申请日2014.03.26
公开(公告)日2014.08.13
IPC分类号C05F17/00; C05G1/00
摘要
本发明公开一种高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法。该方法包括步骤，1)浓缩：将糖蜜发酵废液浓缩后一部分用于碱解脱水，一部分用于酸解脱水;2)碱解脱水：浓缩液中加入碱解药剂，低速搅拌，再加入钙镁磷肥、钾肥搅拌均匀，得到碱解调料;3)酸解脱水：浓缩液中加入的酸解药剂，低速搅拌，得到酸解调料;4)制备中和调料：酸解调料和碱解调料中混合发生酸碱中和;再经过干燥、多级生物发酵沤制、pH调整，即可得到活性化合有机肥。本发明采用酸化、碱化过程结合的方法，融入现代发酵生物技术，将糖蜜发酵废液浓缩液分别进行酸、碱腐殖化，省去了单独酸、碱腐殖化时另加的中和剂，达到一物两用双重效果。
权利要求书
1.一种高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)浓缩：利用加热蒸发将糖蜜发酵废液浓缩至有机质含量为40-75%，得到浓缩液进行冷却，冷却后浓缩液分为两部分使用，一部分用于碱解脱水，一部分用于酸解脱水;
2)碱解脱水：取步骤1)得到的部分浓缩液，加入10%-35%的碱解药剂，低速搅拌条件下碱解脱水20-40min，再加入5-15%钙镁磷肥、10-15%钾肥搅拌均匀，得到碱解调料;
3)酸解脱水：取步骤1)得到的部分浓缩液，加入10%-35%的酸解药剂，低速搅拌条件下酸解脱水20-40min，得到酸解调料;
4)制备中和调料：将步骤3)的酸解调料加入到步骤2)的碱解调料中混合均匀，使二者发生酸碱中和，混合后得到的中和调料pH在5~7之间;
5)干燥：将步骤4)得到的中和调料在35-50℃、通风条件下干燥，得到含水量为≤10%的干燥调料;
6)一级生物发酵：取15~30份灰渣、50~70份污泥、10~30份步骤5)制备得到的干燥调料、2~5份基础培养基，混合搅拌置于一级生物发酵池中曝气发酵10~15天，发酵期间搅动1~2次，得到一级发酵肥料;
7)二级生物发酵：取步骤6)得到的一级发酵肥料，加入2~5份微量元素，5~15份益生菌种子液，搅拌均匀后曝气发酵7~10天，得到活性有机肥;
8)pH调整：在步骤3)的活性有机肥中加入碱解剂或是酸解剂，搅拌均匀后取样溶解测定pH为5.5~7之间时停止加入碱解剂或是酸解剂，在40`60℃通风条件下干燥，得到含水量为≤10%的活性化合有机肥。
2.根据权利要求1所述的高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于：所述的碱解药剂为石灰、液氨、碳酸铵中的任一种或是他们的组合剂，石灰为粉剂，且石灰中CaCO3的含量≥92%;所述的酸解药剂为60-85%硫酸、60~95%盐酸、70~95%磷酸中的任一种或是他们的组合剂。
3.根据权利要求1所述的高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于：所述的加热蒸发为在50-85℃加热。
4.根据权利要求1所述的高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于：所述的低速搅拌为100~200 r/min。
5.根据权利要求1所述的高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于：所述的基础培养基成分包括0.5-1%蛋白胨、0.5-2%氯化钠、0.5-2%磷酸钠。
6.根据权利要求1所述的高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于：所述的益生菌包括根瘤菌、固氮菌、磷细菌和钾细菌中的任一种或是他们的任意组合;所述的益生菌种子液是益生菌在基础培养基中发酵16~24h后得到的发酵液。
7.根据权利要求1所述的高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，其特征在于：所述的微量元素包括铁、硼、砷、锰、锌、铜、钴、钼、硒、镁中的任一种或是他们的组合物。
说明书
高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法
技术领域
本发明属于工业废弃物回收利用领域，涉及一种高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法。
背景技术
糖蜜是制糖工艺过程中残余的糖浆，糖蜜发酵处理实际也是有机物进一步生化降解、转化过程。国内以糖蜜为原料生产酒精时，大约每生产1t酒精消耗4t糖蜜，约排放14t的废液，废液的pH值一般为3.0-3.5，主要含有碳水化合物(多糖类)和醇类。糖蜜酵母废水的pH值一般为4.0-5.0，主要含残余的糖、营养盐、部分酵母细胞及果胶质等生物降解的大分子有机物。糖蜜味精母液中除含有少量谷氨酸外，还存在菌体、残糖、高铵态氮、色素、胶体物质及其它发酵副产物。目前糖蜜发酵液有机废水采用农用资源化技术路线，来解决废水污染问题，并促进废弃物生态循环与工农业的可持续发展。造纸与糖蜜发酵工业废液含有大量的有机质及多种营养元素，从植物营养学角度评价，这两种废液均属于有机肥料资源，但不能直接作为有机肥料大量施用。若施用量过多，可能会导致植物生长受到抑制、伤害、甚至死亡。其主要原因是糖蜜发酵废液是高浓度有机废水，水溶性C含量高，生物活性强，含有较多的低分子有机物，如残糖、有机酸等，特别是糖分在土壤中易发酵、发热、灼伤作物，并使土壤进一步酸化。因此糖蜜发酵工业废弃物(废液及污泥)农用之前，一般都需要进行脱糖及进一步腐殖化、稳定化，即糖蜜发酵废液的无害化处理。
发酵产生的废弃物还包括灰渣及污泥，尤其是木薯酒糟污泥经发酵后含有约30%左右的水分，这样的物料既不能粉碎也不能进行造粒，需要进一步加工处理。且在木薯酒精生产过程中产生大量高浓度有机废水，这些废水经过厌氧发酵产生沼气，沉淀出大量污泥，污泥的高效经济回收利用技术成了一项迫切需要解决的问题。
由于高浓度有机废液中大部分有机物未充分降解，喷雾干燥成干粉后易吸潮、变质且粘性大，限制了资源化利用。对于含糖有机液体的稳定化处理，除了常规的厌氧生物消化降解外，近两年来，还发展了糖与酵母分离回收技术、载体吸附固体好氧堆肥新技术、碱性材料(石灰)脱水稳定化技术等特别适合于有机废液的快速腐殖化及工厂化利用。
利用硫酸稳定化废液，其原理是硫酸与多种有机物发生反应，包括淀粉发生降解和转糖基反应，生成低聚糖;半纤维素多糖类水解;蛋白质水解成多肽、氨基酸;二塘及单糖脱水生成醛类物质，在浓酸与加热条件下，多糖稳定化处理是有机物逐步降解、转化的动力学过程，腐殖化程度与酸浓度、温度、压力、时间有关。碱性材料稳定化处理有机废液，主要发生有机物的碱性水解、脱水与部分缩合反应，虽说成本低，但易发生脱氮现象，造成养分损失与臭味大，且液相炭化强度比酸处理要弱。
虽然目前酸性或是碱性均能起到腐殖化作用，但二者均存在腐殖化后偏酸或偏碱，均要另加碱或是另加酸来中和，才能制成合乎复合肥质量标准的产品。所以本发明提出采用二者结合的方法，将糖蜜发酵废液浓缩液分别进行酸、碱腐殖化，然后二者缓和中和使腐殖化后的发酵废液可用于制备多种有机/无机混合复合肥，该有机/无机混合复合肥利用现代微生物技术，接种生物菌，经多级发酵培养，就可生产出高效的复合微生物发酵剂;再加上酒精废液生产中产生的灰渣、污泥等作为基质，开发出固定高效生物菌肥。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中糖蜜发酵废弃物在用于肥料生产中无害化不完全、腐殖化酸化或碱化过程单一，造成腐殖化效果不佳、腐殖化不完全，含有糖蜜发酵废液肥料使用过程中对土壤造成二次污染，肥料对于作物的增长等无作用，提供了一种利用发酵废液制备有机/无机混合活性复合肥方法，该方法提出采用酸化或碱化二者处理过程结合的方法，将糖蜜发酵废液浓缩液分别进行酸、碱腐殖化，然后二者缓和中和使腐殖化后的发酵废液可用于制备多种有机/无机混合复合肥，该有机/无机混合复合肥利用现代微生物技术，接种生物菌，经多级发酵培养，就可生产出高效的复合微生物发酵剂;再加上酒精废液生产中产生的灰渣、污泥等作为基质，开发出固定高效生物菌肥。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种高渗发酵废液及污泥的综合回收利用方法，该方法包括以下步骤：
1)浓缩：利用加热蒸发将糖蜜发酵废液浓缩至有机质含量为40-75%，得到浓缩液进行冷却，冷却后浓缩液分为两部分使用，一部分用于碱解脱水，一部分用于酸解脱水。
2)碱解脱水：取步骤1)得到的部分浓缩液，加入10%-35%的碱解药剂，低速搅拌条件下碱解脱水20-40min，再加入5-15%钙镁磷肥、10-15%钾肥搅拌均匀，得到碱解调料。
3)酸解脱水：取步骤1)得到的部分浓缩液，加入10%-35%的酸解药剂，低速搅拌条件下酸解脱水20-40min，得到酸解调料。
4)制备中和调料：将步骤3)的酸解调料加入到步骤2)的碱解调料中混合均匀，使二者发生酸碱中和，混合后得到的中和调料pH在5~7之间。pH在5~7之间，以防止加尿素遇到碱会分解，减低肥料的营养价值。
5)干燥：将步骤4)得到的中和调料在35-50℃、通风条件下干燥，得到含水量为≤10%的干燥调料;
6)一级生物发酵：取15~30份灰渣、50~70份污泥、10~30份步骤5)制备得到的干燥调料、2~5份基础培养基，混合搅拌置于一级生物发酵池中曝气发酵10~15天，发酵期间搅动1~2次，得到一级发酵肥料;
7)二级生物发酵：取步骤6)得到的一级发酵肥料，加入2~5份微量元素，5~15份益生菌种子液，搅拌均匀后曝气发酵7~10天，得到活性有机肥;
8)pH调整：在步骤3)的活性有机肥中加入碱解剂或是酸解剂，搅拌均匀后取样溶解测定pH为5.5~7之间时停止加入碱解剂或是酸解剂，在40`60℃通风条件下干燥，得到含水量为≤10%的活性化合有机肥。
作为本发明的进一步限定，所述的碱解药剂为石灰、液氨、碳酸铵中的任一种或是他们的组合剂，石灰为粉剂，且石灰中CaCO3的含量≥92%;所述的酸解药剂为60-85%硫酸、60~95%盐酸、70~95%磷酸中的任一种或是他们的组合剂。
作为本发明的进一步限定，所述的加热蒸发为在50-85℃加热。
作为本发明的进一步限定，所述的低速搅拌为100~200 r/min。
作为本发明的进一步限定，所述的基础培养基成分包括0.5-1%蛋白胨、0.5-2%氯化钠、0.5-2%磷酸钠。
作为本发明的进一步限定，所述的益生菌包括根瘤菌、固氮菌、磷细菌和钾细菌中的任一种或是他们的任意组合;所述的益生菌种子液是益生菌在基础培养基中发酵16~24h后得到的发酵液。
作为本发明的进一步限定，所述的微量元素包括铁、硼、砷、锰、锌、铜、钴、钼、硒、镁中的任一种或是他们的组合物。
本发明的技术原理是：由于糖蜜发酵废液中使其含有大量有机物(糖、粗蛋白、胶体等成分)不能直接被农作物吸收，需要通过化学或是生物反应使有机物发生酸碱降解、炭化、缩合、脱水等反应，由于采用酸或者碱都可以起到腐殖化作用，但二者均存在腐殖化后偏酸或偏碱，在碱解或者酸解之后需要再用酸或是碱中和，才能制成合乎复合肥的质量标准产品。本发明采用酸化或碱化二者处理过程结合的方法，，且化学处理过程产生SO2、臭气等难闻气味，对环境造成二次污染，存在许多不足之处，本发明将糖蜜发酵废液浓缩液分别进行酸、碱腐殖化，然后二者缓和中和使腐殖化后的发酵废液可用于制备多种有机/无机混合复合肥。再与现代生物高技术相结合，接种生物菌，经多级发酵培养，就可生产出高效的复合微生物发酵剂，处理过程中没有二次污染，处理后的肥料接近天然有机肥，肥力强且对土壤友好;再加上制糖中产生的灰渣、污泥等作为基质，就可以生产开发出固定高效生物菌肥。本发明技术省去了单独使用酸或者碱腐殖化时另加的中和剂，起到一物两用的双重效果。
为使本发明公开充分，本发明糖蜜发酵废液无害化处理得到的固定高效生物菌肥，利用现有常规尿素喷浆造粒技术，制备得到可用于稻田、甘蔗、玉米、瓜果蔬菜等有机无机生物复合肥，施用该处理技术后的糖蜜浓缩液、污泥制成的颗粒，甘蔗可增产10-20%，水稻可增产5-15%，瓜果蔬菜可增产5-20%，尤其是红薯、甘蔗等作物风味极佳，含糖量也得到提高。
本发明的优点：
1. 本发明采用酸化或碱化二者处理过程结合的方法，将糖蜜发酵废液浓缩液分别进行酸、碱腐殖化，然后二者缓和中和使腐殖化后的实现糖蜜发酵液的无害化处理，本技术方法省去了单独使用酸或者碱腐殖化时另加的中和剂，起到一物两用的双重效果。
2. 本发明将经过处理的浓废醪液，与现代生物高技术相结合，接种生物菌，经多级发酵培养，就可生产出高效的复合微生物发酵剂，处理过程中没有二次污染，处理后的肥料接近天然有机肥，肥力强且对土壤友好;再加上制糖中产生的灰渣、污泥等作为基质，就可以生产开发出固定高效生物菌肥。
3. 本发明技术处理后的糖蜜浓缩液中的糖、粗蛋白、胶质等不能为植物所直接吸收的有机质含量降低到5%以下，酸解与碱解后有机质经过炭化、降解、缩合转化成小分子有机肥，可为农作物直接吸收利用。
4. 本发明糖蜜发酵废液无害化处理得到的干燥调料，利用尿素喷浆造粒技术，制备得到可用于稻田、甘蔗、玉米、瓜果蔬菜等有机无机生物复合肥颗粒，施用该处理技术后的糖蜜浓缩液制成的颗粒，甘蔗可增产10-20%，水稻可增产5-15%，瓜果蔬菜可增产5-20%，尤其是红薯、甘蔗等作物风味极佳，含糖量也得到提高。