一種干式高溫厭氧發(fā)酵制備有機(jī)肥料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種干式高溫厭氧發(fā)酵制備有機(jī)肥料的方法，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國，乃至國際上傳統(tǒng)的污泥處理與城市垃圾有機(jī)固廢處理方法主要有水系傾 倒、焚燒、填埋、土地利用等。水系傾倒會(huì)污染水體，破壞水中的生態(tài)平衡；焚燒耗能大、投資 大，粉塵對空氣造成污染，不節(jié)能，雖然減量化明顯；填埋造成土壤以及地下水體污染；土 地利用，雖然對土壤肥沃有幫助，但是其本身的重金屬會(huì)污染土壤，寄生菌也會(huì)影響環(huán)境。
[0003] 城市有機(jī)垃圾也是我國城市生活與發(fā)展過程中產(chǎn)生的難處理的有機(jī)廢棄物，其特 點(diǎn)是具有難聞的異味、含水量高、腐敗性高、腐敗性快、復(fù)雜程度高。其中BOD、C0D、總氮、總 憐，油脂等含量也相當(dāng)尚。
[0004] "無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化"是我國污泥處理以及世界污泥處理的標(biāo)準(zhǔn)。將 造紙污泥通過生物降解、干式高溫厭氧發(fā)酵后制作肥料，用于土地利用是比較理想的處理 方式。由于造紙污泥含水量高達(dá)75% -80%，有機(jī)質(zhì)含量高，易腐爛、有惡臭、不便于運(yùn)輸和 施用，必須對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理。充分利用污泥中的微生物以及專門用于降解污 泥的復(fù)合微生物菌群降解污泥，進(jìn)一步讓污泥中的水分稀釋出來，降低含水量，同時(shí)殺死污 泥中存在的有害細(xì)菌、有害蟲卵等，消除臭味，使污泥更具有穩(wěn)定性。經(jīng)過厭氧發(fā)酵過后的 污泥質(zhì)地疏松，陽離子交換量（CEC)顯著增加，容量減小，發(fā)酵徹底，可被植物利用的營養(yǎng) 成分增加。
[0005] 就目前有關(guān)于城市污泥制造有機(jī)肥料方面的專利文獻(xiàn)和報(bào)道很多，但是在處理上 都有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1)是針對城市污泥，針對造紙污泥的比較少；(2)工藝復(fù)雜，成本高； (3)為了有效殺死污泥中存在的病原微生物和寄生蟲卵，采用的pH值很高，一般等于或接 近12,有的更是大于12,在堿性條件容易造成氨的揮發(fā)與損耗，并且揮發(fā)物質(zhì)會(huì)對空氣造 成二次污染。（4)在堿性環(huán)境下雖然能夠造成病原微生物與寄生蟲卵的死亡，但同時(shí)也導(dǎo)致 發(fā)酵過程中有效降解菌的死亡，使成本增加，處理效果差，利用處理不完全的污泥制成的肥 料在使用過程中穩(wěn)定性差，產(chǎn)生的二次發(fā)酵容易造成植物死亡；（5)僅僅簡單的發(fā)酵，篩選 處理，不是科學(xué)處理污泥的目的，同時(shí)達(dá)不到國家要求的"無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化" 的污泥處理標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)上述領(lǐng)域存在的不足，本發(fā)明提供一種利用造紙污泥與城市有機(jī)垃圾物質(zhì)作 為原料，采用復(fù)合微生物降解技術(shù)干式高溫厭氧發(fā)酵制備有機(jī)肥料的方法，以解決造紙污 泥的資源化開發(fā)過程中的節(jié)能、環(huán)保問題。
[0007] 本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案如下：
[0008] -種制備有機(jī)肥料的方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0009] (1)制備混合發(fā)酵物料：以造紙污泥為原料，或以造紙污泥和城市垃圾中的有機(jī) 質(zhì)的混合物為原料，調(diào)節(jié)所述原料，使其含水率為50-55%，得發(fā)酵物料；
[0010] (2)將發(fā)酵物料與復(fù)合微生物制劑混合后，在發(fā)酵倉內(nèi)進(jìn)行高溫厭氧發(fā)酵反應(yīng)，得 到發(fā)酵產(chǎn)物；
[0011] (3)將發(fā)酵產(chǎn)物移出發(fā)酵倉，進(jìn)行后熟干燥，得到后熟產(chǎn)物；
[0012] (4)對后熟產(chǎn)物進(jìn)行粉碎并篩分，得到粉狀后熟產(chǎn)物；
[0013] 所述復(fù)合微生物制劑由枯草芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽 孢桿菌、臘樣芽胞桿菌和短小芽胞桿菌按照4-8 :3-7 :1. 5-6. 5 :2-7 :4-5 :9-11 :10-20的濃 度比例組成。
[0014] 所述調(diào)節(jié)原料，還包括使得所述發(fā)酵物料的碳/氮質(zhì)量比為30-40 : 1，有機(jī)質(zhì)含量 為 65% -70%。
[0015] 所述造紙污泥與城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)以3. 0-3. 5 :4的比例混合后作為制肥原料。
[0016] 所述復(fù)合微生物制劑與發(fā)酵物料的質(zhì)量比為2-5%。
[0017] 所述高溫厭氧發(fā)酵反應(yīng)的條件為：
[0018] 當(dāng)發(fā)酵倉內(nèi)溫度升至40°C時(shí)，保持40°C溫度2天，在此期間每3h間歇攪拌發(fā)酵物 料一次，每次攪拌時(shí)間為30min;
[0019] 當(dāng)發(fā)酵倉內(nèi)溫度升至60°C時(shí)，保持60°C溫度3天，在此期間每3h間歇攪拌發(fā)酵物 料一次，每次攪拌時(shí)間為30min;
[0020] 當(dāng)發(fā)酵倉內(nèi)溫度升至65-72Γ，保持65-72Γ溫度7-9天，優(yōu)選保持72°C高溫至少 3天，在此期間每3h間歇攪拌發(fā)酵物料一次，每次攪拌時(shí)間為30min;
[0021] 然后發(fā)酵物料開始自然降溫，直到溫度降至35-45Γ時(shí)將發(fā)酵產(chǎn)物移出發(fā)酵倉，在 降溫期間每6h間歇攪拌發(fā)酵物料一次，每次攪拌時(shí)間為30min。
[0022] 所述后熟具體為：堆體后熟4-6天，發(fā)酵產(chǎn)物堆高1.5m，后熟期間對堆體進(jìn)行翻 動(dòng)；
[0023] 所述篩分是指：對后熟產(chǎn)物進(jìn)行粉碎后，將小于等于2_的粉狀后熟產(chǎn)物用于制 肥，將大于2mm的后熟產(chǎn)物進(jìn)行深度后熟或作為輔料加入到所述制備混合發(fā)酵物料步驟中 作為制肥原料。
[0024] 還包括對所述高溫厭氧發(fā)酵反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行回收凈化，并用作制備所 述有機(jī)肥料的能源。
[0025] 所述氮、磷、鉀元素為尿素、磷酸二銨和硫酸鉀，所述尿素、磷酸二銨和硫酸鉀在所 述粉狀后熟產(chǎn)物中的質(zhì)量百分比分別為25-30%、1. 5-2%、1. 5-3. 5%。
[0026] -種有機(jī)肥料，其特征在于，采用權(quán)利要求1-8任一所述方法制備而得。
[0027] -種用于制備有機(jī)肥料的復(fù)合微生物制劑，其特征在于，包括枯草芽孢桿菌、乳酸 菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢桿菌、臘樣芽胞桿菌和短小芽胞桿菌。
[0028] 優(yōu)選由等濃度的所述枯草芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌、巨大芽孢桿菌、莫海威芽孢 桿菌、臘樣芽胞桿菌和短小芽胞桿菌按照4-8 :3-7 :1. 5-6. 5 :2-7 :4-5 :9-11 :10-20的體積 比例混合組成。
[0029] 本發(fā)明以造紙污泥為主要原料，利用復(fù)合微生物制劑，采用干式高溫厭氧發(fā)酵技 術(shù)，通過自動(dòng)溫控設(shè)備和攪拌設(shè)備，在發(fā)酵反應(yīng)倉內(nèi)培養(yǎng)厭氧微生物，使造紙污泥在無氧高 溫環(huán)境下腐熟、脫水、除臭，達(dá)到無害化、處理物穩(wěn)定化、資源化的要求。
[0030] -般工藝采取的是濕式厭氧發(fā)酵，不能多范圍聯(lián)合，只能和特定的有機(jī)廢棄物，如 小部分的生活垃圾或者糞便等，含水量高，操作成本高。本發(fā)明采用的干式發(fā)酵技術(shù)屬于聯(lián) 合厭氧發(fā)酵技術(shù)，通過微生物菌種階段性啟動(dòng)來完成整個(gè)發(fā)酵過程。干式聯(lián)合發(fā)酵具有多 適應(yīng)性，城市生活有機(jī)廢棄物、食品加工廠有機(jī)廢棄物、屠宰場廢棄物、餐廚有機(jī)廢棄物、養(yǎng) 殖糞便廢棄物等可以聯(lián)合混料，聯(lián)合發(fā)酵，降低對水分的依賴性，減少廢水的排放量，提高 發(fā)酵效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表面能夠制備出重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國標(biāo)，養(yǎng)分充分合理的高效有機(jī) 肥的，而且制備過程所需能源能夠系統(tǒng)內(nèi)部分自我供給，所用原料來源于工業(yè)廢棄物的再 利用，環(huán)保節(jié)能。
[0031] 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，將含水率為75-80 %的造紙污泥與調(diào)節(jié)劑以 (2. 5-3. 0) :2的質(zhì)量比混合均勻，再與城市垃圾中的有機(jī)質(zhì)（例如糞便）以（3. 0-3.5) :4 的比例在混料倉中二次混合，靜置5-6小時(shí)。所述調(diào)節(jié)劑主要是秸桿、木肩等吸水性物質(zhì)， 以水分調(diào)節(jié)增加碳源。將上述混合物通過輸送機(jī)送入擠壓脫水設(shè)備進(jìn)行脫水，得到含水率 為50-55%，碳/氮質(zhì)量比（C/N) 30 :1-40 :1，有機(jī)質(zhì)含量65% -70%的發(fā)酵物料。優(yōu)選的， 所述擠壓脫水設(shè)備的能量由發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣提供；城市固廢中的有機(jī)物，通過前期 的分選后，經(jīng)過均漿打碎，通過輸送栗輸送到污泥脫水料倉中。
[0032] 所述步驟（2)中，經(jīng)步驟（1)制備的發(fā)酵物料進(jìn)入發(fā)酵倉，按照干粉狀復(fù)合微生物 制劑與發(fā)酵物料質(zhì)量比為2-5. 0%的比例進(jìn)行發(fā)酵。混合物料在發(fā)酵倉內(nèi)在自動(dòng)化調(diào)節(jié)溫 控以及攪拌設(shè)備的控制下反應(yīng)，前期計(jì)算機(jī)控制送風(fēng)，培養(yǎng)好氧微生物，以使造紙污泥在短 時(shí)間腐熟、脫水、除臭。發(fā)酵倉內(nèi)在自動(dòng)化溫控調(diào)節(jié)下，〇. 5天后溫度升至40°C，保持40°C溫 度2天，在此過程中保持每3h間歇攪拌一次，每次攪拌時(shí)間為30min;2天后溫度升至60°C， 保持60°C溫度3天，繼續(xù)保持每3h間歇攪拌一次，每次攪拌時(shí)間30min;利用微生物菌種發(fā) 酵產(chǎn)生的熱量自行升溫，直至溫度達(dá)到65-72°C，65-72°C溫度維持7-9天，優(yōu)選保持72°C高 溫3天以上，反應(yīng)過程中依舊保持每3h間歇攪拌一次，每次攪拌時(shí)間30min，反應(yīng)生成的沼 氣通過專用系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行