申请日2015.09.18
公开(公告)日2015.12.30
IPC分类号C05F15/00; C05F7/00; C05F17/00
摘要
本发明公开了一种制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥及其制备方法和用途，所述有机肥包括重量份为100份的制革污泥和重量份为300～800份的木质纤维，所述多功能有机肥料是以制革厂含污泥污水为原料，将所述污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或自卸式离心机浓缩得到制革污泥后，再与粉碎的木质纤维混合进行风干或堆肥发酵后制备而成。本发明所述的木质纤维优选为食用菌菌渣，本发明还可选择性地在物料中添加一定重量份的糖蜜和磷酸盐，制备出可选择性应用于金属矿区尾矿钝化、减毒和普通矿区污染土壤的碱性钝化、微生物吸附以及直接作为园林花卉的多功能有机肥，实现了制革污泥和食用菌菌渣等废弃物的资源化利用，达到了废治污的功效。
权利要求书
1.一种利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：所述有机肥包括重量份为100份的制革污泥和重量份为300～800份的木质纤维，所述多功能有机肥料是以制革厂含污泥污水为原料，将所述污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩得到制革污泥后，再与粉碎的木质纤维混合进行风干或堆肥发酵后制备而成，其中，所述木质纤维为食用菌菌渣或园林树木残枝、锯末中的任一种或几种;所述制革厂污水来自制革生产过程中的水洗污水、烂毛浸灰污水以及其他制革生产工艺中未经铬盐处理的制革污水，所述水洗污泥的主要成分为氯化物、硫化物、酚类、细菌微生物,所述烂毛浸灰污泥主要成分为硫化物、石灰、蛋白质、烂毛浆。
2.根据权利要求1所述的利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：所述的木质纤维为食用菌菌渣。
3.根据权利要求2所述的利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：所述多功能有机肥料的具体制备方法包括如下步骤：
(1)以待处理的制革污水为原料，将所述制革污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩，得到含水量为85～90%的浓缩制革污泥，所述制革污水是未进行铬鞣和未添加硫酸锰的含污泥污水;
(2)将步骤(1)所述得到的浓缩制革污泥、所述重量份的食用菌菌渣同时加入到粉碎机中，将物料粉碎的同时混合均匀，使所述粉碎后的食用菌菌渣细度为100～200目，然后再将粉碎并混匀后的物料直接经平面摊布或通风处理1～2天，整个过程未进行任何发酵处理使所述制革污泥中的硫始终以硫离子状态存在，当含水量为18～25%时，即得到所述的多功能有机肥。
4.根据权利要求3所述的利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：所述食用菌菌渣为300～600份。
5.根据权利要求2所述的利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：所述的多功能有机肥料还包括磷酸盐、糖蜜，其中，按重量份计，所述磷酸盐为5～7份、糖蜜为20～40份，所述多功能有机肥料采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
(1)以待处理的制革污水为原料，将所述污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩后，得到含水量为85～90%的浓缩污泥，所述制革污水为制革厂生产过程中在进行铬鞣工序之前且未经硫酸锰处理的含污泥污水;
(2)将步骤(1)所述得到的浓缩污泥、所述重量份的食用菌菌渣、糖蜜、磷酸盐同时加入到粉碎机中，粉碎并混合均匀后，使物料通风处理、发酵3～8天后，物料臭味消失，且有大量菌丝产生，物料中硫离子基本全部转化为单质硫，含水量达到18～25%时，即得到所述的多功能有机肥。
6.根据权利要求5所述的利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：所述食用菌菌渣为300～600份，所述磷酸盐为磷酸二氢钾盐，用于核酸合成，所述磷酸二氢钾盐的加入量为5份。
7.根据权利要求2所述的利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，其特征在于：述多功能有机肥料还可以采用如下方法制备而成，所述方法包括如下步骤：
(1)将待处理的制革污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩，得到含水量为85～90%的浓缩污泥，所述制革污水为铬鞣、添加硫酸锰前，并且未浸酸的含石灰、硫化钠的强碱性制革污水;
(2)按所述重量份分别将步骤(1)所述得到的浓缩污泥、食用菌菌渣、糖蜜、磷酸盐同时加入到粉碎机中，搅拌混合均匀后，将混合物料经过快速通风处理1～2小时，整个过程未进行任何发酵处理使所述制革污泥中的硫始终以硫离子状态存在，达到含水量为15～20%时，即得到所述的多功能有机肥。
8.一种用于金属矿区尾矿的钝化减毒剂，其特征在于：所述钝化减毒剂为权利要求3或4所述制备得到的多功能有机肥。
9.一种用于园林花卉种植的有机肥，其特征在于：所述有机肥为权利要求5或6所述制备得到的多功能有机肥。
10.一种用于普通污染矿区的碱性钝化剂，其特征在于：所述碱性钝化剂为权利要求7所述制备得到的多功能有机肥。
说明书
一种利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物有机肥料技术领域，涉及一种制革污水的处理及资源化利用的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥及其制备方法和应用。
背景技术
我国皮革工业的迅速发展已造成了严重的环境污染，每年约375000t污泥已经成为我国制革密集区头疼的“老大难”问题。制革污泥(TannerySludge)是制革厂处理污水过程中产生的沉淀物，成分复杂，不仅包括水洗污泥，成分以氯化物、硫化物、酚类、细菌微生物等为主;烂毛浸灰污泥，成分以硫化物、石灰、蛋白质、烂毛浆等为主;还有终端污水处理产生的含铬污泥以及少量的重金属盐等矿物质。
据调查，我国制革污泥处理的现状存在很大的环境隐患：目前大多数制革厂直接将制革污泥作为普通垃圾与生活垃圾一起填埋或堆放，未进行任何稳定化或无害化处理，导致制革污泥中的有害成分如Cr6+、S2–渗透地表，污染地表水和地下水;少数企业将自然干化的制革污泥与煤混合送入锅炉焚烧，虽然焚烧可彻底消除制革污泥中大量有害的有机物和病原体(如细菌、病毒、寄生虫卵等)，但是焚化后的灰份中含有大量的强致癌物Cr6+和有害气体SO2，仍不能直接排放到环境中，需对这些有毒灰分进行回收和二次处理，因此，该处理方法的推广应用仍受到限制;也有制革厂将未经处理的污泥用作农肥，我们知道，制革污泥中含有大量的有机质和植物所需的营养成分-氮肥，是有价值的生物资源，但是无论是将制革污泥直接使用或是堆肥后再使用，肥料中仍含有高含量的金属铬以及多种病原体和有机污染物等，对人类生活仍会造成潜在威胁，而且现有技也缺乏对制革污泥用做农用肥的应用效果，特别是对农作物、土壤的环境影响的具体实验监测和评估。因此，研究并建立行之有效的制革污泥处理方法，尤其是实现制革污泥的资源化利用,是皮革业持续发展面临的严峻挑战之一。公开号为CN1197778A的专利申请公开了一种用制革浸灰脱毛废液和污泥制造复混肥料的方法，该方法主要通过向废液和污泥中加酸或通入空气并加催化剂催化氧化降低硫含量至10-3mol/L进行污染处理，然后根据复混肥总养分含量要求，在污染处理后的料液中加入化学肥或其他天然肥料。但该专利工艺较复杂，需严格控制反应槽中酸的加入量或空气通入量，对反应设备要求高，且反应中加入的硫酸锰催化氧化硫离子的过程中，会产生刺激性有毒气体硫化氢，严重污染环境，影响周围居民生活，另外，加入的催化剂例如硫酸锰等随着料液加工成复混肥料，在施用过程中，催化剂的过量使用还可能会破坏土壤环境。
食用菌菌渣是一种有机固体废弃物，它的主要成分是被食用菌菌丝利用后的植物残体(包括棉籽壳、稻草、木质粉末等)，极难降解。食用菌生产的示范基地或广大农村，其河流沿岸，田边地角，房前屋后随处可见食用菌菌渣，所产生的环境污染问题也非常突出。由于食用菌菌渣含氮量小、营养成分少、溶解性差等特点，目前主要将其作为肥料、动物饲料、焚烧、随意丢弃等方式处理。例如，申请号为201410062997.3的专利申请公开了一种利用城市污泥生产肥料的工艺，采用城市污泥、河底污泥、松树皮碎屑、干草粉、中药微生物菌渣、粉煤灰为原料经发酵制备而成。但由于该专利采用的中药微生物菌渣属于抗生素类物质，通常对新的发酵微生物具有抑制作用，因此堆肥发酵过程缓慢，将该工艺制备的肥料施用于土壤，不仅会造成抗生素污染，还会破坏土壤微生物生态种群结构，而且粉煤灰中含有重金属离子和有毒离子，将其应用于土壤，会对土壤造成二次污染。
发明内容
鉴于目前国内外关于制革污水处置、处理及资源化方法和食用菌菌渣的处理及资源化利用的优缺点，本发明的目的在于提供一种制革厂污泥和木质纤维为原料的多功能有机肥及其制备方法，另外，本发明的还一目的在于提供上述制得的多功能有机肥的应用，彻底实现制革污泥、食用菌废渣两种废弃物的综合利用。
为了实现本发明的上述第一个目的，本发明人通过大量试验研究并不断探索，最终获得了如下技术方案：
一种利用制革厂污泥和木质纤维的多功能有机肥，所述有机肥包括重量份为100份的制革污泥和重量份为300～800份的木质纤维，所述多功能有机肥料是以制革厂含污泥污水为原料，将所述污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩得到制革污泥后，再与粉碎的木质纤维混合进行风干或堆肥发酵后制备而成，其中，所述木质纤维为食用菌菌渣或园林树木残枝、锯末中的任一种或几种;所述制革厂污水来自制革生产过程中的水洗污水、烂毛浸灰污水以及其他制革生产工艺中未经铬盐处理的制革污水，所述水洗污泥的主要成分为氯化物、硫化物、酚类、细菌微生物,所述烂毛浸灰污泥主要成分为硫化物、石灰、蛋白质、烂毛浆。
进一步地，上述技术方案中所述的木质纤维优选为食用菌菌渣。
更进一步地，上述所述多功能有机肥料的具体制备方法包括如下步骤：
(1)以待处理的制革污水为原料，将所述制革污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩，得到含水量为85～90%的浓缩制革污泥，所述制革污水是未进行铬鞣和未添加硫酸锰的含污泥污水;
(2)将步骤(1)所述得到的浓缩制革污泥、所述重量份的食用菌菌渣同时加入到粉碎机中，将物料粉碎的同时混合均匀，使所述粉碎后的食用菌菌渣细度为100～200目，然后再将粉碎并混匀后的物料直接经平面摊布或通风处理1～2天，整个过程未进行任何发酵处理使所述制革污泥中的硫始终以硫离子状态存在，当含水量为18～25%时，即得到所述的多功能有机肥。
进一步地，上述技术方案中所述食用菌菌渣优选为300～600份。
上述制备得到的多功能有机肥料可作为钝化减毒剂使用，可直接用于金属矿区尾矿的钝化、减毒处理，实现寸草不生的尾矿生长植物，达到复垦的目的。
因此，本发明的还一目的在于提供一种用于金属矿区尾矿的钝化减毒剂，所述钝化减毒剂为上述所述制备得到的多功能有机肥。
更进一步地，上述技术方案中所述的多功能有机肥料还包括磷酸盐、糖蜜，其中，按重量份计，所述磷酸盐为5～7份、糖蜜为20～40份，所述多功能有机肥料采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
(1)以待处理的制革污水为原料，将所述污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或自卸式离心机浓缩后，得到含水量为85～90%的浓缩污泥，所述制革污水为制革厂生产过程中在进行铬鞣工序之前且未经硫酸锰处理的含污泥污水;
(2)将步骤(1)所述得到的浓缩污泥、所述重量份的食用菌菌渣、糖蜜、磷酸盐同时加入到粉碎机中，粉碎并混合均匀后，使物料通风处理发酵3～8天后，物料臭味消失，且有大量菌丝产生、物料中硫离子基本全部转化为单质硫，含水量达到18～25%时，即得到所述的多功能有机肥。
上述技术方案中步骤(1)所述的制革污泥具有强刺激性臭味。
进一步地，上述技术方案中所述食用菌菌渣优选为300～600份，所述磷酸盐优选为磷酸二氢钾盐，用于核酸合成，所述磷酸二氢钾盐的加入量优选为5份。
进一步地，上述技术方案中所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺。
由于采用上述方法制备得到的多功能有机肥料，无臭味、且物料中的硫离子经过微生物发酵过程所产生的氧化还原生物酶作用完全转化成为了单质硫或微生物蛋白结合硫，即二硫键或半胱氨酸等含硫氨基酸，由此可见，该有机肥料无硫离子污染的潜在风险，也就是不会因下雨的淋洗而使硫离子污染周围水域(可导致鱼虾类快速死亡的无机离子，所产生硫化氢有毒)，可将该多功能有机肥直接应用于园林花卉种植。
因此，本发明的还一目的在于提供一种用于园林花卉种植的有机肥，所述有机肥为上述所述制备得到的多功能有机肥。
可替换地，上述所述多功能有机肥料还可以采用如下方法制备而成，所述方法包括如下步骤：
(1)将待处理的制革污水进行絮凝、沉淀、板框过滤或通过自卸式离心机浓缩，得到含水量为85～90%的浓缩污泥，所述制革污水为铬鞣、添加硫酸锰前，并且未浸酸的含石灰、硫化钠的强碱性制革污水;
(2)按所述重量份分别将步骤(1)所述得到的浓缩污泥、食用菌菌渣、糖蜜、磷酸盐同时加入到粉碎机中，搅拌混合均匀后，将混合物料经过快速通风处理1～2小时，整个过程未进行任何发酵处理使所述制革污泥中的硫始终以硫离子状态存在，达到含水量为15～20%时，即得到所述的多功能有机肥。
进一步地，上述技术方案中所述食用菌菌渣优选为500～800份，所述磷酸盐优选为磷酸二氢钾盐，步骤(2)所述经粉碎后物料的细度为200～300目。
上述所述制备得到的多功能有机肥料，可直接应用于普通矿区污染土壤的碱性钝化、微生物吸附。
因此，本发明的还一目的在于提供一种用于普通污染矿区的碱性钝化剂，所述碱性钝化剂为上述所述制备得到的多功能有机肥。
需要强调的是，本发明利用制革厂污泥制备多功能有机肥的工艺与现有技术中的城市污泥、河底污泥(或称淤泥)等有着本质区别，其采用的原料、发酵机理、制备方法、制得的有机肥的配方均不同，因此现有技术中公开的城市污泥或河底污泥等资源化利用工艺不适合本发明处理制革污泥，无法实现硫离子的生物转化。本发明制革污泥主要处理或资源化利用难度在于硫离子的处理与利用问题，本发明制革污泥含有氨基酸、肽类，其发酵速度快、周期短，制备的有机肥的肥效、应用范围均与现有技术中的其他有机肥不同。本发明主要将制革污泥与粉碎的木质纤维或其他原料混合进行风干或堆肥发酵后制备而成：堆肥发酵主要是利用生物氧化还原反应使硫离子还原为单质硫或微生物蛋白结合硫(二硫键或半胱氨酸等含硫氨基酸)，经发酵后制得的有机肥可直接应用于园林花卉种植，该有机肥料无硫离子污染，减轻了对环境的危害;当直接风干而未经过发酵制备的多功能有机肥主要就是利用有机肥中所含的硫离子对矿区污染土壤重金属离子的结合而减毒或钝化而实现钝化修复或复垦，可直接应用于普通矿区污染土壤的碱性钝化、微生物吸附。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明方法是将制革厂污水进行分段处理，即将铬盐处理前的所有污水优先浓缩处理，将不含铬盐的污水经过自卸式离心机或板框压滤机浓缩后，成为含水量为85～90%的污泥，然后进行独立资源化利用，使含铬污泥的量减少至1%左右，大大减少了含铬污泥对环境造成的严重污染;
(2)本发明方法制备的多功能有机肥含氮量高(6%左右)、含硫离子较高以及粉碎菌渣多孔的特点，因此将本发明的多功能有机肥无论施用在林地、园林绿地或地表严重破坏区等需要复垦的土地上，均可改良土壤特性，增加土壤养分，不仅能促进地表植物的生长，还可促进土壤微生物种群结构数量大幅度增加，有效改善了生态环境，变废为宝，有利于可持续发展;
(3)由于采用本发明方法制备得到的多功能有机肥含有S2-离子，S2-离子与重金属离子结合，使重金属离子转化为金属硫化物沉淀而减少重金属离子对周围水源的污染;同时，粉碎的木质菌渣具有多孔特性，也具有吸附重金属离子的性能，而且木质成分、皮革蛋白等含有羧基、巯基等基团还可与重金属离子直接结合形成难溶沉淀物，进一步减少了重金属离子对周围水源的污染，因此本发明制得的多功能有机肥不仅可直接施用于林地、园林绿地，还可作为钝化减毒剂应用于污染矿区，例如，寸草不生的尾矿矿区，实现以废治污的功效。
(4)本发明方法既有效处理了制革污泥、还充分利用了食用菌废渣的剩余养分，污泥和菌渣的利用率高，环保实用，为制革污泥的资源化利用开辟了新途径。
(5)本发明工艺过程简单，工艺参数容易控制，容易实现规模化生产，且能耗低，制备的多功能有机肥附加值高，经济效益显著。
