CN112341278A - 一种猪场废水map沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥及其制备方法 - Google Patents

一种猪场废水map沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥及其制备方法，原料包括：食用菌菌渣、猪场废水MAP沉淀污泥、尿素和复合菌剂，将经预处理的猪场废水MAP沉淀污泥和经预处理的食用菌菌渣混合，向所得混合物料中加入尿素和复合菌剂进行发酵，再将发酵所得物料粉碎、造粒即得所述复合有机肥。该方法组成原料来源广泛、价格低廉、工艺简单、可产生显著经济效益，且避免了动物粪便和尿液等家畜***物的使用，进而避免了用于家畜的生长激素、抗生素和重金属等引入土壤被农作物吸收。

Description

一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥及其制 备方法
技术领域
本发明涉及养殖废物利用领域和农林废弃物利用领域，具体为一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥及其制备方法。
背景技术
2017年2月发布的《全国环境统计公报(2015年)》数据表明，畜禽养殖业化学需氧量、氨氮的排放量分别为1015.5，55.2万吨，占农业源排放量的95.03％，76.03％，占相应全国总排放量的45.67％，24.01％。猪场废水中不仅含有高浓度的有机物、氮和磷，而且还携带大量的有毒物质，如抗生素、重金属和激素等，如果其不经处理直接排放，就会使水体“富营养化”，导致水体缺氧，破坏水体生态平衡，甚至使水体变黑发臭。经实验研究及工程应用证实，在现行猪场污水处理工艺中，厌氧-好氧的组合工艺对COD及SS去除有效，对脱氮除磷效果不理想，严重缺乏氮、磷的有效控制技术，无法满足越来越严格的废水排放要求。
鸟粪石沉淀法(MAP沉淀法)用于养猪废水处理：当废水或溶液中有Mg2+、PO4 3–、NH4 +三种离子存在时，且离子浓度积大于MgNH4PO4·6H2O溶度积常数，发生MAP沉淀反应，生成MgNH4PO4·6H2O(MAP、鸟粪石)。沉淀产物MAP(MgNH4PO4·6H2O，鸟粪石，strivite)，白色结晶粉末，相对密度1.71，易溶于酸，不溶于碱、水、及乙醇溶液，施入农田后有缓释氮、磷的特点，被视为极有价值的农业缓释肥，鸟粪石沉淀法具有反应快速、容易实现，反应条件容易控制等多种优点。由于MAP沉淀法兼具了氮、磷处理与资源化利用同时实现的特点，成为近年来在畜禽养殖废水处理中备受关注的一种新方法。猪场废水经磷铵酸镁化学沉淀法处理形成的沉淀污泥产生量较大，虽然其氮、磷含量较高，有较高的肥料使用价值，如不妥善处置，则易造成环境的二次污染。如何有效利用沉淀污泥是当前研究的热点问题。
食用菌的栽培原料主要由植物秸秆、阔叶树木屑、棉籽壳等组成，其中含有大量的木质素、纤维素、半纤维素和木质素等成分，这些大分子养分一般很难被植物直接吸收，食用菌在富含纤维素的培养料上生长繁殖过程中，能产生大量分解纤维素、半纤维素的复合酶，降解木质素的过氧化酶和漆酶，能将农作物秸秆或木屑中的半纤维素、纤维素和木质素分解成葡萄糖、酮类化合物等供给食用菌菌丝体生长繁殖。食用菌生产后所剩下的固体废弃物统称为菌渣。菌渣中虽然有部分养分已被菌丝吸收利用，但其中含有有机酸、糖类、酶和生物活性物质和丰富的蛋白质及其他营养成分，同时遍布其间的大量活菌丝体也可成为植物的高效养分，所以菌渣是各类作物生长的良好有机质来源。目前中国对菌渣的处理大多为自然堆放，菌栽培废弃物含有大量的有机物，简单弃置极大的浪费了生物和环境资源；而且会造成严重的环境污染，导致微生物滋生，传播疾病，从而给附近居民的健康造成了严重影响。
目前，针对食用菌渣的研究中，大多采用添加动物粪便和尿液等家畜***物进行堆肥，但是，动物粪便和尿液往往含有生长激素和抗生素以及重金属等物质，当这些物质用作有机肥并施用到农田中，最终会通过植物进入人体，危害人体健康。
因此，将猪场废水采用MAP处理后的沉淀产物(MgNH4PO4·6H2O)结合食用菌菌渣制作有机肥能有效的将猪场养殖废水和食用菌菌渣两种农林废弃物资源化利用，能产生较大的环保效应和经济效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥的制备方法，该方法组成原料来源广泛、价格低廉、工艺简单、可产生显著经济效益，且避免了动物粪便和尿液等家畜***物的使用，进而避免了用于家畜的生长激素、抗生素和重金属等引入土壤被农作物吸收。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥，按质量百分比计，原料包括：88％-93.8％食用菌菌渣，5-9％的猪场废水MAP沉淀污泥，1％-3％的尿素，0.2％-0.5％的复合菌剂。
进一步地，所述食用菌菌渣为质量比为1-2:1-2的杏鲍菇菌渣和金针菇菌渣混合物。
进一步地，所述食用菌菌渣中含碳量为40-55％，含氮量为1.5～2.5％。。
进一步地，所述猪场废水MAP沉淀污泥中氨氮质量百分比为4-5.5％，磷质量百分比为12-15％，镁质量百分比为8-9％。
进一步地，所述复合菌剂包括质量比为(1.5-2)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1.5-2)∶(1-2)的纤维素分解菌、枯草芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、短芽胞杆菌、酵母菌、乳酸杆菌的菌种混合物。
本发明还提供了一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥的制备方法，包括以下步骤：将经预处理的猪场废水MAP沉淀污泥和经预处理的食用菌菌渣混合得混合物料，向所得混合物料中加入尿素和活化后的复合菌剂进行堆肥发酵，再将发酵所得物料粉碎、造粒即得所述复合有机肥。
进一步地，所述猪场废水MAP沉淀污泥预处理方式为：将猪场废水MAP沉淀污泥过1-2cm筛剔除杂质，然后将其在50℃条件下干燥72h后采用粉碎机打碎过60目筛。
进一步地，所述食用菌菌渣预处理方式为：将食用菌菌渣械粉碎至长度为0.5cm以下，并让其自然干燥至含水率为50％-55％。
进一步地，所述复合菌剂的活化方法为：将总有效活菌数≥100亿/g的菌种混合物加入25-30℃水中，封闭静置8-12h，其中，菌种混合物与水的质量比为1∶(90-110)。
进一步地，所述发酵方式为：将原料充分混合后装入堆肥桶中，调节堆体初始含水量为60％。每5d翻堆1次，维持堆肥体含水量60％左右，堆置30d，后熟10d。
进一步地，所述发酵所得物料粉碎过50目筛。
进一步地，所述混合物料中C/N比为20-25。
进一步地，所述造粒方法为：取粉碎物料加入含质量分数为8％聚乙烯醇溶液的粘结剂混匀造粒，烘干，所得颗粒复合有机肥含水率低于15％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
食用菌菌渣不仅含有多种微生物和酶等活性物质，还有大量的营养物质，有机质、氮、磷、钾的养分，对菌渣进行堆肥发酵制成肥料使用，循环利用可以改良土壤养分，实现养分的优化，促进植物的生长，减少大量施用化肥造成农业面源污染。
本申请将食用菌菌渣和沉淀污泥复合制备成有机肥，在减少废弃物的同时可提高经济收入，且MAP沉淀污泥作为一种化学沉淀剂，不含生长激素、抗生素和重金属，将其作为添加剂加入到食用菌菌渣发酵过程中，可以生产出一种优质的有机肥，肥效高，且含有镁元素，可以促进作物生长。同时，本发明通过调节各个原料的用量以及菌种的选择、搭配和碳氮比的调节，使发酵原料中的营养物质相互搭配，从而获得肥效高的复合有机肥。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
(1)食用菌菌渣预处理：将杏鲍菇菌渣和金针菇菌渣按质量比1:1混合后进行机械粉碎至长度为0.5cm以下，并让其自然干燥至含水率为50％。该混合菌渣中C含量48.2％，N含量为1.35％，C/N为35.7。
(2)猪场废水MAP沉淀污泥预处理：将猪场废水MAP沉淀污泥过1-2cm筛剔除杂质，然后将其在50℃条件下干燥72h后采用粉碎机打碎过60目筛。
(3)复合菌剂活化：选用有效活菌数≥100亿/g的复合菌剂，复合菌剂中纤维素分解菌，枯草芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、短芽胞杆菌、酵母菌、乳酸杆菌的质量比为2：1：1：1：1.5：1.5。按重量比1：100放入25℃的温水中活化，封闭静置10h，得到活化的菌液。
(4)发酵：取步骤(1)预处理后的食用菌菌渣10kg，加入步骤(2)预处理的猪场废水MAP沉淀污泥1kg，然后加入经过活化后的复合菌剂0.02kg，加入尿素调节C/N比为20。充分混合均匀并装入到堆肥桶中，调节堆体初始含水量约为60％。每5d翻堆1次，维持堆肥体含水量60％左右，堆置30d，后熟10d后，粉碎过50目筛，得到腐熟肥料。
(5)将步骤(4)所得的腐熟肥料制成颗粒肥：将步骤(4)的腐熟肥料与聚乙烯醇溶液均匀混合，其中加入的粘结剂为8％的聚乙烯醇溶液。用量为每1kg腐熟肥料加入250ml8％的聚乙烯醇溶液；采用造粒机造粒，所得湿颗粒于50℃条件下烘至肥料含水率13.8％，含氮量3.5％。
实施例2
(1)食用菌菌渣预处理：将杏鲍菇菌渣和金针菇菌渣按质量比2:1混合后进行机械粉碎至长度为0.5cm以下，并让其自然干燥至含水率为50％。该菌渣混合C含量47.2％，N含量为1.25％，C/N为37.7。
(2)猪场废水MAP沉淀污泥预处理：将猪场废水MAP沉淀污泥过1-2cm筛剔除杂质，然后将其在50℃条件下干燥72h后采用粉碎机打碎过60目筛。
(3)复合菌剂活化：选用有效活菌数≥100亿/g的复合菌剂，复合菌剂中纤维素分解菌，枯草芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、短芽胞杆菌、酵母菌、乳酸杆菌的质量比为1.5∶1∶1∶1∶1.5∶1.5。按重量比1∶100放入25℃的温水中活化，封闭静置10h，得到活化的菌液。
(4)发酵：取步骤(1)预处理后的食用菌菌渣10kg，加入步骤(2)预处理的猪场废水MAP沉淀污泥0.6kg，然后加入经过活化后的复合菌剂0.03kg，加入尿素调节C/N比为22。充分混合均匀并装入到堆肥桶中，调节堆体初始含水量约为60％。每5d翻堆1次，维持堆肥体含水量60％左右，堆置30d，后熟10d后，粉碎过50目筛，得到腐熟肥料。
(5)将步骤(4)所得的腐熟肥料制成颗粒肥：将步骤(4)的腐熟肥料与聚乙烯醇溶液均匀混合，其中加入的粘结剂为8％的聚乙烯醇溶液。用量为每1kg腐熟肥料加入250ml8％的聚乙烯醇溶液；采用造粒机造粒，所得湿颗粒于50℃条件下烘至肥料含水率14.0％，含氮量3.3％。
实施例3
(1)食用菌菌渣预处理：将杏鲍菇菌渣和金针菇菌渣按质量比1:2混合后进行机械粉碎至长度为0.5cm以下，并让其自然干燥至含水率为50％。该菌渣混合C含量44.2％，N含量为1.45％，C/N为37.7。
(2)猪场废水MAP沉淀污泥预处理：将猪场废水MAP沉淀污泥过1-2cm筛剔除杂质，然后将其在50℃条件下干燥72h后采用粉碎机打碎过60目筛。
(3)复合菌剂活化：选用有效活菌数≥100亿/g的复合菌剂，复合菌剂中纤维素分解菌，枯草芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、短芽胞杆菌、酵母菌、乳酸杆菌的质量比为1.5∶1∶1∶1∶1.5∶2。按重量比1∶100放入25℃的温水中活化，封闭静置10h，得到活化的菌液。
(4)发酵：取步骤(1)预处理后的食用菌菌渣10kg，加入步骤(2)预处理的猪场废水沉淀污泥0.8kg，然后加入经过活化后的复合菌剂0.05kg，加入尿素调节C/N比为25。充分混合均匀并装入到堆肥桶中，调节堆体初始含水量约为60％。每5d翻堆1次，维持堆肥体含水量60％左右，堆置30d，后熟10d后，粉碎过50目筛，得到腐熟肥料。
(5)将步骤(4)所得的腐熟肥料制成颗粒肥：将步骤(4)的腐熟肥料与聚乙烯醇溶液均匀混合，其中加入的粘结剂为8％的聚乙烯醇溶液。用量为每1kg腐熟肥料加入250ml8％的聚乙烯醇溶液；采用造粒机造粒，所得湿颗粒于50℃条件下烘至肥料含水率14.5％，含氮量3.6％。
对比例1
同实施例1，区别在于，将步骤(3)中的复合菌剂替换为市售EM菌剂，主要由光合菌、乳酸菌、酵母菌、发酵丝状菌组成。
对比例2
同实施例1，区别在于，步骤(4)中不加入MAP沉淀污泥。
对比例3
同实施例1，区别在于，步骤(1)中的金针菇菌渣替换成杏鲍菇菌渣。
对比例4
同实施例1，区别在于，步骤(4)中不加入尿素。
效果验证：
对实施例1-3及对比例1-4中制备得到的有机肥进行田间试验，试验设8个处理：A(实施例1)；B(实施例2)；C(实施例3)；D(对比例1)；E(对比例2)；F(对比例3)；G(对比例4)；H(空白对照)。每个处理设2个平行小区，共20个小区。小区随机分布，面积为9m2(7.5m×1.2m)，小区间留40cm的空地作为间隔。每小区内番茄24株，分作两列。番茄苗移栽前三天处理A～E分别施实施例1-3及对比例1-2中制备得到的有机肥337.5kg/亩作为为基肥，50天后处理A～G分别施实施例1-3及对比例1-4中制备得到的有机肥112.5kg/亩作为追肥，处理H为空白对照不施肥。番茄成熟后，分批采摘果实并计重，各个处理计算平均值。所有地块按常规方法进行浇水、害虫防治。
试验田每个地块的产量如表1所示：
表1不同处理的产量
Figure BDA0002767052990000071
通过结果可以看出，本发明中食用菌菌渣中含有有机酸、糖类、酶和生物活性物质和丰富的蛋白质及其他营养成分，通过与复合菌剂中不同菌种间的相互协调配合使制得的肥料具有增加肥效力的作用，同时，再通过与猪场废水MAP沉淀污泥搭配，通过尿素的碳氮比调节，使制得的有机肥对农作物的增产作用非常显著。
以上所述，本发明具有较好的效果，可有效促进作物生长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥，其特征在于，按质量百分比计，原料包括：88％-93.8％食用菌菌渣，5-9％的猪场废水MAP沉淀污泥，1％-3％的尿素，0.2％-0.5％的复合菌剂。
2.根据权利要求1所述的猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥，其特征在于，所述食用菌菌渣为质量比为1-2:1-2的杏鲍菇菌渣和金针菇菌渣混合物。
3.根据权利要求1所述的猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥，其特征在于，所述食用菌菌渣中含碳量为40-55％，含氮量为1.5～2.5％。
4.根据权利要求1所述的猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥，其特征在于，所述猪场废水MAP沉淀污泥中氨氮质量百分比为4-5.5％，磷质量百分比为12-15％，镁质量百分比为8-9％。
5.根据权利要求1所述的猪场废水MAP沉淀污泥与食用菌菌渣复合有机肥，其特征在于，所述复合菌剂包括质量比为(1.5-2)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1-1.5)∶(1.5-2)∶(1-2)的纤维素分解菌、枯草芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、短芽胞杆菌、酵母菌、乳酸杆菌的菌种混合物。
6.根据权利要求1-5任一项所述的复合有机肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将经预处理的猪场废水MAP沉淀污泥和经预处理的食用菌菌渣混合得混合物料，向所得混合物料中加入尿素和活化后的复合菌剂进行堆肥发酵，再将发酵所得物料粉碎、造粒即得所述复合有机肥。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述复合菌剂的活化方法为：将总有效活菌数≥100亿/g的菌种混合物加入25-30℃水中，封闭静置8-12h，其中，菌种混合物与水的质量比为1∶(90-110)。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合物料中C/N比为20-25。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述造粒方法为：取粉碎物料加入含质量分数为8％聚乙烯醇溶液的粘结剂混匀造粒，烘干，所得颗粒复合有机肥含水率低于15％。
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