一种猪场废水MAP沉淀污泥联合香蕉茎叶制作有机肥的方法与流程

本发明属于有机肥技术领域，具体涉及一种猪场废水map沉淀污泥联合香蕉茎叶制作有机肥的方法。

背景技术：

对于规模化养殖场废水，目前国内外采用的成熟处理工艺主要是厌氧-好氧联合或厌氧-自然处理联合工艺。规模化养殖场治污进行调查的结果显示75.3％为沼气化处理，其余均为简单处理，如沉淀、氧化塘、化粪池。少数处理后的沼液排放指标达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(gb18596-2001)要求。常规下厌氧产沼气后的沼液cod浓度仍然高达700-1500mg/l、nh4⁺-n700-1000mg/l，排入水体后严重威胁水体安全。另外，现行的养殖废水厌氧发酵工艺实际运行结果表明，厌氧工艺水力停留时间长，而且很容易受到季节性水质、水量的影响；出水中c/n比失调，给后续好氧工艺中有机物和氨氮降解增大难度，造成出水水质不易达标等系列问题，尤其产甲烷品质低，速度慢、运行中反应器容易崩溃。其次，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。因此，随着养殖规模的扩大，大量养殖废水带来的环境污染愈发严重，如何高效处理这些废水，已成为制约畜禽规模化养殖业的发展瓶颈。开展养殖废水深度脱氮除磷处理技术的研究和开发，探索将其资源化利用的新工艺与循环经济发展模式才是解决这些问题的根本途径。

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。曾庆玲等(2012)采用map预处理猪场废水，在反应时间10min、ph值为9，n/p/mg摩尔比为1/1.05/1.15时，nh4⁺-n、po4^3--p与mg²⁺的去除率分别为91.52％、99.58％与90.52％；残余浓度分别为90.87mg/l、4.96mg/l与174.1mg/l。王岩等(2013)采用map处理猪场废水，在尽可能低的药品投加量特别是磷源投加量的基础上，保证了该方法对猪场废水中的氮磷有一定的回收效果的同时，也降低了处理成本。氨氮回收率达到66.06％，出水氨氮在170mg/l左右。回收的鸟粪石n含量约4.1％，p2o5含量约40.77％，mgo含量约15.85％。因此，虽然鸟粪石沉淀法产物鸟粪石具有极高的利用价值，但是，猪场废水经鸟粪石沉淀法处理形成的沉淀污泥产生量较大，且其沉淀污泥中氮、磷含量仍然较高，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。

香蕉是芭蕉科芭蕉属多年生大型单子叶草本植物，广泛分布于南北纬30°以下的热带、亚热带地区。主产区集中在印度、菲律宾、中国、巴西等国。近年来，世界香蕉收获面积和产量均呈不断增长的趋势，在收获大量香蕉产品的同时也产生几乎等量的香蕉茎叶等农业废弃物。实际上，香蕉除果肉外，其皮和茎叶也含有丰富的营养成分，在开发新型饲料、制药、造纸行业都有着巨大的应用潜力。近十年来，中国的香蕉产量从2005年的629万吨增长到2015年的1246.63万吨。主要产区分布在广东、广西、云南、海南和福建等华南五省区以及老挝和缅甸等地区。2015年我国香蕉的种植面积达到了412千公顷。广东是我国主要的香蕉生产基地，每年会产生大量的香蕉茎叶废弃物，如果不加以合理利用而随意丢弃，不仅会造成生态环境污染，更是对资源的一种浪费。

将香蕉茎叶残体堆制成有机肥并用于香蕉有机生产，可增加土壤有机质及n、p、k等元素的含量，改善土壤理化性状。在有氧条件下堆制有机肥，研究堆制过程中ph值、有机质、n、p、k、c/n的变化及施用后的肥效变化，发现堆制肥料的过程不仅可以使有机物料无害化，而且通过堆肥产生的热量还可促进生物氧化反应，将有机物料转化为一种更稳定的形式，施用后可改善土壤的理化性状及微生物环境，增加土壤有机质与n、p、k等必需元素的含量及活性，提高土壤的缓冲能力。

香蕉茎叶的碳含量较高，在堆肥的过程中为增加其堆肥效率一般需要有机氮和菌剂，目前生产上常用的是添加剂是畜禽粪便，如鸡粪、猪粪等。但往往存在重金属、抗生素超标的情况，造成生产的有机肥不安全，进一步影响食品安全。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种猪场废水map沉淀污泥联合香蕉茎叶制作有机肥的方法，有效地将猪场废水map沉淀污泥和香蕉茎叶两大主要产业的废弃物资源化利用，避免了猪场废水map处理后的沉淀产物对环境的二次污染，同时解决了目前以香蕉茎叶制备有机肥时使用畜禽粪便为添加剂造成有机肥不安全的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种猪场废水map沉淀污泥联合香蕉茎叶制作有机肥的方法，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香蕉茎叶混合，向所得混合物料中加入发酵菌剂进行发酵，之后将发酵所得物料粉碎、造粒即得所述有机肥。

进一步地，所述猪场废水map沉淀污泥的nh4⁺-n的含量为4～5.5wt％，po4^3--p含量为12～15wt％，mg²⁺含量为8～9wt％。

进一步地，所述猪场废水map沉淀污泥的预处理包括将猪场废水map沉淀污泥过1～3cm筛，在40～60℃下干燥至含水率为15～30wt％，之后粉碎过50～60目筛。

进一步地，所述香蕉茎叶的预处理包括将香蕉茎叶分离，粉碎至长度为1～2cm，之后常温干燥至含水率为50～60wt％。

进一步地，所述发酵菌剂为复合菌剂经活化得到的菌液，所述复合菌剂由纤维素分解菌，枯草芽胞杆菌、多粘芽胞杆菌、短芽胞杆菌、酵母菌、乳酸杆菌组成。

进一步地，所述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(1.5～2)∶(1～1.5)∶(1～1.5)∶(1～1.5)∶(1.5～2)∶(1～2)。

进一步地，所述活化具体为，将有效活菌数≥100亿/g的复合菌剂加入25～30℃水中，封闭静置8～12h；所述复合菌剂与水的质量比为1∶(90～110)。

进一步地，所述发酵菌剂、经预处理的猪场废水map沉淀污泥与经预处理的香蕉茎叶的质量比为(1～2)∶(50～100)∶1000；所述混合物料进行发酵前加入尿素调节c/n比为20～25。

进一步地，所述发酵具体为堆置成圆锥状堆体，调节堆体初始含水量为50～60wt％，堆体质量为8～12kg，每4～6天翻堆1次，堆置25～30天，后熟6～8天。

进一步地，所述后熟过程中每2～3天翻动一次。

进一步地，所述粉碎后过40～60目筛；所述造粒时向粉碎后的物料中加入粘结剂。

进一步地，所述粘结剂为浓度7～9wt％的聚乙烯醇溶液，用量为230～260ml/kg发酵所得物料。

进一步地，所述造粒采用圆盘造粒机，以转速为25～35r/min、倾角为45°造粒。

进一步地，所述造粒后还包括在45～55℃下烘干至含水率低于15wt％的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用经预处理的猪场废水map沉淀污泥及经预处理的香蕉茎叶为发酵原料，通过调节其用量，并对发酵所采用的菌种进行选择、搭配，使发酵原料中营养物质的种类相互搭配，所含营养元素的种类及配比更加适宜复合菌剂的生长、繁殖；通过控制发酵原料的含水率、发酵堆体的初始含水量及堆置时间，为复合菌剂提供了更加适宜的发酵环境，从而使得发酵效果更好，所得有机肥的肥效更高。

(2)香蕉茎叶和猪场废水map沉淀污泥为农林和养殖废弃物，两者结合适合我国南方地区推广，在减少废弃物的同时可提高经济收入，能产生较大的环保效应和经济效应。

(3)本发明原料来源广泛、价格低廉；制作方法简单、容易操作；制备得到的肥料属于生物有机肥，能够显著提高作物产量，同时产品的应用可改善土壤生态环境。

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的。本发明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。

以下实施例中，所采用的猪场废水map沉淀污泥中，nh4⁺-n的含量为4.5wt％，po4^3--p含量为13.6wt％，mg²⁺含量为8.7wt％，以下不再重复描述。

实施例1

猪场废水map沉淀污泥联合香蕉茎叶制备有机肥，包括以下步骤：

(1)猪场废水map沉淀污泥预处理：将猪场废水map沉淀污泥过2cm筛去除杂质，然后将其在50℃条件下干燥至含水率为15wt％后采用粉碎机粉碎过60目筛，得到物料a；

(2)香蕉茎叶预处理：将收获香蕉后的香蕉树从底端0.2m处砍到，将茎叶分离，将香蕉茎剖成2～4半，然后用机械将香蕉茎叶粉碎至长度为1cm，平铺于干燥的水泥路面并自然干燥至含水率为50wt％，得到物料b；

(3)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。将步骤(1)所得物料a加入步骤(2)所得物料b中，加入上述活化的菌液，其中菌液、物料a与物料b的质量比为1∶50∶1000，加入尿素调节c/n比为20，混合均匀后，堆置成质量为10kg的圆锥状堆体，调节堆体初始含水量为50wt％，每5天翻堆一次，堆置30天，后熟7天，每2天翻动一次，得到物料d；

(4)将步骤(3)所得物料d粉碎过50目筛，用高压喷壶喷入浓度为8wt％的聚乙烯醇，喷入量为250ml/kg物料d，之后采用圆盘造粒机造粒，圆盘转速为30r/mim，倾角为45°，造粒完成后，将所得湿颗粒于50℃烘干至含水率低于15％，即得所述有机肥；

(5)包装：按量包装步骤(4)所得有机肥。

实施例2

猪场废水map沉淀污泥联合香蕉茎叶制备有机肥，包括以下步骤：

(1)猪场废水map沉淀污泥预处理：将猪场废水map沉淀污泥过1cm筛去除杂质，然后将其在60℃条件下干燥至含水率为30wt％后采用粉碎机粉碎过50目筛，得到物料a；

(2)香蕉茎叶预处理：将收获香蕉后的香蕉树从底端0.2m处砍到，将茎叶分离，将香蕉茎剖成2～4半，然后用机械将香蕉茎叶粉碎至长度为2cm，平铺于干燥的水泥路面并自然干燥至含水率为60wt％，得到物料b；

(3)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∶90放入30℃的温水中活化，封闭静置8h，得到活化的菌液。将步骤(1)所得物料a加入步骤(2)所得物料b中，加入上述活化的菌液，其中菌液、物料a与物料b的质量比为1∶50∶500，加入尿素调节c/n比为25，混合均匀后，堆置成质量为8kg的圆锥状堆体，调节堆体初始含水量为60wt％，每4天翻堆一次，堆置25天，后熟8天，每2天翻动一次，得到物料d；

(4)将步骤(3)所得物料d粉碎过40目筛，用高压喷壶喷入浓度为7wt％的聚乙烯醇，喷入量为260ml/kg物料d，之后采用圆盘造粒机造粒，圆盘转速为35r/mim，倾角为45°，造粒完成后，将所得湿颗粒于45℃烘干至含水率低于15％，即得所述有机肥；

(5)包装：按量包装步骤(4)所得有机肥。

实施例3

(1)猪场废水map沉淀污泥预处理：将猪场废水map沉淀污泥过3cm筛去除杂质，然后将其在40℃条件下干燥至含水率为20wt％后采用粉碎机粉碎过50目筛，得到物料a；

(2)香蕉茎叶预处理：将收获香蕉后的香蕉树从底端0.2m处砍到，将茎叶分离，将香蕉茎剖成2～4半，然后用机械将香蕉茎叶粉碎至长度为2cm，平铺于干燥的水泥路面并自然干燥至含水率为50wt％，得到物料b；

(3)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∶110放入25℃的温水中活化，封闭静置12h，得到活化的菌液。将步骤(1)所得物料a加入步骤(2)所得物料b中，加入上述活化的菌液，其中菌液、物料a与物料b的质量比为1∶100∶1000，加入尿素调节c/n比为20，混合均匀后，堆置成质量为12kg的圆锥状堆体，调节堆体初始含水量为50wt％，每6天翻堆一次，堆置30天，后熟6天，每3天翻动一次，得到物料d；

(4)将步骤(3)所得物料d粉碎过60目筛，用高压喷壶喷入浓度为9wt％的聚乙烯醇，喷入量为230ml/kg物料d，之后采用圆盘造粒机造粒，圆盘转速为25r/mim，倾角为45°，造粒完成后，将所得湿颗粒于55℃烘干至含水率低于15％，即得所述有机肥；

(5)包装：按量包装步骤(4)所得有机肥。

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

香蕉茎叶发酵制备有机肥，包括以下步骤：

(1)香蕉茎叶预处理：将收获香蕉后的香蕉树从底端0.2m处砍到，将茎叶分离，将香蕉茎剖成2～4半，然后用机械将香蕉茎叶粉碎至长度为1cm，平铺于干燥的水泥路面并自然干燥至含水率为50wt％，得到物料a；

(2)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、乳酸杆菌的比例为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。向步骤(1)所得物料a中加入上述活化的菌液，其中菌液、物料a的质量比为1∶1000，加入尿素调节c/n比为20，混合均匀后，堆置成质量为10kg的圆锥状堆体，调节堆体初始含水量为50wt％，每5天翻堆一次，堆置30天，后熟7天，每2天翻动一次，得到物料b；

(3)将步骤(2)所得物料b粉碎过50目筛，用高压喷壶喷入浓度为8wt％的聚乙烯醇，喷入量为250ml/kg物料b，之后采用圆盘造粒机造粒，圆盘转速为30r/mim，倾角为45°，造粒完成后，将所得湿颗粒于50℃烘干至含水率低于15％，即得所述有机肥；

(4)包装：按量包装步骤(3)所得有机肥。

对比例3

同实施例1，区别在于，步骤(3)的复合菌剂中不含短芽孢杆菌。

对比例4

同实施例1，区别在于，步骤(3)的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0.5∶1∶1.5∶1∶1.5∶2.5。

对比例5

同实施例1，区别在于，将步骤(3)中的多粘芽孢杆菌替换为地衣芽孢杆菌。

对比例6

同实施例1，区别在于，将步骤(3)中的菌液、物料a与物料b的质量比为替换为1∶150∶1000。

效果验证例1

对实施例1-3及对比例1-6中制备得到的有机肥进行田间试验，试验设10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(对比例5)；i(对比例6)；j(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～i分别施实施例1-3及对比例1-6中制备得到的有机肥337.5kg/亩作为为基肥，50天后处理a～i分别施实施例1-3及对比例1-6中制备得到的有机肥112.5kg/亩作为追肥，处理j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不同处理的产量比较

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披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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