專利名稱：農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種農(nóng)業(yè)固體廢棄物處理利用技術領域，特別是一種農(nóng)業(yè)固體廢棄物好氧高溫水解發(fā)酵處理利用技術，涉及混合作物秸稈和畜禽糞便處理與資源化的方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術混合秸稈糞便等農(nóng)業(yè)固廢是農(nóng)村垃圾的重要組分，是造成面源污染的重要成因之一。其實，混合秸稈糞便等農(nóng)業(yè)固廢含有豐富的有機質(zhì)和一定量的氮磷鉀等養(yǎng)分，是一種重要的生物質(zhì)肥源。以滇池流域為例，全年各種作物秸稈和畜禽糞便等農(nóng)業(yè)固廢產(chǎn)量達300多萬噸，其中有100多萬噸不宜作為飼料或還田利用，未被有效處理，亂堆、亂倒、亂放的現(xiàn)象突出，一方面造成了環(huán)境污染，另一方面浪費了資源。研究開發(fā)高效的農(nóng)業(yè)固廢資源化處理利用技術，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)固廢的循環(huán)利用，對于保護環(huán)境、節(jié)能減排、防治面源污染，提供農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平具有重要意義。針對混合秸稈糞便等農(nóng)業(yè)固廢，常用的處理利用方法有厭氧水解發(fā)酵和堆肥處理。厭氧水解發(fā)酵實質(zhì)就是沼氣池技術，沼氣池技術由于受到很多方面的原因，目前尚不能大范圍推廣。堆肥技術對農(nóng)業(yè)廢棄物減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化是當前國際發(fā)展的熱點科學，但是普遍存在處理周期長，處理過程養(yǎng)分物質(zhì)損失大，處理產(chǎn)物應用價值較低的問題。因此，堆肥發(fā)酵技術需繼續(xù)改進，主要體現(xiàn)在
有機固體廢棄物堆肥處理的最適宜C/N為25 30 :1。由于畜禽糞便的C/N—般較低， 因而在進行發(fā)酵加入一定量的秸稈，可以調(diào)節(jié)C/N比。傳統(tǒng)發(fā)酵過程，一般實行液固原料一起發(fā)酵，嚴重降低了低腐殖化碳源有機物產(chǎn)能，因此，有必要開發(fā)液固分離發(fā)酵技術。堆肥過程是一個放熱過程，若不加控制，溫度可達75°C 80°C。溫度過高會過度消耗有機質(zhì)，影響堆肥產(chǎn)品質(zhì)量，而且使微生物進入死亡或休眠狀態(tài)；溫度過低會減慢有機物的分解速度。因此，開發(fā)穩(wěn)定的人工控溫系統(tǒng)，保持垛堆內(nèi)部受溫均勻是發(fā)酵工藝研究的一項關鍵技術。微生物的活動與氧含量密切相關，供氧量的多少影響堆肥速度和質(zhì)量。一般認為， 在堆體中的氧含量應保持在5% -15%。因此，開發(fā)供氧方式與提高氧氣利用率，實現(xiàn)垛堆內(nèi)部均勻充氧，保持氧含量的穩(wěn)定的技術很有必要。傳統(tǒng)發(fā)酵技術重在處理和降解農(nóng)業(yè)固廢，顯而易見傳統(tǒng)堆肥發(fā)酵過程，碳源有機物在發(fā)酵過程中大部分降解成為腐殖化碳源有機物。然而腐殖殖碳源有機物對作物生長并沒有很重要的影響，從這個層面講，傳統(tǒng)的堆肥發(fā)酵技術浪費了很多碳源有機物。不過，低腐殖化碳源有機物可以促進作物生長，調(diào)節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)，尤其是改善土壤物理結(jié)構(gòu)。因此，在改變傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)物的利用方式，從養(yǎng)分利用的角度開發(fā)新型利用發(fā)酵產(chǎn)物的技術，不但可以提高養(yǎng)分的利用率，而且可以完善和延伸養(yǎng)分在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的循環(huán)。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，粗略估計每年都有上300多億噸的農(nóng)業(yè)廢棄物被拋棄。其中北方地區(qū)以麥秸稈為住，并且由于北方天氣的特點以及耕作的習慣，很少將麥秸稈回收利用，而是直接將其焚燒，即浪費資源，同時又污染了大氣環(huán)境。南方農(nóng)業(yè)則主要以稻草秸稈為住，南方地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的今天，很多部分的稻草秸稈已經(jīng)不作為了燃料了，而是直接堆置在田間，讓其自由腐爛，這種無規(guī)范的處置方式，也給環(huán)境帶來了危害，同時也造成了資源的浪費。此外我國還有以下的植物殘體需要處置，如雜草、木屑、樹葉、棉、麻、向日葵、豆秸、油料作物殼、稻殼和甘蔗渣等。因此同時，隨著養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，畜禽糞便也成了農(nóng)村另一個重要的污染源，并且畜禽糞便中含有病源生物，處置不當，可能產(chǎn)生更大的環(huán)境災害。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明針對上述技術空白，提供一種農(nóng)業(yè)固體廢棄物好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法。該方法有效利用了以往的農(nóng)業(yè)固體廢棄物，減少了環(huán)境污染。
技術方案一種農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，處理步驟為a.將剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比1 :6 5 :2混合，再通過壓榨將混合物中的液固成分分離，壓榨所得固體殘渣浸泡12 72小時后再次壓榨使液固成分分離；b.對上步兩次所得壓榨汁液混合后，采用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)PH，pH范圍4. 5 8. 5，向其中接種0. 1% 0. 3%壓榨混合汁液重量的活性污泥，混合汁液在40 70°C熱風條件下水解發(fā)酵，液體內(nèi)部溫度控制在30 60°C，發(fā)酵周期1 一 10天，再真空濃縮、冷卻后得復合微生物菌劑產(chǎn)品； c.將步驟a所得的壓榨殘渣，用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH在4. 5 8. 5左右，含水量在50 60wt%,在40 70°C熱風條件下水解發(fā)酵，垛堆內(nèi)部控制在30 60°C，水解發(fā)酵時間1 10天，再在50 60°C熱風下干燥至含水率在40 60wt%后，冷卻裝袋，即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物產(chǎn)品。上述剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比2 :1 3 :2混合。上述步驟a、b中醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH為7. 5。上述活性污泥的接種量為混合汁液重量的0. 2%。上述混合汁液熱風條件下水解發(fā)酵的溫度為55 - 600C。
有益效果
1、充分利用了農(nóng)業(yè)大量產(chǎn)生作物秸稈和規(guī)?；a(chǎn)生的畜禽糞便，將很多農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源化，變廢為寶，減少了可能存在的環(huán)境二次污染；
2、由于作物秸稈和畜禽糞便本身含有豐富的養(yǎng)分元素，如果采用傳統(tǒng)的堆肥技術，大部分碳源有機物將變成腐殖化，而通過本發(fā)明的發(fā)酵處理技術，僅僅有少量易降解的碳源有機物轉(zhuǎn)換成腐殖化，提高了養(yǎng)分的利用率；
3、優(yōu)化調(diào)節(jié)和控制水解發(fā)酵工藝條件，不僅能夠提高水解發(fā)酵處理速度和效果，并且有利于定向選擇微生物形成優(yōu)勢種群。 4、用壓榨分離方法，將混合秸稈糞便等農(nóng)業(yè)固廢進行液固分離，利用復合微生物， 采用高溫水解發(fā)酵處理方法對液態(tài)和固態(tài)物料進行分別處理。最后形成的穩(wěn)定態(tài)非腐殖化碳源有機物，更適宜于生產(chǎn)和配制生物有機肥料及作物栽培基質(zhì)，提高有機碳源、氮源、磷源等物質(zhì)的轉(zhuǎn)換利用率和推廣應用價值。5、農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用生產(chǎn)工藝簡單，一般的生物肥和有機無機復合肥工廠稍加改進就可以大規(guī)模生產(chǎn)。成本低廉，農(nóng)業(yè)固廢，尤其是作物秸稈和畜禽糞便來源豐富，生產(chǎn)過程環(huán)保安全；
6、由于復合微生物和低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物是一種土壤系統(tǒng)平衡需求的調(diào)節(jié)劑， 因此本技術發(fā)明的產(chǎn)物具有環(huán)境安全性。7、本發(fā)明可以廣泛使用在各類生物肥、有機肥和有機無機復合肥以及作物栽培菌基質(zhì)的配施用?？梢怨┙o給各類作物的生長和各類土壤的調(diào)理，尤其是高耗肥類作物和貧瘠、板結(jié)的土壤。


圖1為農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法的步驟示意圖。
具體實施例方式實施例1
一種農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，將剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比1 :6混合，通過壓榨將混合物中的液固成分分離，壓榨所得固體殘渣浸泡后再次壓榨使液固成分分離；對上步兩次所得壓榨汁液混合后，采用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)PH，pH 范圍4. 5，向其中接種0. 1%壓榨混合汁液重量的活性污泥(活性污泥取自城市污水處理廠的好氧池污泥)，混合汁液在40°C熱風條件下水解發(fā)酵，液體內(nèi)部溫度控制在30°C，發(fā)酵周期1天，再真空濃縮、冷卻后得復合微生物菌劑產(chǎn)品；將壓榨殘渣，用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)PH 在4. 5左右，含水量在50wt%，在40°C熱風條件下水解發(fā)酵，垛堆內(nèi)部控制在30°C，水解發(fā)酵時間1天，再在50°C熱風下干燥至含水率在40wt%后，冷卻裝袋，即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物產(chǎn)品。
實施例2
一種農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，將剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比5 2混合，通過壓榨將混合物中的液固成分分離，壓榨所得固體殘渣浸泡后再次壓榨使液固成分分離；對上步兩次所得壓榨汁液混合后，采用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH，pH 范圍8. 5，向其中接種0. 5%壓榨混合汁液重量的活性污泥(活性污泥取自城市污水處理廠的好氧池污泥)，混合汁液在70°C熱風條件下水解發(fā)酵，液體內(nèi)部溫度控制在60°C，發(fā)酵周期10天，再真空濃縮、冷卻后得復合微生物菌劑產(chǎn)品；將壓榨殘渣，用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH 在8. 5左右，含水量在60wt%，在70°C熱風條件下水解發(fā)酵，垛堆內(nèi)部控制在60°C，水解發(fā)酵時間10天，再在50 60°C熱風下干燥至含水率在60wt%后，冷卻裝袋，即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物產(chǎn)品。
實施例3 一種農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，將剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比1 :1混合，通過壓榨將混合物中的液固成分分離，壓榨所得固體殘渣浸泡后再次壓榨使液固成分分離；對上步兩次所得壓榨汁液混合后，采用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)PH，pH 范圍7. 5，向其中接種0.洲壓榨混合汁液重量的活性污泥(活性污泥取自城市污水處理廠的好氧池污泥)，混合汁液在55°C熱風條件下水解發(fā)酵，液體內(nèi)部溫度控制在40°C，發(fā)酵周期1 一 10天，再真空濃縮、冷卻后得復合微生物菌劑產(chǎn)品；將壓榨殘渣，用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)PH在7. 5左右，含水量在55wt%，在55°C熱風條件下水解發(fā)酵，垛堆內(nèi)部控制在40°C，水解發(fā)酵時間5天，再在55°C熱風下干燥至含水率在50wt%后，冷卻裝袋，即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物產(chǎn)品。
實施例4
將從昆明市晉寧獲得的干燥稻草秸稈切成長1 2cm的碎料，按照秸稈豬糞重量比 2:1混合均勻?；烊雺赫C中進行第一次壓榨，汁液收集起來備用。壓榨殘渣在水體中浸泡 30小時后，再進行第二次壓榨。兩次的汁液混合，用石灰水調(diào)節(jié)pH在7. 5左右，采用污水廠的活性污泥接種，即直接添加0. 2%混合汁液重量的活性污泥進行接種(活性污泥取自城市污水處理廠的好氧池污泥)，攪拌汁液均勻。充入55°C的熱風，維持3天，完成水解過程。 將水解后的汁液倒入真空濃縮系統(tǒng)濃縮，室溫(25 - 30°C)下濃縮，將濃縮至基本無水分， 濃縮物再在55°C的熱風下干燥，含水率小于60wt%后取出裝袋，這部分產(chǎn)品即為復合微生物菌劑。第二次壓榨的殘渣，用石灰水和醋酸調(diào)節(jié)PH在7. 5，保持含水率在50% — 60wt%, 再攪入0.洲殘渣重量的活性污泥，充入55°C的熱風，同時進行攪拌，維持5天，完成水解過程。將水解后的殘渣置于55°C的熱風下干燥，含水率小于60wt%后取出裝袋，這部分產(chǎn)品即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物。將復合微生物菌劑產(chǎn)品和低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物單獨施用于農(nóng)田，或者與生物肥料、有機肥料、有機無機復合肥料配合施用，復合微生物菌劑施用量每畝小于^g，低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物每畝施用量小于200kg。采用本發(fā)明制造的復合微生物菌劑按照IOOOg/畝施用在韭菜地中，韭菜生物量增產(chǎn)8% — 15%。制造的低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物按照50kg/畝施用在韭菜地中，韭菜增產(chǎn)5% - 8%，并且土壤物理結(jié)構(gòu)得到明顯改善。
實施例5
將從昆明市晉寧獲得的干燥玉米秸稈粉碎，按照秸稈豬糞重量比3 2混合均勻。混入壓榨機中進行第一次壓榨，汁液收集起來備用。壓榨殘渣在水體中浸泡20小時后，再進行第二次壓榨。兩次的汁液混合，用石灰水調(diào)節(jié)PH在7. 5左右，采用污水廠的活性污泥接種，即直接添加0. 2%混合汁液重量的活性污泥進行接種(活性污泥取自城市污水處理廠的好氧池污泥)，攪拌汁液均勻。充入55°C的熱風，維持2天，完成水解過程。將水解后的汁液倒入真空濃縮系統(tǒng)濃縮，室溫下濃縮，將濃縮至基本無水分，濃縮物再在的熱風下干燥，含水率小于60wt%后取出裝袋，這部分產(chǎn)品即為復合微生物菌劑。第二次壓榨的殘渣， 用石灰水和醋酸調(diào)節(jié)PH在7. 5，保持含水率在50Wt% — 60Wt%，再攪入0. 2%殘渣重量的活性污泥，充入的熱風，同時進行攪拌，維持5天，完成水解過程。將水解后的殘渣置于的熱風下干燥，含水率小于60%后取出裝袋，這部分產(chǎn)品即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物。將復合微生物菌劑產(chǎn)品和低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物單獨施用于農(nóng)田，或者與生物肥料、有機肥料、有機無機復合肥料配合施用，復合微生物菌劑施用量每畝小于^g，低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物每畝施用量小于200kg。 采用本發(fā)明制造的復合微生物菌劑按照IOOOg/畝施用在雪蓮果地中，雪蓮果產(chǎn)量增加6% — 10%。制造的低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物按照IOOkg/畝作為底肥施用在雪蓮果地中，雪蓮果產(chǎn)量增加10% — 18%，并且土壤物理結(jié)構(gòu)得到明顯改善。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，其特征在于處理步驟為a.將剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比1:6 5 :2混合，再通過壓榨將混合物中的液固成分分離，壓榨所得固體殘渣浸泡12 72小時后再次壓榨使液固成分分 1 ；b.對上步兩次所得壓榨汁液混合后，采用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH，pH范圍4.5 8. 5，向其中接種0. 1% 0. 3%壓榨混合汁液重量的活性污泥，混合汁液在40 70°C熱風條件下水解發(fā)酵，液體內(nèi)部溫度控制在30 60°C，發(fā)酵周期1 一 10天，再真空濃縮、冷卻后得復合微生物菌劑產(chǎn)品；c.將a步驟的壓榨殘渣，用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH在4.5 8. 5左右，含水量在50 60wt%,在40 70°C熱風條件下水解發(fā)酵，垛堆內(nèi)部控制在30 60°C，水解發(fā)酵時間1 10天，再在50 60°C熱風下干燥至含水率在40 60wt %后，冷卻裝袋，即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，其特征在于剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按重量比2 :1 3 :2混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，其特征在于步驟 a和步驟b中用醋酸或石灰水調(diào)節(jié)pH為7. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，其特征在于活性污泥的接種量為混合汁液重量的0. 2%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，其特征在于混合汁液熱風條件下水解發(fā)酵的溫度為陽-60°C。
全文摘要
一種農(nóng)業(yè)固廢好氧高溫水解發(fā)酵處理利用方法，處理步驟為a.將剪切粉碎后的農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便混合，再通過壓榨將混合物中的液固成分分離，壓榨所得固體殘渣浸泡后再次壓榨使液固成分分離；b.對上步兩次所得壓榨汁液混合后，向其中接種活性污泥，混合汁液在熱風條件下水解發(fā)酵，發(fā)酵周期1－10天，再真空濃縮、冷卻后得復合微生物菌劑產(chǎn)品；c.將步驟a所得的壓榨殘渣，在熱風條件下水解發(fā)酵，再在熱風下干燥后冷卻裝袋，即為低腐殖化穩(wěn)定態(tài)碳源有機物產(chǎn)品。充分利用了農(nóng)業(yè)大量產(chǎn)生作物秸稈和規(guī)模化產(chǎn)生的畜禽糞便，將很多農(nóng)業(yè)有機廢棄物資源化，變廢為寶，減少了可能存在的環(huán)境二次污染。
文檔編號C05F17/00GK102173897SQ201110028378
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者吳永紅, 姬紅利, 方炎明, 李運東, 楊林章, 顏蓉 申請人:中國科學院南京土壤研究所