申请日2019.04.02
公开(公告)日2019.06.14
IPC分类号C02F11/02
摘要
本发明公开了一种市政污泥的生物处理方法。本发明首先公开了一种污泥处理生物制剂，包括由复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K‑12复合而成的复合菌群。本发明进一步公开了一种市政污泥的生物处理方法，包括：(1)将市政污泥表层粉碎接入本发明所述的污泥处理生物制剂，浇水、翻料进行第一次发酵;(2)将第一次发酵后的物料中撒入复合根霉制剂进行第二次发酵后再栽种巨菌草。本发明采用微生物处理和栽植植物相结合的生物处理方法对市政污泥进行处理，能在短期内提高有机质含量并降解重金属等有害物质，把污泥激活并增加污泥中有益微生物群落的多样性，能够把污泥堆场变为良田，从根本上解决了市政污泥难治理问题。
权利要求书
1.一种污泥处理生物制剂，其特征在于，包括复合菌群;所述复合菌群包括复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K12--tKtA;
按体积比计，复合酵母菌：枯草芽孢杆菌：有益重组大肠杆菌K12--tKtA=2：1：1。
2.按照权利要求1所述的污泥处理生物制剂，其特征在于，所述复合酵母菌由啤酒酵母、清酒酵母、葡萄酒酵母和面包酵母组成;优选的，按体积比计，啤酒酵母：清酒酵母：葡萄酒酵母：面包酵母=1：1：1：1。
3.按照权利要求1所述的污泥处理生物制剂，其特征在于，所述复合菌群的制备包括：将复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K12--tKtA按比例接入培养基A中，密封发酵，即得;
按体积比计，复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K12--tKtA的总体积：培养基A=1：100;
所述发酵的时间为72-120小时;发酵期间，每天搅拌1-2次;
所述培养基A的原料包括：按重量份计，水1000份，去皮鲜马玲薯200份，琼脂20份，葡萄糖粉100份，尿素2份，磷酸二氢钾0.3份，磷酸二氢钠0.08份，七水硫酸镁0.25份，七水硫酸锌200份，碳酸钙350份;
所述培养基A的制备包括：将除水和鲜马玲薯外的其他原料混合均匀，灭菌，冷却，得到灭菌后的物料;将水和鲜马玲薯煮开20分钟，过滤，去渣取汁，往汁中添加开水至1000份，冷却，得到马玲薯水;将灭菌后的物料加入马玲薯水中，加热至100℃保持1分钟，冷却至20℃，即得。
4.一种制备权利要求1所述污泥处理生物制剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：将复合菌群接入培养基B中，密封发酵，即得;
按体积比计，复合菌群：培养基B=1：1000;
优选的，所述发酵的温度为28℃-36℃，发酵的时间为15天;发酵期间每天搅拌1-2次。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述培养基B的原料包括：按重量份计，水150份，糯米粉10份，马玲薯粉5份，红糖2份，海藻精0.5份，碳酸钙0.5份，氯化钠0.05份，磷酸二氢钾0.2份，尿素0.2份，琼脂0.2份;
所述培养基B的制备包括：将除水以外的其他原料混合均匀，灭菌，冷却;将灭菌后的物料放入水中，加热搅拌至糊化，在温度100℃保持1分钟，冷却，即得。
6.权利要求1至3任何一项所述的污泥处理生物制剂在市政污泥的治理中的用途。
7.一种市政污泥的生物处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将市政污泥表层粉碎，接入权利要求1至3任何一项所述的污泥处理生物制剂，浇水、翻料，进行第一次发酵;(2)在第一次发酵完成后的物料中撒入复合根霉制剂在常温下进行第二次发酵;第二次发酵完成后栽种巨菌草。
8.按照权利要求7所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)还包括：先将市政污泥平整，使污泥厚度≤5米，优选为2-3m;在市政污泥堆场四周挖沟，四周护坡后加网防塌方;优选的，所述沟深1m;
步骤(1)按每立方接种10-15kg污泥处理生物制剂;
步骤(1)所述表层的深度为0.5-1m;所述粉碎为粉碎至50目;所述浇水为使物料的含水量为45-60%;
步骤(1)翻料形成宽5米、高2米的长条形垛;
步骤(1)所述发酵包括：每2-3天翻料一次，每次翻料后进行遮盖;发酵时间为30天;发酵后重新平整做成田块;
步骤(2)中第一次发酵后的物料与复合根霉制剂的质量比例为100:1-10;所述的第二次发酵条件为：10-30℃发酵2-10天;所述巨菌草的栽种量为每亩800-1200株。
9.按照权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述复合根霉制剂的制备包括：将复合根霉接种至培养基中，密封发酵，即得;
按体积比计，复合根霉：培养基=0.1：100;
其中，所述复合根霉包括：黑根霉、米根霉和少根根霉;按体积比计，黑根霉：米根霉：少根根霉=1：1：1;
所述发酵的温度为28℃-32℃;发酵期间，每天搅拌2-3次;发酵的时间为15天;
所述培养基的原料包括：按重量份计，水150份，糯米粉10份，马玲薯粉5份，红糖2份，氯化钠0.05份，磷酸二氢钾0.2份，碳酸钙0.2份，尿素0.2份，琼脂0.2份;
所述培养基的制备包括：将除水外的其他原料混合均匀，然后加入水中，加热，搅拌，至沸腾时停止加热，冷却至室温，即得。
10.按照权利要求7所述的处理方法，其特征在于，还包括：待巨菌草栽后2个月，撒施生物有机肥;
优选的，所述生物有机肥的撒施量为每亩300公斤;
进一步优选的，待巨菌草长至高5米时，割去巨菌草，撒施生物有机肥;所述生物有机肥的施用量为每亩200公斤。
说明书
市政污泥的生物处理方法
技术领域
本发明涉及一种市政污泥的处理方法，属于市政污泥的生物治理领域。
背景技术
市政污泥是指除城市污水处理厂处理污水产生生活污泥之外的其他污泥。如：市政开挖地铁、江河及湖泊清淤等产生的除垃圾之外的各种污泥。中国各城市都存在这样的污泥，成都市区现存约200万立方米。这种污泥成份各异、比较复杂，其共同点是：其有害物质不少，资源利用价值很低。它的存放堆场不仅大量占用土地资源，还会对周边环境造成污染，对居民健康造成危害。如何处理这种汚泥，是亟待解决的难点。
市政污泥中有害物质的清除难度相对较小，但它是缺少活性的“死土”，有机质含量又极低(多数约0.1%～0.3%)，微生物生存环境很差，给治理增大了难度;也不能使植物生长实现绿化。如何把它变为“活土”并快速将其有机质增加到1%以上，这是艰难的课题。有科学家研究结论：土壤自然增加1%的有机质含量需要500年。用往土壤中施有机肥的办法增加土壤表层有机质含量1%，每亩要施标准有机肥10吨以上。这不仅加重治理成本，还会因过量施肥带来对环境的二次污染，且其施入的有机质消耗速度很快。
因此，如果开发一种在有效降解市政污泥中的有害物质的同时又增加其有机质含量的生物处理方法，这对于市政污泥的治理具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种污泥处理生物制剂;
本发明所要解决的第二个技术问题是提供所述污泥处理生物制剂在市政污泥的治理中的用途。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明首先公开了一种污泥处理生物制剂，包括复合菌群;所述复合菌群包括复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K12--tKtA;按体积比计，复合酵母菌：枯草芽孢杆菌：有益重组大肠杆菌K12--tKtA=2：1：1。
其中，所述复合酵母菌由啤酒酵母、清酒酵母、葡萄酒酵母和面包酵母组成;优选的，按体积比计，啤酒酵母：清酒酵母：葡萄酒酵母：面包酵母=1：1：1：1。本发明所述大肠杆菌K12-tKtA的保藏编号是ACCC03684。
本发明所述复合菌群的制备包括：将复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K12--tKtA按比例接入培养基A中，密封发酵，即得。按体积比计，复合酵母菌、枯草芽孢杆菌和有益重组大肠杆菌K12--tKtA的总体积：培养基A=1：100。所述发酵的时间为72-120小时，温度在28℃-36℃;发酵期间及时排出发酵产生的气体，每天搅拌1-2次。发酵完成后，检测复合酵母菌活菌数≥1亿个/毫升，芽孢杆菌≥0.5亿个/毫升，大肠杆菌K12--tKtA活菌数≥0.5亿个/毫升，复合菌有效活菌≥3亿个/毫升，即为合格。
本发明对所述啤酒酵母、清酒酵母、葡萄酒酵母、面包酵母的具体菌株没有特殊限制，市售的上述菌株均适用于本发明。
其中，所述培养基A的原料包括：按重量份计，水1000份，去皮鲜马玲薯(切成薄片)200份，琼脂20份，葡萄糖粉100份，尿素2份，磷酸二氢钾0.3份，磷酸二氢钠0.08份，七水硫酸镁0.25份，七水硫酸锌200份，碳酸钙350份。所述培养基A的制备包括：将除水和鲜马玲薯外的其他原料混合均匀，灭菌(具体为高压灭菌锅中保持温度125℃灭菌30分钟)，冷却至常温，得到灭菌后的物料;将水和鲜马玲薯煮开20分钟，过滤，去渣取汁，往汁中添加开水至1000份，冷却至常温，得到马玲薯水;将灭菌后的物料加入马玲薯水中，加热至100℃保持1分钟(在加热过程中要边加热边搅拌，使其成为糊化物)，冷却至20℃，即得。
本发明还公开了一种制备所述污泥处理生物制剂的方法，包括以下步骤：将复合菌群接入培养基B中，密封发酵，即得。按体积比计，复合菌群：培养基B=1：1000。优选的，所述发酵的温度为28℃-36℃，发酵的时间为15天;发酵期间，及时排出发酵产生的气体，每天搅拌1-2次。发酵完成后，检测有效活菌总数≥2亿个/毫升，为合格。
其中，所述培养基B的原料包括：按重量份计，水150份，糯米粉10份，马玲薯粉5份，红糖2份，海藻精0.5份，碳酸钙0.5份，氯化钠0.05份，磷酸二氢钾0.2份，尿素0.2份，琼脂0.2份。所述培养基B的制备包括：将除水以外的其他原料混合均匀，灭菌(具体为置于高压灭菌锅内保持温度125℃约30分钟)，冷却至常温;将灭菌后的物料放入水中，加热搅拌至糊化，在温度100℃保持1分钟，冷却至室温，即得。
本发明还公开了所述的污泥处理生物制剂在市政污泥的治理中的用途。
本发明进一步公开了一种市政污泥的生物处理方法，包括以下步骤：(1)将市政污泥表层粉碎，接入本发明所述的污泥处理生物制剂，浇水、翻料进行第一次发酵;(2)在第一次发酵完成后的物料中撒入复合根霉制剂在常温下进行第二次发酵;第二次发酵完成后栽种巨菌草，进行常规管理。
其中，步骤(1)还包括：先将市政污泥平整，使污泥厚度≤5米，优选为2-3m;市政污泥堆场四周挖沟(与外隔断、防水淹)，四周护坡后加网防塌方;优选的，所述沟深1m。步骤(1)按每立方接种10-15kg污泥处理生物制剂;步骤(1)所述表层的深度为0.5-1m;所述粉碎为粉碎至50目;所述浇水为使物料的含水量为45-60%。步骤(1)翻料形成宽5米、高2米的长条形垛;步骤(1)所述发酵包括：每2-3天翻料一次，每次翻料后进行遮盖(防晒防雨);发酵时间为30天(环境温度低于5℃时不计天数);发酵后重新平整做成田块。
步骤(2)中发酵后的物料与复合根霉制剂的质量比例为100:1-10;所述第二次的发酵条件为：10-30℃发酵2-10天;所述巨菌草的栽种量为每亩800-1200株。
本发明所述复合根霉制剂的制备包括：将复合根霉接种至培养基中，密封发酵，即得。按体积比计，复合根霉：培养基=0.1：100。
其中，所述复合根霉包括：黑根霉、米根霉和少根根霉;按体积比计，黑根霉：米根霉：少根根霉=1：1：1。所述发酵的温度为28℃-32℃;发酵期间，及时排出发酵气体，每天搅拌2-3次，至罐中无气体(无汽泡)排出;发酵的时间为15天。其中，所述培养基的原料包括：按重量份计，水150份，糯米粉10份，马玲薯粉5份，红糖2份，氯化钠0.05份，磷酸二氢钾0.2份，碳酸钙0.2份，尿素0.2份，琼脂0.2份。所述培养基的制备包括：先将除水外的其他原料混合均匀，然后加入水中，加热，搅拌，至沸腾(100℃)时停止加热，冷却至室温(低于35℃)，即得。
本发明所述根霉群的复合包括：将黑根霉、米根霉、少根根霉菌株活化后，按体积比1：1：1进行复合。将复合菌体悬浮液1ml移植于100ml培养基，28℃-32℃的恒温条件下培养。培养基由以下组成：按重量份计，水1000份，去皮鲜马玲薯200份，琼脂20份，葡萄糖粉100份，尿素2份，磷酸二氢钾0.3份，磷酸二氢钠0.08份，硫酸镁(7水)0.25份，硫酸锌(7水)200份，碳酸钙350份。先将除水和鲜马玲薯外的全部物料混合后置于灭菌锅内，在温度125℃时灭菌30分钟，备用;将去皮鲜马玲薯切成薄片后加水1000份，煮开(温度100℃)约20分钟，过滤取清汁，补充加开水至1000份马玲薯水，冷却至室温;将灭菌后的物料置于马玲薯水中，加热至100℃(适时搅拌至糊状)，沸腾约1分钟后停止加热，冷却至约20℃即可接入复合菌群进行培养。培养期72～120小时。检测各株活菌数≥1亿个/ml，有效活菌总数≥3亿个/毫升，即合格。
本发明对所述黑根霉、米根霉和少根根霉的具体菌株没有特殊限制，市售的上述菌株均适用于本发明。
本发明所述市政污泥的处理方法，还包括：待巨菌草栽后2个月，撒施生物有机肥。优选的，所述生物有机肥的撒施量为每亩300公斤。进一步优选的，待巨菌草长至高5米时(栽后约5个月)，割去巨菌草(留桩约10cm)，撒施生物有机肥;所述生物有机肥的施用量为每亩200公斤。以此类推，直至土壤含有机质达到1%以上;其治理周期仍需3～5年。本发明所述的生物有机肥可以为任何一种常规的生物有机肥。
市政污泥处理前与处理后的主要营养成分及主要重金属含量对比结果表明，本发明所述生物处理方法能够提高处理后市政污泥的有机质含量及氮磷钾含量，并有效降解其中的铅、镉、铜等有害重金属元素。
本发明对市政污泥作无害化处理，并将堆场绿化成为环境友好型，其处理成本与处理量成反比，即量大成本低，量小成本高。模拟中试处理1000立方米，成本高达每立方600元。按处理200万立方米测算，作无害排放的污泥堆场绿化治理，每立方米处理成本约180元。
本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明采用生物处理方法，即微观生物(微生物)和宏观生物(植物)相结合的方法处理市政污泥，既消除市政污泥中的有害物质，又把污泥激活、增加污泥中有益微生物群落的多样性，实现在短期内提高其有机质含量，而且通过进一步深度治理，能够把污泥堆场变为良田，从而从根本上解决了市政污泥的治理问题。