申請(qǐng)日2015.09.18
公開(公告)日2015.12.30
IPC分類號(hào)C05F15/00; C05F7/00; C05F17/00
摘要
本發(fā)明公開了一種制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥及其制備方法和用途，所述有機(jī)肥包括重量份為100份的制革污泥和重量份為300～800份的木質(zhì)纖維，所述多功能有機(jī)肥料是以制革廠含污泥污水為原料，將所述污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或自卸式離心機(jī)濃縮得到制革污泥后，再與粉碎的木質(zhì)纖維混合進(jìn)行風(fēng)干或堆肥發(fā)酵后制備而成。本發(fā)明所述的木質(zhì)纖維優(yōu)選為食用菌菌渣，本發(fā)明還可選擇性地在物料中添加一定重量份的糖蜜和磷酸鹽，制備出可選擇性應(yīng)用于金屬礦區(qū)尾礦鈍化、減毒和普通礦區(qū)污染土壤的堿性鈍化、微生物吸附以及直接作為園林花卉的多功能有機(jī)肥，實(shí)現(xiàn)了制革污泥和食用菌菌渣等廢棄物的資源化利用，達(dá)到了廢治污的功效。
權(quán)利要求書
1.一種利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：所述有機(jī)肥包括重量份為100份的制革污泥和重量份為300～800份的木質(zhì)纖維，所述多功能有機(jī)肥料是以制革廠含污泥污水為原料，將所述污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮得到制革污泥后，再與粉碎的木質(zhì)纖維混合進(jìn)行風(fēng)干或堆肥發(fā)酵后制備而成，其中，所述木質(zhì)纖維為食用菌菌渣或園林樹木殘枝、鋸末中的任一種或幾種;所述制革廠污水來自制革生產(chǎn)過程中的水洗污水、爛毛浸灰污水以及其他制革生產(chǎn)工藝中未經(jīng)鉻鹽處理的制革污水，所述水洗污泥的主要成分為氯化物、硫化物、酚類、細(xì)菌微生物,所述爛毛浸灰污泥主要成分為硫化物、石灰、蛋白質(zhì)、爛毛漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：所述的木質(zhì)纖維為食用菌菌渣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：所述多功能有機(jī)肥料的具體制備方法包括如下步驟：
(1)以待處理的制革污水為原料，將所述制革污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮，得到含水量為85～90%的濃縮制革污泥，所述制革污水是未進(jìn)行鉻鞣和未添加硫酸錳的含污泥污水;
(2)將步驟(1)所述得到的濃縮制革污泥、所述重量份的食用菌菌渣同時(shí)加入到粉碎機(jī)中，將物料粉碎的同時(shí)混合均勻，使所述粉碎后的食用菌菌渣細(xì)度為100～200目，然后再將粉碎并混勻后的物料直接經(jīng)平面攤布或通風(fēng)處理1～2天，整個(gè)過程未進(jìn)行任何發(fā)酵處理使所述制革污泥中的硫始終以硫離子狀態(tài)存在，當(dāng)含水量為18～25%時(shí)，即得到所述的多功能有機(jī)肥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：所述食用菌菌渣為300～600份。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：所述的多功能有機(jī)肥料還包括磷酸鹽、糖蜜，其中，按重量份計(jì)，所述磷酸鹽為5～7份、糖蜜為20～40份，所述多功能有機(jī)肥料采用如下方法制備而成，包括如下步驟：
(1)以待處理的制革污水為原料，將所述污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮后，得到含水量為85～90%的濃縮污泥，所述制革污水為制革廠生產(chǎn)過程中在進(jìn)行鉻鞣工序之前且未經(jīng)硫酸錳處理的含污泥污水;
(2)將步驟(1)所述得到的濃縮污泥、所述重量份的食用菌菌渣、糖蜜、磷酸鹽同時(shí)加入到粉碎機(jī)中，粉碎并混合均勻后，使物料通風(fēng)處理、發(fā)酵3～8天后，物料臭味消失，且有大量菌絲產(chǎn)生，物料中硫離子基本全部轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，含水量達(dá)到18～25%時(shí)，即得到所述的多功能有機(jī)肥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：所述食用菌菌渣為300～600份，所述磷酸鹽為磷酸二氫鉀鹽，用于核酸合成，所述磷酸二氫鉀鹽的加入量為5份。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，其特征在于：述多功能有機(jī)肥料還可以采用如下方法制備而成，所述方法包括如下步驟：
(1)將待處理的制革污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮，得到含水量為85～90%的濃縮污泥，所述制革污水為鉻鞣、添加硫酸錳前，并且未浸酸的含石灰、硫化鈉的強(qiáng)堿性制革污水;
(2)按所述重量份分別將步驟(1)所述得到的濃縮污泥、食用菌菌渣、糖蜜、磷酸鹽同時(shí)加入到粉碎機(jī)中，攪拌混合均勻后，將混合物料經(jīng)過快速通風(fēng)處理1～2小時(shí)，整個(gè)過程未進(jìn)行任何發(fā)酵處理使所述制革污泥中的硫始終以硫離子狀態(tài)存在，達(dá)到含水量為15～20%時(shí)，即得到所述的多功能有機(jī)肥。
8.一種用于金屬礦區(qū)尾礦的鈍化減毒劑，其特征在于：所述鈍化減毒劑為權(quán)利要求3或4所述制備得到的多功能有機(jī)肥。
9.一種用于園林花卉種植的有機(jī)肥，其特征在于：所述有機(jī)肥為權(quán)利要求5或6所述制備得到的多功能有機(jī)肥。
10.一種用于普通污染礦區(qū)的堿性鈍化劑，其特征在于：所述堿性鈍化劑為權(quán)利要求7所述制備得到的多功能有機(jī)肥。
說明書
一種利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于生物有機(jī)肥料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制革污水的處理及資源化利用的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
我國皮革工業(yè)的迅速發(fā)展已造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，每年約375000t污泥已經(jīng)成為我國制革密集區(qū)頭疼的“老大難”問題。制革污泥(TannerySludge)是制革廠處理污水過程中產(chǎn)生的沉淀物，成分復(fù)雜，不僅包括水洗污泥，成分以氯化物、硫化物、酚類、細(xì)菌微生物等為主;爛毛浸灰污泥，成分以硫化物、石灰、蛋白質(zhì)、爛毛漿等為主;還有終端污水處理產(chǎn)生的含鉻污泥以及少量的重金屬鹽等礦物質(zhì)。
據(jù)調(diào)查，我國制革污泥處理的現(xiàn)狀存在很大的環(huán)境隱患：目前大多數(shù)制革廠直接將制革污泥作為普通垃圾與生活垃圾一起填埋或堆放，未進(jìn)行任何穩(wěn)定化或無害化處理，導(dǎo)致制革污泥中的有害成分如Cr6+、S2–滲透地表，污染地表水和地下水;少數(shù)企業(yè)將自然干化的制革污泥與煤混合送入鍋爐焚燒，雖然焚燒可徹底消除制革污泥中大量有害的有機(jī)物和病原體(如細(xì)菌、病毒、寄生蟲卵等)，但是焚化后的灰份中含有大量的強(qiáng)致癌物Cr6+和有害氣體SO2，仍不能直接排放到環(huán)境中，需對(duì)這些有毒灰分進(jìn)行回收和二次處理，因此，該處理方法的推廣應(yīng)用仍受到限制;也有制革廠將未經(jīng)處理的污泥用作農(nóng)肥，我們知道，制革污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì)和植物所需的營養(yǎng)成分-氮肥，是有價(jià)值的生物資源，但是無論是將制革污泥直接使用或是堆肥后再使用，肥料中仍含有高含量的金屬鉻以及多種病原體和有機(jī)污染物等，對(duì)人類生活仍會(huì)造成潛在威脅，而且現(xiàn)有技也缺乏對(duì)制革污泥用做農(nóng)用肥的應(yīng)用效果，特別是對(duì)農(nóng)作物、土壤的環(huán)境影響的具體實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)和評(píng)估。因此，研究并建立行之有效的制革污泥處理方法，尤其是實(shí)現(xiàn)制革污泥的資源化利用,是皮革業(yè)持續(xù)發(fā)展面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。公開號(hào)為CN1197778A的專利申請(qǐng)公開了一種用制革浸灰脫毛廢液和污泥制造復(fù)混肥料的方法，該方法主要通過向廢液和污泥中加酸或通入空氣并加催化劑催化氧化降低硫含量至10-3mol/L進(jìn)行污染處理，然后根據(jù)復(fù)混肥總養(yǎng)分含量要求，在污染處理后的料液中加入化學(xué)肥或其他天然肥料。但該專利工藝較復(fù)雜，需嚴(yán)格控制反應(yīng)槽中酸的加入量或空氣通入量，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求高，且反應(yīng)中加入的硫酸錳催化氧化硫離子的過程中，會(huì)產(chǎn)生刺激性有毒氣體硫化氫，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響周圍居民生活，另外，加入的催化劑例如硫酸錳等隨著料液加工成復(fù)混肥料，在施用過程中，催化劑的過量使用還可能會(huì)破壞土壤環(huán)境。
食用菌菌渣是一種有機(jī)固體廢棄物，它的主要成分是被食用菌菌絲利用后的植物殘?bào)w(包括棉籽殼、稻草、木質(zhì)粉末等)，極難降解。食用菌生產(chǎn)的示范基地或廣大農(nóng)村，其河流沿岸，田邊地角，房前屋后隨處可見食用菌菌渣，所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題也非常突出。由于食用菌菌渣含氮量小、營養(yǎng)成分少、溶解性差等特點(diǎn)，目前主要將其作為肥料、動(dòng)物飼料、焚燒、隨意丟棄等方式處理。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01410062997.3的專利申請(qǐng)公開了一種利用城市污泥生產(chǎn)肥料的工藝，采用城市污泥、河底污泥、松樹皮碎屑、干草粉、中藥微生物菌渣、粉煤灰為原料經(jīng)發(fā)酵制備而成。但由于該專利采用的中藥微生物菌渣屬于抗生素類物質(zhì)，通常對(duì)新的發(fā)酵微生物具有抑制作用，因此堆肥發(fā)酵過程緩慢，將該工藝制備的肥料施用于土壤，不僅會(huì)造成抗生素污染，還會(huì)破壞土壤微生物生態(tài)種群結(jié)構(gòu)，而且粉煤灰中含有重金屬離子和有毒離子，將其應(yīng)用于土壤，會(huì)對(duì)土壤造成二次污染。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于目前國內(nèi)外關(guān)于制革污水處置、處理及資源化方法和食用菌菌渣的處理及資源化利用的優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種制革廠污泥和木質(zhì)纖維為原料的多功能有機(jī)肥及其制備方法，另外，本發(fā)明的還一目的在于提供上述制得的多功能有機(jī)肥的應(yīng)用，徹底實(shí)現(xiàn)制革污泥、食用菌廢渣兩種廢棄物的綜合利用。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述第一個(gè)目的，本發(fā)明人通過大量試驗(yàn)研究并不斷探索，最終獲得了如下技術(shù)方案：
一種利用制革廠污泥和木質(zhì)纖維的多功能有機(jī)肥，所述有機(jī)肥包括重量份為100份的制革污泥和重量份為300～800份的木質(zhì)纖維，所述多功能有機(jī)肥料是以制革廠含污泥污水為原料，將所述污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮得到制革污泥后，再與粉碎的木質(zhì)纖維混合進(jìn)行風(fēng)干或堆肥發(fā)酵后制備而成，其中，所述木質(zhì)纖維為食用菌菌渣或園林樹木殘枝、鋸末中的任一種或幾種;所述制革廠污水來自制革生產(chǎn)過程中的水洗污水、爛毛浸灰污水以及其他制革生產(chǎn)工藝中未經(jīng)鉻鹽處理的制革污水，所述水洗污泥的主要成分為氯化物、硫化物、酚類、細(xì)菌微生物,所述爛毛浸灰污泥主要成分為硫化物、石灰、蛋白質(zhì)、爛毛漿。
進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的木質(zhì)纖維優(yōu)選為食用菌菌渣。
更進(jìn)一步地，上述所述多功能有機(jī)肥料的具體制備方法包括如下步驟：
(1)以待處理的制革污水為原料，將所述制革污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮，得到含水量為85～90%的濃縮制革污泥，所述制革污水是未進(jìn)行鉻鞣和未添加硫酸錳的含污泥污水;
(2)將步驟(1)所述得到的濃縮制革污泥、所述重量份的食用菌菌渣同時(shí)加入到粉碎機(jī)中，將物料粉碎的同時(shí)混合均勻，使所述粉碎后的食用菌菌渣細(xì)度為100～200目，然后再將粉碎并混勻后的物料直接經(jīng)平面攤布或通風(fēng)處理1～2天，整個(gè)過程未進(jìn)行任何發(fā)酵處理使所述制革污泥中的硫始終以硫離子狀態(tài)存在，當(dāng)含水量為18～25%時(shí)，即得到所述的多功能有機(jī)肥。
進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述食用菌菌渣優(yōu)選為300～600份。
上述制備得到的多功能有機(jī)肥料可作為鈍化減毒劑使用，可直接用于金屬礦區(qū)尾礦的鈍化、減毒處理，實(shí)現(xiàn)寸草不生的尾礦生長植物，達(dá)到復(fù)墾的目的。
因此，本發(fā)明的還一目的在于提供一種用于金屬礦區(qū)尾礦的鈍化減毒劑，所述鈍化減毒劑為上述所述制備得到的多功能有機(jī)肥。
更進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的多功能有機(jī)肥料還包括磷酸鹽、糖蜜，其中，按重量份計(jì)，所述磷酸鹽為5～7份、糖蜜為20～40份，所述多功能有機(jī)肥料采用如下方法制備而成，包括如下步驟：
(1)以待處理的制革污水為原料，將所述污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或自卸式離心機(jī)濃縮后，得到含水量為85～90%的濃縮污泥，所述制革污水為制革廠生產(chǎn)過程中在進(jìn)行鉻鞣工序之前且未經(jīng)硫酸錳處理的含污泥污水;
(2)將步驟(1)所述得到的濃縮污泥、所述重量份的食用菌菌渣、糖蜜、磷酸鹽同時(shí)加入到粉碎機(jī)中，粉碎并混合均勻后，使物料通風(fēng)處理發(fā)酵3～8天后，物料臭味消失，且有大量菌絲產(chǎn)生、物料中硫離子基本全部轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，含水量達(dá)到18～25%時(shí)，即得到所述的多功能有機(jī)肥。
上述技術(shù)方案中步驟(1)所述的制革污泥具有強(qiáng)刺激性臭味。
進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述食用菌菌渣優(yōu)選為300～600份，所述磷酸鹽優(yōu)選為磷酸二氫鉀鹽，用于核酸合成，所述磷酸二氫鉀鹽的加入量優(yōu)選為5份。
進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述的絮凝劑為聚丙烯酰胺。
由于采用上述方法制備得到的多功能有機(jī)肥料，無臭味、且物料中的硫離子經(jīng)過微生物發(fā)酵過程所產(chǎn)生的氧化還原生物酶作用完全轉(zhuǎn)化成為了單質(zhì)硫或微生物蛋白結(jié)合硫，即二硫鍵或半胱氨酸等含硫氨基酸，由此可見，該有機(jī)肥料無硫離子污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)，也就是不會(huì)因下雨的淋洗而使硫離子污染周圍水域(可導(dǎo)致魚蝦類快速死亡的無機(jī)離子，所產(chǎn)生硫化氫有毒)，可將該多功能有機(jī)肥直接應(yīng)用于園林花卉種植。
因此，本發(fā)明的還一目的在于提供一種用于園林花卉種植的有機(jī)肥，所述有機(jī)肥為上述所述制備得到的多功能有機(jī)肥。
可替換地，上述所述多功能有機(jī)肥料還可以采用如下方法制備而成，所述方法包括如下步驟：
(1)將待處理的制革污水進(jìn)行絮凝、沉淀、板框過濾或通過自卸式離心機(jī)濃縮，得到含水量為85～90%的濃縮污泥，所述制革污水為鉻鞣、添加硫酸錳前，并且未浸酸的含石灰、硫化鈉的強(qiáng)堿性制革污水;
(2)按所述重量份分別將步驟(1)所述得到的濃縮污泥、食用菌菌渣、糖蜜、磷酸鹽同時(shí)加入到粉碎機(jī)中，攪拌混合均勻后，將混合物料經(jīng)過快速通風(fēng)處理1～2小時(shí)，整個(gè)過程未進(jìn)行任何發(fā)酵處理使所述制革污泥中的硫始終以硫離子狀態(tài)存在，達(dá)到含水量為15～20%時(shí)，即得到所述的多功能有機(jī)肥。
進(jìn)一步地，上述技術(shù)方案中所述食用菌菌渣優(yōu)選為500～800份，所述磷酸鹽優(yōu)選為磷酸二氫鉀鹽，步驟(2)所述經(jīng)粉碎后物料的細(xì)度為200～300目。
上述所述制備得到的多功能有機(jī)肥料，可直接應(yīng)用于普通礦區(qū)污染土壤的堿性鈍化、微生物吸附。
因此，本發(fā)明的還一目的在于提供一種用于普通污染礦區(qū)的堿性鈍化劑，所述堿性鈍化劑為上述所述制備得到的多功能有機(jī)肥。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明利用制革廠污泥制備多功能有機(jī)肥的工藝與現(xiàn)有技術(shù)中的城市污泥、河底污泥(或稱淤泥)等有著本質(zhì)區(qū)別，其采用的原料、發(fā)酵機(jī)理、制備方法、制得的有機(jī)肥的配方均不同，因此現(xiàn)有技術(shù)中公開的城市污泥或河底污泥等資源化利用工藝不適合本發(fā)明處理制革污泥，無法實(shí)現(xiàn)硫離子的生物轉(zhuǎn)化。本發(fā)明制革污泥主要處理或資源化利用難度在于硫離子的處理與利用問題，本發(fā)明制革污泥含有氨基酸、肽類，其發(fā)酵速度快、周期短，制備的有機(jī)肥的肥效、應(yīng)用范圍均與現(xiàn)有技術(shù)中的其他有機(jī)肥不同。本發(fā)明主要將制革污泥與粉碎的木質(zhì)纖維或其他原料混合進(jìn)行風(fēng)干或堆肥發(fā)酵后制備而成：堆肥發(fā)酵主要是利用生物氧化還原反應(yīng)使硫離子還原為單質(zhì)硫或微生物蛋白結(jié)合硫(二硫鍵或半胱氨酸等含硫氨基酸)，經(jīng)發(fā)酵后制得的有機(jī)肥可直接應(yīng)用于園林花卉種植，該有機(jī)肥料無硫離子污染，減輕了對(duì)環(huán)境的危害;當(dāng)直接風(fēng)干而未經(jīng)過發(fā)酵制備的多功能有機(jī)肥主要就是利用有機(jī)肥中所含的硫離子對(duì)礦區(qū)污染土壤重金屬離子的結(jié)合而減毒或鈍化而實(shí)現(xiàn)鈍化修復(fù)或復(fù)墾，可直接應(yīng)用于普通礦區(qū)污染土壤的堿性鈍化、微生物吸附。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
(1)本發(fā)明方法是將制革廠污水進(jìn)行分段處理，即將鉻鹽處理前的所有污水優(yōu)先濃縮處理，將不含鉻鹽的污水經(jīng)過自卸式離心機(jī)或板框壓濾機(jī)濃縮后，成為含水量為85～90%的污泥，然后進(jìn)行獨(dú)立資源化利用，使含鉻污泥的量減少至1%左右，大大減少了含鉻污泥對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染;
(2)本發(fā)明方法制備的多功能有機(jī)肥含氮量高(6%左右)、含硫離子較高以及粉碎菌渣多孔的特點(diǎn)，因此將本發(fā)明的多功能有機(jī)肥無論施用在林地、園林綠地或地表嚴(yán)重破壞區(qū)等需要復(fù)墾的土地上，均可改良土壤特性，增加土壤養(yǎng)分，不僅能促進(jìn)地表植物的生長，還可促進(jìn)土壤微生物種群結(jié)構(gòu)數(shù)量大幅度增加，有效改善了生態(tài)環(huán)境，變廢為寶，有利于可持續(xù)發(fā)展;
(3)由于采用本發(fā)明方法制備得到的多功能有機(jī)肥含有S2-離子，S2-離子與重金屬離子結(jié)合，使重金屬離子轉(zhuǎn)化為金屬硫化物沉淀而減少重金屬離子對(duì)周圍水源的污染;同時(shí)，粉碎的木質(zhì)菌渣具有多孔特性，也具有吸附重金屬離子的性能，而且木質(zhì)成分、皮革蛋白等含有羧基、巰基等基團(tuán)還可與重金屬離子直接結(jié)合形成難溶沉淀物，進(jìn)一步減少了重金屬離子對(duì)周圍水源的污染，因此本發(fā)明制得的多功能有機(jī)肥不僅可直接施用于林地、園林綠地，還可作為鈍化減毒劑應(yīng)用于污染礦區(qū)，例如，寸草不生的尾礦礦區(qū)，實(shí)現(xiàn)以廢治污的功效。
(4)本發(fā)明方法既有效處理了制革污泥、還充分利用了食用菌廢渣的剩余養(yǎng)分，污泥和菌渣的利用率高，環(huán)保實(shí)用，為制革污泥的資源化利用開辟了新途徑。
(5)本發(fā)明工藝過程簡單，工藝參數(shù)容易控制，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)，且能耗低，制備的多功能有機(jī)肥附加值高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
