利用微生物絮凝劑從厭氧發酵殘留液中制備有機肥的肥效研究

石春芳， 王志勇， 劉菊梅， 曹菊梅

(1.內蒙古科技大學 數理與生物工程學院， 內蒙古 包頭 014010； 2.內蒙古大學 生命科學學院， 呼和浩特 010021； 3.內蒙古包頭市土壤肥料工作站， 內蒙古 包頭 014010； 4.內蒙古包頭北郊污水處理廠， 內蒙古 包頭 014010)

利用微生物絮凝劑從厭氧發酵殘留液中制備有機肥的肥效研究

石春芳1, 2， 王志勇3， 劉菊梅1， 曹菊梅4

(1.內蒙古科技大學 數理與生物工程學院， 內蒙古 包頭 014010； 2.內蒙古大學 生命科學學院， 呼和浩特 010021； 3.內蒙古包頭市土壤肥料工作站， 內蒙古 包頭 014010； 4.內蒙古包頭北郊污水處理廠， 內蒙古 包頭 014010)

為了探討生活垃圾厭氧發酵殘留液經微生物絮凝劑絮凝沉淀后，沉淀物制備生物有機肥的可行性，試驗采用實驗室制備的微生物絮凝劑對生活垃圾厭氧發酵殘留液進行絮凝處理，將沉淀物烘干制得生物有機肥，檢測其有效成分并探討其與植物生長狀況的關系。試驗結果表明，利用微生物絮凝劑絮凝生活垃圾厭氧發酵殘留液后制備的有機肥肥效最好，對吊蘭的生長有促進作用。

厭氧發酵殘留液； 微生物絮凝劑； 有機肥； 絮凝

厭氧發酵殘留物是指廢棄物如農村固體廢棄物、城市生活垃圾、食品工業廢棄物、養殖廢棄物等經過厭氧發酵產沼氣后所產生的廢液和殘渣，目前主要應用于肥料利用、飼料利用、生物農藥、培養料液四個方面[1]。在制備產品時，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，企業常使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑。聚丙烯酰胺是一類常規使用的水處理劑，具有用量少、絮凝效果強、絮凝時間短等特點，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毒性，若利用聚丙烯酰胺處理過的厭氧發酵殘留液制成的成品作為肥料、飼料或農藥使用的話，可能存在潛在二次污染的風險，不利于厭氧發酵殘留物作為土地利用的推廣應用。而微生物絮凝劑(MBF)是一類新型水處理劑，是微生物在生長代謝過程中產生的一類次級代謝產物，可絮凝沉淀溶液中懸浮的顆粒、菌體細胞及膠體粒子，具有安全、無毒、易生物降解等特點，已成為絮凝劑研究的一個新熱點。在各類廢水處理中，微生物絮凝劑的應用研究已有大量報道[2-5]，但將其用于厭氧發酵殘留液的報道較少。

試驗利用實驗室自制微生物絮凝劑對生活垃圾厭氧發酵液進行絮凝，對制備的生物有機肥的肥效進行研究，考察其對植物生長促進作用的效果。

1 材料與方法

1.1 材料

微生物絮凝劑：實驗室自制。

厭氧發酵殘留液：東勝某生活垃圾厭氧發酵處理廠。

1.2 方法

1.2.1 有機肥的制備方法

(1)利用微生物絮凝劑對厭氧發酵殘留液自然沉降后的上部液進行絮凝，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，研碎獲得有機肥1(YJF-1)；

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

(3)將厭氧發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，研碎獲得有機肥3(YJF-3)。

1.2.2 肥效測定方法

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譜法(ICP-MS)測定。

1.2.3 有機肥對植物生長的影響

稱取上述3種有機肥各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對吊蘭的葉長、根長、凈重進行測定，共測定14 d。以不加有機肥的吊蘭作為對照。

2 結果與分析

2.1 有機肥的制得率及有效成分

利用1.2.1中所述方法制備有機肥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，有機肥YJF-1，YJF-2的制得率約為有機肥YJF-3制得率的2倍，說明微生物絮凝劑對厭氧發酵殘留液有絮凝作用且效果明顯。

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

表1 有機肥的有效成分 (mg·kg-1)

2.2 植物生長狀況

按照1.2.3中所述方法，水培溶液中加入不同有機肥及不加有機肥的吊蘭生長狀況見圖1～圖3。從圖中數據可以發現，添加有機肥YJF-1的吊蘭生長速率最快，其次為添加有機肥YJF-2的吊蘭，均高于添加有機肥YJF-3的吊蘭和對照。其中，添加有機肥YJF-3的吊蘭的生長速率稍高于對照。

圖1 吊蘭葉片的生長狀況

圖2 吊蘭根的生長狀況

圖3 吊蘭凈重比較

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

3 結論

利用微生物絮凝劑絮凝處理厭氧發酵殘留液后制得的有機肥制得率及肥效均較自然沉降后制得的有機肥高，對水培植物的生長有良好的促進作用，有機肥中含有大量的營養成分及一定量的促進植物生長的微量元素，可作為土壤肥料及鹽堿化土壤改良劑使用，應用前景廣闊。實際應用中，微生物絮凝劑的制備可直接利用沼液作為絮凝菌的培養基來降低成本，李靜[9]等研究者的研究結果發現將以牛糞和秸稈為底物進行沼氣厭氧發酵后的沼液作為制備微生物絮凝劑的替代培養基時，絮凝菌可正常產生微生物絮凝劑。

[1] 許衛娜.沼氣發酵殘留物對蘋果產量和品質以及土壤生態環境的影響[D].楊凌：西北農林科技大學, 2008.

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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

項目來源： 包頭市科技計劃項目(2014Z1010-3)； 內蒙古自治區自然科學基金(2015MS0332)

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

Q939

A

1000-1166(2016)06-0018-03