多階段接菌對(duì)餐廚垃圾和沼渣共堆肥的影響

徐明月，楊 民，孫海曙，孟 潔，李永勝，高 明，汪群慧，吳川福

（北京科技大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083）

譯者：徐明月；審查：吳川福；單位：北京科技大學(xué)

1 研究亮點(diǎn)

*多階段接菌提高了堆肥產(chǎn)品的腐殖化指數(shù)、生物源指數(shù)和種子發(fā)芽指數(shù)；

*多階段接菌降低了堆肥過(guò)程中氨氣和二氧化碳當(dāng)量的排放量；

*多階段接菌提高了堆肥過(guò)程細(xì)菌多樣性及功能菌的豐度。

2 背景

微生物在堆肥過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，好氧發(fā)酵的不同階段都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)微生物類(lèi)群。由于不同細(xì)菌產(chǎn)生的酶的專(zhuān)一性強(qiáng)，環(huán)境敏感性高，因此，在好氧發(fā)酵起始階段接種復(fù)合菌劑易出現(xiàn)因微生物競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致的優(yōu)勢(shì)菌群構(gòu)建緩慢問(wèn)題，極大地限制了好氧發(fā)酵效率。沼渣作為厭氧發(fā)酵殘余物，可利用有機(jī)碳少，將廚余垃圾和沼渣共堆肥能夠調(diào)節(jié)體系的碳氮比，實(shí)現(xiàn)沼渣和廚余垃圾的協(xié)同處置。本研究旨在探究在好氧發(fā)酵不同階段接種微生物（多階段接種）對(duì)有機(jī)廢物好氧堆肥性能的影響。

3 研究方法

研究使用的沼渣取自北京市的一家廚余垃圾厭氧消化處理廠，實(shí)驗(yàn)前儲(chǔ)存在（-20.0±0.5）°C 的冰箱中。接種的多功能微生物菌劑購(gòu)置于中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。為探究乳酸桿菌、嗜熱地芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌多階段接種對(duì)餐廚垃圾-沼渣共堆肥性能的影響，本研究共設(shè)置了3 組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即不接菌組、多階段接菌組和一次性接菌組，好氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)周期均為18 d。實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析的指標(biāo)包括溫度、種子發(fā)芽指數(shù)、氨氮、pH、三維熒光光譜、腐殖化指數(shù)、生物源指數(shù)、二氧化碳當(dāng)量、氨氣、微生物多樣性等。

4 主要研究結(jié)果

研究結(jié)果表明，與一次性接菌組和不接菌組相比，多階段接菌組延長(zhǎng)了好氧發(fā)酵的高溫期，提高了有機(jī)物的分解效率和腐殖化程度；此外，多階段接菌可促進(jìn)腐植酸的生成，具有較高的腐殖化指數(shù)（4.3）和生物源指數(shù)（1.4），同時(shí)還可降低二氧化碳、甲烷、氨氣的排放量；最后，多階段接菌還可提高好氧發(fā)酵過(guò)程中放線菌門(mén)和變形菌門(mén)等功能菌的多樣性和豐度。放線菌門(mén)可以通過(guò)分泌不同的抗生素來(lái)抑制和去除病原體，從而降低植物毒性，提高最終產(chǎn)品質(zhì)量，如種子發(fā)芽指數(shù)比一次性接菌組提高了59.7%；變形菌門(mén)是一種富含氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝基因的嗜熱細(xì)菌，有助于固氮和分解有機(jī)化合物。

5 結(jié)論與展望

多階段接菌可以延長(zhǎng)沼渣和餐廚垃圾共堆肥體系的高溫期、減少氣體排放、增加腐殖質(zhì)含量、提高功能菌的多樣性及豐度、改善堆肥的質(zhì)量，是一種高效的有機(jī)廢物好氧發(fā)酵方式。本研究成果可對(duì)有機(jī)廢物快速腐熟化技術(shù)開(kāi)發(fā)及工業(yè)化推廣提供技術(shù)支撐。