CN1167098A

CN1167098A - 利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法及其发酵器

Info

Publication number: CN1167098A
Application number: CN97107378A
Authority: CN
Inventors: 钟骋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1997-12-10

Abstract

本发明提供了一种利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法。将粗纤维与黑液和产酸微生物按比例充分混合，在自然温度、最好是25～42℃温度条件下进行长期贮池贮存发酵、最好是进行24～150小时发酵，即得中性黑液粗纤维粉发酵料，在中性黑液粗纤维粉发酵料中加入不同的菌种，即可得肥料或饲料。投资少，耗能低，能充分利用黑液中的有机物质和粗纤维物质废弃物，环境污染小。本发明还提供了一种管道发酵器，有螺旋式发酵管道体、与管道体进料口连通的螺旋桨喂料机。

Description

利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法及其发酵器

本发明涉及的是一种将碱法造纸黑液用微生物发酵工程或废酸(无机酸或有机酸)使碱性黑液碱度降至中性，再制造成菌体蛋白饲料和肥料、生物农药载体等含有造纸黑液成分的其它产品的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法及其发酵器。

我国造纸工业多以碱法制浆，占化学法的70％左右。全国中小型纸厂9000余家，每年排放造纸废水约64亿吨。黑液是纸厂制浆过程中排放的碱度达pH9.6-12，并含有大量有机质的黑色液体。长期以来由于没有一个适合小型纸厂治理黑液的可行方法和技术设备，基本上未经任何处理就排入江河，造成水体严重污染。

国外近年来对污水的处理采用的几种新技术包括厌氧附着膜膨胀床工艺，厌氧过滤器、污泥床工艺等，尤其以上流式厌氧污泥床反应器(UASB)应用最为广泛。国内近年来应用大型沼气工程、厌氧发酵和喷流曝气两级装置等处理糖、酒等工业废水和生活污水，都得到广泛应用。但是至今国内外对于治理强碱性造纸黑液还没有一个适合中小型造纸厂的技术方案。国外和我国大纸厂仍用浓缩燃烧法。有人曾试验过废酸中和后加氨水制胡敏酸铵肥料、酸中和后用上流式厌氧污泥反应器(UASB+AF)处理等，但因基础投资高昂，我国中心小型造纸厂无力承受基础工程的投资。

以上均是用理化技术处理黑液。用微生物方法治理造纸黑液仅有公开号为CN1083143A《碱法造纸黑液治理及综合利用方法》。该专利申请是利用碱法造纸黑液作为草料的预处理碱化剂。黑液与草粉拌合后经48小时预处理接种瘤胃发酵菌种经5-7天发酵，发酵醪过滤渣烘干后作饲料原料。过滤液经活性污泥床曝气处理去除COD和BOD后排放。该方法的缺点：

①，利用价值低，可利用的产物是发酵醪过滤渣，而含有大量可利用发酵过滤液中的有机质经曝气被其它生物消化掉；

②，曝气的活性污泥和絮凝化学废渣又是新的污染源。

鉴于以上原因，本发明的目的是为了提供一种投资少，耗能低，可充分利用黑液中的有机物质和粗纤维物质废弃物，环境污染小的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法。本发明的另一个目的是为了提供一种用于该方法中的发酵器。

本发明方法的目的是这样实现的：本发明方法包括如下步骤：

1)，按粗纤维粉与黑液1∶5～15(重量比)的比例称取粉碎成1～10mm的粗纤维粉料投入发酵器中；

2)，按黑液与粗纤维粉5～15∶1(重量比)的比例提取黑液于发酵器中与粗纤维粉料充分混合；

3)，按黑液和粗纤维粉的总重量与产酸微生物100∶5～30(重量比)的比例在发酵池中加入产酸微生物菌种，在自然温度、最好是25～42℃温度条件下进行长期贮池贮存发酵、最好是进行24～150小时发酵，碱性发酵醪菌种即可降至中性，即得中性黑液粗纤维粉发酵料；

4)，在中性黑液粗纤维粉发酵料中加入不同的菌种，即可得肥料或饲料。粗纤维物质可采用农作物秸杆，例如稻草、麦草、玉米杆、花生藤、甘蔗渣等；林业废弃物树叶、树枝、木屑以及杂草、草炭酸盐土、磷酸盐土(又称泥炭)等，中和黑液的产酸微生物可采用厌氧微生物和乳酸菌、瘤胃细菌、沼气细菌等；好氧微生物有细菌、放线菌、真菌等，发酵器可采用池式、罐式、管道式等多种形式。

上述的中性黑液粗纤维发酵粉也可采用另一方法制得，即按粗纤维粉料100份、麦麸5～25份、玉米粉1～5份、(NH₄)₂SO₄1.25份，豆饼粉0.5～10份、水95～120份(以上均为重量份)搅拌均匀，使含水量65％左右，建堆发酵五天以上。

在上述的中性黑液粗纤维粉发酵料中加入粗纤维粉料，使其含水量为65％左右，接种入木霉和/或酵母菌和/或乳杆菌和/或固氮菌，拌合均匀后投入发酵器或室中作第二次发酵，可采用长期贮池贮存、最好是24～150小时发酵，烘干至含水量14％以下，包装即成菌蛋白饲料，也可采用其它菌蛋白微生物。

将上述的中性黑液粗纤维粉发酵料烘干至含水量20～30％，与至少一种液体菌肥微生物或四种固体菌肥微生物按2～4∶1(重量份)混合，混合物的含水量在40～60％，即得微生物肥料。

上述的菌肥微生物可采用根瘤菌和/或固氮菌和/或解磷钾细菌和/或抗生菌，也可采用其它菌肥微生物。

在上述的中性黑液粗纤维粉发酵料中按100∶1～10(重量比)的比例加入至少一种生物复合肥微生物菌液或四种固体生物复合肥微生物菌种混合，再加入氮肥、磷肥、钾肥，其比例(重量百分比)：氮肥5～40、磷肥2～30、钾肥2～25、中性黑液粗纤维粉发酵料余量，充分混合，即得生化复合肥。

上述的生物复合肥微生物菌种可采用细黄链霉菌和/或真菌和/或放线菌和/或酵母菌和/或霉菌，也可采用其它生物复合肥微生物菌种。

本发明还提供了用于该方法的发酵器，有含进料口和泄料口的螺旋式发酵管道体，与管道体进料口连通的螺旋浆喂料机(参见图2)。

上述的回旋式发酵管道体中有加热管(参见图2)。

造纸黑液与粗纤维物质按适当比例混合，接种产酸微生物，在有微生物生长物质存在和适宜的发酵条件(温度、厌氧或有氧存在)进行微生物发酵产生有机酸中和碱性黑液中的碱，使之降至中性，同时微生物的生命活动使纤维素得到一定程度的分解。在不同的菌种存在条件下即可得肥料或饲料。

本发明具有如下优点：

①造纸洗浆黑液含有用于造纸原料的40-60％的有机物质，例如木质素半纤维素、几丁质、多糖类、植物蛋白等，本发明终端无任何废弃物排放，因此对黑液中的有机物质进行了完全利用，从而彻底治理了对环境造成严重污染的碱法造纸黑液，同时也治理了粗纤维物质废弃物对环境的污染。

②对黑液的吸附固形物例如农作物秸杆、树叶、草料、森林付产物等进行两次发酵，制造多种具有商品价值的产品。

③投资少、耗能低：无需特殊造价高设备。发酵过程中的加温和产物烘干用造纸厂蒸煮球的废汽即足够，从而节省了燃料消耗。

使用发酵器时，将配料从螺旋浆喂料机中输出而从管道体进料口进入，在管道体中发酵后从泄料口流出。本发酵器具有如下优点：

1、制造容易：因直径不受限制，制作难度小，对材质要求不严格(水泥、各类金属、塑料等)，亦可利用各类废旧管道。

2、节省能源：用螺旋喂料机，通过不断向前推进的料的运动，促使管道内的发酵物起到搅动作用，不需要另加搅动设备。

3、最适宜厌氧发酵，例如人工瘤胃发酵，强碱性造纸黑液降低碱度的发酵等。

下面介绍本发明的实施例，但本发明的保护范围不仅限于下面的实施例：

图1为本发明方法工艺路线图。

图2为发酵器结构示意图。

实施例1：

菌蛋白饲料的制作

1、碱性黑液进行厌氧发酵制备中性发酵醪

①采用图2所示管道式发酵器，是用钢筋水泥制作，直径1.2米、长85米，每10米回旋。

②菌种的制备：本技术是采用70年代就开始推广的人工瘤胃发酵制种(“微生物学”农业出版社1979年12月第250～251页)方法，即取瘤胃内容物与稻草粉混合进行厌氧加温发酵即成人工瘤胃细菌菌杆。

③发酵原料：造纸碱性黑液10份先用纸厂废蒸汽加热至50℃左右，粗纤维粉料(稻草、麦草、玉米杆、甘蔗渣等)过1.5mm筛1份，(NH₄)₂SO₄(工业或化肥级)0.3份，人工瘤胃菌种按黑液和草粉总量的20％加入。具体数量：黑液480吨，草粉48吨，硫酸铵15.84吨，人工瘤胃菌种105.6吨。

④将③之各料分别连续投入搅拌机中，搅拌机拌合均匀后经螺旋浆式推进器连续输入管道式发酵器中，进料速度每小时1.7-2.3吨。进入管道内的料便开始进行发酵。

⑤发酵温度的控制：气温在25℃以上可以不用再加温，气温较低时在管道发酵器内装3-4条1寸直径的加热管通入40-50℃的热水进行循环加温。

⑥连续的进料向前推进，2-2.5天被推出，即成中性发酵醪。

2、二次发酵固体种曲的制备：培养基配方麦麸20％，豆饼粉20％、玉米粉5％(NH₄)₂SO₄2％、草粉52.75％加水拌均匀，使含水量65％、经121℃蒸汽灭菌30分钟，冷却后接种序号木霉、乳杆菌、异常汉逊酵母、白地霉固氧菌(AEOtobacter)。经32±3℃培养两天，即成曲种。

3，将1⑥中之中性黑液粗纤维粉发酵醪烘至含水量70％左右，或者直接再拌入草粉适量，使其含水量约70％，再拌入以下各料：麦麸10％、玉米粉10％(NH₄)₂SO₄1.25％、豆饼粉2％、固体曲种20％，拌均匀，使含水量65％左右。

4，建堆发酵：在水泥地面上堆制发酵。料堆宽2米、高1.2米、长不限。堆面用塑料薄膜复盖，每6小时揭膜15分钟，自然温度发酵48-60小时。

5，发酵结束后烘干至含水量14％以下，包装即成。菌蛋白饲料收得率：100吨黑液按此法制备可获得菌蛋白饲料(干)150-170吨。

实施例2：

微生物肥料的制备：

1、中性黑液粗纤维粉(草粉)发酵醪同实施例1中1法，烘干至含水量20％左右。

2、菌液的制备

①菌种：固氮菌、解磷钾细菌、抗生菌等。

②培养设备是采用常规好氧发酵系统即空气压缩机、空气净化系统、密封式发酵罐。发酵罐容积20吨，搅拌速度120转/分钟，培养温度32±2℃，培养时间24-36小时，菌种接种量10％。

③液体菌种培养基配方：蔗糖1％ NaHPO₄ 0.2％

KH₂PO₄ 0.2％ MgSO₄ 0.05％ (NH₄)₂SO₄0.5％

CaCO₃ 0.1％ pH7.2

3、将烘干的中性黑液草粉发酵醪与2的菌液按3∶1的比例混合，使混合后的固体料含水量在50％左右。

4、用塑料袋将固体混合料分装成每袋重500克。即使微生物配料。

实施例3：

生化复合肥的制备

1、中性黑液草粉发酵醪同实施例中1法。

2、细黄莲霉菌剂(5406)固体曲种的制备：麦10％，豆饼粉20％中性黑液草粉发酵醪(含水量70％)70％，各料拌合均匀121℃灭菌30分钟，冷却后倒入浅盘中，接种5406液体菌种，接种量10％，置于28-30℃温室中培养5-7天。

具体称重：中性黑液草粉发酵醪，100吨，尿素20吨，过磷酸钙15吨，磷酸二氢钾5.5吨，固体曲种1吨。各料用搅拌机拌合均匀，使含水量50％左右，分装于塑料袋，每袋1000克。

实施例4：

图2给出了管道式发酵器的结构示意图。参见图1，电动机1的输出轴上装有主动皮带轮2，含进料斗3的螺旋浆喂料机4的螺旋推进器5的一端上装有与通过皮带与主动皮带轮相连的从动皮带轮6。螺旋浆喂料机的出口处与螺旋式发酵管道体7的进料口8相通，管道体7还设有泄料口9。在管道体内装有加热管10。

管道直径、总长度、回旋长度视需要定，管道可采用水泥或水泥加钢筋或钢质或塑料及其它材料制成，管道形状可是直管，回旋、圆形、方形及螺旋形等；管道可排列在同一平面或不在同一平面；管道内可设加温构件、阻流构件、测温构件、搅拌构件等；管道体上可安装窥视镜；管道体除末端泄料口外，其它部位可设置泄料孔、补料孔、测温孔等；可采用外壳夹层加温、温池加温等外部加温或内装加温管道加温。本发酵器可用于微生物或植物细胞培养、通气好气或不通气(厌氧)培养等。

Claims

1，利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

3)，按黑液和粗纤维粉的总重量与产酸微生物100∶5～30(重量比)的比例在发酵器中加入产酸微生物菌种，在自然温度、最好是25～42℃温度条件下进行长期贮池贮存发酵、最好是进行24～150小时发酵，碱性发酵醪菌种即可降至中性，即得中性黑液粗纤维粉发酵料；

4)，在中性黑液粗纤维粉发酵料中加入不同的菌种，即可得肥料或饲料。

2，如权利要求1所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于所述的中性黑液粗纤维粉发酵料也可采用如下方法制得，即按粗纤维粉100份、麦5～25份、玉米粉1～5份、(NH₄)SO₄1.25份、豆饼粉0.5～10份、水95～120份(以上均为重量份)搅拌均匀，使含水量65％左右，建堆发酵五天以上。

3，如权利要求1所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于在中性黑液粗纤维粉发酵料中加入粗纤维粉料，使其含水量65％左右，接种入木霉和/或酵母菌和/或乳杆菌和/或固氮菌，拌合均匀后投入发酵器中作第二次发酵，可采用长期贮池贮存、最好是24～150小时发酵，烘干至含水量14％以下，包装即成菌蛋白饲料。

4，如权利要求1所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于将中性黑液粗纤维粉发酵料烘干至含水量20～30％，与至少一种液体菌肥微生物或四种固体菌肥微生物按2～4∶1(重量份)混合，混合物的含水量在40～60％，即得微生物肥料。

5，如权利要求4所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于菌肥微生物可采用根瘤菌和/或固氮菌和/或解磷钾细菌和/或抗生菌。

6，如权利要求1所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于在中性黑液粗纤维粉发酵料中按100∶1～10(重量比)的比例加入至少一种生物复合肥微生物菌液或四种固体生物复合肥微生物菌种混合，再加入氮肥、磷肥、钾肥，其比例(重量百分比)：氮肥5～40、磷肥2～30、钾肥2～25、中性黑液粗纤维粉发酵料余量，充分混合，即得生化复合肥。

7，如权利要求6所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法，其特征在于所述的生物复合肥微生物菌种可采用细黄链霉菌和/或真菌和/或放线菌和/或细菌和/或酵母菌和/或霉菌。

8，用于如权利要求1所述的利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法的发酵器，其特征在于所述的发酵器中有含进料口和泄料口的螺旋式发酵管道体，与管道体进料口连通的螺旋浆喂料机。

9，如权利要求8所述的用于利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法的发酵器，其特征在于所述的螺旋式发酵管道体中有加热管。