期每隔約4 d進(jìn)行翻堆混勻物料，后期可以加速翻堆頻率以便加速水分蒸發(fā)和腐熟進(jìn)程，整個(gè)工藝流程如下圖所示(圖2).

圖2 超高溫好氧發(fā)酵槽工藝流程圖

2.3 超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)主要工藝參數(shù)

影響高溫堆肥的主要工藝參數(shù)主要有：初始含水量、C/N比、供氧量、pH、有機(jī)質(zhì)含量、溫度等.前期試驗(yàn)研究表明，初始含水量、C/N比、供氧量3個(gè)參數(shù)對(duì)超高溫好氧發(fā)酵溫度的影響較大.不同初始物料C/N比的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(圖3-A)，C/N為10與20的2個(gè)處理間發(fā)酵最高溫度差異不明顯，兩者溫度在發(fā)酵第2天即上升到80 ℃以上，最高溫度達(dá)到93 ℃.而C/N為5的處理，升溫速率較慢，高溫持續(xù)時(shí)間短.因此，綜合考慮生產(chǎn)成本與發(fā)酵效果，選擇初始C/N為10作為超高溫好氧發(fā)酵較為理想的條件.從圖3-B可知，綜合考慮在不用頻繁調(diào)節(jié)通風(fēng)量的情況下，超高溫好氧發(fā)酵的通風(fēng)速率應(yīng)保持在20 m3·t-1·h-1.原料含水率越高，微生物活躍性越強(qiáng)，但是含水率過(guò)高又會(huì)導(dǎo)致孔隙率下降，阻礙好氧發(fā)酵通風(fēng)供氧.綜合考慮堆體升溫速率和最高發(fā)酵溫度，確定物料初始含水率約為50%是超高溫好氧發(fā)酵最佳選擇.因此，超高溫好氧發(fā)酵最佳工藝參數(shù)為：物料初始C/N=10、通風(fēng)速率20 m3·t-1·h-1以及初始含水率50%.

A:不同C/N比對(duì)發(fā)酵溫度的影響;B：不同曝氣量對(duì)發(fā)酵溫度的影響;C：原料不同含水量對(duì)發(fā)酵溫度的影響.

3 超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用

本課題組率先在國(guó)內(nèi)開展超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)的研究，并成功開發(fā)出極端嗜熱微生物菌劑與超高溫好氧發(fā)酵技術(shù).該技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)高溫堆肥技術(shù)在處理有機(jī)固體廢物上具有多方面的優(yōu)勢(shì)，特別是無(wú)害化處理城鎮(zhèn)污泥.自2012年以來(lái)，依托超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)的有機(jī)固體廢物資源化利用工程在北京、河南、福建、江蘇等多地建立，部分示范工程得到了相關(guān)媒體的關(guān)注報(bào)道.2015年9月，中國(guó)環(huán)境報(bào)以“好氧新技術(shù)助力污泥無(wú)害化處理”為題報(bào)道了北京順義污泥超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)，指出該技術(shù)可有效解決傳統(tǒng)技術(shù)弊端，可快速降低污泥含水率，投資成本低.此外，超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)作為新型有機(jī)廢物資源化技術(shù)受到了各界領(lǐng)導(dǎo)和專家的關(guān)注，先后有中國(guó)科學(xué)院劉昌明院士、中國(guó)人民大學(xué)王洪臣教授、同濟(jì)大學(xué)戴曉虎教授、住建部、北京排水集團(tuán)等有關(guān)專家和領(lǐng)導(dǎo)對(duì)超高溫好氧發(fā)酵示范項(xiàng)目進(jìn)行考察調(diào)研.本課題組申報(bào)的“UTM超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)及應(yīng)用”獲得2016 年中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng).

超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用工程案例：

(1)北京順義污泥再生資源利用工程:該工程采用超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)處理順義生活污水處理廠的脫水污泥(含水率80%)，日處理污泥近600 t，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)污泥快速生物干化和無(wú)害化處置，方便后續(xù)資源化利用.初始80%含水率的污泥經(jīng)過(guò)15～20天超高溫好氧發(fā)酵處理后，可實(shí)現(xiàn)生物干化與高溫腐熟，腐熟結(jié)束時(shí)物料含水量在35%～40%之間，可以生產(chǎn)有機(jī)肥用于園林綠化等，符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《GB23486園林綠化泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》.由于我國(guó)北方冬季氣溫低，傳統(tǒng)高溫堆肥由于室溫太低無(wú)法啟動(dòng)進(jìn)行.而超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)在室溫接近-20 ℃的條件下仍然運(yùn)行良好，冬天北京順義廠中發(fā)酵堆體仍然冒出熱騰騰的蒸汽(圖4C).

A：工廠發(fā)酵槽;B:曝氣設(shè)備;C:冬季發(fā)酵效果;D:發(fā)酵最高溫度.

截至2017年2月，該工程已累計(jì)處理污泥近40萬(wàn)t，減量化達(dá)70%以上.2015年9月，中國(guó)建設(shè)報(bào)以“綠源環(huán)境：污泥處理生力軍”為題報(bào)道了超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)在北京順義污泥再生資源利用應(yīng)急工程項(xiàng)目；3個(gè)月后，中新網(wǎng)就該工程項(xiàng)目的運(yùn)行情況進(jìn)一步詳細(xì)報(bào)道，報(bào)道題為“首個(gè)日處理 600 t污泥資源再生利用工程在京運(yùn)營(yíng)3個(gè)月效果顯著”.該項(xiàng)目已成為國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)污泥大規(guī)模、快速、高效處理與資源化利用的示范性工程.

(2)中原環(huán)保污泥超高溫好氧發(fā)酵工程:該工程位于河南省鄭州市王新莊污水處理廠內(nèi)，日處理含水率80%的污泥50 t，采用超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)，于2011年8月建成投產(chǎn).污泥發(fā)酵過(guò)程中堆體平均溫度80 ℃以上，最高溫度可達(dá)95 ℃，發(fā)酵周期15～20天，產(chǎn)品含水率低35%，腐熟度高，發(fā)酵過(guò)程臭味產(chǎn)生少，相關(guān)指標(biāo)符合《GB23486園林綠化泥質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》.該項(xiàng)目是超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)研發(fā)成功后的首個(gè)示范項(xiàng)目，并作為2012年住建部科技發(fā)展促進(jìn)中心科技成果鑒定的考察現(xiàn)場(chǎng)，穩(wěn)定運(yùn)行至今.

(3)伊賽牛糞超高溫資源化處理工程:該工程位于河南焦作市修武縣，于2013年建成投產(chǎn)，采用超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)，可日處理牛糞40 t，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生物有機(jī)肥10 t.牛糞發(fā)酵過(guò)程中平均溫度80 ℃以上，高溫期持續(xù)5～7天，發(fā)酵過(guò)程無(wú)臭味、無(wú)滲濾液，產(chǎn)品腐熟度高.該工程是超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)在畜禽糞便牛糞的首次應(yīng)用，工程實(shí)際應(yīng)用效果證明該技術(shù)不僅能夠處理污泥，還可以處理其它農(nóng)業(yè)廢棄物.

4 結(jié)論與展望

超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)基于傳統(tǒng)的好氧發(fā)酵技術(shù)，通過(guò)添加極端/超嗜熱功能微生物提高發(fā)酵溫度，能夠縮短發(fā)酵周期、提高運(yùn)行效率、降低生產(chǎn)成本、提高無(wú)害化效果.盡管超高溫好氧發(fā)酵技術(shù)已在全國(guó)多地已推廣應(yīng)用，表現(xiàn)出諸多傳統(tǒng)發(fā)酵無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，但是與此同時(shí)也存在一些缺陷.譬如，超高溫處理有機(jī)廢棄物可加速有機(jī)物礦化，但是會(huì)降低腐熟物料中有機(jī)質(zhì)保留量.因此，該技術(shù)需要在發(fā)酵溫度與養(yǎng)分損失之間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，兼顧有機(jī)廢物處理效率與產(chǎn)品肥料價(jià)值.

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(責(zé)任編輯:吳顯達(dá))

Development of hperthermophinic aerobic composting and its engineering applications in organic solid wastes

LIAO Hanpeng1, CHEN Zhi1, YU Zhen2, LU Xiaomei1, WANG Yong3, ZHOU Shungui1

(1.College of Resources and Environment, Fujian Agriculture and Forestry University, Fujian Provincial Key Lab of Soil Environmental Health and Regulation, Fuzhou, Fujian 350002, China; 2.Guangdong Institute of Eco-environment and Soil Sciences, Guangzhou, Guangdong 510650, China; 3.Beijing Geogreen Innotech Co., Ltd, Beijing, China)

As important non-point source pollution from agriculture and municipal use, organic solid waste poses serious threat to the environment, organic solid wastes make a serious threat to the environment, so how to process and recycle them causes unprecedented attention. Although traditional thermophilic composting, as a waste utilization technology, is well studied for decades, some defects in this technology seriously restrict its industrial applications, such as long fermentation time, low fermentation temperature, incomplete maturity. To overcome these drawbacks, a new technology named hperthermophinic aerobic fermentation was introduced, together with its basic principle, process flow, fermentation parameter and advantages. Experimental tests proved that adding extreme thermophilic bacteria increased the fermentation temperature of this technology by 20-30 ℃, comparing to traditional composting, which eventually greatly shorten the fermentation time by 15-25 days. Therefore, this technology has a wide potential in the field of wastes utilization.

thermophilic composting; hperthermophinic aerobic composting; organic solid waste; hperthermophinic microbes

2017-02-21

2017-04-25

福建省發(fā)改委農(nóng)業(yè)“五新”工程建設(shè)項(xiàng)目([2016]482);福建省高校產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(2016N5004);福建農(nóng)業(yè)引導(dǎo)重點(diǎn)項(xiàng)目(2016N0007).

廖漢鵬(1986-),男,講師,博士研究生.研究方向:固體廢物資源化利用與技術(shù).Email:lhp91@126.com.通訊作者周順桂(1975-),男,教授.研究方向:固體廢物資源化與環(huán)境生物電化學(xué)技術(shù).Email:sgzhou@fafu.edu.cn.

Q815

A

1671-5470(2017)04-0439-06

10.13323/j.cnki.j.fafu(nat.sci.).2017.04.014