石春芳， 王志勇， 劉菊梅， 曹菊梅

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 數(shù)理與生物工程學(xué)院， 內(nèi)蒙古 包頭 014010； 2.內(nèi)蒙古大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 呼和浩特 010021； 3.內(nèi)蒙古包頭市土壤肥料工作站， 內(nèi)蒙古 包頭 014010； 4.內(nèi)蒙古包頭北郊污水處理廠(chǎng)， 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

利用微生物絮凝劑從厭氧發(fā)酵殘留液中制備有機(jī)肥的肥效研究

石春芳1, 2， 王志勇3， 劉菊梅1， 曹菊梅4

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 數(shù)理與生物工程學(xué)院， 內(nèi)蒙古 包頭 014010； 2.內(nèi)蒙古大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 呼和浩特 010021； 3.內(nèi)蒙古包頭市土壤肥料工作站， 內(nèi)蒙古 包頭 014010； 4.內(nèi)蒙古包頭北郊污水處理廠(chǎng)， 內(nèi)蒙古 包頭 014010)

為了探討生活垃圾厭氧發(fā)酵殘留液經(jīng)微生物絮凝劑絮凝沉淀后，沉淀物制備生物有機(jī)肥的可行性，試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室制備的微生物絮凝劑對(duì)生活垃圾厭氧發(fā)酵殘留液進(jìn)行絮凝處理，將沉淀物烘干制得生物有機(jī)肥，檢測(cè)其有效成分并探討其與植物生長(zhǎng)狀況的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，利用微生物絮凝劑絮凝生活垃圾厭氧發(fā)酵殘留液后制備的有機(jī)肥肥效最好，對(duì)吊蘭的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

厭氧發(fā)酵殘留液； 微生物絮凝劑； 有機(jī)肥； 絮凝

厭氧發(fā)酵殘留物是指廢棄物如農(nóng)村固體廢棄物、城市生活垃圾、食品工業(yè)廢棄物、養(yǎng)殖廢棄物等經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣后所產(chǎn)生的廢液和殘?jiān)壳爸饕獞?yīng)用于肥料利用、飼料利用、生物農(nóng)藥、培養(yǎng)料液四個(gè)方面[1]。在制備產(chǎn)品時(shí)，由于殘留液固形物含量高，自然沉降性能差，需使用一定量的絮凝劑，企業(yè)常使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。聚丙烯酰胺是一類(lèi)常規(guī)使用的水處理劑，具有用量少、絮凝效果強(qiáng)、絮凝時(shí)間短等特點(diǎn)，但在其使用后，聚丙烯酰胺分解成的單體丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性，若利用聚丙烯酰胺處理過(guò)的厭氧發(fā)酵殘留液制成的成品作為肥料、飼料或農(nóng)藥使用的話(huà)，可能存在潛在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，不利于厭氧發(fā)酵殘留物作為土地利用的推廣應(yīng)用。而微生物絮凝劑(MBF)是一類(lèi)新型水處理劑，是微生物在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的一類(lèi)次級(jí)代謝產(chǎn)物，可絮凝沉淀溶液中懸浮的顆粒、菌體細(xì)胞及膠體粒子，具有安全、無(wú)毒、易生物降解等特點(diǎn)，已成為絮凝劑研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。在各類(lèi)廢水處理中，微生物絮凝劑的應(yīng)用研究已有大量報(bào)道[2-5]，但將其用于厭氧發(fā)酵殘留液的報(bào)道較少。

試驗(yàn)利用實(shí)驗(yàn)室自制微生物絮凝劑對(duì)生活垃圾厭氧發(fā)酵液進(jìn)行絮凝，對(duì)制備的生物有機(jī)肥的肥效進(jìn)行研究，考察其對(duì)植物生長(zhǎng)促進(jìn)作用的效果。

1 材料與方法

1.1 材料

微生物絮凝劑：實(shí)驗(yàn)室自制。

厭氧發(fā)酵殘留液：東勝某生活垃圾厭氧發(fā)酵處理廠(chǎng)。

1.2 方法

1.2.1 有機(jī)肥的制備方法

(1)利用微生物絮凝劑對(duì)厭氧發(fā)酵殘留液自然沉降后的上部液進(jìn)行絮凝，將獲得的沉淀物置于恒溫干燥箱中烘干15～20 min，烘干溫度85℃～90℃，烘干物置于研缽內(nèi)，研碎獲得有機(jī)肥1(YJF-1)；

(2)利用微生物絮凝劑分別對(duì)厭氧發(fā)酵殘留液自然沉降后下部泥狀液進(jìn)行絮凝，獲得的沉淀物按照上述方法制備得到有機(jī)肥2(YJF-2)；

(3)將厭氧發(fā)酵殘留液自然沉降后的下部泥狀液置于恒溫干燥箱，烘干15～20 min，烘干溫度85℃～90℃，烘干物置于研缽內(nèi)，研碎獲得有機(jī)肥3(YJF-3)。

1.2.2 肥效測(cè)定方法

全氮采用半微量凱氏定氮法、全磷采用鉬銻抗分光光度法、全鉀采用原子吸收火焰光度法、鋅錳鐵采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定。

1.2.3 有機(jī)肥對(duì)植物生長(zhǎng)的影響

稱(chēng)取上述3種有機(jī)肥各1 g溶于水中，加入到水培溶液中，混勻。植物選擇水培植物吊蘭，每隔2 d對(duì)吊蘭的葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、凈重進(jìn)行測(cè)定，共測(cè)定14 d。以不加有機(jī)肥的吊蘭作為對(duì)照。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥的制得率及有效成分

利用1.2.1中所述方法制備有機(jī)肥YJF-1，YJF-2，YJF-3的制得率分別為130 g·L-1，136 g·L-1，66 g·L-1，有機(jī)肥YJF-1，YJF-2的制得率約為有機(jī)肥YJF-3制得率的2倍，說(shuō)明微生物絮凝劑對(duì)厭氧發(fā)酵殘留液有絮凝作用且效果明顯。

自制有機(jī)肥的有效成分含量如表1所示，有機(jī)肥YJF-1，YJF-2氮磷鉀含量明顯高于有機(jī)肥YJF-3，可能微生物絮凝劑在絮凝沉淀厭氧發(fā)酵液的過(guò)程中，自身也沉降于沉淀中，最終制得的有機(jī)肥氮磷鉀含量較高。

表1 有機(jī)肥的有效成分 (mg·kg-1)

2.2 植物生長(zhǎng)狀況

按照1.2.3中所述方法，水培溶液中加入不同有機(jī)肥及不加有機(jī)肥的吊蘭生長(zhǎng)狀況見(jiàn)圖1～圖3。從圖中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，添加有機(jī)肥YJF-1的吊蘭生長(zhǎng)速率最快，其次為添加有機(jī)肥YJF-2的吊蘭，均高于添加有機(jī)肥YJF-3的吊蘭和對(duì)照。其中，添加有機(jī)肥YJF-3的吊蘭的生長(zhǎng)速率稍高于對(duì)照。

圖1 吊蘭葉片的生長(zhǎng)狀況

圖2 吊蘭根的生長(zhǎng)狀況

圖3 吊蘭凈重比較

這些結(jié)果表明厭氧發(fā)酵殘留液經(jīng)微生物絮凝劑絮凝后制得的有機(jī)肥對(duì)植物的生長(zhǎng)促進(jìn)作用明顯，其原因之一是有機(jī)肥YJF-1和有機(jī)肥YJF-2中的氮磷鉀含量顯著高于有機(jī)肥YJF-3中氮磷鉀的含量，作為植物生長(zhǎng)過(guò)程中需求量很大的氮磷鉀，在一定范圍內(nèi)，其含量越高，植物的生長(zhǎng)速率越快； 原因之二是鋅錳鐵的含量在有機(jī)肥YJF-1和有機(jī)肥YJF-2中比在有機(jī)肥YJF-3中高，但總含量均不高，添加入水培液后，起到了植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑的作用，何成杰[6]等人的研究也發(fā)現(xiàn)添加Mn(Ⅱ)和不添加Mn(Ⅱ)的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)差異顯著，可促進(jìn)菹草生長(zhǎng)； 姚波[7]等指出Fe最為浮游植物生長(zhǎng)必需的微量元素，其供應(yīng)量與水體中浮游植物的生物量、生長(zhǎng)速率及種群組成均存在一定的關(guān)系，若Fe含量受限會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)緩慢； 王丹[8]等發(fā)現(xiàn)微量元素養(yǎng)分平衡劑可以促進(jìn)甘草的生長(zhǎng)、提高有效成分含量。

3 結(jié)論

利用微生物絮凝劑絮凝處理厭氧發(fā)酵殘留液后制得的有機(jī)肥制得率及肥效均較自然沉降后制得的有機(jī)肥高，對(duì)水培植物的生長(zhǎng)有良好的促進(jìn)作用，有機(jī)肥中含有大量的營(yíng)養(yǎng)成分及一定量的促進(jìn)植物生長(zhǎng)的微量元素，可作為土壤肥料及鹽堿化土壤改良劑使用，應(yīng)用前景廣闊。實(shí)際應(yīng)用中，微生物絮凝劑的制備可直接利用沼液作為絮凝菌的培養(yǎng)基來(lái)降低成本，李靜[9]等研究者的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)將以牛糞和秸稈為底物進(jìn)行沼氣厭氧發(fā)酵后的沼液作為制備微生物絮凝劑的替代培養(yǎng)基時(shí)，絮凝菌可正常產(chǎn)生微生物絮凝劑。

[1] 許衛(wèi)娜.沼氣發(fā)酵殘留物對(duì)蘋(píng)果產(chǎn)量和品質(zhì)以及土壤生態(tài)環(huán)境的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué), 2008.

[2] 徐長(zhǎng)繪, 張大明.印染廢水的微生物絮凝劑處理[J].印染, 2014, 03:12-16.

[3] 葉永麗, 扈曉鵬, 高旭東, 等.微生物絮凝劑在食品工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)釀造, 2014, 04:1-4.

[4] 張 峰, 尹 華, 葉錦韶, 等.微生物絮凝劑的制備及其對(duì)城市污水廠(chǎng)污泥的脫水[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2014, 05:1927-1932.

[5] 李文鵬, 任曉莉, 項(xiàng)學(xué)敏, 等.微生物絮凝劑對(duì)造紙廢水的處理效果研究[J].工業(yè)水處理, 2013, 11:13-16.

[6] 何成杰, 朱端衛(wèi), 郭懷成, 等.外源Mn(Ⅱ)對(duì)菹草(Potamogeton crispus L.)生長(zhǎng)及其鐵錳含量的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究, 2010, 06:690-695.

[7] 姚 波, 席北斗, 胡春明, 等.鐵限制對(duì)浮游植物生長(zhǎng)和群落組成的影響研究綜述[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2010, 02:459-465.

[8] 王 丹, 萬(wàn)春陽(yáng), 王文全, 等.微量元素養(yǎng)分平衡劑對(duì)甘草生長(zhǎng)、生理特性以及有效成分含量的影響[J].中國(guó)中藥雜志, 2011, 15:2027-2031.

[9] 李 靜, 馬 放, 趙 光, 等.利用沼液制備微生物絮凝劑及產(chǎn)絮條件優(yōu)化[J].中國(guó)給水排水, 2014, 15:14-19.

Producing Fertilizer from Anaerobic Fermentation Slurry Adopting Microbial Flocculants and Its Fertilizer Efficiency /

SHI Chun-fang1, 2， WANG Zhi-yong3， LIU Ju-mei1， CAO Ju-mei4/

(1. School of Mathematics, Physics and Biological Engineering; Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou 014010，China; 2. College of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China; 3. Soil and Fertilizer Station of Baotou, Baotou 014010, China； 4.Baotou North Suburb Wastewater Treatment Plant, Baotou 014010，China)

In this study, anaerobic fermentation slurry of domestic waste was treated with microbial flocculants producing sedimentation. And the sedimentation was dried and organic fertilizer was obtained. The active ingredients of the obtained fertilizer were detected, and its effect on plant growth was investigated. The result showed that the microbial flocculants treated fermentation slurry could produce high quality of organic fertilizer, and have a promoting effect on growth of Chlorophytum.

anaerobic fermentation slurry; bioflocculant; organic fertilizer; flocculation

2015-11-06

項(xiàng)目來(lái)源： 包頭市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014Z1010-3)； 內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金(2015MS0332)

石春芳(1978-)，女，蒙族，內(nèi)蒙包頭人，副教授，主要從事環(huán)境生物技術(shù)方面的科研工作，E-mail:13848273693@163.com

Q939

A

1000-1166(2016)06-0018-03