CN111743040B - 一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明属于饲料制备领域，并具体公开了一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法及其产品。该方法采用如下步骤：向有机泥渣中添加强氧化剂以获得降害泥渣；向降害泥渣中加入调理剂进行定向调质以获得调质泥渣；在80℃～200℃下对调质泥渣进行热调理得到热调理泥渣，最后对其进行稳定均一化处理，最终制得蚯蚓饲料。本发明采用强氧化剂破坏有机泥渣中的生物碱等对蚯蚓有毒害作用的有机物分子，并在热处理过程中实现进一步降解，有效解决了利用有机泥渣制备的饲料对蚯蚓神经系统具有毒害作用的缺陷，并且有机物分解时产生的甲烷、氨气等气体在热处理过程中被释放，避免其对蚯蚓呼吸产生抑制作用，进而制得有利于蚯蚓正常生长的蚯蚓饲料。

Description

一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法及其产品

技术领域

本发明属于饲料制备领域，更具体地，涉及一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法及其产品。

背景技术

蚯蚓作为一种杂食性环节动物，在土壤系统中分布广泛，占陆地无脊椎动物总生物量80％。蚯蚓在农业生产中可作为畜、禽、鱼类等养殖的蛋白质饲料，还可以疏松土壤和改善土壤肥力，并能处理城市和农村生产生活中的有机垃圾，具有极高的利用价值。

蚯蚓代谢旺盛，对饲料的要求量大，一条蚯蚓每日可消耗转化0.4～0.5g有机废弃物，每亩蚯蚓养殖过程中年需求180-240吨饲料。蚯蚓大规模养殖过程中，主要以生物质秸秆、有机污泥、畜禽粪便等各类有机废弃物为饲料。CN106387518A公开了一种综合型蚯蚓饲料，该饲料将动物粪便、福寿螺粉、秸秆、茶粕、锯末、芥麦皮、玉米康、生活垃圾、木薯渣、复合菌剂等原料经发酵腐熟后制得蚯蚓饲料。CN107455576A公开了一种蚯蚓饲料及其制备方法，该方法将农作物秸秆、牛粪、猪粪、鸡粪、麦麸、柚皮粉等原料经发酵、pH调节、脱水等工艺制得蚯蚓饲料的同时避免了蛋白质在基料上分解产生的恶臭问题。但是上述蚯蚓饲料制备方法均存在原料复杂，动物粪便收集困难，成本较高的缺陷，此外，制备工艺均需要发酵，耗时较长。

CN110407612A公布了一种蚯蚓堆肥协同干化的快速污泥肥料化方法，该方法以污水污泥颗粒作为蚯蚓养殖基质，对污泥蚯蚓粪混合物发酵处理得到蚯蚓粪肥。但该专利中污泥颗粒缺乏前处理工艺，含水率、病原菌、寄生虫及有害物质偏高，污泥成分与蚯蚓养殖所需营养成分并不完全匹配，不利于蚯蚓的生长。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法及其产品，其中该方法利用烟草废水污泥、药渣和屠宰场污泥作为原料，依次对其进行降害处理、定向调质、热调理和稳定均一化处理，以此有效调控污泥营养成分，同时降低其中生物碱含量和含水率，并且起到灭活病原菌、寄生虫的作用，进而制得营养丰富、适口性好的蚯蚓饲料。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，该方法包括如下步骤：

S1向有机泥渣中添加强氧化剂，降低所述有机泥渣的毒害作用，以此获得降害泥渣，其中所述有机泥渣包括烟草废水污泥、药渣污泥和屠宰场污泥中的一种或多种；

S2向所述降害泥渣中加入调理剂进行定向调质，从而在调控营养成分的同时为其提供脱水骨架，以此获得调质泥渣；

S3在80℃～200℃的温度下对所述调质泥渣进行热调理，得到热调理泥渣；

S4对所述热调理泥渣进行稳定均一化处理，最终制得所述蚯蚓饲料。

作为进一步优选地，步骤S1中，所述强氧化剂为过氧化氢、高碘酸或高锰酸钾；所述过氧化氢的添加量为所述有机泥渣中干基质量的0～2％；所述高碘酸的添加量为所述有机泥渣中干基质量的0～1％；所述高锰酸钾的添加量为所述有机泥渣中干基质量的0～2％。

作为进一步优选地，步骤S2中，所述调理剂包括动物粪便、餐厨垃圾、梗液、秸秆、木屑及上述物料的热解焦中的一种或多种；所述调理剂的添加量为所述有机泥渣中干基质量的10％～40％。

作为进一步优选地，步骤S3中，热调理过程中的加热速率为1℃/min～20℃/min，加热时间为10min～360min。

作为进一步优选地，步骤S3中，热调理过程中利用搅拌设备使物料混合均匀，并保证所述搅拌设备的转速为10r/min～30r/min。

作为进一步优选地，步骤S3中，向所述热调理泥渣中加入草木灰、乙酸或磷酸二氢铵溶液，进而将其pH值调节至6.2-7.1。

作为进一步优选地，步骤S3中，对所述热调理泥渣采用板框压滤脱水、真空抽滤或离心脱水的方式进行脱水处理，使得脱水后所述热调理泥渣的含水率为20％～40％。

作为进一步优选地，步骤S4中，进行稳定均一化处理前，向所述热调理泥渣中添加腐烂瓜果，并保证其添加量小于所述有机泥渣中干基质量的2％，采用发酵、自然风干或加热固化的方式进行稳定均一化处理。

按照本发明的另一方面，提供了一种利用上述方法制备的蚯蚓饲料。

作为进一步优选地，所述蚯蚓饲料中病原菌和寄生虫的灭活率超过95％，生物碱分解率超过90％，有机质含量超过50％。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明提供了一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其中采用烟草废水污泥、药渣和屠宰场污泥作为蚯蚓饲料的原料来源，具有成分稳定、有机质含量高、重金属含量低等优点；同时采用强氧化剂破坏有机泥渣中的生物碱等对蚯蚓有毒害作用的有机物分子结构，并在热处理过程中实现进一步降解，有效解决了利用有机泥渣制备的饲料对蚯蚓神经系统具有毒害作用的缺陷，并且有机物分解时产生的甲烷、氨气等气体在热处理过程中被释放，从而避免其对蚯蚓呼吸产生抑制作用；此外，有机物分解还避免了发酵过程中产生对蚯蚓有毒害作用的有机酸中间体，进而制得有利于蚯蚓正常生长的蚯蚓饲料；

2.此外，本发明针对性地选择了动物粪便、餐厨垃圾、梗液、秸秆、木屑、腐烂瓜果及上述物料的热解焦作为调理剂，一方面提高了蚯蚓饲料粗纤维、蛋白含量，调节碳氮比，提升营养价值，改善口感；另一方面利用该调理剂在污泥脱水过程中充当骨架，便于污泥水分流出，改善污泥脱水性能，降低脱水能耗，进而有效调节蚯蚓饲料的含水率；

3.尤其是，本发明通过对热调理过程中的反应条件进行优化，能够实现有机泥渣中粗纤维的软化分解，改善物理性能，为蚯蚓提供了繁殖场所；同时，热调理后污泥粗纤维、蛋白等有机质部分分解，可溶性组分增多，符合细、烂、软的特点，便于蚯蚓食用，并且能够大大缩短制备周期，调高制备效率；

4.利用本发明制备的蚯蚓饲料病原菌、寄生虫含量低，不会对蚯蚓正常生长造成损害，避免了蚯蚓在污泥基质中养殖存活率低的问题，并且湿度、pH可调节，适于蚯蚓食用。

附图说明

图1是本发明优选实施例提供的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，该方法包括如下步骤：

S1向有机泥渣中添加强氧化剂，降低该有机泥渣的毒害作用，以此获得降害泥渣，其中有机泥渣包括烟草废水污泥、药渣和屠宰场污泥中的一种或多种；

S2向降害泥渣中加入调理剂进行定向调质，从而在调控营养成分的同时为其提供脱水骨架，以此获得调质泥渣，其中调理剂包括动物粪便、餐厨垃圾、梗液、秸秆、木屑及上述物料的热解焦中的一种或多种，调理剂的添加量为有机泥渣中干基质量的10％～40％；

S3在80℃～200℃的温度下对调质泥渣进行热调理，得到热调理泥渣，热调理过程中保证加热速率为1℃/min～20℃/min，加热时间为10min～360min，同时可在热调理过程中利用搅拌设备使物料混合均匀，并保证搅拌设备的转速为10r/min～30r/min，从而起到强化换热的作用；

S4向热调理泥渣中添加腐烂瓜果，并保证其添加量小于有机泥渣中干基质量的2％，然后采用发酵、自然风干或加热固化的方式对其进行稳定均一化处理，最终制得蚯蚓饲料。

进一步，烟草废水污泥是造纸法烟草薄片再造过程中废水经过生化反应后产生的大量剩余污泥，经浓缩、稳定化处理形成的有机污泥。与城市生活污水污泥相比，烟草废水污泥含有更多的有机质，含量超过污泥干基质量的70％，重金属含量低，更适宜于制作蚯蚓饲料。但是，烟草废水污泥除上述含水率、病原菌、寄生虫、营养成分不完全匹配等问题外，还含有大量高浓度生物碱，酚类、醇类香精香料，生物碱可以干扰昆虫神经系统的刺激传导，引起神经通路阻塞，造成昆虫的神经麻痹及死亡，这也给烟草废水污泥制备蚯蚓饲料带来了巨大挑战。与之类似，药渣和屠宰场污泥虽然富含有机质，但是同样存在生物碱含量高，含水率、病原菌、寄生虫、营养成分不完全匹配等问题。本发明通过加入强氧化剂，破坏生物碱等有机物分子结构，避免发酵过程中有机酸中间体的产生，能够有效降低有机泥渣的毒害作用，同时在80℃～200℃的温度对其进行热调理，能够进一步促进生物碱的分解，并使有机物分解时产生的甲烷、氨气等气体释放，避免其抑制蚯蚓的呼吸。

进一步，步骤S1中，强氧化剂为过氧化氢、高碘酸或高锰酸钾；过氧化氢的添加量为有机泥渣中干基质量的0～2％；高碘酸的添加量为有机泥渣中干基质量的0～1％；高锰酸钾的添加量为有机泥渣中干基质量的0～2％，从而避免强氧化剂添加过少造成生物碱反应不充分，同时减少强氧化剂大量残留，影响蚯蚓正常生长。

进一步，步骤S3中，为调节蚯蚓饲料的含水率和pH，可向热调理泥渣中加入草木灰、乙酸或磷酸二氢铵溶液，进而将其pH值调节至6.2-7.1；同时可以采用板框压滤脱水、真空抽滤或离心脱水的方式对其进行脱水处理，通过热调理和机械脱水的双重作用，可以使得脱水后热调理泥渣的含水率达到20％～40％，进而实现蚯蚓饲料湿度、pH的调节。

按照本发明的另一方面，提供了一种利用上述方法制备的蚯蚓饲料，该蚯蚓饲料中病原菌和寄生虫的灭活率超过95％，生物碱分解率超过90％，有机质含量超过50％。

现以具体的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法及产品为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

S1取含水率为90％的烟草废水污泥作为有机泥渣，向其中添加有机泥渣干基质量1％的高碘酸，混合均匀得到降害泥渣；

S2向降害泥渣中加入有机泥渣干基质量10％的餐厨垃圾作为调理剂进行定向调质，以此获得调质泥渣；

S3在200℃下对调质泥渣进行热调理，加热速率为20℃/min，加热时间为10min，进而得到热调理泥渣；热调理过程中通过低速搅拌辅助物料混合，并保证搅拌机转速为30r/min；同时热调理过程中加入草木灰调节pH，使得最终热调理泥渣的pH值为7.1；最后采用板框压滤脱水的方式对热调理泥渣进行脱水处理，得到脱水后的热调理泥渣，含水率为20％；

S4将脱水后的热调理泥渣自然风干5天后，造粒成型得到蚯蚓饲料。

经检测该蚯蚓饲料中大肠菌、大肠杆菌等病原菌，蛔虫等寄生虫死亡率达到100％，灭活效果显著，生物碱分解率超过95％，有机质含量超过50％，营养丰富，适口性好。

实施例2

S1取含水率为90％的烟草废水污泥和药渣作为有机泥渣，向其中添加有机泥渣干基质量2％的高锰酸钾，混合均匀得到降害泥渣；

S2向降害泥渣中加入有机泥渣干基质量10％的猪粪和10％的餐厨垃圾热解焦作为调理剂进行定向调质，以此获得调质泥渣；

S3在150℃下对调质泥渣进行热调理，加热速率为15℃/min，加热时间为240min，进而得到热调理泥渣；热调理过程中通过低速搅拌辅助物料混合，并保证搅拌机转速为10r/min；同时热调理过程中加入乙酸调节pH，使得最终热调理泥渣的pH值为6.2；最后采用真空抽滤脱水的方式对热调理泥渣进行脱水处理，得到脱水后的热调理泥渣，含水率为30％；

S4将脱水后的热调理泥渣发酵4天后，造粒成型得到蚯蚓饲料。

经检测该蚯蚓饲料中大肠菌、大肠杆菌等病原菌，蛔虫等寄生虫死亡率达到100％，灭活效果显著，生物碱分解率超过98％，有机质含量超过60％，营养丰富，适口性好。

实施例3

S1取含水率为95％的烟草废水污泥和屠宰场污泥作为有机泥渣，向其中添加有机泥渣干基质量2％的30％过氧化氢水溶液，混合均匀得到降害泥渣；

S2向降害泥渣中加入餐厨垃圾、秸秆、木屑(质量比1:1:1)作为调理剂进行定向调质，调理剂的总添加量为有机泥渣干基质量的30％，以此获得调质泥渣；

S3在80℃下对调质泥渣进行热调理，加热速率为1℃/min，加热时间为360min，进而得到热调理泥渣；热调理过程中通过低速搅拌辅助物料混合，并保证搅拌机转速为10r/min；同时热调理过程中加入磷酸二氢铵溶液调节pH，使得最终热调理泥渣的pH值为6.8；最后采用离心脱水的方式对热调理泥渣进行脱水处理，得到脱水后的热调理泥渣，含水率为40％；

S4将脱水后的热调理泥渣在50℃下加热固化3天后，造粒成型得到蚯蚓饲料。

经检测该蚯蚓饲料中大肠菌、大肠杆菌等病原菌，蛔虫等寄生虫死亡率达到98％，灭活效果显著，生物碱分解率超过95％，有机质含量超过55％，营养丰富，适口性好。

实施例4

S1取含水率为92％的烟草废水污泥、药渣和屠宰场污泥作为有机泥渣，向其中添加有机泥渣干基质量1％的高锰酸钾，混合均匀得到降害泥渣；

S2向降害泥渣中加入餐厨垃圾、梗液、秸秆、木屑(质量比5:2:3:1)作为调理剂进行定向调质，调理剂的总添加量为有机泥渣干基质量的40％，以此获得调质泥渣；

S3在100℃下对调质泥渣进行热调理，加热速率为10℃/min，加热时间为200min，进而得到热调理泥渣；热调理过程中通过低速搅拌辅助物料混合，并保证搅拌机转速为15r/min；同时热调理过程中加入草木灰调节pH，使得最终热调理泥渣的pH值为7.0；最后采用板框压滤脱水的方式对热调理泥渣进行脱水处理，得到脱水后的热调理泥渣，含水率为40％；

S4向脱水后的热调理泥渣中加入有机泥渣干基质量2％的腐烂瓜果，发酵3天后造粒成型得到蚯蚓饲料。

经检测该蚯蚓饲料中大肠菌、大肠杆菌等病原菌，蛔虫等寄生虫死亡率达到100％，灭活效果显著，生物碱分解率超过95％，有机质含量超过55％，营养丰富，适口性好。

实施例5

S1取含水率为95％的烟草废水污泥作为有机泥渣，向其中添加有机泥渣干基质量1％的30％过氧化氢水溶液，混合均匀得到降害泥渣；

S2向降害泥渣中加入有机泥渣干基质量5％的牛粪、5％的鸡粪、4％羊粪、2％猪粪、2％狗粪和2％鸡粪的作为调理剂进行定向调质，以此获得调质泥渣；

S3在150℃下对调质泥渣进行热调理，加热速率为20℃/min，加热时间为240min，进而得到热调理泥渣；热调理过程中通过低速搅拌辅助物料混合，并保证搅拌机转速为10r/min；同时热调理过程中加入草木灰调节pH，使得最终热调理泥渣的pH值为6.5；最后采用真空抽滤脱水的方式对热调理泥渣进行脱水处理，得到脱水后的热调理泥渣，含水率为25％；

S4向脱水后的热调理泥渣中加入有机泥渣干基质量1％的腐烂瓜果，发酵3天后造粒成型得到蚯蚓饲料。

经检测该蚯蚓饲料中大肠菌、大肠杆菌等病原菌，蛔虫等寄生虫死亡率达到98％，灭活效果显著，生物碱分解率超过90％，有机质含量超过50％，营养丰富，适口性好。

实施例6

S1取含水率为93％的烟草废水污泥、屠宰场污泥作为有机泥渣，向其中添加有机泥渣干基质量0.5％的高锰酸钾，混合均匀得到降害泥渣；

S2向降害泥渣中加入有机泥渣干基质量10％的牛粪、5％的餐厨垃圾、5％的梗液、5％的秸秆作为调理剂进行定向调质，以此获得调质泥渣；

S3在150℃下对调质泥渣进行热调理，加热速率为20℃/min，加热时间为120min，进而得到热调理泥渣；热调理过程中通过低速搅拌辅助物料混合，并保证搅拌机转速为10r/min；同时热调理过程中加入草木灰调节pH，使得最终热调理泥渣的pH值为6.2；最后采用真空抽滤脱水的方式对热调理泥渣进行脱水处理，得到脱水后的热调理泥渣，含水率为35％；

S4向脱水后的热调理泥渣中加入有机泥渣干基质量2％的腐烂瓜果，发酵4天后造粒成型得到蚯蚓饲料。

经检测该蚯蚓饲料中大肠菌、大肠杆菌等病原菌，蛔虫等寄生虫死亡率达到95％，灭活效果显著，生物碱分解率超过90％，有机质含量超过50％，营养丰富，适口性好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1向有机泥渣中添加强氧化剂，降低所述有机泥渣的毒害作用，以此获得降害泥渣，其中所述有机泥渣包括烟草废水污泥、药渣和屠宰场污泥中的一种或多种；

S2向所述降害泥渣中加入调理剂进行定向调质，从而在调控营养成分的同时为其提供脱水骨架，以此获得调质泥渣；所述调理剂包括动物粪便、餐厨垃圾、梗液、秸秆、木屑及上述物料的热解焦中的一种或多种；所述调理剂的添加量为所述有机泥渣中干基质量的10%～40%；

S3在80℃～200℃的温度下对所述调质泥渣进行热调理，得到热调理泥渣；

S4对所述热调理泥渣进行稳定均一化处理，最终制得所述蚯蚓饲料。

2.如权利要求1所述的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，步骤S1中，所述强氧化剂为过氧化氢、高碘酸或高锰酸钾；所述过氧化氢的添加量为所述有机泥渣中干基质量的0～2%；所述高碘酸的添加量为所述有机泥渣中干基质量的0～1%；所述高锰酸钾的添加量为所述有机泥渣中干基质量的0～2%。

3.如权利要求1所述的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，步骤S3中，热调理过程中的加热速率为1℃/min～20℃/min，加热时间为10min～360min。

4.如权利要求1所述的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，步骤S3中，热调理过程中利用搅拌设备使物料混合均匀，并保证所述搅拌设备的转速为10r/min～30r/min。

5.如权利要求1所述的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，步骤S3中，向所述热调理泥渣中加入草木灰、乙酸或磷酸二氢铵溶液，进而将其pH值调节至6.2-7.1。

6.如权利要求1所述的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，步骤S3中，对所述热调理泥渣采用板框压滤脱水、真空抽滤或离心脱水的方式进行脱水处理，使得脱水后所述热调理泥渣的含水率为20%～40%。

7.如权利要求1所述的基于热调理的有机泥渣制备蚯蚓饲料的方法，其特征在于，步骤S4中，进行稳定均一化处理前，向所述热调理泥渣中添加腐烂瓜果，并保证其添加量小于所述有机泥渣中干基质量的2%，然后采用发酵、自然风干或加热固化的方式进行稳定均一化处理。

8.一种利用如权利要求1～7任一项所述方法制备的蚯蚓饲料。

9.如权利要求8所述的蚯蚓饲料，其特征在于，所述蚯蚓饲料中病原菌和寄生虫的灭活率超过95%，生物碱分解率超过90%，有机质含量超过50%。

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