CN107162652A - 一种无臭畜禽粪便有机肥及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无臭畜禽粪便有机肥及其制备方法和应用，收集畜禽养殖过程中产生的粪便，泼洒高效、绿色、环保型的含氯消毒剂对畜禽粪便进行杀菌处理，后利用机械搅拌将畜禽复合发酵剂按照10000:1的质量比混合，在18‑25℃发酵，物料升温至70°C,如此反复后，腐熟后的发酵液体经过加工得到有机肥料。本发明时间较短、最高温度适中、发酵7天左右的PH为中性，无臭味，指标符合液态肥的标准，发酵方法成功率高。

Description

一种无臭畜禽粪便有机肥及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种生物有机肥领域，更具体涉及一种无臭畜禽粪便有机肥 及其制备方法和应用。

背景技术

随着畜禽业的快速发展，养殖污染问题也随之而来。目前规模养殖场普 遍采用机械或水冲粪，产生大量的粪便和污水，且富含磷、氮，很难处理和运输。 养殖粪便的总产量已经远远超过工业固体废物的产生量，大量未经处理的养殖粪 便大量渗入地表水，使得粪便已逐渐成为当地水体最大的污染源。

粪便中含有大量的低分子态的氨态氮、硫化氢等挥发性物质，这种粪便 大量渗入到地表水中，使得水源夹带有恶臭味，严重影响人们的饮用。猪粪尿中 还夹带有大量的致病菌，直接用于农作物灌溉或排入河流，则存在着极大的疾病 传播隐患。并且畜禽的饲养过程中，为了防治疫病和增加产量，大多采用了抗菌 素、激素等药物，残留的药物随代谢***到粪便中，这种粪便用来浇灌农作物， 会造成餐桌污染的问题。

中国专利申请号为2012100306018《一种畜禽粪便发酵剂》，它由下列体 积比的微生物发酵液组成：双歧杆菌，乳酸菌，巨大芽孢杆菌，酵母菌，放线菌， 醋酸菌等，畜禽粪便直接与畜禽粪便发酵剂混合发酵之后，在发酵过程中畜禽粪 便的臭味仍持续存在，难以消除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无臭畜禽粪便有机肥，畜禽粪便预先进行消 毒处理，之后再与发酵剂混合，解决畜禽粪便残留臭味的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无臭畜禽粪 便有机肥，由畜禽粪便和生物发酵剂以质量比为5000-10000:1的比例混合均匀 发酵制得，发酵温度为18-22℃，发酵时间为6-8天；畜禽粪便加入生物发酵剂 之前由浓度为200-300ppm的含氯消毒剂预先处理。

采用以上技术方案，畜禽粪便存在大量的杂菌如大肠杆菌、沙门氏菌、 幽门螺杆菌等，其在畜禽粪便中占据优势种群的地位，对于加入的复合微生物产 生拮抗作用，抑制加入的复合微生物的繁殖。预先对畜禽粪便进行含氯消毒剂消 毒处理，消灭畜禽粪便中的大量杂菌，减少畜禽粪便中的由于挥发氨气和硫化氢 产生的臭味。并且控制浓度在200-300ppm，在灭除杂菌的同时减少含氯消毒剂 的使用量，减少含氯消毒剂在畜禽粪便中的残留。由于畜禽粪便中还残留一些抗 生素，畜禽粪便经过含氯消毒剂处理之后，畜禽粪便中的抗生素含量也有所降低。

经过消毒的畜禽粪便与发酵剂混合发酵腐熟，进一步分解畜禽粪便中的 氮化物和硫化物，经过发酵的畜禽粪便可以作为有机肥的原料。

进一步地，生物发酵剂包括以下质量比的组分：光合细菌10％-30％、放 线菌5％-13％、枯草芽孢杆菌15％-20％、酵母菌5％-10％、植物乳杆菌2％-10％、 丁酸梭菌8％-15％、石粉10％-47％，所有微生物的活菌数为10⁹cfu/mL。

采用以上技术方案，生物发酵剂由多种菌配合制得，各菌群之间具有高 度的协调作用效果，畜禽粪便经过固态发酵之后，能够提高微生物的成活率，大 量微生物降解了畜禽中剩余的抗生素，也相应的缩短畜禽粪便的腐熟期，能够消 除畜禽粪便的臭味。

进一步地，含氯消毒剂为三氯异氰尿酸或者二氧化氯中的一种。

采用三氯异氰尿酸或者二氧化氯作为含氯消毒剂对畜禽粪便进行前期预 处理，能够氧化降解畜禽粪便中的残留抗生素，并且杀灭大量的有害菌，三氯异 氰尿酸和二氧化氯是一种广谱型含氯消毒剂，对一切经水体传播的病原微生物均 有很好的杀灭效果。三氯异氰尿酸除对一般细菌有杀死作用外，对芽孢、病毒、 异养菌、铁细菌、硫酸盐还原和真菌等均有很好的杀灭作用，且不易产生抗药性， 尤其是对伤寒，甲肝、乙肝、病毒等病毒也有良好的杀灭和抑制效果。此外，三 氯异氰尿酸和二氧化氯对病毒的灭活比O₃、Cl₂、紫外线更有效。通过采用含氯 消毒剂前期消毒的方式，既不会造成二次药物的残留，并且在杀死大量有害菌的 同时降解粪便中的大量抗生素。

本发明的另一目的在于提供一种无臭畜禽粪便有机肥的制备方法，经过 消毒预处理，以及生物发酵减少畜禽粪便的臭味。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无臭畜禽粪便 有机肥的制备方法，至少包括如下步骤：

步骤一：在畜禽粪便中加入浓度为200-300ppm的含氯消毒剂，畜禽粪便和含氯 消毒剂搅拌成糊状预混物，静置24h-48h；

步骤二：在糊状预混物中加入生物发酵剂，糊状预混物和生物发酵剂以质量比为5000-10000:1的比例混合均匀进行发酵，发酵温度为18℃-22℃，发酵时间为6-8 天。

采用以上技术方案，畜禽粪便与含氯消毒剂混合均匀，消毒剂与畜禽粪 便充分反应，消除畜禽粪便中的有害菌。糊状预混物经过静置之后，逐步挥发， 减少消毒剂在畜禽粪便中的残留，以免影响后期加入生物发酵剂的活性。

糊状预混物与生物发酵剂以一定比例混合，进一步分解消除畜禽粪便中 的氮化物和硫化物，降低畜禽粪便中的有害菌。

进一步地，步骤二中发酵过程中白天持续鼓气6-8h，持续鼓气一周。

采用以上技术方案，在发酵过程中持续一周对糊状预混物和生物发酵剂 形成的混合物中鼓气，增加混合物中的含氧量，促进生物发酵剂中细菌的生长。 选择在白天通气还可以增加光合细菌的作用。

进一步地，发酵过程中通气比为1:0.5-2。

采用以上技术方案，控制发酵过程的通气比，鼓出的气泡促进糊状预混 物和生物发酵剂的混合，气泡类似小的搅拌中心，带动周围的混合物翻腾混合。 同时发酵过程中通入的气体增大了混合物中的含氧量，增加生物发酵剂的活性。

本发明的另一目的在于提供一种无臭畜禽粪便有机肥的应用，将无臭畜 禽粪便有机肥施于菜地、果园或者花田中，提高蔬菜、果实或者花朵的成活率和 产量。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、先用含氯消毒剂对畜禽粪便进行消毒，可以对粪便中的杂菌进行初步的消灭， 有助于复合微生物在畜禽粪便中的生长繁殖，其对畜禽粪便中的抗生素氧化降解。

2、含氯消毒剂对畜禽粪便进行消毒，利用其泡腾片的崩解原理，其可以 充分的在粪液中扩散，充分的对粪便进行高效的消毒。

3、含氯消毒剂可去除粪便中残留的抗生素、化药等药物残留，且含氯消 毒剂无残留。

4、前期含氯消毒剂的使用有助于提高后期生物降解抗生素的成功率，避 免了生物降解的不完全性和不稳定性。

5、复合微生物的发酵，使得畜禽粪便的各种指标更适合应用于大田农作 物的灌溉，发酵后的粪便具有大量的有益微生物，对于农作物的生长非常有益， 益于灌溉。

6、用本方法生产的有机肥，抗生素含量低，满足国家对肥料抗生素的标 准。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一

一种生物发酵剂的制备方法：

本实施例涉及的原料规格和厂家如表1所示。

表1各实施例涉及的原料规格和厂家

组分	厂家
		光合细菌	ACCC 10649
放线菌	CICC 10522
		枯草芽孢杆菌	CICC 10732
酵母菌	ACCC 20319T
		植物乳杆菌	CICC 20022
丁酸梭菌	CICC 20036
		石粉	西安浩天生物工程有限公司
三氯异氰尿酸	禹秦化工
		二氧化氯	禹秦化工

步骤一：发酵

光合细菌在无菌条件下接种到液体培养基中，在30℃下培养6-7天。液体培养基 为在1L蒸馏水中加入：酵母粉3g，蛋白胨3g，七水硫酸镁0.05g，氯化钙0.3g。

放线菌在无菌条件下接种到液体培养基中，在55℃下培养2天。液体培 养基为在1L蒸馏水中加入：酵母粉0.5g，蛋白胨0.5g，酪蛋白水解物0.5g，葡 萄糖0.5g，可溶解淀粉0.5g，丙酮酸钠0.3g，KH₂PO₄ 0.3g，MgSO₄·7H₂O 0.05g， 琼脂15g，最终pH＝7.2。在加入琼脂前用结晶KH₂PO₄或K₂HPO₄调pH，加入 琼脂后加热溶解，并于121℃湿热灭菌15min。

枯草芽孢杆菌在无菌条件下接种到液体培养基中，在37℃下培养7天。 液体培养基为在1L蒸馏水中加入：蛋白胨5g，牛肉浸取物3g，NaCl 5g，琼脂 15g，pH＝7.0。

酵母菌在无菌条件下接种到液体培养基中，在30℃下培养4-5天。液体 培养基为在1L蒸馏水中加入：无水硫酸镁1g，磷酸二氢钾2g，尿素3g，玉米 浆1g，硫酸锰0.02g，硫酸亚铁0.2g，pH值调节至5.5。

植物乳杆菌在无菌条件下接种到液体培养基中，在37℃下培养4-5天。 液体培养基为在1L蒸馏水中加入：酪蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母粉5g，葡 萄糖5g，乙酸钠5g，柠檬酸二铵2g，Tween 80 1g，K2HPO4 2g，MgSO₄·7H₂O 0.2g，MnSO₄·H₂O 0.05g，CaCO₃ 20g，琼脂15g，pH＝6.8。

丁酸梭菌在无菌条件下接种到液体培养基中，在37℃下培养4-5天。液 体培养基为在0.1L蒸馏水中加入：胰蛋白胨2g，牛肉浸膏1g，酵母膏0.6g，葡 萄糖0.4g，磷酸氢二钾0.2g，磷酸二氢钾0.1g，硫酸镁0.04g，氯化钙0.02g，硫 酸亚铁0.01g，半胱氨酸盐酸盐0.05g，蒸馏水100ml，pH＝7.2～7.4。

以上发酵制得的各种微生物的菌数≥10⁹CFU/mL。

步骤二：制备菌粉

将光合细菌、放线菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、植物乳杆菌、丁酸梭菌的菌株制 成的发酵液分别经过离心浓缩之后，与脱脂牛乳以质量比为1:10的比例混合均 匀，再进行冷冻干燥处理，制得菌粉。

步骤三：制备生物发酵剂

以质量比为：光合细菌20％、放线菌8％、枯草芽孢杆菌15％、酵母菌7％、植 物乳杆菌8％、丁酸梭菌12％、石粉30％混合制得生物发酵剂。

实施例二：一种生物发酵剂的制备方法，本实施例与实施例一的区别在 于，步骤三中制备生物发酵剂的质量比为：光合细菌13％、放线菌7％、枯草芽 孢杆菌15％、酵母菌5％、植物乳杆菌5％、丁酸梭菌15％、石粉40％混合制得 生物发酵剂。

实施例三：一种生物发酵剂的制备方法，本实施例与实施例一的区别在 于，步骤三中制备生物发酵剂的质量比为：光合细菌22％、放线菌8％、枯草芽 孢杆菌18％、酵母菌7％、植物乳杆菌10％、丁酸梭菌15％、石粉20％混合制得 生物发酵剂。

一种无臭畜禽粪便有机肥的制备方法，其主要包括两个步骤：畜禽粪便 的消毒处理过程；畜禽粪便的发酵处理过程。

以下为畜禽粪便的消毒处理过程的实施例：

实施例四：一种畜禽粪便的消毒处理过程，在光线充足处，建造粪便发酵池，其 发酵池上设置可透光的透明大棚，发酵池的长度为5米，高度为1.5米，宽度为 2米，在中央设置有机械搅拌装置和四角设置气泵。

二氧化氯稀释至200ppm形成消毒剂，向储有畜禽粪便的发酵池内泼洒， 消毒剂与畜禽粪便的质量比为1:1000。

实施例五：一种畜禽粪便的消毒处理过程，其与实施例四的区别在于： 二氧化氯稀释至250ppm形成消毒剂。

实施例六：一种畜禽粪便的消毒处理过程，其与实施例四的区别在于： 三氯异氰尿酸稀释至300ppm形成消毒剂。

实施例七：一种畜禽粪便的消毒处理过程，其与实施例四的区别在于： 三氯异氰尿酸稀释至230ppm形成消毒剂。

对经过消毒处理前后畜禽粪便中的杂菌进行测试，具体结果如表2所示。

表2实施例四至实施例七畜禽粪便消毒处理前后杂菌的理化检测数据

通过利用氯测定仪(使用合肥恩帆仪器设备有限公司生产的EFCL2-3D台式 氯测定仪)，对处理过的畜禽粪便中的氯含量进行测定，具体结果见表3所示。

表3为畜禽粪便处理后的氯残留量

通过检测结果可知，24h后畜禽粪便中几乎无氯残留，消毒较为彻底，并且不会 对再次加入的微生物制剂造成破坏。

对比例：以下对比例一到三为使用不同剂量的消毒剂对畜禽粪便进行消 毒处理，对比例四为使用紫外线照射的方式对畜禽粪便进行消毒处理。

对比例一：一种畜禽粪便的消毒处理过程，其与实施例四的区别在于： 二氧化氯稀释至400ppm形成消毒剂。

对比例二：一种畜禽粪便的消毒处理过程，其与实施例四的区别在于： 二氧化氯稀释至150ppm形成消毒剂。

对比例三：一种畜禽粪便的消毒处理过程，其与实施例四的区别在于： 二氧化氯稀释至100ppm形成消毒剂。

对比例四：在发酵池内设置紫外灯照射消毒24h。

使用各对比例的消毒方法对畜禽粪便处理之后，做杂菌测试，具体结果 如表4所示。通过利用氯测定仪，对处理过的畜禽粪便中的氯含量进行测定，具 体结果见表5所示。

表4粪便处理前后杂菌的理化检测数据

表5对比例一至四的消毒方式处理畜禽粪便之后的氯残留情况

通过表4和表5，可以得出紫外线照射的方式，虽然没有药物的残留问题，但 是其24小时内不能杀灭全部的粪肠大肠杆菌，二氧化氯，进入粪便中遇水，扩 散面积大，消毒范围广。

当二氧化氯或者三氯异氰尿酸的浓度为200ppm-300ppm,24小时内无氯残 留，粪肠大肠杆菌和沙门氏菌消除彻底，不会对后期生物发酵剂中的微生物造成 影响。

以下为畜禽粪便的发酵处理过程，即有机肥的制备过程：

实施例八：经过200ppm二氧化氯消毒后的畜禽粪便与生物发酵剂以质量比为 10000:1的比例混合，搅拌均匀后，发酵池初始的温度在18℃-22℃，发酵48h； 粪便与生物发酵剂搅拌均匀后，控制发酵池的温度在18℃-22℃。其中生物发酵 剂使用实施例一制备的生物发酵剂。

畜禽粪便中杂菌含量较多时，此发酵步骤重复三次，搅拌均匀后，控制 大棚内的温度在18℃-22℃，制得有机肥。

实施例八至十二与实施例八的制备方法相同，区别在于生物发酵剂与 畜禽粪便的比例不同，具体如表6所示。

表6实施例八至十二中生物发酵剂与畜禽粪便的比例

实施例八至十二制得的有机肥达到《生物有机肥NY 884-2012》中对有机肥的 达到有关技术指标的要求所需的标准的时间如表7所示。

表7实施例八至十二中有机肥达到标准的时间

实施例八至十二，畜禽粪便与生物发酵剂的质量比在5000-10000：1时，可以 成功快速得到符合《生物有机肥NY 884-2012》标准的有机肥。

表8畜禽粪便发酵前后的理化检测数据

由以上数据可以发现，发酵前畜禽粪便中存在大量的大肠杆菌和沙门氏菌，有 粪臭味，经过本发明的处理过程，实施例八到实施例十二的有害杂菌，大肠杆菌 和沙门氏菌都未检出。并且其发酵后的有机肥的Ph显中性，经过微生物发酵处 理腐熟，适宜农田灌溉。发酵前的有机肥呈碱性，不适宜灌溉。

调整畜禽粪便和生物发酵剂的比例，作为对比例五至对比例七，具体如 表11所示。

表11对比例五至对比例七中畜禽粪便和生物发酵剂的比例

对比例五至对比例七制得的有机肥达到《生物有机肥NY 884-2012》标准的时间 如表12所示。

表12对比例五至对比例七发酵达标所需时间

天数	对比例五	对比例六	对比例七
				达标	10	13	未达标

当畜禽粪便与生物有机肥的比例大于10000:1时，其发酵天数时间偏长，且达到16000:1时，发酵不成功。畜禽粪便与生物有机肥的最佳发酵比例为10000:1。

为了测试生物发酵剂中菌种对畜禽粪便发酵的影响做以下对比例。

对比例八：一种生物发酵剂的制备方法，本实施例与实施例一的区别在 于，步骤三中制备生物发酵剂不添加光合细菌。

对比例九：一种生物发酵剂的制备方法，本实施例与实施例一的区别在 于，步骤三中制备生物发酵剂不添加枯草芽孢杆菌。

对比例十：一种生物发酵剂的制备方法，本实施例与实施例一的区别在 于，步骤三中制备生物发酵剂不添加酵母菌。

经过200ppm二氧化氯消毒后的畜禽粪便与对比例八至对比例十中的生 物发酵剂以质量比为10000:1的比例混合，搅拌均匀后，发酵池初始的温度在18℃ -22℃，发酵48h；粪便与生物发酵剂搅拌均匀后，控制发酵池的温度在18℃-22℃ 制得有机肥。

对比例十一：畜禽粪便与实施例一制备的生物发酵剂以10000:1的质量比 混合，搅拌均匀后，发酵池初始的温度在18℃-22℃，发酵48h；粪便与生物发 酵剂搅拌均匀后，控制发酵池的温度在18℃-22℃制得有机肥。畜禽粪便在与生 物发酵剂混合之前，不经过消毒处理。

对比例八至对比例十制得的有机肥达到《生物有机肥NY 884-2012》标准 所需时间如表13所示。

表13对比例八至对比例十发酵达标所需时间

天数	对比例八	对比例九	对比例十	对比例十一
					达标(天)	20	18	15	未达标

由以上结果可知，当六种菌株减少光合细菌、枯草芽孢杆菌或者酵母菌，畜禽粪 便的发酵时间都会有所延长，其中光合细菌对于腐熟过程的缩短起到关键的作用， 对于畜禽粪便发酵腐熟时间以及效率影响最大。对比例十一中未经过消毒处理的 畜禽粪便，生物发酵剂中的微生物繁殖能力和存活率都受到影响，腐熟时间超长， 未能达标。

测试例：

以实施例八至实施例十二的畜禽粪便发酵方法为例，对发酵后畜禽粪便中抗生素 的残留做进一步测试，以下结合实验数据进一步说明本发明对畜禽粪便中抗生素 的降级效果。

1、实验供试材料

试验地点：北京平谷

试验检测：采用高效液相色谱法检测四环素、金霉素和强力霉素的含量。

供试材料：畜禽粪便处理前和通过实施例八至实施例十二发酵处理后 的畜禽粪便。

2、结果与分析

表14畜禽粪便处理前以及经过发酵处理后畜禽粪便中土霉素、四环素、金霉素 和强力霉素的检测结果

通过结果，畜禽粪便经过实施例八到实施例十二的方式处理之后，都可以起到 降低畜禽粪便中的抗生素残留的作用，经过实施例十二处理的畜禽粪便中土霉素、 四环素、金霉素和强力霉素几乎无残留。使用二氧化氯消毒处理之后，再经过生 物发酵剂处理的畜禽粪便有效降低粪便中的抗生素的含量。

应用例：

实施例八制得的生物有机肥作为花肥对100株栀子花施肥作为试验组，从黄 土岗登宏花卉购得的花肥对100株栀子花施肥作为对照组。栀子花在生长期内， 每隔10天施一次肥。在开花期间隔一周施一次肥，水和肥料的质量比为10:1。 栀子花到达花期时，施生物有机肥的栀子花开花率达95％；施普通花肥的栀子花 开花率达82％，施普通花肥的栀子花10％叶片枯黄。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领 域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献 的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种无臭畜禽粪便有机肥，其特征在于：由畜禽粪便和生物发酵剂以质量比为5000-10000:1的比例混合均匀发酵制得，发酵温度为18-22℃，发酵时间为6-8天；畜禽粪便加入生物发酵剂之前由浓度为200-300ppm的含氯消毒剂预先处理。

2.根据权利要求1所述的无臭畜禽粪便有机肥，其特征在于：生物发酵剂包括以下质量比的组分：光合细菌10%-30%、放线菌5%-13%、枯草芽孢杆菌15%-20%、酵母菌5%-10%、植物乳杆菌2%-10%、丁酸梭菌8%-15%、石粉10%-47%，所有微生物的活菌数为10⁹ cfu/mL。

3.根据权利要求1或2所述的无臭畜禽粪便有机肥，其特征在于：含氯消毒剂为三氯异氰尿酸或者二氧化氯中的一种。

4.一种如权利要求1-3任一项所述无臭畜禽粪便有机肥的制备方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

步骤一：在畜禽粪便中加入浓度为200-300ppm的含氯消毒剂，畜禽粪便和含氯消毒剂搅拌成糊状预混物，静置24h-48h；

步骤二：在糊状预混物中加入生物发酵剂，糊状预混物和生物发酵剂以质量比为5000-10000:1的比例混合均匀进行发酵，发酵温度为18℃-22℃，发酵时间为6-8天。

5.根据权利要求4所述的无臭畜禽粪便有机肥的制备方法，其特征在于：步骤二中发酵过程中白天持续鼓气6-8h，持续鼓气一周。

6.根据权利要求5所述的无臭畜禽粪便有机肥的制备方法，其特征在于：发酵过程中通气比为1:0.5-2。

7.一种权利要求1-3任一所述的无臭畜禽粪便有机肥的应用，其特征在于：用于菜地、果园或者花田中。