CN101781130B - 一种洗毛落物微生物发酵制取堆肥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种洗毛落物微生物发酵制取堆肥的方法，在洗毛淤泥中的植入淤泥总质量10％的微生物，在45℃～65℃发酵15～30天而成。所述微生物为细菌，真菌和放线菌复合配制，三种菌个数比为：细菌∶真菌∶放线菌＝10～30∶0.5～2.5∶0～1.5。所述细菌为枯草芽孢杆菌、铜绿假单孢菌和胶质芽抱杆菌；其个数比为1～5∶0.5～3∶0.3～1.5；真菌为黑曲霉和简青霉，其个数比为黑曲霉：简青霉＝1～3∶0.5～1.5。发酵产生的堆肥，其有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为：30％～80％，3％～15％，2％～10％，1％～7％。
Description
技术领域
本发明属于废水、污泥的处理技术领域，特别是动物毛洗涤废水的处理；同时涉及用微生物进行发酵的处理而制得肥料的方法。
背景技术
洗毛废水属于高浓度有机废水，主要成分含有羊毛脂、洗涤剂、羊汗、羊粪、草屑、短毛和泥沙等杂物。洗毛污水羊毛脂含量5～20g/L，COD值一般在4×104～6×104mg/L之间，最高可达10×104mg/L，羊毛脂含量较高，污染极为严重[1]。目前，原毛的洗涤，国内外主要还是以乳化水溶液为主，洗毛水溶液的温度一般在50～70℃之间，洗后毛还要进行烘干，这些都需要热能(蒸汽)来完成。所以，减少洗毛过程中热能的浪费，是能否抓好节能工作的关键[2]。原毛中，相当部分为废物，如羊毛的占粘的灰尘、土、杂草、羊粪等杂物。初步测试表明，羊毛土中，有机物、N、P、K等含量很高，目前国内的毛纺企业很少利用这些杂物，这不仅仅会对环境造成污染，同时还造成了资源的浪费。
国外对洗毛废水的研究相对较早，在1971年Lund就将生化法应用于洗毛废水的处理[3]。Soledad等[4]认为，厌氧条件下的水解作用，使羊毛脂水解成游离的脂肪酸和醇，而微生物对脂肪酸的利用，导致了醇的积累。物质组成的改变，引起了废水中组分间发生絮凝，导致固液分离。Poole等在研究好氧生物絮凝时发现[5]，虽然只有部分的洗涤剂和羊毛脂被微生物所分解和利用，但是组分性质的改变却使得洗毛废水发生显著的絮凝现象。Bily Aguilar-May等研究了壳聚糖固定化藻清菌在培养液中的增长率和在去除废水中氮和磷的潜在应用[6]。S.-Sen等考查了以浮石作支撑材料的厌氧生物流化床处理纺织废水的可行性，表明补充碳源(以葡萄糖的形式补充)的厌氧生物处理纺织废水是可行的[7]。Sashenka Fierro从栅藻细胞发育能力，增长速度和硝酸盐与磷酸盐的摄入方面研究壳聚糖的固定化效果[8]，固定化细胞在12小时的增长期内其硝酸盐和磷酸盐的吸收率比非固定的要高。Andrew J.Poole等对生物方法进行了大量的研究[9-11]，微生物的行为的作用是导致这种乳液平衡的破坏，从而使得洗涤剂羊毛脂等有机物絮凝沉淀。他们还研究了好氧生物与化学絮凝结合的方法处理洗毛废水，这种方法具有很大的活力和高的效率。F.William Jones等研究了洗毛废水中羊毛脂、壬基酚聚氧乙烯醚和杀虫剂残留物的去除[12]，并将残余物进行堆肥处理，取得良好的效果。T.I.Mercz等同样研究了在实验室规模上的厌氧生物和化学絮凝处理法[13]，通过微生物絮凝的羊毛脂的在30％到50％之间，在加入合成絮凝剂后，仅仅在2至3天后羊毛脂乳液的平衡就受到破坏，并且其去除率在80％以上。
国内对洗毛废水处理和资源利用较晚，自上世纪80年代才开始研究洗毛废水的处理。罗幼华等采用厌氧酸化-好氧工艺对高浓度洗毛废水进行处理[14]。刘智等根据洗毛废水的特点，筛选出高效菌株，并对处理工艺、污泥量和停留时间进行了研究[15]，研究也取得了良好的效果。ZHANG Li-sheng等用PVA作为固定化材料，对固定化方法做改进，三种材料：硼酸PVA粉末，硝酸PVA粉末，磷酸PVA粉末分别作对比实验。试验结果表明，三种固定化活性淤泥在激活后起生物活性和稳定性都有很大提高。但在生物活性和机械稳定性方面，正磷酸盐PVA方法更具潜力[16]。
对于洗毛落物和废弃的资源的利用研究还少见，S.J.Kroening考察了洗毛淤泥的变化和对生物分解的抑制作用[17]，结果发现在生物降解性能和化学组成上时时发生很大的变化，淤泥中羊毛脂成分(14％～40％的干重)会对于降解有一定的抑制效果，但是用作杀虫剂和产品中的聚丙烯酰胺絮凝剂对降解速率没有影响。同时，培养基的质量的变化会造成处理性能的各种变化，并且对微生物处理洗毛废水(包括堆肥)也有影响。Williamson WM等研究了洗毛废水淤泥的生物降解[18]，实验数据表明，洗毛淤泥作为肥料有助于土壤中微生物的新陈代谢。Stokes J等研究了洗毛废弃物的应用[19]，洗毛淤泥可以通过与其他物质混合堆肥处理，这可以产生高附加值的产品，它不仅富含氮，而其在保持水分和增加有机质方面是良好的土壤改良剂，因此这可以提高作物根系生长的条件。Maya Nustorova等[20]研究了绵羊毛的废弃物在土壤改良方面的应用，并分析了化学的和生物学的性质，研究表明其废弃物的水解产物含有氨基酸类、盐类、脂类、糖类和钾离子类物质，其可以提高土壤中微生物数量，提高黑麦草的生长，其土壤含水率和肥力明显提高。
时至今日，尚无利用微生物对洗毛水的污泥进行处理的技术报道。
参考文献
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发明内容
本发明的目的在于提供一种以洗毛水中的淤泥作为微生物培养基，用选择合理微生物的种类和配比进行发酵。进而调节淤泥中的N、P、K和有机质的含量和配比，使制得的有机肥有利于土壤中各种微生物的相互作用的平衡，从而促进植物的生长。
本发明的技术方案是：根据对洗毛淤泥中的N、P、K和有机质的含量等测定，选用细菌【包括枯草芽孢杆菌(Bacillus-subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonasaeruginosa)、胶质芽抱杆菌(Bacillagjnosus)】，真菌【包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicillium simplicissim)】，放线菌【栗褐链霉菌(Streptomyces badius)】复合配制，各菌体按不同比例混合均匀，其比例(个数比，以下菌的比例皆为个数比)为细菌∶真菌∶放线菌＝(10～30)∶(0.5～2.5)∶(0～1.5)。其中：细菌中个数比为枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽孢杆菌＝(1～5)∶(0.5～3)∶(0.3～1.5)；真菌中个数比：黑曲霉∶简青霉＝(1～3)∶(0.5～1.5)，并将其植入淤泥中，保证各种微生物的正常生长，让其发酵一段时间，并定期检测淤泥中各种元素的变化和微生物的生长情况，知道其中的N、P、K等达到适合植物生长的合理配比，亦即符合国家农业标准商品有机肥料标准：有机质含量(以干基计)大于30％，总养分(N+P2O5+K2O)含量(以干基计)大于4.0％，水分(游离水)含量小于≤20％，酸碱度pH 5.5-8.0。发酵时间为：15～30天，最终的有机肥经过检测，其有机质∶全氮∶全磷∶全钾的含量分别为：30％～80％，3％～15％，2％～10％，1％～7％。
本发明的洗毛淤泥从毛纺厂洗毛车间下游洗毛废弃淤泥处理处理池获得，其淤泥的含水率为5％～50％，有机质、N、P和K的初始含量分别为：40％～80％、8％～20％、5％～15％、3％～10％。发酵时间为：15～30天，发酵温度为：45℃～65℃，发酵过程中每7天搅拌一次，最终的有机肥经过检测，其有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为：30％～80％，3％～15％，2％～10％，1％～7％。经过大量的实验，我们发现，在微生物的配比中细菌∶真菌∶放线菌【栗褐链霉菌(Streptomyces badius)】最有工艺配比为18∶1∶2，枯草芽孢杆菌(Bacillus-subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)和胶质芽抱杆菌(Bacillagjnosus)最佳配比为：4∶2∶1，黑曲霉(Aspergillusniger)和简青霉(Penicillium simplicissim)的最佳配比为：2∶1。最佳的发酵时间和温度为28天，55℃。微生物的植入淤泥总质量的10％。
经处理后的生态有机肥中各种营养元素的配比均符合肥料标准，即都符合有机肥料的技术指标：有机质含量(以干基计)/(％)≥30，总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)含量(以干基计)/(％)≥4.0。水分(游离水)含量小于≤20％，酸碱度pH 5.5-8.0。
本发明的有益效果是降低了洗毛废物的排放量，减少对环境的破坏；同时将洗毛的废弃物转化成有机肥料，有利于促进土壤中的微生物的生长，能促进植物根系生长，充分利用资源。
具体实施方式
实施例1
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，其中有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为65％，8％，4％，3％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillus-subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽胞杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicilliumsimplicissim))，放线菌(栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝20∶2∶1，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽抱杆菌＝2∶1∶0.4，黑曲霉∶简青霉＝2∶1；发酵时间＝21天，发酵温度：48℃，pH＝7.5；发酵后有机质，N，P和K的含量为：60％，9％，4.5％，3.5％。
实施例2
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为65％，8％，4％，3％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicillium simplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝20∶5∶3，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽胞杆菌＝3∶1∶0.5，黑曲霉∶简青霉＝5∶3；发酵时间＝18天，温度：52℃，pH＝8.0，发酵后有机质，N，P和K的含量为：54％，9.7％，5％，4％。
实施例3
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，其中有机质，全氮，全磷，全钾的含量分别为60％，8％，4.2％，3％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicilliumsimplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝20∶4∶3，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽胞杆菌＝4∶3∶1，黑曲霉∶简青霉＝2∶1；发酵时间＝28天，温度：54℃，pH＝8.0；发酵后有机质，N，P和K的含量为：44％，11％，5.5％，4.3％。
实施例4
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，其中有机质∶全碳∶全氮∶全磷∶全钾的含量分别为65％，8％，4％，3％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicilliumsimplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝20∶2∶1，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽胞杆菌＝2∶1∶1.2，黑曲霉∶简青霉＝2∶1；发酵时间＝28天，温度：58℃，pH＝7.5；发酵后有机质，N，P和K的含量为：43％，10％，5％，4.2％。
实施例5
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，其中有机质∶全氮∶全磷∶全钾的含量分别为65％，8％，4％，3％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicilliumsimplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝15∶2∶1，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽抱杆菌＝2∶1∶1.3，黑曲霉∶简青霉＝3∶1；发酵时间＝17天，发酵温度：60℃，pH＝8.5；发酵后有机质，N，P和K的含量为：60％，8.5％，4.5％，3.4％。
实施例6
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为63％，8％，3.8％，2.9％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicilliumsimplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝25∶2∶1，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽抱杆菌＝2∶1∶1.5，黑曲霉∶简青霉＝2∶1；发酵时间＝21天，发酵温度：62℃，pH＝8.0；发酵后有机质，N，P和K的含量为：47％，9.5％，4.8％，3.7％。
实施例7
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，其中有机质∶全氮∶全磷∶全钾的含量66％，8％，4.3％，3.1％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicilliumsimplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝20∶1∶1，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽抱杆菌＝2∶1∶0.6，黑曲霉∶简青霉＝2∶1；胶质芽抱杆菌占废弃物的9％。发酵时间＝25天，发酵温度：58℃，pH＝8.5；发酵后有机质，N，P和K的含量为：60％，8.5％，4.9％，3.2％。
实施例8
洗毛淤泥从毛纺厂洗毛处理池中取得，其中有机质∶全氮∶全磷∶全钾的含量65％，8％，4％，3％，总质量为100千克，微生物的植入总量为淤泥质量的10％，在自制的水泥长方体型发酵池中发酵。将所得的淤泥100千克放入发酵池中，然后植入微生物进行发酵。细菌(包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、胶质芽抱杆菌((Bacillagjnosus))，真菌(包括黑曲霉(Aspergillusniger)、简青霉(Penicillium simplicissim))，放线菌(含栗褐链霉菌(Streptomyces badius))＝20∶3∶1，枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽抱杆菌＝2∶1∶1.1，黑曲霉∶简青霉＝2∶1；发酵时间＝21天，发酵温度：55℃，pH＝8.0；发酵后有机质N，P和K的含量为：57％，8.7％，4.4％，3.4％。
Claims (2)
1.一种洗毛落物微生物发酵制取堆肥的方法，其特征在于在洗毛淤泥中植入淤泥总质量10%的微生物，在45℃～65℃发酵15～30天而成，其中，发酵过程中每5～7天搅拌一次；
所述洗毛淤泥，其含水率为5～50%，有机质、N、P和K的初始含量分别为：40～80%、8～20%、5～15%、3～10%；
所述微生物为细菌，真菌和放线菌复合配制，三种菌个数比为：细菌∶真菌∶放线菌=10～30∶0.5～2.5∶0～1.5；
其中：所述细菌由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、铜绿假单孢菌(Pseudomonas aeruginosa)和胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)组成；其个数比为枯草芽孢杆菌∶铜绿假单孢菌∶胶质芽孢杆菌=1～5∶0.5～3∶0.3～1.5；真菌由黑曲霉(Aspergillus niger)、简青霉(Penicillium simplicissimum)组成，其个数比为黑曲霉∶简青霉=1～3∶0.5～1.5；
放线菌为栗褐链霉菌(Streptomyces badius)；
发酵产生的堆肥，其有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为：30%～80%，3%～15%，2%～10%，1%～7%。
2.根据权利要求1所述洗毛落物微生物发酵制取堆肥的方法，其特征在于发酵的温度为55℃，时间为28天。
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