[发明专利]剔除重金属离子兼备微生物深层厌氧发酵双重工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生活垃圾、污泥、泥炭土以及农副产品下脚料生产有机肥料过程中剔除分子态、离子态重金属危害的方法。由于此法采用的是物体比重沉淀原理，需要配备直径2米、高8米(含下部圆锥体高2米)、可容纳20立方匀浆料的“重金属剔除装置”(内设搅拌叶、螺旋绞出器等)，而该装置正适合有机肥料生产中微生物深层厌氧发酵的要求，因此产生了沉淀法剔除重金属离子兼备微生物深层厌氧发酵双重工艺。

背景技术

由于长期大量地施用化肥、农药，在转换过程中，其生理酸性造成土壤硝酸反应——亚硝酸反应加剧，同时也加速了矿物质的转化，包括镉、铅、汞、铬、砷这五类重金属形成各种不同的碳水化合物被农作物吸收；工业废水和生活污水的排放，燃烧产生的烟灰、二恶英、呋喃等，都会导致河流、土壤、农作物被污染，这也是造成农产品重金属含量增加的另一原因；加之城镇生活垃圾由于受到重金属氧化粉、电池废液以及食物饮料变质产生的重金属离子等衍生物，导致生活垃圾的重金属含量恶性循环上升。因此，利用未经处理的生活垃圾直接堆肥，则垃圾肥的重金属含量将会严重超标(农业部NY 525-2002标准对镉、铅、砷、铬、汞等重金属含量有严格规定)，施入农田会造成土壤中毒，进而通过农产品进入人体，导致重金属疼痛病及癌症在内的多种疾病发生，严重危害人体健康。因此，生活垃圾无害化处理的技术关键就是剔除垃圾中汞、镉、铅、铬、砷等重金属离子。能否剔除重金属离子危害，则是利用生活垃圾制肥成败的关键。本发明沉淀法剔除重金属离子兼备微生物深层厌氧发酵双重工艺，成功地解决了这一难题。

本发明的优点：本发明不仅适用于生活垃圾制肥、有机固体废物处理，而且能有效解决各地污水处理厂的污泥制肥的难题。污泥因重金属含量很高，而不能作有机肥料用于农田。若用本发明剔除重金属离子，则污泥的确是很肥沃的微生物有机肥料，这样污泥放置难、处理难的问题也就解决了。

发明内容

本发明的目的：为减缓农作物遭受重金属元素的危害，为改良耕作土壤，必须施用有机肥料，而有机肥所用的原料大多是有机固体废弃物如生活垃圾、污水处理厂的污泥、腐植酸类肥料中泥炭土等，它们都含有重金属成分。本发明就是要在原料处理环节就排除重金属成分或其离子污染，确保所产有机肥料不含重金属或将其含量减少到最低限度(优于国家标准)；同时借此机械装置一并进行微生物深层厌氧发酵，为缩短有机肥料生产周期奠定基础。

本发明的原理：

利用腐植酸钠(英文名称：Sodium humate)含有羟基、醌基、羧基等较多的活性基团，具有相当强的化学活性和生理活性，有较强的吸附、交换能力，可在匀浆中先加入腐植酸钠并搅动，从原植物体细胞中将分子态、离子态重金属分离出来；

利用金属络合剂乙二胺四乙酸(英文名称：ethylene diamine tetraacetic acid；EDTA)能和碱金属、稀土元素和过渡金属结合形成稳定的水溶性络合物的特性，搅拌中用乙二胺四乙酸把生活垃圾、污泥等里面的分子态、离子态重金属络合、螯合在一起，形成不同的结合物而沉淀；

利用硅酸钠的粘结性能和消泡作用，可用其阻止起泡涨潮；

利用聚丙烯酰胺(英文名称：Polyacrylamide，简称PAM)，具有良好的絮凝功能，可用其絮凝有机物发酵形成菌团而漂浮；

利用有机物和无机物的比重不同，在水中浮力有差别的特性，结果有机物上浮，无机物下沉。由于浆料中重金属比重最大，将沉淀至底层最底部，再将其绞出(收集、集中提炼)，以达到剔除重金属消除危害的目的；

同时利用罐顶部密封、上清液隔绝空气的机会，借助厌氧菌种乳酸菌(英文名称：LAB，Lactic acid bacteria)和黑曲霉(英文名称：Aspergillus niger)以及在有氧或无氧条件下都能生存的酵母菌(英文名称：yeast)配合实施微生物深层厌氧发酵。

本发明的技术方案(以生活垃圾为例)：

生活垃圾在分选出塑料和废金属之后磨成浆(制练打浆)，将匀浆料(含水量≥80％)抽入“重金属剔除装置”；

在搅拌浆料的同时，在浆料中配入腐植酸钠，配入比例为浆料重量的1.0％；

继续搅拌并在浆料中添加金属络合剂乙二胺四乙酸[EDTA]，添加比例为浆料重量的0.01％；

如果搅拌中起泡，可在浆料中添加硅酸钠，添加比例为浆料重量的0.01％；

继续搅拌并在浆料中分别按浆料重量的0.01％配入酵母菌、乳酸菌和黑曲霉，进行微生物深层厌氧发酵，获取乳酸蛋白；