[發明專利]一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制系統及方法

有效

• 申請號: 202010450730.7
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111675464B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 杜嵇華;李尊香;黃小紅;焦靜;劉信鵬;鄭金
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院農業機械研究所
• 主分類號: C02F11/04
• 分類號: C02F11/04;C02F11/00;C02F103/20
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發明屬于廢棄物處理技術領域，公開了一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制系統及方法，所述控制方法包括：按比例稱取原材料，并進行相應處理、混合均勻；利用壓力檢測裝置確定發酵罐的密封狀態；同時利用溫度傳感器實時監測發酵罐的溫度，并判斷發酵罐的溫度是否達到預設溫度；進行厭氧發酵；利用沼氣收集設備進行沼氣收集；同時利用在線監測設備進行實時監測和數據采集，當氣體監測裝置檢測無氣體產生時，結束發酵。本發明通過厭氧發酵起到重金屬鈍化作用，使重金屬存在形態發生轉變，降低重金屬的生物有效態含量；通過設定發酵的溫度，強化厭氧發酵過程中重金屬鈍化工藝，對畜禽糞便資源化利用的快速發展具有重要的推動作用。

技術領域

本發明屬于廢棄物處理技術領域，尤其涉及一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制系統及方法。

背景技術

目前，在集約化養殖中，為了促進豬的生長以及防治各類疾病，普遍在飼料中加入各類高含量重金屬添加劑。其中Cu、Zn的添加量常常達到豬正常生理需求的20～40倍，其中絕大部分重金屬不能被動物吸收，這些重金屬會隨豬糞和尿排出體外，未經嚴格處理的重金屬超標畜禽糞便作為肥料種植果蔬，會嚴重危害人體健康，也不利農業經濟長久發展。目前針對畜禽糞便中重金屬的鈍化方法主要有：化學酸化法是通過向畜禽糞便中投加硫酸、硝酸等酸性化學物質，降低PH從而將重金屬轉化為離子態溶出，但處理后仍需大量水和石灰來中和，易造成二次污染；電化學法是將電極插入糞便中，通入直流電，通過電子遷移將重金屬離子富集到電極兩端繼而降低重金屬含量，對于不溶態重金屬需改變其形態再去除；固化法是將糞便與水泥等固化劑摻在一起，通過固化劑的吸附等作用使重金屬轉化成低溶解性形態從而降低危害，但并不能從根本上降低重金屬的含量且耗費大量物資；添加重金屬鈍化劑鈍化種類有限，且成本高，不易于推廣。目前暫無便利方法實現對禽畜糞便中生物有效態重金屬含量的降低，影響肥料的施用。

綜上所述，現有技術存在的問題及缺陷是：目前暫無便利方法實現對禽畜糞便中生物有效態重金屬含量的降低，影響肥料的施用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制系統及方法。

本發明是這樣實現的，一種厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬控制方法，所述厭氧發酵工藝鈍化生物有效態重金屬的控制方法包括：

步驟一，按比例稱取動物糞便、稻草秸稈、粉煤灰、四氧化三鐵、海泡石以及混合菌劑；原料比例為豬糞55％，稻草秸稈15％，甘蔗葉10％，粉煤灰6％，四氧化三鐵3％，海泡石5％，生物炭3％，混合菌劑3％。

步驟二，利用干燥裝置干燥稻草秸稈；同時利用干燥裝置干燥動物糞便的含水量為80％；利用純水溶解四氧化三鐵，得四氧化三鐵溶液。

步驟三，選取玉米芯用自來水和純凈水洗凈，在60～80℃干燥10～12h，處理成1cm*1cm為原料；將玉米芯原料置于150ml帶蓋坩堝中，在馬弗爐中以500～700℃缺氧碳化1～2h，待熱解結束后冷卻至室溫備用，生物炭制備完成。

步驟四，稻草秸稈在水解池中采用沼液回流曝氣處理至含水量＜20％后，將動物糞便、稻草秸稈、粉煤灰、海泡石、混合菌劑、生物炭以及四氧化三鐵溶液依次置于攪拌機中進行混合，得混合物。

步驟五，向恒溫厭氧發酵罐中通入氮氣5～8min后，將步驟四得到的混合物通過進料口放入恒溫厭氧發酵罐中，置于150～200r/min，26～27℃搖床中振蕩2～4h后，進行厭氧發酵。

步驟六，利用壓力檢測裝置確定發酵罐的密封狀態；同時利用溫度控制系統中的溫度傳感器實時獲取厭氧發酵罐的當前溫度，并判斷發酵罐的溫度是否達到預設溫度；所述預設溫度為35～38℃。

步驟七，若未達到預設溫度則通過溫度調節單元利用升溫裝置將所述厭氧發酵罐的發酵溫度升至預設溫度；若已達到預設溫度，則不進行任何操作。