[发明专利]一种猪粪好氧发酵过程中重金属钝化方法

说明书

本发明公开了猪粪好氧发酵过程中重金属的钝化方法。所述方法包括，将猪粪、调理剂、钝化剂按一定的比例混合均匀置于发酵罐内，混合物料的含水率可为60％～70％，碳氮比可为25～30，在一定的通风条件下发酵一定的时间，一次发酵完成。在一次发酵产物中加入一定量的钝化剂，采用自然式通风翻堆，发酵一定的时间，好氧发酵完成。本发明利用猪粪、秸秆等村镇有机废弃物为原料进行好氧发酵，为畜禽粪便中重金属钝化提供技术指导，加快重金属钝化进程。本发明不仅可以利用大量的村镇生产生活废弃物，同时得到为农业生产提供一种优质的有机肥料，提升农业综合效益。

技术领域

本发明涉及一种猪粪好氧发酵过程中重金属钝化技术，属于农村能源与环保技术领域。

背景技术

随着我国现代农业的迅速发展，畜禽养殖的饲料中普遍含有高铜高锌等微量元素添加剂，畜禽对重金属的消化吸收利用率极低，而生物的富集作用使得粪便中重金属含量比饲料中高达2-7倍，90％以上的重金属不能被机体吸收而随粪便排除。据统计，我国每年使用的微量元素添加剂为15～18万吨，大约有10万吨左右未被动物利用而随畜禽粪便排入到环境中。大量研究表明，畜禽粪便重金属普遍存在超标现象，其中以猪粪中Cu、Zn、Pb超标最为严重。这些重金属随着有机肥施用进入农田，必然导致农田重金属污染，最终影响农产品的生产安全。好氧发酵可以降低重金属活性，研究发现，在好氧发酵过程中通过“内源-外源”方式的合理调控可实现重金属钝化。

内源调控是在好氧发酵过程中通过对鼓风速率、物料的C/N、含水率、发酵周期数等工艺参数的优化而加速重金属钝化进程。内源调控将影响堆肥过程中温度、pH值、腐殖质和其他指标，也会影响重金属的分布和形态，并最终影响产品的质量。因此，确定降低和控制粪便堆肥中重金属活性的最佳参数对控制粪肥、重金属污染和提高有机肥料的土地利用率尤为重要。

外源调控是在好氧发酵过程中添加钝化剂，常用钝化剂主要包括物理钝化剂、化学钝化剂、生物钝化剂等。生物炭、沸石、膨润土、斑脱土等物理钝化剂具有较大的静电力和空腔表面，能对重金属进行有效吸附，降低其生物有效性。化学钝化剂如粉煤灰、钙镁磷肥等主要通过与重金属发生表面络合、沉淀和离子交换等化学反应，改变其在畜禽粪便中的化学形态及赋存状态，从而降低重金属活性。此外堆肥过程中重金属的形态变化与腐殖质的形成具有一定的相关性，腐殖质和重金属离子的作用主要是络合反应，堆肥过程中的腐殖化进程对重金属的迁移性及生物有效性的降低具有促进作用。生物钝化剂通过生物吸附、重金属还原、胞外沉淀、生物矿化等作用实现重金属钝化。另外，微生物强化对于腐殖质的形成具有促进作用，而腐殖质依靠羧基官能团可以结合大量重金属，改变生物可利用性。

本发明通过对好氧发酵过程中的“内源-外源”方式的合理有效调控，为有效降低猪粪中重金属生物有效性提供一种钝化方法，既能有效缓解农业面源污染及农产品安全问题，又能提供一种无害化、资源化的有机肥，为有机肥生产和安全使用提供科学支持。

发明内容

本发明为解决猪粪中重金属活性较高等问题而提供一种猪粪好氧发酵过程中重金属钝化方法。

本发明提供的方法是由猪粪、调理剂、钝化剂混合后好氧发酵，包括如下步骤：

1)将原料粉碎晾干处理得到调理剂和钝化剂；

2)将一定量的猪粪、调理剂、钝化剂混合均匀后置于发酵床内，在一定发酵条件下好氧发酵一定时间(一次发酵)。

3)将一次发酵产物于发酵床内取出，置于二次发酵场内，加入一定量的钝化剂，采用自然通风翻堆，发酵一定的时间。

上述方法步骤1)中，所述调理剂包括粉碎的农作物秸秆、木屑和稻壳等农业废弃物中的至少一种；

所述调理剂的含水率低于20％，粒径可为1～5cm；

所述钝化剂为生物炭、改性生物炭、生物腐植酸、复合菌剂的一种或两种；