利用中药渣、酒糟等废弃物发酵制备有机肥,并进行蚯蚓养殖试验,探讨中药渣有机肥养殖蚯蚓的方法及条件。结果表明,在有机肥基质相对湿度为 65%~75%、养殖温度为 15~27 ℃ 、pH 6.5~7.5 的条件下用中药渣等发酵制备的有机肥有利于蚯蚓生长,当养殖温度在 25 ℃左右时,蚯蚓生长迅速,繁殖能力强。
蚯蚓,俗称曲蟮,中药称地龙,其性寒、味咸,具有清热、息风、平喘、通络、利尿、降压等功效,在中国已有 3 千多年的应用历史。蚯蚓中含有丰富的蛋白质及人体所必需的 18 种氨基酸,干蚯蚓中蛋白质含量高达50%以上。此外,蚯蚓还含有蚯蚓素 lumbritn 、蚯蚓碱 lumbrofobrim 以及嘌呤、胆碱、胆甾醇等主要特殊活性物质。蚓激酶是从赤子爱胜蚓中提取的蛋白水解酶,临床证明,蚓激酶与尿激酶作用相似,可直接影响凝血过程中纤维蛋白原某些因子的含量,加速胞浆素生成,促进血浆中纤维蛋白降解产物的增加。所以蚓激酶具有溶栓、抗凝及去纤的功效,还可治疗和预防缺血性心脑血管病。因此,蚯蚓被广泛应用于中药配方中,近年来因蚯蚓特殊的药用价值,催生了蚯蚓养殖业的发展,蚯蚓适应性强、生长繁殖快,易于驯化与养殖。蚯蚓的食性广泛,能分解木材、纤维、脂肪及食品加工等产生的废物,也能分解、消化畜禽粪便,农作物废弃品。中药渣和垃圾等在处理环境污染、生活有机垃圾等方面具有突出的优点,1平方米的蚯蚓月处理有机垃圾可达 0.18t,而蚯蚓粪又是优良的有机肥料,在加拿大、美国、日本等国家。蚯蚓养殖发展很快 ,已到工厂化、商品化规模。仅日本蚯蚓养殖的企业就有200多家。近年来因蚯蚓特殊的药用价值也催生了中国蚯蚓养殖业的发展,目前中国规模化养殖蚯蚓主要分布在江苏 、四川 、湖南 、江西等地。
中国的小型蚯蚓养殖多采用混养方式,即地上养殖、木箱养殖、木盆与瓷盆养殖,但在混养过程中,蚯蚓自然繁殖,隔日需补充水分一次。关于蚯蚓养殖的方法研究较多,尤以蚯蚓养殖基质的研究成为热点。蚯蚓养殖基质常以畜禽粪便等制备的有机肥为主,但因畜禽粪便中抗生素严重超标,导致养殖的蚯蚓品质受到影响。中国是中药材种植及生产大国 ,在中药材中有效成分被提取后留下大量的中药废渣引起人们关注。中药渣一般采用堆积 填埋或焚烧的方法进行处理,既造成资源浪费,也造成环境污染。而中药渣等废弃物中含有丰富的粗纤维、粗蛋白以及等多种微量元素。菌渣是采收食用菌后剩下的有机废弃物,菌渣里含有大量的菌丝体及酵母菌,能分解粗纤维等复杂有机物,是制备有机肥很好的原材料。本试验采用中药渣有机肥,在实验室进行养殖,选用具有繁殖率高、定居性好、肉质肥厚、营养价值高等特点的太平二号蚯蚓进行养殖,研究蚯蚓在该有机肥中的生长情况 提高中药渣、酒渣及农业废弃物的再利用价值。结果表明,用中药渣、酒糟、菌渣等发酵制备的有机肥,养殖蚯蚓,其品质很好。
材料
有机肥原材料为中药渣,桑葚、丹参、金樱子、乌梅、夏枯草、牛蒡子、乌骨藤、黄芩等一种或多种中药渣,或杜仲降压片、银翘片、消炎止咳片、板蓝根冲剂、鱼腥草含片、六味防脱生发酊等中药渣及其混合物,菌渣、酒糟及农作物秸秆。中药渣来源于遵义市药业园区百花药业,酒糟来自贵州省仁怀市茅台酒厂,食用菌菌渣来自食用菌采摘结束后剩下的残渣及农作物秸秆。中药渣、秸秆均粉碎成1-3cm
蚯蚓为赤子爱胜蚓太平二号
所用耗材及仪器:塑料桶规格为直径26cm\高26cm,蚯蚓养殖箱规格,长48cm宽38cm高为34cm,湿度计、温度传感器、ph试纸、电子秤。试验地点设在遵义师范学院化学化工学院实验楼。试验时间为2015年4月至2016年7月。
中药渣有机肥的制备
中药渣等废弃物发酵制备有机肥的原理 在控制合适的发酵温度、水分、通气量、C/N、ph值等条件下,发酵菌、高温好氧酵素菌、纤维素分解菌及嗜热真菌,能充分分解有机物,提供发酵菌活动所需要的能量,并合成新的细胞物质,促进发酵菌的生长和增殖。
将中药渣、农作物秸秆粉粹成长1-3cm,与酒糟、菌渣等按一定比例充分混合,并添加一定量的发酵菌,控制一定的温度、水分、通气量、C/N、ph值等。发酵菌、高温好氧酵素菌、纤维素分解菌及嗜热真菌等,能充分分解粗纤维等有机物,提供发酵菌活动所需要的能量,并合成新细胞物质,促进发酵菌的生长和繁殖。
中药渣有机肥制备中C/N及ph值的控制 将混合好的中药渣等废弃物用生石灰调节ph值为6.5~7.5,水分含量控制在,60%~70%,堆成一定大小的条垛,插入热敏温度计随时监控发酵温度。
在有机肥发酵过程中 注意控制C/N及ph,因为约有2/3的有机物氧化为二氧化碳并排出,约1/3用于微生物细胞质的组成,并放出热量。所以碳是发酵过程中不可缺的元素,是动力和热量的来源。而中药渣等中的氮除用于细胞原生质的组成,也供给热量。C/N是微生物体细胞维持与增殖的主要因素,微生物体内(细菌)的C/N为5-10,C含量增大,微生物的增殖会因氮素不足而受到制约,从而减缓有机物的分解。当原料中C/N低于5以下时,将导致有机肥发酵难于进行,因此C/N的大小将直接影响有机物的分解速度。在中药渣发酵制备有机肥的过程中,ph将影响有机肥发酵的效率,也将影响微生物的生长。试验证明 好氧发酵的C/N为30-40%;制备有机肥的ph为中性或弱碱性,并用生石灰调节发酵的ph。
陈化 好氧高温发酵中,中药渣等有机物经中温(`5-45摄氏度)、高温(45-70摄氏度),阶段发酵后,温度开始下降,此阶段微生物的代谢过程称为一次发酵或主发酵,一般需要10-12天。用铲车进行翻堆,再进行二次发酵,也叫陈化有机物,经过一次发酵后,堆肥物料中的大部分有机物仍然存在,须放置于通风环境中进行二次发酵,使有机物继续腐熟。通过二次发酵能杀死堆体中的寄生虫卵、真菌、细菌等,当发酵温度持续下降并稳定在40摄氏度左右时即达到腐熟,此时有机肥呈咖啡色,具有芳香味,不粘手,且富有弹性。
中药渣有机肥基质养殖蚯蚓基本流程及试验设计
蚯蚓养殖过程中温度、湿度及ph的变化 在蚯蚓养殖过程中,随时监测蚯蚓养殖的温度、湿度及ph并进行记录。为保持良好的透气性和充足的营养,须对养殖箱中的中药渣有机肥进行翻动,20天左右补充一次有机肥基料。蚯蚓生长的温度、湿度及ph见图1,由图1可知 中药渣有机肥养殖蚯蚓过程中,有机肥基质湿度及ph易于控制,变化较小,但养殖温度受环境温度影响,变化较大。温度为18-25摄氏度时蚯蚓生长迅速,蚓茧多,繁殖快。随着气温的降低,养殖温度也降低,当温度低于10摄氏度时,蚯蚓生长缓慢活动迟钝。当温度降到5摄氏度左右,蚯蚓进入休眠状态。由于蚯蚓是变温动物,温度会影响其觅食、生长繁殖。因此,蚯蚓的活动温度在5-28摄氏度。 冬季注意保温,夏季常用喷雾器喷洒凉水降温。
中药渣有机肥养殖蚯蚓的湿度在65-76%蚯蚓生长良好,当有机肥湿度低于55%蚯蚓不能正常生长,甚至死亡。当中药渣有机肥湿度较低时要进行补水,保证其湿度在适当的范围 使蚯蚓能正常生长。因为蚯蚓是利用表皮进行呼吸的,体内水分占体重的70%以上,如果水分丧失则不能正常呼吸,甚至死亡。所以要保持蚯蚓养殖基料的湿度在65%左右,保持蚯蚓躯体湿润。在蚯蚓养殖过程中,要常对中药渣有机肥进行翻动,使养殖基料透气更好 ,因为蚯蚓是靠大气扩散到土壤里的氧气进行呼吸的,养殖基料透气越好,蚯蚓产卵越多 且成熟期将缩短。
蚯蚓随养殖时间的变化 将孵化的幼蚓分出条,用中药渣有机肥进行养殖,观察蚯蚓生长 增重等情况,结果见表1。由表1可知,用中药渣有机肥养殖蚯蚓,蚯蚓成活率达到100%,且随着养殖时间的增加,蚯蚓重量也随着增加,说明该中药渣有机肥适合养殖蚯蚓。随着养殖时间的增加,蚯蚓个体的重量随之增加,其产卵数量逐渐增加,小蚯蚓成熟后,1-5月龄是日均产卵最多的时间,几乎每天都会产卵。但到8月龄时逐渐减少,从9月龄起显著下降。因此1~7月龄是蚯蚓产卵的高峰期。
提高蚯蚓产量,要随时更换种子群和繁殖群。当蚯蚓养殖30~40d后适当补加中药渣有机肥,待蚯蚓成熟且物料中含有大量蚯蚓卵时,即可将成熟蚯蚓采收。春末夏初在温度25 ℃以上时,15d左右可分离1次蚯蚓中的卵茧。气温降低,分离时间逐步延长,一年之中春末夏初养殖蚯蚓最好,且大约30d 采收一次,春季和秋季45d左右采收一次。采收完成后补充养殖料一般补加1.0~1.5 倍的料量,每次分离出的蚓茧单独堆放孵化、饲养。因此将中药渣有机肥作为蚯蚓养殖的基料是可行的。
不足之处 1、养殖过程中没有及时对养殖箱进行翻动,由于重力作用,养殖箱内的基质下沉导致基质板结透气性差,使蚯蚓向养殖箱表层活动甚至发生逃逸现象。2、使基料的锁水性较差,一次性浇水过多导致箱底积水,蚯蚓向上层活动导致表层有机质消耗快,而底部有机质未得到利用。3、在同一养殖箱中长期养殖,导致蚯蚓数代同堂,影响蚯蚓的品质、个体大小及抗病能力等。4、寒冷、低温环境不利于蚯蚓的生长繁殖。
建议
1、经常翻动养殖箱内的有机质保持其营养均匀,并使产生的热量及时散失使养殖箱内的温度保持在适宜范围,提高基质饵料的透气性。
2、适当补水保持湿度在65%左右,将塑料箱换成透气性透水性好的木箱。
3、及时将蚯蚓分厢,选择个体大的蚯蚓作为种蚓,保证蚯蚓的优良品质。
4、用中药渣制备的有机肥在不同季节养殖蚯蚓,探究室内、外养殖相结合的方法,进行大棚养殖。
发酵好的中药渣有机肥用于蚯蚓养殖蚯蚓不逃逸,并能在中药渣有机肥中很好生长。养殖时要保持有机肥基质疏松、透气。有机肥基质的 pH6.5~7.5,湿度为 65%~75%,养殖温度为 18~25 ℃时,蚯蚓生长较快、繁殖能力强。
采用盆栽试验,研究了中药渣蚓粪对玉米生长及土壤肥力的影响。结果表明:随着蚓粪施用量的增加,玉米的株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量均显著增加;生长60d收获时,多数蚓粪处理的土壤容重显著降低;蚓粪处理的土壤pH显著高于对照和相应的化肥处理.蚓粪处理的土壤全氮、有机质含量也明显高于化肥处理,且随蚓粪施用量的增加,效果越趋显著。中药渣蚓粪可作为一种高效有机肥,其合理施用有助于改善土壤物理结构,缓解土壤的酸化进程,提高土壤有机质和氮素含量,有效促进作物生长。
试验采用盆栽的方法研究磷肥和蚯蚓粪配合施用对油菜生长及土壤理化性状的影响。结果表明:单施磷180 mg/kg时,油菜生物量为33.01 g,在此基础上施用蚯蚓粪30 t/hm2,油菜生物量比单施磷增加61.4%,配施60 t/hm2的蚯蚓粪,油菜生物量比单施磷增加91%。单施用磷3607、20 mg/kg时,油菜生物量分别为17.18 g和12.49 g,比单施磷180 mg/kg时减产48%和164.3%,在施用磷360和720 mg/kg基础上配合施用30 t/hm2的蚯蚓粪,油菜生物量比单施磷增产105.3%和223.1%,施用60 t/hm2的蚯蚓粪,油菜生物量比单施磷增产242.7%和274.5%。此外施用蚯蚓粪还可以增加土壤中各形态磷含量及有机质含量,增加土壤磷酸酶活性。表明配合施用蚯蚓粪可以缓解高磷土壤对油菜生长的抑制作用,从而改善土壤环境,使之更适宜油菜的生长。
培养试验与盆栽试验的结果表明,蚯蚓粪可以改善作物生长的土壤环境;增加土壤酶活性;提高土壤全N及几种有效养分含量,其中有效磷增加最显著。蚯蚓粪还可以显著提高草莓的产量及其品质。
以中药渣为原料,采用真空化学活化法制备活性炭,并以活性炭的亚甲基蓝和碘吸附值为优化指标,选用Doehlert设计安排实验,在合适的范围内,对影响ZnCl2活化法最重要的两个因素活化温度和浸渍比进行了优化。结果表明,在实验条件范围内,对于所有的响应,活化温度的影响均大于浸渍比,且两者对活性炭产率的影响都不大。得到的最优条件为活化温度474℃,浸渍比1.225,在此条件下制得活性炭的亚甲基蓝值和碘值分别为316 mg.g-1和994 mg.g-1,与理论模型计算值非常接近。和普通商品活性炭相比,用该实验方法所制活性炭具有更好的实际吸附效果。
市场需求的扩大使得中药及其相关产业的快速扩张,但中药原料药,中药饮片以及含中药成分轻化工产品生产的排放的废弃物也在日增加,全国中药渣年排放量达3000万t,植物类中药渣占87%以上。中药渣焚烧、堆放以及掩埋处理造成资源浪费和土地大量占用。高湿中药渣较易滋生微生物菌而发霉变质,发出恶臭气味,同时堆放和掩埋渗滤液 对地下水或周边环境造成二次污染,产生潜在的生态环境安全风险。而晒干焚烧产生大气环境污染,环保处理成本增加,严重制约中药产业的可持续发展 。
大健康产业背景下中药渣资源化利用路径和技术模式的探讨
中药渣积累问题现已得到医药、农业、环境以及社会等领域广泛关注,中药渣中大量的纤维素、木质素、粗蛋白、粗脂肪,一定量的生物碱、醌类、黄酮类、甾体及其苷类和鞣质等生物活性物质和矿物元素未得到充分利用,在绿色环保和可持续发展理念下,中药渣资源化利用是大势所趋,既可以减少资源浪费,又能促进环境保护和中医药产业的持续健康发展。前人对中药渣资源化利用进行有益的探索和分析总结,但目前医药及大健康产业市场细分趋势明显,企业制药工艺,以及中成药和保健产品的品种不同导致中药渣来源特点及药性组成、生物、化学和物理性质多样化,因此,从中药渣自身实际情况出发,系统化、科学化、合理化和差异化认知中药渣资源,才能更加有效地开发利用中药渣,确保药渣资源利用价值最大化。
背景介绍 中药提取是根据配方经过多功能提取罐提取中药材的有效部位、有效成分,但受到提取工艺、设备和管理因素的制约,残留的中药渣还有药性。采取添加乙醇再次提取、添加微生物转化高值有效天然产物,或直接利用中药渣,充分提升中药渣资源化利用价值,延伸产业链。这类模式适合于水提不完全留存有效成分,或具有活血、祛风、散寒、除湿功能成分的中药渣如伸筋草、透骨草 、桑枝、红花等 。
模式内容
(1)再次提取分离富集。淫羊藿药渣含有总黄酮化合物的40%,三七药渣内仍残留0.84%~1.27%总皂甙,芩药渣含有黄芩苷总含量的70.3%,玉屏风中药渣醇提后仍能得到一定含量生物碱,这些化学成分仍保持原药材本身所具有的药性,极具开发利用价值。(2)固态发酵生物转化。①以中药渣为固态发酵基质,生物菌作为生物转化的高效催化剂,药渣基质成分和微生物菌二者相互影响改变药物的化学成分结构和功能 ,不同药性中药配方与 生物菌组合发酵有利于生物催化产生新化合物活性功能,促进新药发现。已开发生产的一类新药槐耳颗粒及菌剂市场发展前景看好。②对含淀粉较多的块根类中药渣,可利用生物菌种或酶水解淀粉发酵酒精。百花酒就是由多种药渣淀粉发酵而制成的,女贞子和当归药渣发酵能产生10%~20%重量的白酒,蒮香正气水药渣同步糖化发酵生产乙醇,优化后含量达到16.9g/L。③保健开发利用。治疗关节和颈肩腰腿痛的骨科疾病的中药如伸筋草、透骨草、桑枝、桂枝、红花、川牛膝,其中药渣还具有外用活血、祛风、散寒、除湿等疗效,通过熏洗、热熏、泡脚等外治渗透法舒筋活血、缓解疼痛,达到治愈和保健的目的。第 一 ,热敷 :将药渣加热至适温,添加白酒、醋拌匀,纱布包裹敷于疼痛部位,促进药物吸收和治疗。第二,热熏:将药渣加水煎煮3~5min,加适量白酒和醋,用热气对疼痛部位进行热熏治疗。第三 ,泡脚 :先将药渣加适量水 、花椒 、艾 叶 和 生姜煎煮30min,过滤药渣取汁,适温后加入同时白酒、醋与食盐泡脚。
技术路线
(1)再次提取分离富集。
中药渣→乙醇二次提取→天然物质分离富集→高值化开发。
(2)固态发酵生物转化。
①中药渣→接种微生物菌→固态发酵→新化合物的活性功能→新药开发。
②含淀粉较多块根类中药渣→添加生物菌种或酶→单糖→酒精。
(3)保健开发利用。
①中药渣→加热适温→添加白酒和醋→纱布包裹→热敷疼痛部位。
②中药渣→加水煎煮→添加白酒和醋→热气→热熏疼痛部位。
③中药渣→加水、花椒、艾叶和生姜煎煮→去渣留汁→ 添加白酒 、醋与食盐 → 泡脚 。
模式效益(1)不同药性中药配方与生物菌组合发酵改变药物的化学成分结构和活性功能,为发现新的化合物和开发新药提供新的思路、新的途径。(2)热敷、热熏和泡脚能舒筋活血,缓解疼痛,操作简单,达到治疗疾病和保健的目的。(3)中药渣可出10% 酒精,工艺路线简单,生产成本降低 ,节省粮食,节约土地 。
中药渣饲料和添加剂
背景介绍 人们生活水平和质量的提高对肉类产品的需求不断增加,抗生素饲料添加剂在促进动物生长,提高饲料利用率以及降低疾病等方面发挥积极的贡献,有效地推动畜牧养殖业的发展,但长期使用抗生素饲料添加剂会引起真菌、细菌耐药性增加,破坏生物体肠道内正常生物菌群,引起微生态环境失去平衡。同时抗生素易在生物体内积累,会直接或间接影响动物甚至人体的健康,危及生命安全。而中药饲料添加剂具有生物相容性好、毒副作用小、无耐药性和多功能性等优点而受到青睐,具有开发价值。中药材的多糖类、有机酸类、生物碱类、甙类和挥发油类化学活性成分具有抗菌、抗氧化、增强免疫力,蛋白质、脂肪、糖类、维生素和矿物质等营养成分能增进机体食欲作用和改善营养功能。如吴茱萸、五味子、大枣、茯苓和麦冬等药渣可以直接打粉, 或经生物发酵生产中药渣饲料和添加剂,以减少或不使用抗生素化学药品,从而保障人类身体健康,为开发绿色饲料添加剂提供新的思路。这类模式适合于用于保健\生长免疫类单一或混合中药材提取后的中药渣。
模式内容 (1)直接粉碎。葛根、黄芪、枸杞子具有增加免疫能力,山楂和葛根能促进动物消化生长的作用,对具有保健免疫及促进生长的单味或混合中药渣,可直接粉碎作为饲料添加剂促进动物生 长 ,以及增强免疫能力。(2)生物发酵转化。由于植物细胞壁障碍,中药渣直接饲喂不易被动物很好吸收和利用,经过添加单一或复合功能微生物菌发酵转化,破坏植物细胞壁,释放细胞内更多的活性物质,同时将粗纤维素、木质素和粗蛋白转化降解,提高蛋白质和可溶性多糖含量,使中药渣适口性更好,消化和吸收利用率更高。白腐菌发酵中药渣,使蛋白质含量高达21.9%,增加效果显著。
技术路线
(1)直接粉碎。
中药渣→粉碎→筛分→饲料添加剂→动物养殖。
(2)生物发酵转化。
中药渣→调碳氮比25∶1→接种功能生物菌→固态发酵→饲料及添加剂→动物养殖。
模式效益(1)提高肠道蠕动,提高瘦肉率和改善营养品质。大枣、茯苓、麦冬、桑叶等药渣蛋白质、糖类和淀粉多种成分对畜禽有促进生长和保健免疫的作用, 纤维素可提高肠道蠕动,提高瘦肉率和营养,中药渣添加剂提高饲料利用率,降低成本 。白腐菌提高中药渣蛋白质量达71.34%,肉牛日增重显著,大青叶和板蓝根药渣饲料添加剂显著提高奶牛产奶量。水飞蓟药渣和果寡糖添加剂可使每头猪可降低34.68元 ,纯 收 入 增 加 6 3 . 8 7 元,经济效益提高144 . 90 %。接种白腐菌、康宁木 霉 、产朊假丝酵母 、黑曲霉等生物菌混合发酵中药渣,可使蛋白质含量提高87%,粗纤维降低20%。三七药渣发酵后粗蛋白提高到119.4%,粗纤维降低11.9%。经发酵的中药渣添加剂,生物质纤维成分及 细 胞 壁 松软,适口性更强 ,促进动物生长发育,增加免疫防病能力,节省生产成本。(2)生物顺应性好,提高机体免疫力能力。多种性味药药渣能构建有利于益生菌增殖的微环境,通过非特异途径提高机体免疫力反应。添加3%中药渣(党参、山楂、陈皮等)并结合1%高铜添加剂饲料,日增重12.6%,节省饲料8.24%,促进猪血清中免疫球蛋白IgG、IgA及补体C3的生成,提高免疫能力。(3)利用中草药渣开发饲料添加剂,降低生产成本,促进畜牧 业经济发展,保障人民身体健康,保护生态环境 。
中药渣基质和有机肥料 背景介绍
中药材80%以上是药用植物,中药渣作基质有合适的容重和孔隙度等物理性状,富含植物生长所需的有机质和矿质元素,次生代谢产物有助于植物抗病防病,不含致病菌、重金属含量远低于生物肥料允许限量值,就地制作基质和有机肥料就地取材,变废为宝。面对中药材的需求不断加大,道地中药材供需缺口加大。另外,中药材连年种植收获使土壤有机层变薄,有机质含量减少,肥效降低,加剧化肥与农药大量使用与土壤面源污染严重的恶性循环,而企业每年生产有机肥产量低于20万t,远不能满足市场需求。在良好的生态环境下种植中药材,才能保证中药材产量、质量及有效成分含量,中药渣作基质或有机肥料还田,改善土壤的理化性状,增加有机物含量,提高土壤蓄水、保肥能力,构成中药材种植-饮片加工-中成药-中药渣还田,这样一个可持续发展的中药产业链。这类模式适合于中药材配方种类多,成分复杂的多味中药渣。
模式内容
(1)栽培食用菌。
将用于栽培基质的中药渣粉碎至合适粒径,主要成分纤维素、半纤维素和木质素给食用菌提供碳素营养,根据食用菌生长和生产需要,加入适当的无机盐和有机氮元素,调碳氮比25∶1,pH至7~8后,经高温蒸汽灭菌后适温接种菌种,药渣菌棒经生物菌转化利用降解基质成分,菌丝生长生产食用菌。食用菌菌棒质地疏松,含有较高有机质和蛋白质含量以及一定的微量元素,是一种优质的育苗或栽培基质。粉碎中药渣易产生粘性,影响通气性,需添加1/2~2/3玉米芯改善通气性。中药渣发醇生产草菇、平菇和金针菇技术相对成熟,产品符合国家卫生学和绿色食品标准,已在青岛市进行规模化生产和推 广。
(2)基质栽培。中药渣物理性状优良,孔隙率高,是良好的栽培基质,有助于土壤团粒形 成,提供作物有机营养供给,促进种子早发芽,苗齐苗旺,植株生长健壮,产品商品性好,可操作性强。中药渣瓜果和蔬菜类种植,产量最高增加达30%。
(3)发酵生物有机肥。中药渣发酵原理是用细菌、放线菌和真菌等微生物及其产生的酶对中药渣固态发酵转化为腐植质的过程。生产上常采用堆肥技术和工厂化发酵两种生产方式。①堆肥技术。将中药渣粉碎至合适粒径,加水保持湿度60%~70%,将复合生物菌种与药渣按2∶1000的重量比混配,用禽畜粪便或尿素调好碳氮比25∶1,浇足温水,条垛式加快升温,堆成长10~20m,堆高不超过2m,堆温控制在60 ℃ 。每隔7d倒1次,倒2~3次。发酵好的中药渣色黑伴有白色菌丝。黄姜药渣通过添加有益微生物、腐植酸钾、沸石粉等辅 料 ,在30 ℃~42 ℃ 环境下发酵20d ,全碳含量及C / N下降 ,而全氮、有机磷和可溶性钾含量以及pH值则上升,经检测达到生物有机肥料标准。堆肥化技术门槛低,成本较低,易于推广操作。②工厂化发酵生产。工业化发酵多采用滚筒式和气体双动式发酵罐生产。滚筒式发酵使物料混合均匀,氧气充分与基质接触,发酵周期缩短。气体双动态发酵,通过脉冲压力来调控气体对固态发酵控制,改善热量和氧快速传递,促进菌体生长和繁 殖 ,已达到罐容3500m3的工业生产规模。工厂化发酵具有发酵时间短,占地面积小,过程高效、可控和环保等优点 ,但生产成本和技术含量较高 。
技术路线
(1)食用菌基料。
中药渣→粉碎→调碳氮比和pH→添加微量元素→灭菌→接入食用菌菌种→固态发酵→食用菌生产。
(2)栽培基质。
中药渣→粉碎→添加营养元素→育苗和无土栽培基质。
(3)生物有机肥料。
中药渣→粉碎→调碳氮比→接入混合菌种→发酵→生物有机肥料。
模式效益 ( 1 ) 实现资源化循环利用,节本增效 。中药渣活化后 ,含有有机氮3%,有机磷1.5%,可溶性钾2.3%和有机质55%,每万吨中药渣生物肥可产生相当于氮肥81.5t,磷肥41t和钾肥75t。每亩施用1t中药渣有机肥当年可减少化肥施用量15%~20%,逐年施用可减少化肥施用量30%以上,实现耕地用养相结合。(2)中药材种植效果显著。中药渣有机肥促进中药材生长,产 量 增 加 2 3 % ~ 3 0 % ,每 6 6 7 m2增加收益近400元,麦芽、连翘和丹皮中药渣生物有机肥种植黄芪,黄芪根鲜重分别提高3.78倍、1.43倍和1.68倍。(3)栽培食用菌切实可行。中药渣栽培食用菌菌丝健壮,产量和商品性好,1t中药渣可替代食用菌基料1t,比棉籽壳基料提高产量10%,平菇每亩节约成本、增加效益近300元,可以替代食用菌原料如棉籽壳、木屑等。
中药渣絮凝剂和活性炭 背景介绍
中药渣中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等生物高分子,利用化学改性法或物理高温法制备絮凝剂或活性炭,用于废水、废气处理,是中药渣资源循环化利用的一个重要发展方向。
中药渣絮凝剂对有机废水中的有机物质有一定的絮凝作用。中药渣含碳量高是制备活性炭的优质原料。经化学或热化学处理可以制备具有发达的内部孔隙结构和高效的吸附性能活性炭,能高效吸附废水中的重金属,易于通过解吸剂回收利用,达到以废治废的目的。
模式内容
(1)中药渣絮凝剂。
对中药渣预处理,利用化学改性法制备生物吸附剂,也可以作为有机碳源培养基生产天然高分子絮凝剂产品。板兰根药渣吸附剂处理低浓度铅废水,铅吸附速度快,吸附率也高,降低污染治理成本,比化学药剂安全和环保,中药渣絮凝剂制备简单,对造纸废水处理 效果好 。
(2)中药渣活性炭 。
将中药渣压缩成体积小、密度大的固态颗粒。一种方法是利用化学改性法处理,利用ZnCl2活化剂,高产率制备有较大的比表面积和孔容积,具有良好吸附性能的活性炭。第二种方法是在600℃高温厌氧热解固态颗粒,形成炭渣,再在800℃~900℃条件下活化,形成以2~50nm的中孔孔隙为主的活性炭。活性炭对化工、冶金、印染、造纸和制革等行业废水的重金属离子亲和性很强,具有高效、廉价、吸附迅 速、适应范围广及易于分离回收等优点。
技术路线
(1)中药渣絮凝剂。
①化学活化法。
中药渣→预处理→化学改性法→絮凝剂→处理废水。
②生物培养法。
中药渣→预处理→有机碳源培养→絮凝剂→处理废水。
(2)中药渣活性炭。
①化学活化法。
中药渣→粉碎→ZnCl2活化→活性炭→环保应用。
②高温厌氧热解技术。
中药渣→粉碎→压缩成型→600℃高温厌氧热解→炭渣→800℃~900℃条件下活化→活性炭→环保应用
模式效益
(1)中药渣絮凝剂制备简便,成本低,效益高。中药渣絮凝剂处理造纸废水CODcr去除率高达93.1%,色度和SS去除率分别为87.5%和87.8%。处理低浓度重金属废水效果更好。
(2)三七中药渣活性炭2~50nm中孔结构占到56.13%,对大分子结构污染物吸附较强,碘值为1051mg/g,焦糖脱色力达到110%。板 蓝 根 药 渣 活 性 炭 快 速 吸 附 低 浓 度 废水的铅,吸附率高,铅解吸浓度达到95.2%。中 药 渣 活 性炭吸附重金属离子pH和温度范围较宽,在低浓度下高效率吸附和解吸重金属离子,为中药渣资源化利用提供新的途径。
中药渣可燃气体 背景介绍
可燃气体是处理富含纤维素、半纤维素和木质素等生物质资源化利用的一种有效途。中药渣生物质在完全无氧或有限供氧条件下经生物菌降解反应可产生沼气,或者利用热能切断生物质大分子的化学键,使之热解转变成低分子可燃气体。通过中药渣生物质厌氧发酵或热解可燃气体为探索中药渣资源化和减轻对环境造成压力提供一条新的途径,具有广阔应用前景。
模式内容
(1)厌氧发酵生产沼气。
将中药渣粉碎至适当粒径,通过添加尿素或人畜粪便调碳氮比25∶1,利用厌氧微生物作为催化剂,在厌氧沼气池内产生沼气,用于家庭日常生活需求。碱性预处理提高中药渣甲烷产率,并得出数学方程模型。
(2)高温热解生产可燃气体。
在完全无氧或有限供氧条件下,利用高温热解气化技术切断生物质大分子化学键,使之转变成低分子可燃气体。气体燃烧能量转换效率高,使用方便、清洁,成本低 ,具有可发展利用前景。两面针中药渣热解气化符合两段式低焦油热解气化结构模型,活化能为62~72kJ/mol,可产生热值为11MJ/m3和速率为1.5m3/kg可燃气体。
技术路线
(1)厌氧发酵生产沼气。
中药渣→粉碎→调碳氮比→接入菌种→厌氧发酵→沼气→家庭生活用。
(2)高温热解生产可燃气体。
中药渣→完全无氧或有限供氧→高温热解→可燃气体→家庭生活用。
模式效益 (1)将中药渣厌氧发酵、高温热解产生可燃气体甲烷,供给家庭做饭,取暖和照明生活用。沼渣和沼液富含有机质、微量营养元素、多种氨基酸和有益微生物,可以用作中药材种植改良土壤作用的基肥或有机肥料。(2)中药渣发酵和热解清洁能源应用研究可以解 决运输和储存过程中容易腐烂和滋生杂菌的问题,减轻环境保护压力。