固态发酵技术处理造纸黑液及提升发酵产物品质的研究

为解决造纸黑液(BL)处理难题，研究人员开展固态堆肥发酵技术研究。通过30天处理，有机污染物显著降解（乙酸降低82.25%，硫化物减少72.83%），促进85%木质素分解，获得腐殖质含量110.62 g/kg的高品质有机肥，植物氮磷钾吸收率提升22.55%-83.7%。该研究为BL资源化利用提供新路径。

　　

论文解读

造纸工业是国民经济的重要支柱，但伴随其发展产生的黑液(BL)却成为环境治理的难题。这种碱性废水含有大量木质素、半纤维素及硫化物等有毒物质，直接排放会破坏水体生态、导致土壤盐碱化。传统处理方法如碱回收锅炉能耗高，膜过滤成本昂贵，而焚烧法仅能回收部分热能。如何实现BL的高效资源化利用，成为制约造纸行业绿色发展的关键瓶颈。

针对这一挑战，吉林农业大学的研究团队创新性地将BL引入固态堆肥系统，通过微生物驱动的发酵过程将其转化为高附加值有机肥。研究发现，添加BL的堆肥组(BC)在30天内不仅高效降解了82.25%的乙酸和72.83%的硫化物，还显著提升了木质素分解效率（达85%）。最终产物腐殖质含量达110.62 g/kg，腐殖酸(HA)占比89.3 g/kg，其施用量使植物氮、磷、钾吸收率分别提升22.55%、16.1%和83.7%。这项发表于《Industrial Crops and Products》的研究，为造纸废水与农业废弃物的协同处理提供了技术范式。

研究采用泡沫箱反应器进行好氧堆肥实验，设置常规堆肥(CK)和BL添加组(BC)，动态监测温度、pH等参数，通过FTIR、¹³
C NMR等技术分析有机物转化，结合16S rRNA测序解析微生物群落。玉米秸秆与鹿粪作为基础原料，BL稀释10倍后按10%比例添加。

基本理化性质
堆肥过程显示，BC组高温期(50℃以上)维持11天，温度始终高于CK组，表明BL补充了微生物代谢所需的碳氮源。pH从碱性降至中性，电导率(EC)因盐基离子释放而显著升高。BC组总有机碳(TOC)降解更快（最终176.55 vs 211.2 g/kg），钾含量因木质素固定作用提升至64.54 g/kg。

腐殖化与毒性降解
BL的加入使腐殖质含量提升156.71%，腐殖酸/富里酸比值(HI)达8.08，表明产物稳定性增强。树脂酸（松香酸）通过肠道细菌作用减少82.25%，硫化物经硫氧化微生物转化为硫酸盐。木质素降解率在BC组达85%，¹³
C NMR显示其芳香碳结构更多转化为腐殖质。

微生物驱动机制
高通量测序揭示，BC组高温期芽孢杆菌(Bacillus
)和谷氨酸杆菌(Glutamicibacter
)丰度显著增加，前者分泌木质素降解酶，后者利用BL中的有机酸繁殖。结构方程模型(SEM)显示，温度通过调控微生物活性间接促进木质素分解，而pH降低与酸性基团(如羧基-COOH)生成直接相关。

农业应用价值
种子发芽指数(GI)验证了BC组安全性（7天达90%）。盆栽试验中，BC肥料使玉米植株钾含量提升83.7%，归因于木质素三维网络对K⁺
的螯合作用。与传统堆肥相比，BL堆肥兼具缓释肥效和土壤改良功能，其有机-无机复配方案可减少化肥用量15%-40%。

这项研究首次系统论证了造纸黑液固态发酵的可行性，其创新性体现在三方面：一是通过微生物群落定向调控实现有毒物质高效降解；二是利用木质素结构特性提升肥料缓释性能；三是构建了“以废治废”的循环经济模式。未来研究可进一步优化复合菌剂配方，推动该技术在中小型造纸厂的规模化应用。这一成果不仅为工业废水处理提供了低成本解决方案，也为农业可持续发展提供了新型有机肥源，具有显著的环境和经济效益。