豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料的方法
2023-06-16 00:01:06 1
專利名稱：豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料的方法
技術領域：
本發明一種利用衝洗豬場糞便而形成的汙水好氧生物處理和轉化製備液態微生物有機肥料及其製備方法。是集約化養豬場環境綜合處理的環境生物技術，也是利用汙水、糞便變廢為寶生產微生物有機肥料的農業生物技術。
背景技術：
我國是世界上養豬業最發達的國家之一，我國生豬飼養和豬肉產量約佔世界總量的50％左右，近年來隨著我國經濟的發展，生豬飼養的集約化水平越來越高，例如廣東省2001年生豬飼養量為5055.52萬頭，出欄3052.19萬頭，全省生豬年出欄在50頭以上的集約化豬場有77531個，規模化養殖佔全省生豬出欄量的46.8％，因此集約化豬場對環境的汙染和環境處理以及糞汙的資源化是限制豬場發展的重要因素。據估算1頭育肥豬從出生到出欄，排糞850～1050公斤、排尿1200～1300公斤，1個萬頭豬場年排放純糞尿約3萬噸，日產汙水達250～300噸/日，年可排放糞尿汙水約6～9萬噸。如果這樣計算，廣東省規模化豬場每天排放高濃度汙水約40.6萬噸，全年排放汙水約1.5億噸。由於大量禽畜糞便和汙水的排放，構成了嚴重的環境汙染，也威脅著規模化禽畜飼養業自身的發展。
一般集約化豬場主要採用水衝式清糞同時輔以人工清理，因此豬場所產生的汙染物主要是衝洗糞便而產生的高濃度和高固形物含量的有機廢水，以下稱之為糞汙。目前針對豬場糞汙的處理，應該是兩種方式，一種是利用，另外一種是生物降解處理。豬場糞汙的生物處理目前沒有獨立的技術，大部分採用城市汙水處理的方法，據《廣東農業科學》雜誌2003年第3期中「豬場汙水活性汙泥-氧化塘法處理效果及環境問題探討」一文中介紹，目前大多數豬場採用厭氧消化法和活性汙泥法處理，也有一些豬場採用自然處理法。厭氧消化法主要處理模式為厭氧消化池-氧化塘、UASB-氧化塘(或結合SBR、活性汙泥法等)，而活性汙泥法的主要模式為傳統活性汙泥法、SBR、A/A/O法等，自然生物處理法主要模式有氧化塘、土壤處理法、人工溼地處理法等等。
關於豬場糞便的資源化處理，目前有大量的報導，主要在於製備各種有機肥料。例如中國專利申請號96115569.8公開了「液體速效農家肥的製造工藝及其施用方法」提出採用優質的雞糞、人糞尿、豬糞尿、牛馬糞為原料堆悶發酵後，加水浸泡壓濾，形成液體速效農家肥。又如中國專利申請號01128245.2公開了「一種生物有機複合肥及其生產方法」提出以豬糞為有機物主體，輔以糠麩、秸稈粉等用Em生物菌劑低溫發酵，與經處理劑除臭分解的豬糞按比例混合，再配以NPK三元素，並添加多種中微量營養元素，混均造粒而成。可見目前豬場微生物肥料的生產技術在於固體糞便的固體發酵處理，而很少見到液體微生物肥料的報導。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，充分提高液態農家肥的肥效，增加肥料中的有益微生物數量，減少化肥的使用量，推進生態農業，本發明提出利用豬場糞汙直接發酵生產微生物液態有機肥料的技術，這個方法不僅提高了液態有機肥料的效果，而且使豬場汙水和糞便能夠綜合處理和同時處理，解決了豬場的環境汙染問題，並可以達到豬場汙水的少量排放。
本發明是通過以下基本技術方案得以實現的。
首先將糞汙引入調節池中，再用提升泵將糞汙提升到水力篩中進行固液分離，固體分離物移走。固液分離後的液體糞汙引入到磨漿機中粉碎，再引入到曝氣池中，當入水到合適的水位時停止進水，並添加複合微生物肥料接種劑進行曝氣發酵，發酵到一定時間後停止曝氣，這時的發酵液混合物即為液態微生物有機肥料，使用商品容器應用自流法進行罐裝，或者使用罐裝設備罐裝到曝氣池中留有至少10％的剩餘汙泥菌株作為下次曝氣的種子。以後不再接種即可重複循環操作使用。
以下實驗證明這個工藝技術可使用原糞汙汙水即可滿足微生物肥料菌株的繁殖和生產。
設計培養基配方組成為(g/L)葡萄糖10，硫酸銨1，磷酸氫二鉀0.5，磷酸二氫鉀0.2，硫酸鎂0.5，氯化鈉0.2，鉬酸銨0.002，硫酸亞鐵0.002，硫酸錳0.002，碳酸鈣2。配製培養基時根據實驗設計採用豬場糞汙汙水或者蒸餾水對照。
表1 汙水營養濃度對固氮菌微生物肥料菌株生長的影響(CFU/mL)
表2 汙水營養濃度對磷細菌微生物肥料菌株生長的影響(CFU/mL)
表3 汙水營養濃度對鉀細菌微生物肥料菌株生長的影響(CFU/mL)
表1～表3的實驗是在接種1％的複合微生物肥料接種劑和連續曝氣的實驗設計下開展的，從表中可見，原糞汙汙水中可以檢測到固氮菌、磷細菌和鉀細菌的存在，在接種和曝氣發酵後微生物肥料菌株大量增加，但是24小時以後增加不顯著，因而發酵曝氣間歇時間設定為24小時。通過每隔24小時的間斷曝氣即可分批產生液態微生物肥料，而留下至少10％的沉澱汙泥菌株作為下次使用的菌種，這樣周而復始，液態微生物肥料可連續生產。通過多次間歇曝氣和換水，可以生產出一種為汙泥微生物有機肥料，其主要特性見表4，一種汙水微生物有機肥料，這種汙水微生物肥料是在24小時間歇曝氣中隨即採樣的，其主要特性見表5。還有一種粗質微生物有機肥料。從表中可見汙泥微生物肥料具有較大的有效微生物數量，是多次發酵後沉澱累計的微生物菌體的集合，是一種優良的微生物肥料。而汙水微生物肥料是曝氣後直接罐裝的液態發酵肥，其有效微生物數量具有肥效功能。另外表1～表3試驗了不同培養基濃度的糞汙對微生物生長數量的效果，從中可見沒有差別，說明沒有必要對高濃度豬場糞汙增加營養濃度以便刺激生長，豬場糞汙原液是優良的微生物培養液，能夠滿足液態微生物有機肥料菌株的發酵和生產，所以選擇豬場糞汙直接發酵方法。
表4 間歇曝氣池中沉澱的汙泥微生物有機肥料的菌株數量(CFU/mL，運行2個星期後取樣)
表5 24小時間歇曝氣處理的汙水微生物液態肥料的生物學指標(CFU/mL)
本發明具有以下的有益效果。
1.使用以後能夠明顯增加土壤中的有益細菌數量從表6可以見到，汙泥微生物有機肥料施用土壤7天後，可以明顯增加土壤中有益微生物的數量，其中固氮菌數增幅達10倍，而鉀細菌數量可增加7.6倍，產生了明顯的效果。表7是汙水微生物有機肥料的使用效果，可見施用汙水微生物有機肥料7天後，土壤中各種有益微生物均顯著增加，其中固氮菌數量增加達3.7倍，磷細菌增加12.5％，鉀細菌增加38.5％。
表6.汙泥微生物有機肥料使用後對土壤的影響(CFU/mL)
表7.糞汙汙水微生物有機肥料使用後對土壤的影響(CFU/mL)
2.使用汙水和汙泥微生物有機肥料可以促進農作物生長，起到良好的肥料效果。
表8為汙水和汙泥微生物肥料的實驗結果，種植蔬菜菜心(品種恃青)，播種日期為2003年8月8日，施肥日期為2003年8月25日，施肥方法為追肥，以同等水量的原汙水和清水為對照，施肥量為0.5L/m2。從表8可見，試驗3天後菜心的株高、葉長和葉寬均有明顯的增長，試驗7天後菜心的株高汙水肥和汙泥肥比原汙水對照分別增高8.5％和14.8％，葉長分別增加1.6％和24.2％，葉寬分別增加8.1％和13.5％，而葉數、莖粗和根數分別有不同程度的增加。
表8 施肥以後菜心的生長調查
圖1是汙水微生物有機肥料的生產流程2是汙泥微生物有機肥料的生產流程3是汙水微生物有機肥料流程運行周期操作剖面4是汙泥微生物有機肥料流程運行周期操作剖面圖從圖1和圖2可見，如果從生產工藝上來看，液態汙水和汙泥微生物肥料生產可以分為以下幾個階段(汙泥肥比汙水肥增加了沉澱階段即沉澱期和澄清水分流池)1.調節水質階段調節池2.固液分離階段固液分離池3.粉碎階段磨槳機
4.發酵階段間歇曝氣池5.沉澱階段沉澱期和澄清水分流池(汙泥微生物肥料)6.包裝階段肥料罐裝由於發酵階段是微生物肥料生產的主體，是控制生產的時間要素，因而從運行周期來看，汙水和汙泥微生物肥料生產的運行周期可以分為以下幾個時期，同時推薦運行時間和設計參數1.進水期糞汙流入時間越短越好，可以採取邊進水邊曝氣，也可以進水後期曝氣或者進水完畢後曝氣。
2.曝氣期(主發酵期)根據試驗發酵期為24小時不間斷曝氣。
3.沉澱期(汙泥肥專用)作用主要是澄清出水，濃縮微生物肥料的菌數，根據試驗為2小時左右。
4.排水期(汙泥肥專用)懸浮澄清水分流，分流到澄清水處理池進一步生物淨化處理，時間沒有要求。
5.肥料罐裝期使用自流法或者罐裝機進行罐裝，時間不做要求。
6.菌種活化期這個階段實際上是閒置待機時期，可以利用這個時期對菌種進行檢測和分析以及添加和替換。
具體實施例方式
以下按
具體實施方法。
實施例1生產液態汙水微生物有機肥料。豬場糞汙流入調節池，調節池的設計按照一般的調節池設計，而後由提升泵提升到固液分離池，固液分離裝置使用水力篩，推薦使用2級水力篩，通過粗篩和細篩可以降低或者免除磨漿負荷，過濾後的固體糞便外運單獨處理或者乾燥，而糞汙通過過濾更加勻質，再通過磨槳機粉碎，形成微粒的汙水，排入到間歇曝氣池中曝氣發酵，曝氣時間推薦為24小時。在第一次生產時需要添加微生物肥料接種劑，該微生物肥料接種劑必須至少符合中華人民共和國農業行業標準「NY227-94」，劑型可以是固體也可以是液體，可以是複合菌劑也可以是單一菌劑，接種量為1％～5％。間歇曝氣池最好使用兩套交替進行，曝氣結束之後馬上使用商品包裝器進行罐裝，罐裝到間歇曝氣池內留下約10％的汙泥菌株時停止罐裝，留作為下次進水曝氣使用的種子，從此一個循環結束，以後周而復始，重複這個工序。所生產的產品需要檢驗，如果菌數降低，則根據情況增加或接種微生物肥料菌種。
實施例2生產液態汙泥微生物有機肥料。豬場糞汙流入調節池，調節池的設計按照一般的調節池設計，而後由提升泵提升到固液分離池，固液分離裝置使用水力篩，推薦使用2級水力篩，通過粗篩和細篩可以降低或者免除磨漿負荷，過濾後的固體糞便外運單獨處理或者乾燥，而糞汙通過過濾更加勻質，再通過磨槳機粉碎，形成微粒的汙水，排入到間歇曝氣池中曝氣發酵，曝氣時間推薦為24小時。在第一次生產時需要添加微生物肥料接種劑，該微生物肥料接種劑必須至少符合中華人民共和國農業行業標準「NY227-94」，劑型可以是固體也可以是液體，可以是複合菌劑也可以是單一菌劑，接種量為1％～5％。間歇曝氣池最好使用兩套交替進行，曝氣結束之後靜止沉澱2小時左右，而後使用特製潷水器或者分流管道分流約有1/3的澄清懸浮水，並進一步進行淨化處理，沉澱的汙泥主要為微生物肥料菌株，使用商品包裝器對汙泥微生物有機肥料進行罐裝，罐裝到間歇曝氣池內留下約10％的汙泥菌株時停止罐裝，留作為下次進水曝氣發酵使用的種子，從此一個循環結束，以後周而復始，重複這個工序。所生產的產品需要檢驗，如果菌數降低，則根據情況增加或接種微生物肥料菌種。
實施例3生產液態粗質微生物有機肥料。豬場糞汙流入調節池，調節池的設計按照一般的調節池設計，而後由提升泵提升到間歇曝氣池中曝氣發酵，曝氣時間為24小時。在第一次生產時需要添加微生物肥料接種劑，該微生物肥料接種劑必須至少符合中華人民共和國農業行業標準「NY227-94」，劑型可以是固體也可以是液體，可以是複合菌劑也可以是單一菌劑，接種量為1％～5％。間歇曝氣池最好使用兩套交替進行，曝氣結束之後馬上使用商品包裝器進行罐裝，罐裝到間歇曝氣池內留下約10％的汙泥菌株時停止罐裝，留作為下次進水曝氣使用的種子，從此一個循環結束，以後周而復始，重複這個工序。所生產的產品需要檢驗，如果菌數降低，則根據情況增加或接種微生物肥料菌種。這種方法生產的微生物肥料是豬場糞汙直接流入到曝氣池中發酵的產物，所形成的肥料勻質性不好，肥料顆粒大小不勻，僅適用於澆灌和漫灌使用。
權利要求
1.一種豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料的方法，它包括將糞汙引入調節池中，再用提升泵將糞汙提升到水力篩中進行固液分離，固液分離後的液體糞汙引入到磨漿機中粉碎，再引入到曝氣池中，並添加複合微生物肥料接種劑進行曝氣發酵，曝氣發酵期結束後停止曝氣，這時的發酵液即為液態微生物肥料，當罐裝至留有10％的汙泥菌株後作為下次曝氣的微生物肥料菌株種子。
2.根據權利1所述的豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料工藝，其特徵是發酵曝氣時間為24小時不間斷曝氣，以保證菌株的充分生長。
3.根據權利1所述的豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料工藝，其特徵是發酵曝氣結束後立即罐裝不進行沉澱分流而生產的液態微生物肥料為汙水液態微生物肥料。
4.根據權利1所述的豬場糞汙轉化液態微生物肥料工藝，其特徵是發酵曝氣結束後，不立即進行罐裝，實施2小時沉澱工藝分流澄清水而生產的液態微生物肥料為汙泥微生物肥料。
5.根據權利1所述的豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料工藝，其特徵是將豬場糞汙直接引入發酵曝氣池中直接曝氣發酵，免除調節池、固液分離和磨漿機粉碎工藝，而生產的液態微生物肥料為粗質液態微生物肥料，直接用於植物的澆灌。
全文摘要
本發明公開了一種豬場糞汙轉化為液態微生物有機肥料的方法，它包括將糞汙引入調節池中，再將糞汙提升到水力篩中固液分離，液態糞汙引入到磨漿機中粉碎，引入到曝氣池中，並添加複合微生物肥料接種劑進行曝氣發酵24小時，所形成的發酵液即為液態微生物有機肥料，罐裝完畢後曝氣池必須有至少10％的剩餘汙泥菌株作為下次曝氣的微生物肥料菌種，由此完成一個操作循環。如果曝氣發酵後立即分裝所形成的肥料為汙水微生物有機肥料。曝氣發酵後靜止2小時分流澄清水而得到的肥料為汙泥微生物有機肥料。豬場糞汙直接曝氣發酵免除固液分離和粉碎而形成的肥料為粗質液態微生物有機肥料。
文檔編號C05F3/00GK1651355SQ20041001528
公開日2005年8月10日 申請日期2004年2月5日 優先權日2004年2月5日
發明者高雲超, 田興山, 鄺哲師, 潘木水 申請人:廣東省農業科學院農業生物技術研究所