CN102391027B - 一种用于污泥发酵有机肥的调理剂及制造和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于污泥发酵有机肥的调理剂及制造和使用方法，该调理剂，按重量比，包括：豆饼粉30-35份；麦麸65-70份；糖1-2份；KH2PO4 0.5-1份；纳豆芽孢杆菌1×107-1×109个/克培养基。本发明利用纳豆菌具有的强力的病原菌抑制能力，可以产酸，调节菌群，通过污泥发酵及纳豆菌的作用，使污泥无害化。纳豆菌还能生成多种蛋白酶(特别是碱性蛋白酶)、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶，降解植物性杂质某些复杂的碳水化合物，从而提高污泥的转化率。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机肥料的调理剂及其制备方法，具体地涉及一种用于污泥发酵有机肥的调理剂成份配方及制备方法。
背景技术
农业生产提倡使用有机肥、菌肥，从而增加土壤的有机质含量及土壤酶活性。国内外研究认为，施用有机肥可以增加土壤团聚体的数量、提高土壤微生物生物量和土壤酶活性，以及提高氮磷钾等速效养分含量，达到保持土壤肥力和作物可持续高产的作用。目前，商品有机肥的原料有农产品废弃物、畜牧污泥(粪便)、城市生活污泥等。
随着我国人口快速城市化以及畜牧产业的规模化，城市每年产生的生活污泥和畜牧污泥也日益增多；目前，国内污泥肥料化处置大多采用堆肥处理。堆肥处理可将污泥转化为肥料，从而变废为宝。
微生物是堆肥发酵的主体，它们相互配合、协同作用，分解蛋白质、脂肪、纤维素、淀粉。微生物菌剂在污泥堆肥上具有一定的促进作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污泥发酵有机肥的调理剂成份配方及制备方法，该肥料利用污泥发酵制成，可充分利用污泥，变废为宝。
本发明提供的技术方案如下：
一种用于污泥发酵有机肥的调理剂，按重量比，包括：
豆饼粉 30-35份；
麦麸 65-70份；
糖 1-2份；
磷酸盐 0.5-1份；
水 50-60份；
纳豆芽孢杆菌 1×107-1×109个/克培养基。
更佳地，所述的调理剂中含有纳豆芽孢杆菌6000万至9000万个/g培养基(6×107-9×107个/克培养基)。
较佳地，所述的磷酸盐为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。
一种用于污泥发酵有机肥的调理剂的制备方法，按重量比，包括：
豆饼粉 30-35份；
麦麸 65-70份；
糖 1-2份；
磷酸盐 0.5-1份；
将以上原料加水调制成水分50-60％，PH6.8-7.3的培养基，灭菌，冷却后，接种纳豆芽孢杆菌；培养之后，制成含芽孢杆菌1×107-1×109个/克培养基的调理剂。
较佳地，所述的培养为25-45℃培养3-8d，制成调理剂。
更佳地，所述的培养为35-40℃培养4-6d，制成调理剂。
一种污泥发酵方法，其特征在于，该发酵方法使用了前述的用于污泥发酵有机肥的调理剂。
较佳地，前述的一种污泥发酵方法，包括如下步骤：
A、将污泥调整至水分含量55-65％、C/N值27-33，全碳35-45％；
B、第一次发酵堆肥：搅拌均匀后送到发酵装置建成发酵堆，升温，在发酵温度50-55℃，PH值7-9的条件下，发酵65-75h；
C、第二次发酵堆肥：在发酵温度55-60℃，PH值7-9的条件下，发酵55-75h。
其中，所述的污泥可来自污水处理厂，畜牧养殖业等。
其中，步骤B和步骤C中分别加入前述的调理剂，调理剂的加入量为，按重量比，8-15％堆肥重量。
较佳地，堆肥采用发酵池式、仓式或隧道式堆肥装置。这些堆肥装置为现有技术并可购买得到。
较佳地，步骤A的调整为加入农业有机废弃物。
较佳地，第一次发酵堆肥结束之后，第二次发酵堆肥之前，对堆肥进行完全翻料。翻料处理可促进原料与空气接触，增强好氧发酵堆体中微生物的活力，从而提高堆肥效率和堆肥质量。
在本发明的较佳实施例中，步骤A的调整为加入农业有机废弃物，所述的农业有机废弃物包括食用菌培养基下脚料、烟叶渣、玉米芯、农作物秸秆等中的一种或是其混合物。
本发明所用的纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)目前已商品化，可以通过购买得到。它是枯草芽孢杆菌的一个亚种，纳豆菌是具有耐酸、耐热特性的有益菌，具有降解纤维、蛋白质的功效，是动物的有益菌之一，广泛作为饲料的微生物添加剂。本发明则改变了其用途，将其应用于污泥堆肥中，本发明利用其具有的强力的病原菌抑制能力，可以产酸，调节菌群，通过污泥发酵及纳豆菌的作用，使污泥无害化。本发明还利用纳豆菌生成多种蛋白酶(特别是碱性蛋白酶)、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶，降解植物性杂质某些复杂的碳水化合物，从而提高污泥的转化率。
在堆肥过程中，污泥中的氨化细菌对自然界中蛋白质及其产物的分解起着重要的作用，而接种的纳豆芽孢杆菌降解蛋白和纤维。其它还有一些种类的污泥细菌对纤维素进行分解。堆肥中的这些多菌株或菌类，它们相互配合、协同作用，达到腐熟效果。
本发明采用固态培养的工艺。在固体培养基中接种纳豆芽孢杆菌，在仓式培养箱、浅盘或建成发酵堆中培养，制成纳豆芽孢杆菌调理剂。由于是固体培养，极大地降低了芽孢杆菌的成本。本发明纳豆芽孢杆菌调理剂能促进污泥发酵，发酵升温快，减少异味，更适合城市污泥堆肥。本发明采用二步好氧堆肥法，配合调理剂的使用，可将传统的条垛污泥堆肥法的腐熟时间30-40天减少为110-160h，缩短发酵周期，大大提高了堆肥效率，提高了污泥的处理能力，并且处理成本低。
附图说明
图1为堆肥过程升温与调理剂的关系；
图2为堆肥中碳源利用与调理剂培养温度的关系。
具体实施方式
实施例一
菌种、培养基、堆肥材料：
菌种：纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)购自厦门绿标生物科技公司，为液体状，里面约含纳豆芽孢杆菌500万个/ml。
培养基，按重量比，豆饼粉31％、麦麸67％、蔗糖1.2％、KH2PO40.8％，调制为水分56％、PH6.8-7.3；培养基121℃灭菌30min。
堆肥原料为自来水厂污泥。
仪器设备：WDP微生物多用培养箱，智能光照培养箱，细菌计数器、菌落计数器和塑料浅盘等。仓式培养箱长2.2m、宽1.0m、高1.1m，配置风量21m3/min的热风机(常温至90℃)及时间继电器。其中底部0.2m高作为鼓气、气流缓冲、导污层，以使风流均匀地通过通风孔道进入培养箱，并可收集渗滤液将其排出；仓壁用保温板制成，并做防腐保护。
纳豆芽孢杆菌调理剂的最佳培养温度的测定：按4ml菌液/100g培养基的接种量在培养基原料中接种芽孢杆菌，在33、36、39、42、45℃下进行好氧仓式培养5d，制成纳豆芽孢杆菌调理剂，分别含芽孢杆菌约6000万至9000万个/g培养基。将2％纳豆芽孢杆菌调理剂加入堆肥原料中，进行二步仓式静态堆肥。根据底物腐熟过程全碳变化、温度变化、种子发芽率指数来确定纳豆芽孢杆菌调理剂的最佳培养温度。种子发芽率指数(GI)测定采用黄瓜种子。
二步法仓式静态堆肥发酵工艺，即：一步发酵堆肥温度50-55℃，二步发酵堆肥温度55-60℃；第一次发酵堆肥结束之后，第二次发酵堆肥之前，对堆肥进行完全翻料。翻料处理可促进原料与空气接触，增强好氧发酵堆体中微生物的活力，从而提高堆肥效率和堆肥质量。两次堆肥温度充分覆盖了多种高温腐熟微生物的生长温度范围；又实时根据底物腐熟过程的全碳变化、温度变化、种子发芽率指数调整其通气量。仓式堆肥反应器长4.6m、宽2.0m、高2.1m，配置风量21m3/min的热风机(常温至90℃)及时间继电器，购自厦门绿标生物科技公司。其中，底部0.2m高作为鼓气、气流缓冲、导污层，以使风流均匀地通过通风孔道进入堆肥仓，并可收集渗滤液将其排出；仓壁用保温板制成，并做防腐保护，持续使用二年仍完好；十个反应器的堆肥车间占地约200m2，年处理污泥约1500吨。
堆肥过程的一个重要指标是开始阶段的升温情况；如果升温快，表明纳豆芽孢杆菌可以与各种微生物相互配合、协同作用，代谢活动强，产热多。实验结果见图1，不加纳豆芽孢杆菌调理剂(对照组)的堆肥升温明显比有加调理剂的慢。
使用纳豆芽孢杆菌调理剂堆肥过程的全碳变化：实验表明，将培养基原料39℃下制成的纳豆芽孢杆菌调理剂进行堆肥，微生物代谢活动旺盛，碳源利用快，发酵最好，结果见图2。
使用纳豆芽孢杆菌调理剂堆肥的腐熟效果：实验表明，使用纳豆芽孢杆菌调理剂堆肥的有机肥种子发芽率指数比不加纳豆芽孢杆菌调理剂(对照组)的高出2-5％，而且产热多，水分蒸发多；腐熟菌能够相互配合、协同作用，产生的异味更少，更适合城市污泥堆肥。
本实施例采用二步好氧堆肥，配合调理剂，将传统的条垛污泥堆肥法的腐熟时间30-40天减少为110-160h，缩短发酵周期，大大提高了堆肥效率，提高了污泥的处理能力。从而，提供了一种投资少、工艺简易、发酵周期短、占地少的污泥就地堆肥方法。
实施例二
菌种、培养基、堆肥材料：
菌种：同实施例一
培养基，按重量比，豆饼粉35份、麦麸65份、蔗糖1份、KH2PO41份，调制为水分50％、PH6.8-7.3；培养基121℃灭菌30min，接种纳豆芽孢杆菌4ml菌液/100g培养基；25℃培养4d，制成调理剂，其含纳豆芽孢杆菌约3000万至5000万个/g培养基。
实施例三
菌种、培养基、堆肥材料：
菌种：同实施例一
培养基，按重量比，豆饼粉30份、麦麸70份、蔗糖2份、KH2PO40.5份，调制为水分60％、PH6.8-7.3；培养基121℃灭菌30min，接种纳豆芽孢杆菌4ml菌液/100g培养基；35℃培养6d，制成调理剂，其中含纳豆芽孢杆菌1×108-2×108个/g培养基。
上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (7)
1.一种污泥发酵方法，所述的污泥为自来水厂污泥，包括如下步骤：
A、将污泥调整至水分含量55-65%、C/N值27-33，全碳35-45%；
B、第一次发酵堆肥：搅拌均匀后送到发酵装置建成发酵堆，升温，在发酵温度50-55℃，pH值7-9的条件下，发酵65-75h；
C、第二次发酵堆肥：在发酵温度55-60℃，pH值7-9的条件下，发酵55-75h；
其中，步骤B和步骤C中分别加入调理剂，调理剂的加入量为，按重量比，8-15%堆肥重量；
其中，所述的调理剂，按重量比，包括：
将以上原料加水调制成水分50-60%，pH6.8-7.3的培养基，灭菌，冷却后，接种纳豆芽孢杆菌；培养之后，制成含芽孢杆菌1×107-1×109个/克培养基的调理剂。
2.如权利要求1所述的一种污泥发酵方法，其特征在于：步骤A的调整为加入农业有机废弃物。
3.如权利要求1所述的一种污泥发酵方法，其特征在于：第一次发酵堆肥结束之后，第二次发酵堆肥之前，对堆肥进行完全翻料。
4.如权利要求1所述的一种污泥发酵方法，其特征在于：调理剂中，纳豆芽孢杆菌6×107-9×107个/克培养基。
5.如权利要求1所述的一种污泥发酵方法，其特征在于：调理剂中，所述的磷酸盐为磷酸二氢钾或磷酸氢二钾。
6.如权利要求1所述的一种污泥发酵方法，其特征在于：所述的培养为：培养基接种后，25-45℃生长3-8d，制成调理剂。
7.如权利要求1所述的一种污泥发酵方法，其特征在于：所述的培养为：培养基接种后，35-40℃培养4-6d，制成调理剂。
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