城市污泥堆肥化处理技术报告教材

城市生活污泥无害化堆肥利用关键技术
技术报告
提要
城市生活污水污泥是经过好氧-厌氧处理絮凝沉淀出的污染物集合
体，经压滤后含水量仍然达到80%左右，另含有微量重金属。

目前主要采用填埋、焚烧等方法处理。

但，填埋需要占用大量土地，且污染周边的空气和土地环境；焚烧，需要消耗大量能源，会增加二噁英和二氧化碳的排放，污染空气。

利用具有金属硫蛋白酶基因的微生物对重金属进行无害化处理具有广阔前景，该方法主要利用微生物产生的金属硫蛋白，通过螯合或络合作用将水溶态和离子交换态的重金属转化为难溶态，可不再或缓慢被植物吸收，从而降低污泥土地的生态风险。

本研究将具有金属硫蛋白基因和咼温发酵功能的微生物菌群有机结合，通过高温堆肥化处理，污泥中的重金属被螯合固化，病毒、病菌、虫卵等被杀灭，同时还去除了污泥中的大量水分和臭味，从而实现污泥的无害化和肥料化利用。

为避免内含重金属在农田的积累，建议将转化的有机肥用于园林、荒山、沙漠绿化等非农肥料。

采用基因检测技术，通过选育、优化，获得了由具有金属硫蛋白基因的真菌和高温除臭细菌相结合的复合发酵菌剂；研究确定了污泥堆肥发酵工艺；通过盆栽实验和小区示范，证实采用该技术处理获得的污泥堆肥，其中的镉（Cd）、铅（Pb）不会被油麦菜、番茄和小麦等植物吸收，说明
该技术是可行的
该技术不仅可用于城市生活污泥的无害化处理，还可用于禽畜粪便的堆肥转化，
以及因污灌造成重金属污染土壤的治理，生态效益、社会效益和经济效益均十分显著，具有广阔应用前景。

一、前言
随着经济的快速发展，城市化进程的加快，随着环境质量要求的提高，城市生活污水处理率也越来越高，要处理的污水不断增加，因此，势必产生大量污泥。

据不完全统计，每处理1m3生活污水就会产生10kg污泥。

这种稀泥状的凝聚体成分很复杂，是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，含有大量的水分（可高达98 %以上）,还含有难降解的有机物、重金属和盐类以及少量的病原微生物和寄生虫卵等。

用一句话概括，污泥就是污水中污染物的浓缩物。

大量的未经处理的污泥任意堆放和排放会对环境造成新的污染，其处理处置费用通常与污水处理费用相当。

污泥处理处置的风险大于污水灌溉的风险。

有害重金属是污泥中最主要的污染物之一。

由于重金属具有难迁移、易富集和危害大等特点已成为限制污泥农业、林业利用的最主要因素。

另一个限制污泥农林利用的因素是污泥中残存着难降解、毒性大的多环芳烃类（PAHS等污染物，这些难降解的有机物虽然含量不高，但是，它们造成的环境毒害却非常大，可以称之为环境激素。

因而,如何将产量巨大，成分复杂的污泥，经过科学处理，使其无害化、资源化，已成为我国乃至全世界都在关注的课题之一。

絮凝沉降出的污泥因含水率太高，一般需要经过机械脱水。

目前世界
各国普遍采用的脱水方法有真空抽滤、板框过滤、带式压滤和离心等。

近年来,转筒离心和带式压滤得到迅速发展，作为污泥脱水的主要方法在世界各国得到广泛应用。

脱水后的污泥含水率在70%~80之间。

以往，有的国家把污泥混同生活垃圾一起填埋或
排海，这实际是把污染转移。

所以，现在各国都明文禁止排海。

由于脱水污泥富含有机质达30%~50%平均38% 左右，也含有氮、磷、钾以及多种微生物，在高含水率下仍
然不稳定，在常温下会腐败、发臭，所以也不能混同生活垃圾填埋。

但是，污泥中的营养成分比鸡粪还高，优于一般的农家肥（见附录1），这是污泥有利用价值的一面。

所以，国内外许多人研究采用堆肥化-固体发酵过程来进一步去除其水分，促进其有机质转化，利用堆肥的高温阶段杀灭病原微生物，使污泥转化为腐熟的稳定的有机物料。

但是，一般意义上的堆肥化过程并不能去除原污泥中的有害重金属和难降解的有机物。

这是多年来不能把污
泥转化成有机肥资源的两个主要障碍。

依据我国农用污泥标准（GB4284-84和美国优质污泥标准（US EPA 1994）存在于污泥中超标的重金属主要是Cu Zn、Pb Cd Ni、Hg As、Cr（见附录2）。

陈同斌等对国内（1994—2001年）44个城市污水污泥的重金属含量进行统计分析，结果表明：污泥中重金属Ni、Pb Cr、Cu和Zn 含量变化幅度很大，极差最高达几千毫克/千克；Zn是含量最高的元素，Cu和Cr次之；毒性较大的重金属Hg、Cd和As 含量往往较低，通常在几到十几个毫克/千克范围内。

石家庄桥西污水处理厂的污泥依
据上述两个标准并不超标，但是依据我国《绿色食品产地环境质量标准NY/T 391
-2000》超标或接近超标的重金属是Cd As、Pbb
存在于污泥和土壤中的重金属由于含量低(即使超标，仍在mg.kg1级)、很分散又以多种形态存在，如水溶态、离子交换态、有机结合态、残渣态等8种形态(Leleyter,1999 )。

用普通的物理、化学方法去除几乎是不可能的，成本高，工作量大，无效益。

但是，利用微生物能产生金属硫蛋白酶(Metallothionein,MT )的特性，利用MT中的巯基和半胱氨酸能够絡合或鳌合重金属的水溶态和离子交换态，形成紧
密结合的有机结合态-金属硫蛋白。

这种酶只有在微量重金属诱导下才能基因表达。

金属硫蛋白是热稳定性很高的蛋白，一旦形成与金属螯合的蛋白就很难再被其它生物利用。

重金属的水溶态和离子交换态(通称可提取态)最容易被金属硫蛋白酶所螯合，因此，就不会被植物吸收利用，或减少了被植物利用的机会，因而重金属也就不会进入人类食物链，从而大大降低重金属对生态环境造成危害的风险。

大量研究说明许多微生物，尤其是真菌，如黑曲霉、酵母菌等具有金属硫蛋白酶基因或类基因。

以基因检测
为主要手段
筛选、选育出真菌菌种，再与细菌配合，制备出细菌-真菌复合菌剂。

把菌剂与污泥充分混合，进行生物堆肥化，螯合重金属，降解污染物，去除臭味，完成污泥变为有机肥的转化。

本研究将具有金属硫蛋白基因和咼温发酵功能的微生物菌群有机结合，通过高温堆肥化处理，污泥中的重金属被螯合固化，病毒、病菌、虫卵等被杀灭，同时还去除了污泥中的大量水分和臭味，从而实现污泥的无害化和肥料化利用。

为避免内含重金属在农田的积累，建议将转化的有机肥用于园林、荒山、沙漠绿化等非农肥料。

本研究采用的技术路线:
、材料与方法
1材料
1.1污泥：来自于石家庄桥西污水处理厂，经过带式压滤脱水处理基本性状和性质如表1所示。

表1:石家庄桥西污水处理厂污泥成分分析
指标污泥中含量农用污泥标准
GB4284-84
标1
GB15618-1995
标2
NY/T391-2000
有机质(％)42-50
N（%） 4.04
P（%） 3.16
K（%）0.60
PH值 5.5-6.0
As（mg.kg「）14.0752520 Cd （mg.kg-1）7.0200.60.4 Pb（mg.kg-1）85.010*******
Cr （mg.kg-1）17.0
1000250
120
Hg （mg.kg-1） 1.015 1.00.35
1.2贝壳粉（CaCQ,钙粉）：秦皇岛华宇公司生产。

用以改善、调节污泥水分和污泥的阳离子交换率（CEC。

研究表明（杨军等，2009），在弱碱性条件下，CaC 可促进CdC等沉淀物的形成。

1.3发酵腐熟鸡粪：石家庄金太阳生物有机肥有限公司提供。

用于调节污泥的含水率、理化特性，使污泥pH直〉7.5 ,含水率降至60%以下，使污泥适宜进行好氧固体发酵-堆肥化，并在发酵过程中固定化重金属、降解难降解污染物。

2.实验方法
2.1优良菌株筛选
采用基因检测方法筛选具有金属硫蛋白酶基因的优良菌株。

目标菌株
除能在微量重金属诱导下表达产生金属硫蛋白酶和多种氧化物酶外，还与
根共生、促生，具有修复土壤生态的功能。

目标菌：啤酒酵母、热带假丝酵母、淡紫拟青霉和黑曲霉等真菌，以及枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等细菌。

筛选菌株购自中科院微生物所菌种保藏中心
（CGMCC所有菌株都无毒、无害，是农业部允许农业应用的菌种。

2.1.1基因检测方法（以酵母菌为例）：
（1）先将酵母菌活化、平板划线培养，挑取单菌落放入PCR T增管内，加入20卩L真菌基因组DNAM取试剂盒（北京天漠公司经销）提取液，再加入0.1mg微珠振摇提取1mi n;
（2）以据金属硫蛋白酶基因结构（CUP1设计引物，引物由上海生物工程公司合成。

上游弓I物：5 ' - GTC AGC TAG CGC AAA AAG AGC GAT GCG-3
下游弓I物:5 ' - TAT TAA CGT ATA CCT ATA AAT TAA CAA AG-'
(4)凝胶电泳检查，CUP 片段约500bp(下图，泳道3)
M I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
o OO O 05
黯(3) 菌落PCR 条件与体系，在25卩L 体系中，2xTaq PCRMasterMix
12.5卩L,上游引物1卩L,下游引物1卩L,菌体提取液0.5卩L,无菌水
10 卩 L 。

程序：扩增CUP 片段为 95C 5min, 95C 40 s, 55 C 40 s, 72C 40 s, 72 C 10m in 。

2.1.2促根菌株的筛选 以萬苣种子为实验材料，100+1（污泥）g/L 土壤浸出液为营养液，将单 一菌或复合菌菌体（4000r/min,离心10min,约0.1g ）加入土壤浸出营养液， 经过光照培养箱培养5-7天，观察出芽、生根的状态。

与对照比较，如果 发芽快，支根、根毛多，就可以判断该菌或复合菌有促根生的作用。

（游
佩进等，2009）。

2.2 .菌剂制备 以玉米粉-硝酸钾为主要培养基成分，经过三级液体发酵、扩大培养, 吸附于适量
草炭粉上，制备成固体菌剂。

与干燥的发酵鸡粪、贝壳粉一起 加入待堆肥发酵的污泥中。

菌剂的有效活菌菌落数大于或等于20个亿/克,
即》2X 109cfu/g 。

菌剂由石家庄金太阳生物有机肥有限公司制备
50L实验发酵罐3000L中试发酵罐
2.3.污泥无害化效果检测
采用室内盆栽试验法。

在晋州市选用有代表性的壤土，加入75%表土和25%污泥有机肥（相当于50吨/亩），充分混合后装3盆作为实验组，另3 盆只加表土不另加其它肥料，作为空白对照组。

撒播油麦菜种子，浇水、光照、温度、湿度等条件都相同。

种植一个月后分别采集油麦菜地上部分，105C烘干，再经微波（加浓硝酸和双氧水）消解后测定叶子中的Cd、Pb。

24应用试验与示范
地点：石家庄晋州市南张村。

实验设计：在室内盆栽实验基础上，建立1000平米蔬菜小区示范工程。

750m2一次施入1.5吨污泥有机肥；另250 m2常规施肥，作为对照区。

同种油麦菜，光照、温度、湿度以及田间管理都相同。

检测指标：重金属（水溶态和离子交换态的Cd和Pb）在油麦菜叶子中的残留；污泥有机肥对施入土壤生态和油麦菜根系的影响。

试验土壤背景：有机质2.94%,总氮0.81%,速效磷（P2Q）270mg/kg,
速效钾（KO 120mg/kg，可提取态Cd1.27mg.kg-1, Pb13.63mg.kg-1
2.5. 重金属检测方法污泥、土壤中CdPb的可提取态采用O.lmol.
L-1MgC2提取，用火焰-原子吸收分光光度法测定，具体方法参照《土壤环境监测技术
规范》。

植物Cd Pb总含量采用硝酸-双氧水消解后，石墨炉- 原子吸收分光光度法测定《绿色食品产地环境质量标准NY/T 391 -
2000 》。

2.6. 有机肥质量标准与检测
参照农业部《商品有机肥标准》NY525-2002进行。

2.7. 根围土壤生态系统修复效果检测
采用土壤基因组DN提取-细菌16SrDNA特异扩增-变性梯度凝胶电泳技术(PCR- DGG)考察土壤微生物的生态多样性；用显微照相技术比较根部生长情况。

PCR-DGG实验过程：
(1)土壤细菌基因组DNA提取，称取根围土0.3-0.5g放入提取管中，加入1m 提取液(土壤DNAg取试剂盒，北京天漠公司)，加入0.1mg的微珠，振摇提取1min;再经过吸附-离心-净化处理，得到基因组DNA
(2)依据细菌16SrDNA勺基因结构，设计引物。

引物由上海生物工程公司合成。

进行巢式扩增。

第一轮PCR:上游弓I物NL-1 (5 -GCATATCAATAAGCGGA GGAAA AG-3 )和下游引物NL-4 (5 -GGTCCGTGT TTCAAGACGG-3 )。

第二轮PCR:上游弓I物NL1-GC(5 -CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGC GGGGCGGGG GCATATCAATAAGCGGAGGAAAAG-3 )和下游引物LS2
(5 -ATTCCCAAACAACTCGACTC-3 )扩增目的基因。

(3)反应体系：每50山反应体系中上游与下游引物各1山，
dNTPsI山，Taq酶1山，模板4山，缓冲溶液5山，双蒸水37山。

并设置阴性对照和阳性对照。

(4)扩增程序：94C 10min预变性；94C 45s, 65C退火45s,以后每个循环温度降低1C,直至退火温度为55C, 72C 1min延伸，并且在
55C进行20个循环；72C最终延伸10min。

扩增产物用琼脂糖凝胶检查。

扩增产物进行DGGE分析。

(5)电泳：电泳所用聚丙烯酰胺凝胶浓度为8%,变性剂用甲醛-尿素，变性梯度为30%〜60%。

使用电泳缓冲溶液为1X TAE。

电泳仪(美国，Bio-red)电泳条件：60 C恒温，160V电泳3h,然后用EB染色30 min。

(6)紫外凝胶成像系统照相，用Qua ntity-One软件分析电泳条带。

三、研究结果
3.1 .优良菌株的筛选
采用检测金属硫蛋白酶基因的方法筛选出酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae Hanser)、热带假丝酵母(Candida triopicalis Berkh)、淡
紫拟青霉(Paecilomyces lilac inus Sams on 、和黑曲霉( Aspergillus niger Tieghem ) 4株真菌，都具有金属硫蛋白酶基因或类基因，再加之具有促根生作用，最后确定该4株真菌为有效菌。

枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis Cohn、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis Chester、和
多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa Mace因能耐高温、促堆肥发酵和促根生，确定3株具有芽孢的细菌为有效菌菌株。

32菌剂制备
1）菌种活化培养基：
芽孢杆菌用牛肉膏蛋白胨培养基，培养基配方：牛肉膏5克，蛋白胨10克，氯化钠5克，蒸馏水1000mL用氢氧化钠调节pH值7.2-7.4 。

真菌用PDA（马铃薯）培养基活化，培养基配方：去皮马铃薯200克, 用约1200mL 自来水浸煮30min,双层纱布过滤，去滤渣，滤液补足至1000mL加入蔗糖20克，溶解，自然pH值。

2）混合培养培养基配方
为了既适合细菌生长又能适合真菌生长，在可溶性淀粉培养基的基础上作了改进，通过对玉米粉（A）、硝酸钾（B）和磷酸氢二钾（C）的用量，采用L9（34）正交表，每个实验重复4次，经过正交设计实验，确定最优培养基配方如下：玉米细粉20克，硝酸钾1.0克，磷酸氢二钾0.5克，硫酸镁0.5克, 氯化钠0.5克，硫酸亚铁0.001克，自来水1000mL用过饱和氢氧化钙调节pH值7.2-76 3）菌剂制备工艺
A、将保存的各斜面菌种先用平板划线法活化后，挑取单菌落，分别
经试管、三角瓶扩大培养制成一级种子（每株菌各300-400mL）;酿酒酵
母等真菌用PDA培养基（马铃薯培养基），枯草芽孢杆菌等细菌米用牛肉膏蛋白胨培养基，培养基的pH值7.2-7.6 ;培养条件为：温度为30-37 C、发酵时间12-24h，转速为200-300r/min。

B、将A步骤中制备的一级种子进行等质量混配，对混配后的种子液进行二级混合扩大培养制成二级种子液；
C、将B步骤中制备的二级种子转接于三级扩大培养液：以5%-10%勺接种量接入发酵培养基进行好氧发酵制成发酵终产物，发酵终点用分光光度法测定以吸光值最大（稀释100倍，波长600nm,OD直030.5 ）或用血球板计数板显微计数法以菌群数最多为发酵终点（稀释100倍，1-2 X 1010cfu/mL）;
其中步骤B、C的发酵培养基采用改进的可溶性淀粉培养基，发酵培养基中的可溶性淀粉采用等质量的玉米细粉替代。

具体组成如下：
玉米细粉20克，硝酸钾1.0克，磷酸氢二钾0.5克，硫酸镁0.5克, 氯化钠0.5
克，硫酸亚铁0.001克，自来水1000mL用过饱和氢氧化钙调节pH值7.2-76 发酵过程中培养温度为30C，发酵时间12-24h，通风量为8-10m3/h、搅拌速度为
200-300r/min。

D. 将发酵终产物-菌液直接喷洒、搅拌于4-5倍的草碳载体上.制成的菌剂密封于内衬聚乙烯的包装袋内。

产品有效菌菌落数》2X 109cfu/g.
3.3污泥堆肥发酵工艺与条件研究
1）在多次测定石家庄桥西污水处理厂污泥性质特别是重金属含量
（总含量及各形态的含量）基础上，确定重点监测重金属Cd和Pb。

依据我国《农用污泥标准（GB4284-84）》和美国优质污泥标准（USEPA1994）桥西污水处理厂污泥中重金属含量并不超标。

但是，根据《绿色食品产地
环境质量标准NY/T391-2000》要求Cd-0・4mg.kg1,Pb-50mg.kg-1,显然污泥中Cd、Pb超标，尤其Cd超17倍之多，Hg略超标（见表1）。

但是，由于汞的特性难以准确测定。

因此，确定检测目标重金属为Cd、Pb,有资料报
道二者还有协同作用（秦天才等，1998）。

2）堆肥工艺和条件
通过室内多次小试和中试模拟堆肥条件的实验，影响堆肥的主要条件是物料的含水率、加入菌剂的量以及翻倒次数等。

鉴于污泥与鸡粪的特性相近，就借鉴鸡粪堆肥发酵和他人的经验，物料含水率和翻倒次数没有再作条件考察试验，直接确定物料含水率为60%,翻倒次数以堆肥的发酵温度确定。

但是，考虑到处理成本，对于加入多少有效菌剂作了试验。

在其它条件完全相同的情况下，设计分别加入0.1%，0.5%、1%和2% 的菌剂，
考察第7天的温度、除臭、含氮量以及可提取态Cd、Pb的变化。

实验数据见表2.
表2添加不同菌剂量对污泥生物堆肥的影响（7d）
加入菌剂（%）温度（C）臭味含氮量（% ）可提取态Cd
(mg • kg-1)可提取态Pb (mg • kg-1)
0.160—65浓 1.910.10 1.40
0.570—75淡 2.050.06 1.30
1.070—75淡
2.030.05 1.29
2.070—75淡 2.040.05 1.28
最后确定最佳加菌量0.5%。

确定在晒肥场的10吨级堆肥实验条件：污泥10吨（含水率仍在80% 左右），加入0.5%菌剂（50kg），加入0.5%的钙粉（50kg），再加入5% -1 0% （500-1000kg）左右的干鸡粪，调节污泥堆料的pH值7.5左右，含水率在50% -60%（以手攥成团
不滴水为准）。

先用铲车把各物料混合并堆积成条垛状，再用大型翻抛机打碎、混合
均匀。

在室温下放置，每天测定堆温并取样测定pH值。

一般第二天堆温就会升高，
7-10天堆温升至70-75 C，温度升高至70-75 C时，用翻抛机每天翻倒1次，直至堆温开始降低。

再把污泥堆肥转移到大堆上，继续腐熟。

在污泥堆肥化过程中Cd Pb 的可提取态逐渐被微生物固化为金属硫蛋白。

具体实施例：堆温和pH直的变化如表3所示，变化趋势如图1所示。

（注: 第4天因下雨未测定，第11、12、13天未测定）
■ PF值T—温度（C）
表3■污泥堆肥过程中温度与pH值的变化
天数（d）温度「C）pH
150 6.0
255 6.5
3617.0
5667.0
6707.5
7707.8
8707.8
9707.8
10607.8
14607.8
图1污泥生物堆肥温度和pH直变化趋势
经过发酵腐熟的污泥堆肥杀灭病原微生物、虫卵，无臭味，有机质、
NY525-2002》要求。

氮、磷、钾含量都符合《有机肥标准
3.4、城市生活污泥无害化处理效果
1 ）对堆肥中重金属的固定效果添加0.5%的发酵剂，经过7-10天的
生物堆肥发酵，城市生活污泥即可转化为优质生物有机肥。

经过河北省产品质量监督检验院测定，完全符合《有机肥标准NY525-2002》要求。

污
泥生物堆肥后可提取态Cd、Pb明显降低。

堆肥前Cd含量为0.11mg.kg_1, Pb 含量为1.61mg.kg-1,堆肥处理后Cd仅为0.06mg.kg-1,下降45%以上，Pb为1.30mg.kg-1下降近20%。

表4:可提取态Cd和Pb堆肥前后对比
重金属堆肥前含量（mg.kg-1）堆肥后含量（mg.kg 1）下降百分比（% ）Cd0.110.0645
Pb 1.61 1.3020 2）对植物重金属吸收的影响
采用盆栽方法，以油麦菜为试验材料。

检测发现，对照组油麦菜叶子Cc含量为0.59mg.kg-1,Pb未检出；实验组油麦菜叶子Cc含量为0.36mg.kg-1, 比对照降低38.98%, Pb也未检出。

进行了田间小区应用试验，对照区为空白对照，没有使用任何污泥有机肥。

检测表明，对照区油麦菜叶子Cd含量为0.13mg.kg-1,Pb含量为2.73 mg. kg-1;而实验区的油麦菜叶子Cd含量为0.09mg.kg-1,比对照降低30%以上，Pb含量为
1.90mg.kg-1。

重金属对照区含量（mg.kg-1）实验区含量（mg.kg-1）
Cd0.130.09
Pb 2.73 1.90
（河北省产品质量监督检验院检测）。

对照区油麦菜叶子中的铅、镉主要
是由土壤背景值提供的。

也就是说加入污泥中促进污泥生物堆肥发酵的有效菌到了土壤内仍然在发挥固化重金属的作用。

3）对根围土壤生态系统的修复效果
（1）对根系生长的影响。

在油麦菜不同生长期，比较根部生长情况
结果表明，加入污泥有机肥的实验组根部发达，支根、毛细根显著多于对
照组。

（见图2）。

实验组
对照组
图2同一生长期油麦菜根部比较
（2）对根围土壤微生物结构的影响。

取根围土壤，提取总DNA，扩增细菌16SrDNA，进行变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析。

实验表明（见图3），施入污泥有机肥后明显提高了根围生态系统的生物多样性，条带增多36%。

10
123 4
S. O 12
100 0% 64 4%
a &
10 11 t2 13 u 15
15 77 U 19
图3 DGGE 电泳条带图及分析图
对根际土壤金属硫蛋白酶基因进行了检测，
表明（见图4）,在处理植
株根际土壤有金属硫蛋白酶基因的表达。

在第 4泳道，约500bp 。

M 1
23456789
10
M-Marker,1 &2-对照根围土，3&4-实验根围土，5&6-啤酒酵母，7&8-淡紫拟青霉，9&10-阴性对照
图4油麦菜根围土金属硫蛋白基因检测
1.实验组
2.对照组
r 19
四、结论
(1)筛选到具有金属硫蛋白酶基因和促进污泥发酵功能的微生物菌株：酿酒酵母、热带假丝酵母、淡紫拟青霉、黑曲霉等4株真菌和枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌等3株细菌
(2)确定了复合微生物菌剂及其混合扩大培养生产工艺，产品有效活菌菌落数可达到20个亿/克。

(3)确定了污泥无害化高温发酵工艺和发酵条件。

最佳发酵条件为：物料含水率小于或等于60%，复合菌剂添加0.5%，发酵7-10天。

当物料温度升至70C 以上时，用翻抛机每天翻倒1次，直到温度降到60C以下不再翻倒。

采用该技术污泥中的重金属被固定，可提取态Cd含量降低45%, Pb降低20%左右。

(4)进行了盆栽和田间小区试验，明确经无害化处理的污泥可减少植物对重金属的吸收，Cd减少30%, Pb减少30%左右；具有促进根系发育和提咼根际土壤生物多样性功能。

五、技术关键与创新点
技术关键：将具有金属硫蛋白基因和咼温发酵功能的微生物菌群有机结合，通过高温堆肥化处理，污泥中的重金属被螯合固化，病毒、病菌、虫卵等被杀灭，同时还去除了污泥中的大量水分和臭味，从而实现污泥的
无害化和肥料化利用。

为避免内含重金属在农田的积累，建议将转化的有机肥用于园林、荒山、沙漠绿化等非农肥料。

以油麦菜、番茄和小麦为实验材料，进行了盆栽和小区实验，检测表明，经无害化处理的污泥，镉（Cd）、铅（Pb）被固定，不会进入植株体内，大大降低了污泥
有机肥的生态安全风险，相反，随无害化堆肥进入土壤的有效菌剂还具有修复土壤生态系统的作用。

创新点：
（1）筛选到具有金属硫蛋白酶基因和促进污泥发酵功能的微生物菌株：酿酒
酵母、热带假丝酵母、淡紫拟青霉、黑曲霉等4株真菌和枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆
菌、多粘芽孢杆菌等3株细菌
（2）研制出高效复合微生物菌剂及其发酵工艺，有效活菌数达到2*109cfu/g
以上。

（3）优化确定了污泥堆肥无害化发酵工艺。

城市污泥经该技术处理，可提取
态Cd下降30%, Pb下降20%左右，并对植物根系发育和根际微生物多样性具有显著
促进作用。

六、综合效益分析
把不能存放、不能填埋、不宜焚烧的污泥污染源变为有机肥资源，为城市生态建设去除污染隐患，为农林业提供有机肥，所产生的社会效益和环境效益是巨大的。

因污泥有机肥的有机质含量比鸡粪还要高，在N、P、K植物养分含量上相差不多，所以，仅与鸡粪有机肥相比较，1吨鸡粪有
机肥现市场价是500-650元，而处理1吨脱水污泥成本仅100元左右，可以提升
400-550元的价值。

如果一个年处理1万吨污泥有机肥企业，一年创纯利润可达
400-550万元，经济效益十分显著。

污泥有机肥施用到土壤，为普遍缺少有机质的土
壤增加有机质和其它营养成分，为实现农业部提出的
“提升土壤有机质”的战略目标，为华北乃至全国的土壤环境质量改善将起到不可
磨灭作用。

由于农业部有规定，污泥有机肥在现阶段还不能用作基本农田的肥料，也不适用于南方酸性土壤。

但是，可用于荒地、贫瘠土地的改良，半沙漠化土壤的改造，园林绿化和植树造林等有机肥。

七、应用前景
该项技术可以应用于用任何方法处理的城市生活污水而沉出的污泥，也应用于禽畜粪便的堆肥化处理，也可应用于因污灌造成的重金属超标的土壤治理。

具有广阔的应用前景。

八、存在的问题与改进途经
1、经过添加有效菌剂堆肥化处理的污泥有机肥，还应该试用于大面积、多种蔬菜、粮食作物多季的种植中，以便更精确、更科学评价污泥中重金属可提取态的转移、转化。

2、评价土壤生态系统的修复过程还应该增加真菌的生态多样性的检测与评价，降解难降解有机物，降解农药残留，去除化肥污染等主要是真菌菌群，所以，在土壤-植物根系-微生物形成的土壤生态系统中真菌的存亡和多少是至关重要的生态因子。