禽畜粪便发酵堆肥的方法技术

本公开涉及一种禽畜粪便发酵堆肥的方法，所述禽畜粪便含有抗生素和重金属离子，该方法包括：在电解处理条件下，使含有所述禽畜粪便的混合物料与复合催化剂接触并进行发酵堆肥，以使所述禽畜粪便中的有机污染物在阳极发生氧化反应，并使所述重金属离子在阴极发生还原反应转化为沉淀物质，得到安全有效的有机肥。本公开的禽畜粪便发酵堆肥的方法采用电化学方法辅助禽畜粪便的堆肥处理过程，可以在去除禽畜粪便中的抗生素的同时去除并回收重金属；同时，在堆肥物料中添加复合催化剂，对堆肥过程和电化学反应起到协同作用，可以有效加速堆肥反应、促进电解去除抗生素和重金属的速率，从而实现提高堆肥肥效和缩短堆肥周期的目的。

Method for fermenting manure by livestock manure

The invention relates to a method for fermentation of livestock manure compost, the livestock manure containing antibiotics and heavy metal ions, the method comprises the following steps: in the electrolytic treatment conditions, containing the mixture of livestock and poultry manure in contact with the composite catalyst and composting, the livestock manure in organic pollutants in oxidation reaction the anode, and the heavy metal ions in the cathode occurred into the sediment reduction reaction, are safe and effective organic fertilizer. Composting method of the open fermentation of livestock manure composting of livestock manure assisted by electrochemical method, in the removal of livestock manure in antibiotics for the removal and recovery of heavy metals; at the same time, adding composite catalyst in the composting material, a synergistic effect on composting process and electrochemical reaction, can accelerate the reaction rate, promote composting removal of antibiotic and heavy metals, so as to improve the efficiency of compost and shorten the composting period to.

【技术实现步骤摘要】
禽畜粪便发酵堆肥的方法
本公开涉及有机废物处理领域，具体地，涉及一种禽畜粪便发酵堆肥的方法。
技术介绍
根据第一次全国污染源普查公报，来自农业面源的污染负荷已经超过工业，成为最主要的污染来源。其中，畜禽养殖污染最为严重。大规模养殖场为提高处理效率，充分挖掘粪污资源价值，最大限度减少养殖污染，固态粪污多堆肥处理，液态粪污通过沼气设施进行厌氧发酵，生产沼气和沼肥。第三方专业化集中处理企业，主要是统一收集畜禽粪污，进行沼气发电或生产生物天然气。从利用方向看，畜禽粪污处理与资源化有能源化利用和肥料化利用两个主要方向，其中肥料化利用是基础，能源化利用是补充。肥料化利用方面，沼肥、有机肥等还田利用，可以提高土壤有机质含量，解决耕地基础地力下降问题，实现养殖户和种植户双双受益，促进农业可持续发展。常规的好氧堆肥和厌氧堆肥都可以获得成品有机肥，但是由于我国的有机肥标准还不完善，畜禽养殖场在饲料添加剂中大量添加的抗生素、重金属等不能在堆肥过程中有效去除，未经去除抗生素和重金属污染的肥料的回田再利用会给土壤和水环境造成新的污染。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种禽畜粪便发酵堆肥的方法，该方法能在去除肥料中的抗生素的同时回收重金属，并明显提高了堆肥效率。为了实现上述目的，本公开提供一种禽畜粪便发酵堆肥的方法，所述禽畜粪便含有抗生素和重金属离子，该方法包括：在电解处理条件下，使含有所述禽畜粪便的混合物料与复合催化剂接触并进行发酵堆肥，以使所述禽畜粪便中的有机污染物在阳极发生氧化反应，并使所述重金属离子在阴极发生还原反应转化为沉淀物质，得到有机肥。可选地，所述复合催化剂的制备方法包括：(a)矿物采集：从地下采集未被污染的天然矿石，所述天然矿石含有无机物，所述无机物为选自SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO中的至少一种；(b)矿物粉碎：将所述天然矿石粉碎成粒径为45微米-2纳米的天然矿石粉末；(c)矿物粉末提纯：从所述天然矿石粉末中分离出对生物体有害的重金属及放射性物质，得到提纯后的天然矿石粉末；(d)矿物粉末燃烧：燃烧所述提纯后的天然矿石粉末；(e)混合及发酵：使经燃烧的矿物粉末与H2O及由石花菜构成的天然植物提取物混合，得到混合粉末，并将所述混合粉末发酵一定时间以提高复合催化剂和微生物的活性；(f)灭菌干燥：对所述发酵后的混合粉末发酵进行灭菌及干燥；(g)陶瓷混合粉末培养：将经干燥的混合粉末放在容器中，添加混合有水、蒸馏水、磁化水、葡萄糖或糖类的溶液，得到混合粉末溶液；向所述混合粉末溶液添加糖类或用于培养微生物的培养基并进行1小时以上的培养得到培养物；(h)复合催化剂提取，从步骤(g)中所述的培养物中分离提取微生物，并从所述微生物中分离提取得到所述复合催化剂。可选地，所述复合催化剂的制备方法包括：(d)步骤的矿物粉末燃烧步骤，包括：第一次燃烧工艺，通过50-300℃的温度加热2-3小时来进行焙烧；第二次燃烧工艺，完成第一次燃烧工艺之后，将经第一次燃烧的天然矿石粉末以300-850℃的温度加热0.5-10小时来进行第二次燃烧；(e)步骤的混合工艺步骤中，将60-80％重量的粉碎成45微米-2纳米大小的经燃烧的矿物粉末、20-30％重量的H2O及2-10％重量的由石花菜构成的天然植物的根、茎、叶的提取物进行混合，得到所述混合粉末；(e)步骤的发酵工艺步骤，将所述混合粉末在熟成库中在-10℃至200℃以内的温度下熟成10-90天进行发酵；(f)步骤的灭菌及干燥步骤，在焙烧炉内在180℃以下的高温旋转0.5-2小时进行灭菌，并以150-200℃的温度进行干燥；(g)步骤培养上述微生物的培养条件为：具备YEM培养基、TSB培养基、M9培养基、LB培养基的培养基，以温度范围为30-37℃的范围实现培养，而在培养基中构成YEM的组合物含有Na2HPO4·12H2O：3.0-4.5g、K2HPO4：0.5-2.0g、MgSO4·7H2O：0.01-0.05g、NH4Cl:0.2-0.7g、酵母提取物3.0-5.0g、石花菜10-20g、蒸馏水1.0L。可选地，相对于100重量份所述禽畜粪便，所述复合催化剂的用量为0.05-2重量份。可选地，所述混合物料还含有有机碳源物质，相对于100重量份所述禽畜粪便，所述有机碳源物质的用量为10-100重量份，所述有机碳源物质为秸秆和/或稻壳。可选地，所述混合物料的碳氮比为20-35，含水率为55-65％，pH为6.5-8.5。可选地，所述发酵堆肥的条件包括：对所述混合物料通气，所述通气的频率为10-15h/次，通气速率为80-150L/min，通气时间为0.5-2h；所述发酵堆肥的时间为120-240h。可选地，所述电解处理的电压强度为0.5-3.0V/cm。可选地，所述抗生素为选自四环素类抗生素、喹诺酮类抗生素、磺胺类抗生素、土霉素类抗生素、金霉素类抗生素和泰乐菌素类抗生素中的至少一种；所述重金属离子为选自Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+和Mn2+中的至少一种。可选地，所述阴极为选自石墨电极、铂电极、碳纤维电极、二氧化铅电极和掺硼金刚石膜电极中的至少一种；所述阳极为选自铂电极、碳纤维电极、二氧化铅电极和掺硼金刚石膜电极中的至少一种。通过上述技术方案，本公开的禽畜粪便发酵堆肥的方法采用电化学方法辅助禽畜粪便的堆肥处理过程，可以在去除禽畜粪便中的抗生素的同时去除并回收重金属；同时，在堆肥物料中添加复合催化剂，对堆肥过程和电化学反应起到协同作用，可以有效加速堆肥反应、促进电解去除抗生素和重金属的速率，从而实现提高堆肥肥效和缩短堆肥周期。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开的禽畜粪便发酵堆肥的方法的一种具体实施方式的装置结构示意图。附图标记说明1阳极板2为阴极板3曝气装置4直流电源5混合物料6反应器7堆肥液体出口8进气口9搅拌机10进料口11第一采样口12第二采样口13滤网14搅拌叶15出料口16滤液池具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。本公开提供一种禽畜粪便发酵堆肥的方法，所述禽畜粪便含有抗生素和重金属离子，该方法包括：在电解处理条件下，使含有所述禽畜粪便的混合物料与复合催化剂接触并进行发酵堆肥，以使所述禽畜粪便中的有机污染物在阳极发生氧化反应，并使所述重金属离子在阴极发生还原反应转化为沉淀物质，得到有机肥。本公开的禽畜粪便发酵堆肥的方法采用电化学方法辅助禽畜粪便的堆肥处理过程，可以在去除禽畜粪便中的抗生素的同时去除并回收重金属；同时，在堆肥物料中添加复合催化剂，对堆肥过程和电化学反应起到协同作用，可以有效加速堆肥反应、促进电解去除抗生素和重金属的速率，从而实现提高堆肥肥效和缩短堆肥周期。本公开的专利技术人在进一步的研究中发现，所述复合催化剂可以与电解过程和堆肥过程产生协同作用，明显提高堆肥速率和肥效。本公开的复合催化剂为矿物材料提取物，优选为矿物材料的提取物经发酵培养得到的，优选地，复合催化剂可以采用如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种禽畜粪便发酵堆肥的方法，所述禽畜粪便含有抗生素和重金属离子，其特征在于，该方法包括：在电解处理条件下，使含有所述禽畜粪便的混合物料与复合催化剂接触并进行发酵堆肥，以使所述禽畜粪便中的有机污染物在阳极发生氧化反应，并使所述重金属离子在阴极发生还原反应转化为沉淀物质，得到有机肥。

【技术特征摘要】
1.一种禽畜粪便发酵堆肥的方法，所述禽畜粪便含有抗生素和重金属离子，其特征在于，该方法包括：在电解处理条件下，使含有所述禽畜粪便的混合物料与复合催化剂接触并进行发酵堆肥，以使所述禽畜粪便中的有机污染物在阳极发生氧化反应，并使所述重金属离子在阴极发生还原反应转化为沉淀物质，得到有机肥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合催化剂的制备方法包括：(a)矿物采集：从地下采集未被污染的天然矿石，所述天然矿石含有无机物，所述无机物为选自SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO中的至少一种；(b)矿物粉碎：将所述天然矿石粉碎成粒径为45微米-2纳米的天然矿石粉末；(c)矿物粉末提纯：从所述天然矿石粉末中分离出对生物体有害的重金属及放射性物质，得到提纯后的天然矿石粉末；(d)矿物粉末燃烧：燃烧所述提纯后的天然矿石粉末；(e)混合及发酵：使经燃烧的矿物粉末与H2O及由石花菜构成的天然植物提取物混合，得到混合粉末，并将所述混合粉末发酵一定时间；(f)灭菌干燥：对发酵后的混合粉末发酵进行灭菌及干燥；(g)陶瓷混合粉末培养：将经干燥的混合粉末放在容器中，添加混合有水、蒸馏水、磁化水、葡萄糖或糖类的溶液，得到混合粉末溶液；向所述混合粉末溶液添加糖类或用于培养微生物的培养基并进行1小时以上的培养得到培养物；(h)复合催化剂提取，从步骤(g)中所述的培养物中分离提取微生物，并从所述微生物中分离提取得到所述复合催化剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述复合催化剂的制备方法包括：(d)步骤的矿物粉末燃烧步骤，包括：第一次燃烧工艺，通过50-300℃的温度加热2-3小时来进行焙烧；第二次燃烧工艺，完成第一次燃烧工艺之后，将经第一次燃烧的天然矿石粉末以300-850℃的温度加热0.5-10小时来进行第二次燃烧；(e)步骤的混合工艺步骤中，将60-80％重量的粉碎成45微米-2纳米大小的经燃烧的矿物粉末、20-30％重量的H2O及2-10％重量的由石花菜构成的天然植物的根、茎、叶的提取物进行混合，得到所述混合粉末；(e)步骤的发酵工艺步骤，将所述混合粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红娜，阿旺次仁，朱昌雄，李峰，彭怀丽，叶婧，田云龙，郭萍，李莲芳，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11