CN109851446A - 一种厌氧发酵用含磷复合添加剂及发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厌氧发酵用含磷复合添加剂及发酵方法，含磷复合添加剂包括质量份数为0.1～20份膨胀蛭石微晶化粉末，0.1～5份菠萝碳，0.1～3份硅藻土，0.2～6份含磷矿质养分，1～2份厌氧微生物菌剂，在常温下均匀混合，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。以禽畜粪便作为发酵原料，厌氧污泥作为接种物，再添加该复合添加剂，能够显著改善厌氧发酵环境，提高厌氧发酵沼气产量与化学需氧量降解率，提高沼渣沼液稳定性。且发酵结束后收集的沼渣和沼液具有良好的总氮、总磷、总钾含量和总养分含量，极大地提高了沼渣沼液的肥效值，其制备工艺流程简单、操作容易、无污染，具有广泛的应用价值。

Description

一种厌氧发酵用含磷复合添加剂及发酵方法

技术领域

本发明属于厌氧发酵技术领域，涉及一种厌氧发酵用含磷复合添加剂的配方及提高沼渣沼液肥料化利用的方法。

背景技术

我国是畜牧业大国，年饲养生猪12亿头、牛1.5亿头、羊5.7亿只、家禽176亿只。根据2016年国家环保总局的统计调查，我国畜禽养殖业每年产生约40亿吨畜禽粪便，且其有效处理率仅为50％左右。另一方面，我国城镇化的快速发展导致了市政垃圾的大量产生。2014年5月，中国工程院院士、中国环境科学研究院院长孟伟在京表示，中国污水排放总量远远超过环境容量，仅COD(化学需氧量)就超出环境容量三倍多。国家环保总局的研究认为，中国水环境的COD承载力为740.9万吨，但全国第一次污染源调查发现，COD实际排放量为3028.96万吨。然而，厌氧发酵技术的日趋成熟也许能够有效解决这两种废弃物的污染问题。畜禽粪便作为一种优良的发酵底物已经被国内外众多相关文献报道，而污水以接种物的角色参与厌氧发酵也已经备受认可。通过厌氧发酵技术，能够联合高效的利用这些废弃物，变废为宝，实现废弃物的资源化再利用，具有重要的现实意义。

厌氧发酵是一种多菌种协作的有机质处理技术，它能在无氧条件下通过微生物的消化作用将废弃物中的有机质转化为沼气。发酵过程主要分为三个阶段，分别是水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段。实质上，厌氧发酵过程是微生物间的相互作用和能量转化过程。微生物的生长和繁殖需要一定的营养物质，而磷元素是微生物生长最需要的营养物质，需通过外源添加的方式进行弥补，目前补充磷素的方式主要是以添加磷酸盐或磷肥为主。然而，磷肥中含有的大量的钙镁元素含量可能会对发酵微生物的生长和繁殖产生抑制作用，从而影响沼气的产量。此外，厌氧发酵工程中不仅存在微生物活性的问题，还存在一些普遍性的问题。例如，1)发酵持续时间较长，而产气高峰持续时间较短；2)发酵底物利用率较低，未被充分消化的沼渣沼液容易对环境造成二次污染；3)目前对于厌氧发酵的关注，普遍集中在如何改善厌氧发酵产气性能，而对于发酵后沼渣和沼液的肥料化利用却鲜有人问津，其深层原因是人类绿色消费观念不到位。实际上，发酵后的沼渣沼液作为一种优质的有机肥是一种优良的生物有机肥，但是，沼渣沼液中较低的磷含量是限制其广泛应用的主要问题。因此，可以添加一种既含磷又不会对厌氧发酵微生物产生抑制的复合添加剂，这样不仅可以补充微生物所需的磷元素，改善厌氧微生物的活性，促进其对有机质的利用，而且可以提高沼渣沼液的总养分含量，改善其肥料化利用的潜能。

蛭石，一种天然、无毒的硅酸盐矿物，具有二八面体和三八面体两种结构，由于其具有较高的磷含量，因此常被作为磷肥的制作原料，而且由于其优异的理化性质，也常被用作土壤改良剂或吸附剂。将含有蛭石的复合添加剂加入到厌氧发酵系统中，其含有的磷元素是厌氧微生物生命活动必需营养素；硅藻土由于其特殊的结构，可以吸附发酵环境中的重金属离子或其他有害物质，降低重金属离子或有害物质对发酵环境的危害，从而降低发酵失败的风险；而厌氧发酵本质上是由一系列氧化还原反应组成的一个完整的过程，整个过程中存在电子的转移，而菠萝碳由于其优异的导电性，可以作为一种良导体加快电子转移。更重要的是，由于厌氧发酵后的沼渣沼液中含有蛭石，这样蛭石与沼渣沼液联合作为肥料，以供给植物磷元素，提高沼渣和沼液的肥料化利用。

因此，添加一种含有营养素的、具有疏松多孔结构的功能性促进剂，用于显著改善发酵的环境和提升微生物的消化能力，促使有机质能够更快的、更彻底的被分解和利用，提高沼气产量，并改善沼渣沼液的肥料化利用成为目前本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种厌氧发酵用含磷复合添加剂，用以改善厌氧发酵环境，使沼气产量明显增加、提高化学需氧量和有机物降解，使发酵过程更稳定，并提高沼渣沼液中总氮、总磷和总钾的含量，改善其肥料化利用的潜能，实现了农业废弃物的资源化利用，为我国发展节本增效、绿色、环保的现代农业起到极大的推动作用。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种厌氧发酵用含磷复合添加剂，包括下述质量份数的原料：

优选的，所述含磷矿质养分包括下述质量份数的原料：

兽骨粉 0.1～3份；

鸟粪石 0.1～2份。

优选的，所述厌氧微生物菌剂包括产甲烷菌、产乙酸细菌、产氢细菌、酵母菌、乳酸菌或光合菌中的一种或多种。

相应地奔发明给出了一种厌氧发酵用含磷复合添加剂的制备方法，包括如下步骤：

1)膨胀蛭石微晶化粉末的制备

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用不同浓度的稀盐酸浸泡，然后将得到的产物置于烘箱内烘干；将得到的产品置于马弗炉内焙烧，得到膨胀蛭石；将膨胀蛭石粉碎，再加入质量百分比2％～4％的活化剂，将混合有活化剂的粉体过筛，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用；

2)菠萝碳材料的制备

将废弃菠萝皮干粉原料置于坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下保温，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，再用无水乙醇和去离子水的混合液离心清洗干净后，将其置于烘箱内保温，即得菠萝皮热解碳化产物；

3)含磷复合添加剂的制备

将质量份数为0.1～20份膨胀蛭石微晶化粉末，0.1～5份菠萝碳，0.1～3份硅藻土，0.2～6份矿质养分和1～2份厌氧微生物菌剂，在常温下混合均匀，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

优选的，所述步骤1)中，用1～3mol/L的稀盐酸在60～80℃下浸泡1～3h。

优选的，所述步骤1)中，控制马弗炉炉内温度为300～600℃，保温2～4h。

优选的，所述步骤1)中，活化剂为乙二醇或三乙醇胺。

优选的，所述步骤2)中，废弃菠萝皮干粉原料在管式炉内400～800℃下保温2～4h；在烘箱内90～110℃下保温10～20h。

本发明相应地给出了一种利用厌氧发酵用含磷复合添加剂进行沼渣沼液发酵的方法，包括如下步骤：

1)以预先堆沤的畜禽粪便为原料，按照质量份数添加入新鲜畜禽粪便60～200份和接种物120～400份，再加入0.1～40份含磷复合添加剂，控制整个原始料液浓度为8～12％，充分搅拌，在厌氧环境下，30～40℃下发酵，得到沼渣和沼液；

2)将沼渣和沼液干燥、粉碎后得到颗粒状沼肥备用；将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为(400～600)：(20～80)均匀混合，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

优选的，所述接种物为城市污水处理厂的厌氧污泥；所述表面活性剂为按照质量比2：3混合的十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甘油酯。

本发明以天然矿物为主要原料，与传统酶类，无机物和有机物相比，本发明的创新点在于制备了一种厌氧发酵用含磷复合添加剂，利用复合添加剂中多种组分的协同效应，改善厌氧发酵的性能。将复合添加剂加入厌氧发酵系统后，最终获得的沼气产量不低于385mL/g VS,总固体含量和挥发性固体含量降解分别不低于27％和38％，发酵系统中的总化学需氧量降解率不低于58％，凯氏氮总量不高于1600mg/L；而在发酵结束后，沼渣稳定性更高，其总失重量低于63％，而且由于含磷复合添加剂的存在，使得沼渣沼液中的磷含量不低于6g/kg，而且总养分量大于5.4％，符合中国农业标准NY525-2012中对总养分大于5％的规定，可以用作NPK生物复合肥，提高番薯平均亩产量不低于27％。因此，所制备的含磷复合添加剂不仅能改善厌氧发酵的性能，而且还可以改善沼渣和沼液肥料化利用的潜能。

本发明的特点在于：

1)本发明中制备的厌氧发酵用复合添加剂具有高磷含量的特点，可以为发酵系统中的微生物提供必要的磷营养素，改善微生物活性。

2)所制备的含磷复合添加剂包含有多种组分，不同组分之间具有协同效应，其中蛭石和含磷矿质养分可以改善微生物活性，硅藻土可以吸附发酵环境中的有害物质，降低厌氧发酵失败的风险，而菠萝碳则可以加快不同细菌之间的电子转移，从而加快沼气生产。因此该添加剂可以极大地改善厌氧发酵性能，提高沼气产量和有机物降解率，而且该含磷复合添加剂可以提高发酵后沼渣和沼液的磷含量，改善以前的沼渣和沼液存在的磷缺乏的问题，实现沼渣沼液的肥料化利用。

3)该含磷复合添加剂具有制备工艺流程简单、操作容易、效果好、投资少、无污染的特点，并为厌氧发酵沼气生产工业开辟了一条新的技术途径，同时也开启了厌氧发酵沼渣沼液肥料化利用的新篇章。

具体实施方式

下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了使本发明实施的手段清楚易懂，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

1)制备膨胀蛭石微晶化粉末：

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用1～3mol/L的稀盐酸在60～80℃下浸泡1～3h，然后将得到的产物置于烘箱内烘干，随后得到的产品置于马弗炉内，并控制炉内温度为300～600℃，保温2～4h后，得到膨胀蛭石，再将得到的膨胀蛭石置于粉碎设备中进行粉碎，同时在粉碎设备中加入2％～4％质量百分比的乙二醇或三乙醇胺，再将粉碎后的粉体通过筛选，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用。

2)菠萝碳材料的制备：菠萝碳材料是由废弃菠萝皮经热解碳化得到的碳化产物，具体制备如下：

取一定量的废弃菠萝皮原料，将菠萝皮干粉原料置于刚玉坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下400～800℃下保温2～4h，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，用无水乙醇和去离子水的混合物清洗干净后，将其置于烘箱内90～110℃下保温10～20h，最后获得菠萝皮热解碳化产物。

3)制备含磷复合添加剂：

按照每升发酵料液的配方为：

将上述物质以相应的添加量在常温下混合均匀，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

其中，含磷矿质养分为兽骨粉和鸟粪石，其中质量份数为兽骨粉0.1～3份，鸟粪石0.1～3份。

厌氧微生物菌剂为产甲烷菌、产乙酸细菌、产氢细菌、酵母菌、乳酸菌或光合菌中的一种或多种。所有菌种通过计算机辅助筛选、培养得到。

利用上述制备的厌氧发酵用含磷复合添加剂进行沼渣沼液发酵的方法，包括：

1)以预先堆沤处理的畜禽粪便为原料，按照质量份数添加新鲜畜禽粪便60～200份，接种物120～400份和含磷复合添加剂0.1～40份进行沼气发酵，控制整个原始料液浓度为8～12％，充分搅拌混合，在30～40℃下进行发酵。在获得清洁能源沼气的同时，收集发酵后的沼渣沼液。

2)将发酵结束后的沼渣和沼液干燥、粉碎得到颗粒状沼肥以备用；将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为(400～600)：(20～80)均匀混合，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

所述接种物为城市污水处理厂的厌氧污泥；表面活性剂为按照质量比2：3的十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甘油酯。

按照上述步骤，下面通过实施例1-4进一步说明本发明添加剂厌氧发酵的不同原料组分。

实施例1

1)制备膨胀蛭石微晶化粉末：

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用浓度为3mol/L的稀盐酸在60℃下浸泡1h，然后将得到的产物置于烘箱内烘干，随后得到的产品置于马弗炉内，并控制炉内温度为300℃，保温4h后，得到膨胀蛭石，再将得到的膨胀蛭石置于粉碎设备中进行粉碎，同时在粉碎设备中加入4％质量百分比的三乙醇胺，再将粉碎后的粉体通过筛选，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用；

2)制备菠萝碳材料：

取质量份数2份的废弃菠萝皮原料，将菠萝皮干粉原料置于刚玉坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下500℃下保温2h，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，用无水乙醇和去离子水的混合物清洗干净后，将其置于烘箱内105℃下保温12h，最后获得菠萝皮热解碳化产物。

3)制备含磷复合添加剂：

将质量份数为1.2份膨胀蛭石微晶化粉末，0.1份菠萝碳材料，0.1份硅藻土，2份含磷矿质养分(兽骨粉0.5份，鸟粪石1.5份)和1份厌氧微生物菌剂产甲烷菌在常温下混合，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

4)利用含磷复合添加剂进行厌氧发酵并收集沼渣和沼液：

以质量份数100牛粪作为发酵原料，结合300份城市污水处理厂的厌氧污泥和12份含磷复合添加剂对发酵原料进行充分混合搅拌，控制厌氧发酵的总固体含量为8％，在40℃下进行发酵。累计沼气产量为458.9mL/g VS。

5)成品肥料的制备：

将发酵结束后的沼渣和沼液干燥、粉碎得到颗粒状沼肥以备用，将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为400：30均匀混合，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

对番薯施以本发明中的成品肥料以提高亩产量并改善土壤性质。

实施例2

1)制备膨胀蛭石微晶化粉末：

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用浓度为1mol/L的稀盐酸在70℃下浸泡2h，然后将得到的产物置于烘箱内烘干，随后得到的产品置于马弗炉内，并控制炉内温度为400℃，保温2h后，得到膨胀蛭石，再将得到的膨胀蛭石置于粉碎设备中进行粉碎，同时在粉碎设备中加入2％质量百分比的乙二醇，再将粉碎后的粉体通过筛选，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用；

2)制备菠萝碳材料：

取废弃菠萝皮原料，将菠萝皮干粉原料置于刚玉坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下400℃下保温3h，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，用无水乙醇和去离子水的混合物清洗干净后，将其置于烘箱内90℃下保温20h，最后获得菠萝皮热解碳化产物。

3)制备含磷复合促进剂：

将质量份数为10份膨胀蛭石微晶化粉末，5份菠萝碳材料，3份硅藻土，3.0份矿质养分(兽骨粉1.0份，鸟粪石2.0份)和1份厌氧微生物菌剂产乙酸细菌在常温下混合，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

4)利用含磷复合添加剂进行厌氧发酵并收集沼渣和沼液：

以质量份数60牛粪作为发酵原料，结合120份城市污水处理厂的厌氧污泥和0.1份含磷复合添加剂对发酵原料进行充分混合搅拌，控制厌氧发酵的总固体含量为10％，在30℃下进行发酵。累计沼气产量为427.8mL/g VS。

5)利用含磷复合添加剂进行厌氧发酵并收集沼渣和沼液：

将发酵结束后的沼渣和沼液干燥，粉碎得到颗粒状沼肥以备用，将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为450：35均匀混合，加水润湿后烘干，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

对番薯施以本发明中的成品肥料以提高亩产量并改善土壤性质。

实施例3

1)制备膨胀蛭石微晶化粉末：

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用浓度为2mol/L的稀盐酸在80℃下浸泡3h，然后将得到的产物置于烘箱内烘干，随后得到的产品置于马弗炉内，并控制炉内温度为600℃，保温3h后，得到膨胀蛭石，再将得到的膨胀蛭石置于粉碎设备中进行粉碎，同时在粉碎设备中加入3％质量百分比的三乙醇胺，再将粉碎后的粉体通过筛选，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用；

2)制备菠萝碳材料：

取废弃菠萝皮原料，将菠萝皮干粉原料置于刚玉坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下400℃下保温4h，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，用无水乙醇和去离子水的混合物清洗干净后，将其置于烘箱内110℃下保温10h，最后获得菠萝皮热解碳化产物。

3)制备含磷复合添加剂：

将质量份数为0.1份膨胀蛭石微晶化粉末，1.5份菠萝碳材料，1.5份硅藻土，0.2份矿质养分(兽骨粉0.1份，鸟粪石0.1份)和2份厌氧微生物菌剂产氢细菌在常温下混合，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

4)利用含磷复合添加剂进行厌氧发酵并收集沼渣和沼液：

以质量份数180牛粪作为发酵原料，结合400份城市污水处理厂的厌氧污泥和40份含磷复合添加剂对发酵原料进行充分混合搅拌，控制厌氧发酵的总固体含量为9％，在40℃下进行发酵。累计沼气产量为398.5mL/g VS。

5)成品肥料的制备：

将发酵结束后的沼渣和沼液干燥，粉碎得到颗粒状沼肥以备用，将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为500：80均匀混合，加水润湿后烘干，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

对番薯施以本发明中的成品肥料以提高亩产量并改善土壤性质。

实施例4

1)制备膨胀蛭石粉末：

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用浓度为2mol/L的稀盐酸在80℃下浸泡2h，然后将得到的产物置于烘箱内烘干，随后得到的产品置于马弗炉内，并控制炉内温度为500℃，保温2h后，得到膨胀蛭石，再将得到的膨胀蛭石置于粉碎设备中进行粉碎，同时在粉碎设备中加入4％质量百分比的乙二醇，再将粉碎后的粉体通过筛选，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用；

2)制备菠萝碳材料：

取质量份数5份的废弃菠萝皮原料，将菠萝皮干粉原料置于刚玉坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下800℃下保温2h，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，用无水乙醇和去离子水的混合物清洗干净后，将其置于烘箱内105℃下保温12h，最后获得菠萝皮热解碳化产物。

3)制备含磷复合添加剂：

将质量份数为20份膨胀蛭石微晶化粉末，5份菠萝碳材料，2份硅藻土，5.0份矿质养分(兽骨粉2.0份，鸟粪石3.0份)和2份厌氧微生物菌剂(酵母菌1份和乳酸菌1份)在常温下混合，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

4)利用含磷复合添加剂进行厌氧发酵并收集沼渣和沼液：

以质量份数200牛粪作为发酵原料，结合300份城市污水处理厂的厌氧污泥和12份含磷复合添加剂对发酵原料进行充分混合搅拌，控制厌氧发酵的总固体含量为12％，在40℃下进行发酵。累计沼气产量为386.4mL/g VS。

5)成品肥料的制备：

将发酵结束后的沼渣和沼液干燥，粉碎得到颗粒状沼肥以备用，将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为500：20均匀混合，加水润湿后烘干，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

对番薯施以本发明中的成品肥料以提高亩产量并改善土壤性质。

对比例1

以单一牛粪为发酵底物，厌氧污泥为接种物进行厌氧发酵。

以单一牛粪为发酵底物，添加量为120份，城市污水处理厂的厌氧污泥为接种物，添加量为280份，控制厌氧发酵的总固体含量为10％，对发酵料液进行充分搅拌，在40℃进行发酵，累计沼气产量为261.1mL/g VS。

进一步，成品肥料的制备包括以下步骤：将发酵结束后的沼渣和沼液干燥，粉碎得到颗粒状沼肥以备用，将颗粒状沼肥与表面活性剂混合，加水润湿后造粒，烘干，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

这种肥料按照以下质量份数的原料制备：沼渣和沼液400份，表面活性剂20份。对番薯施以本发明中的成品肥料以提高亩产量并改善土壤性质。

验证试验：

使用本发明中不同原料组分复合添加剂进行厌氧发酵的实施例1-4作为实验组，同时以未加入含磷复合添加剂的厌氧发酵体系作为对照组，对照组和实验组按照同样的底物比例和发酵环境进行发酵。沼气产量依据排水集气法进行测定。总固体含量和挥发性固体含量分别通过烘干法和灼烧法测定。化学需氧量和稳定性测试用以检测沼渣和沼液排放后对环境的污染，通过此来评定沼渣和沼液的污染程度。同时，总氮、总磷、总钾含量的测定用来评定沼渣和沼液肥料化利用的潜能。将沼渣和沼液样品分别通过重铬酸钾法测定化学需氧量，综合热分析法测定稳定性。同时，凯氏法测定总氮含量，碱融-钼锑抗分光光度法测定总磷含量，火焰原子吸收分光光度法测定总钾含量。

统计发酵过程中产气量和发酵机制利用率，收集总产气量，总固体降解率和挥发性固体降解率作为表征，具体结果见表1。发酵结束后沼渣和沼液化学需氧量，稳定性测定和总磷含量结果见表2。发酵结束后沼渣和沼液的总氮，总磷和总钾含量见表3。

表1不同含磷复合添加剂对产气量和底物降解的影响

添加剂	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						沼气产量(mL/g VS)	261.1	458.9	427.8	398.5	386.4
缩短发酵时间(d)	0	7	5	4	4
						总固含量降解(％)	8.12-12.35	34.65-43.67	33.24-42.56	29.32-38.76	27.43-36.84
挥发性固体降解(％)	19.38-32.76	41.54-50.84	40.84-49.35	38.93-48.75	39.71-48.52

从表1可以看出，本发明制备沼气产量良好的含磷复合添加剂，其累计产气量不低于385mL/g VS，总固体含量降解率不低于27％，且挥发性固体降解不低于38％。由表1看出，本发明制备的厌氧发酵用含磷复合添加剂具有显著改善发酵环境和提升微生物的消化能力，促使有机物能够更快地被分解和利用，提高发酵沼气产量，缩短发酵周期，是一种加工性能良好、具有优异促进性能的厌氧发酵用复合添加剂。

表2不同含磷复合添加剂对化学需氧量和稳定性的影响

添加剂	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						化学需氧量降解率(％)	41.5％	65.8％	60.3％	58.6％	58.1％
凯氏氮含量(mg/L)	1435-1648	1387-1563	1354-1536	1335-1574	1329-1532
						失重比(％)	65.4-77.4	50.2-59.3	50.9-60.2	51.2-61.9	51.5-62.1

从表2可知，本发明中的复合添加剂有效提高了厌氧发酵有机质的降解，其中化学需氧量降解率不低于58％，凯氏氮含量最高不大于1574mg/L。发酵结束后，沼渣沼液失重比不高于62.1％，说明该含磷复合添加剂可以提高厌氧发酵稳定性，并降低沼渣沼液对环境的危害，提高沼渣和沼液肥料化利用的可能性。

表3不同含磷复合添加剂对总氮，总磷和总钾的影响

添加剂	土壤	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
							总氮(g/kg)	0.15-0.20	32.1-33.5	37.2-38.8	37.0-38.5	36.4-37.2	36.1-36.6
总磷(g/kg)	0.06-0.10	4.4-5.2	7.3-8.4	6.2-7.1	6.9-7.7	7.2-7.8
							总钾(g/kg)	0.10-0.15	10.6-11.0	11.2-11.6	11.4-11.9	10.9-11.3	10.7-11.0
总养分(％)	--	4.71-4.97	5.57-5.88	5.46-5.75	5.42-5.62	5.40-5.54

从表3中可以看出，在厌氧发酵系统中加入含磷复合添加剂后，极大地提高了沼渣和沼液中总氮，总磷和总钾的含量，总养分也高于国标中对总养分5％的要求，从而提高沼渣和沼液肥料化利用的潜力。

表4不同含磷复合添加剂对番薯亩产量的统计分析

从表4可以看出，利用含磷复合添加剂进行厌氧发酵得到的沼渣和沼液所制备的肥料相比于普通肥料，番薯平均亩产量增产量不低于27％。总养分含量也进一步说明了这种肥料具有优异的肥效。

本发明制备的一种厌氧发酵用功能添加剂的优越性在于：

1)本发明中制备的厌氧发酵用复合添加剂以废弃物和矿物质材料为原料，其磷含量较高，可以极大地改善微生物的活性，既有效处理了废弃物，同时提高了厌氧发酵的效率。

2)本发明中所用的膨胀蛭石微晶化粉末和菠萝碳材料，其既能加快厌氧发酵的沼气生产速率，又能提高厌氧发酵系统的缓冲能力，增加厌氧发酵的成功几率，而本发明中所用的矿质养分可以为发酵系统中的细菌提供相应的营养素，对于提高细菌活性有极大的帮助。利用复合添加剂中不同组分之间的协同效应，共同改善厌氧发酵性能。

3)使用含磷复合添加剂，提高了原料的利用率和厌氧发酵底物的降解率，改善了沼渣和沼液的化学需氧量降解率和稳定性，增加了沼渣和沼液中总氮，总磷和总钾的含量，尤其是提高沼渣和沼液中总磷的含量，从而提高沼渣和沼液作为生物有机肥的潜能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种厌氧发酵用含磷复合添加剂，其特征在于，包括下述质量份数的原料：

2.根据权利要求1所述的一种厌氧发酵用含磷复合添加剂，其特征在于，所述含磷矿质养分包括下述质量份数的原料：

兽骨粉 0.1～3份；

鸟粪石 0.1～3份。

3.根据权利要求1所述的一种厌氧发酵用含磷复合添加剂，其特征在于，所述厌氧微生物菌剂包括产甲烷菌、产乙酸细菌、产氢细菌、酵母菌、乳酸菌或光合菌中的一种或多种。

4.一种厌氧发酵用含磷复合添加剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)膨胀蛭石微晶化粉末的制备

将蛭石原矿磨细，将得到的蛭石粉末用不同浓度的稀盐酸浸泡，然后将得到的产物置于烘箱内烘干；将得到的产品置于马弗炉内焙烧，得到膨胀蛭石；将膨胀蛭石粉碎，再加入质量百分比2％～4％的活化剂，将混合有活化剂的粉体过筛，得到平均粒度为375目以上的膨胀蛭石微晶化粉末，包装备用；

2)菠萝碳材料的制备

将废弃菠萝皮干粉原料置于坩埚内，在开放式管式炉内氮气气氛下保温，然后将得到的碳质混合物用研钵粉末，再用无水乙醇和去离子水的混合液离心清洗干净后，将其置于烘箱内保温，即得菠萝皮热解碳化产物；

3)含磷复合添加剂的制备

将质量份数为0.1～20份膨胀蛭石微晶化粉末，0.1～5份菠萝碳，0.1～3份硅藻土，0.2～6份矿质养分和1～2份厌氧微生物菌剂，在常温下混合均匀，即得厌氧发酵用含磷复合添加剂。

5.根据权利要求4所述的一种厌氧发酵用含磷复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，用1～3mol/L的稀盐酸在60～80℃下浸泡1～3h；控制马弗炉炉内温度为300～600℃，保温2～4h。

6.根据权利要求4所述的一种厌氧发酵用含磷复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，活化剂为乙二醇或三乙醇胺。

7.根据权利要求4所述的一种厌氧发酵用含磷复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，废弃菠萝皮干粉原料在管式炉内400～800℃下保温2～4h；在烘箱内90～110℃下保温10～20h。

8.一种利用厌氧发酵用含磷复合添加剂进行沼渣沼液发酵的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)以预先堆沤的畜禽粪便为原料，按照质量份数添加入新鲜畜禽粪便60～200份和接种物120～400份，再加入0.1～40份含磷复合添加剂，控制整个原始料液浓度为8～12％，充分搅拌，在厌氧环境下，30～40℃下发酵，得到沼渣和沼液；

2)将沼渣和沼液干燥、粉碎后得到颗粒状沼肥备用；将颗粒状沼肥与表面活性剂按照质量比为(400～600)：(20～80)均匀混合，并筛选出粒径均匀的固态成品肥料。

9.根据权利要求9所述的沼渣沼液发酵的方法，其特征在于，所述接种物为城市污水处理厂的厌氧污泥；

所述表面活性剂为按照质量比2：3混合的十二烷基苯磺酸钠和脂肪酸甘油酯。

10.根据权利要求8所述的沼渣沼液发酵的方法，其特征在于，所述厌氧发酵用含磷复合添加剂沼渣沼液发酵累计产气量不低于385mL/g VS，总固体含量降解率不低于27％，且挥发性固体降解不低于38％；厌氧发酵有机质化学需氧量降解率不低于58％，凯氏氮含量不大于1574mg/L；沼渣沼液中的磷含量不低于6g/kg，而且总养分量大于5.4％。