[發明專利]一種以金屬鐵置換畜禽糞污堆肥原料中有害重金屬的方法

在審

• 申請號: 201811523133.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109456092A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 劉玉環;寧武建;鄭洪立;王允圃;巫小丹;張琦;向書玉;曹雷鵬;彭紅
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C05F15/00
• 分類號: C05F15/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發明公開了一種以金屬鐵置換畜禽糞污堆肥原料中有害重金屬的方法，首先將多組帶有尖端的鐵棒間隔固定在鐵質框架上制作成金屬置換架；將含有害重金屬的畜禽糞污導入糞污池，并保持其含水率65～75％(wt)，按照50～100g/m²的劑量向其表面噴撒乳酸桿菌菌劑；將金屬置換架插入糞污池內，加蓋，靜置24小時后將取出放入稀硫酸酸洗池中洗脫，并在原位置移動30～120mm處更換一個新的金屬置換架，重復上述操作；酸洗池每3～6個月收集一次重金屬沉淀物，維持酸洗池內酸度10～20％。本發明利用金屬的置換反應，以鐵棒置換畜禽糞污中的重金屬離子，并能將吸附在鐵棒上的重金屬回收利用，成本低、效率高，從根本上消除糞污中重金屬的隱患。

技術領域

本發明屬于農業化學領域，具體涉及一種以金屬鐵置換畜禽糞污堆肥原料中有害重金屬的方法。

背景技術

畜禽養殖業的集約化發展，滿足了人民對畜禽產品的需求，但是在飼料中添加銅、鋅等重金屬元素造成畜禽糞污重金屬含量偏高的嚴重問題。根據統計，豬糞銅306-1079mg/kg；雞糞銅22-188mg/kg；豬糞鋅603-3214mg/kg；雞糞鋅16-380mg/kg；豬糞鉛0.72-4.47mg/kg；雞糞鉛3.75-32.6mg/kg；豬糞鎘1.6-26.45mg/kg；雞糞鎘2-65.6mg/kg。可見規模化養殖場的畜禽糞便重金屬殘留量偏高，普遍存在污染隱患。而在堆肥過程中，隨著畜禽糞污中有機物質分解超過50％和水分的蒸發，有機肥重金屬含量飆升。例如豬糞堆肥腐熟后，總Zn濃度提高了27％，總Cu濃度升高了7.1％，特別是豬糞為主要生產原料的商品有機肥中重金屬平均值最高，Cr、As、Cd含量在一定程度上都已經超過了中國商品有機肥重金屬限量標準。不僅如此，就是沒有列入國家監控范圍的Cu、Zn重金屬也都出了問題，長期連續使用豬糞堆肥的果園出現了重金屬積累，水果產量變劣、產量下降。通過數學模型預測，連續施用有機肥，農田土壤中的Zn，Cu含量可在280年和385年增加1倍，土壤中cd和Hg含量增加一倍所需的時間分別為206年和338年。根據李本銀等2010年對17年的長期研究報道，畜禽糞便堆肥銅含量502mg/kg鋅含量563mg/kg，造成土壤銅鋅富集，17年內土壤全銅和全鋅含量分別上升了54.9％和23.4％。綜合考慮畜禽糞便堆肥原料的銅、鋅含量控制在10mg/kg以下。

近十年來關于如何鈍化或去除畜禽糞污堆肥中重金屬的研究是一個研究熱點問題。但是還是有很多不足。

目前最普遍使用的是在畜禽糞污堆肥過程中添加重金屬鈍化劑。例如：中國發明專利CN200910044699.0“一種降低畜禽糞便堆肥中重金屬生物有效性的鈍化劑及使用方法”，發明了一種降低畜禽糞便堆肥中重金屬生物有效性的鈍化劑及使用方法，其特征在于：畜禽糞便與稻草或其他農作物秸稈進行預處理后，添加由沸石、粉煤灰和鈣鎂磷肥組成的重金屬鈍化劑。三者的比例為8～15kg沸石、10～15kg粉煤灰和5～10kg鈣鎂磷肥。每1000kg含水量為60％～65％的堆肥原料中添加20～35kg重金屬鈍化劑，進行普通高溫堆肥處理。堆肥中可交換態As的鈍化效果為70％以上，可交換態cd和Pb的鈍化效果為85％以上，可交換態Cr、Cu和Zn的鈍化效果為90％以上。例如：中國發明專利“一種豬糞用重金屬鈍化劑及其制備方法與使用方法”CN201810066787.X，提供了一種豬糞用重金屬鈍化劑，組成包括生物炭與天然沸石，質量配比為(4～5)：1；所述生物炭原料為小麥秸稈，制備條件為560～570℃無氧焙燒3h制得。每1000kg(干重)堆肥原料添加100～130kg(干重)所述重金屬鈍化劑后進行普通高溫好氧堆肥，保證高溫階段其溫度能夠達到50～55℃以上5～7天；在升溫期和高溫期采用翻堆和通風的方式進行，堆制30～35天堆肥達到腐熟即可。堆肥中可交換態Cu的比重降為21.7％，可交換態Zn的比重降為5.2％，可交換態Pb的比重降為17.3％。

上述兩個代表性的專利技術都存在共同缺陷是堆肥中重金屬的總量并未被移除，只是可交換態的重金屬減少了，通過物理吸附或者形成重金屬磷酸鹽或硅酸鹽而轉化為緩效態，這些無機鹽仍然可以被有機酸溶解，并被植物吸收，所以沒有從根本上消除土壤重金屬污染的隱患。