CN110229029A - 一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法，首先将畜禽粪污与添加物搅拌混合均匀，然后加入发酵剂0.2‑0.5‰，混合均匀后得混合物料，加水使混合物料水分为60‑70％，然后将混合物料液压打包成长方体块，再用塑料袋密封包装，在室温下进行厌氧发酵，发酵结束后，得到有机肥。本发明方法操作简单、不污染环境、不受场地限制，既缩短发酵时间，又降低成本，解决了传统建堆发酵的不利影响，使得周年规模化随时随地生产成为可能。本发明制得的有机肥既可以用于农作物的增肥，又可用于无土栽培的培养基，还可以用于食用菌培养基。另外，由于其良好的发酵性和营养性，还可以用作动物养殖饲料，如蚯蚓、黄粉虫、蝇蛆、鱼虾、猪牛羊等。

Description

一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法

技术领域

本发明涉及一种有机肥的制备方法，特别是一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法，属于肥料制备技术领域。

背景技术

随着畜禽养殖业集约化和规模化的迅速发展，畜禽废弃物排放量急剧增加，造成的环境污染问题日益突出。目前，我国畜禽废弃物只有30％左右得到初步处理，60％以上未能及时利用，大部分被随意弃置，对有机肥资源造成了巨大的浪费；另一方面，又由于畜禽粪污等废弃物含有各种病原微生物、寄生虫卵及有毒有害物质，未经处理而随意排放将造成严重的环境污染，因此迫切需要改进这种弊端，加快对畜禽粪污的处理。

目前，国内外对畜禽粪污的处理技术有许多种，如填埋法、直接焚烧法、堆肥法、厌氧池法、好氧池法等，依据其处理粪污的机理可以分为：物理法、化学法和生物法三类。物理法处理主要是指干燥法，如日光自然干燥、高温快速干燥、烘干膨化干燥及机械脱水干燥等。这些物理方法各有其优缺点，如日光自然干燥法，是利用阳光直接进行干燥，简单易行，成本低，规模小，但易受天气、季节等因素的影响且对有机质损害较大，最重要的是干燥过程中会产生大量恶臭气体，污染环境；烘干膨化干燥是指采用干燥机进行人工干燥，不会受天气、季节等因素的影响，除臭和灭菌效果也较好，但是一次性投资较大，能耗也较大，产生的臭气形成二次污染，肥效也会由于过高的温度而降低；化学法处理主要是利用化学物质与粪污中的有机物进行氧化反应，这类方法虽然除臭效果明显，但是由于成本高，能耗大，很难全面推广；生物处理法主要是指利用外源微生物的作用进行粪污发酵处理，具有成本低，发酵产物活性高，肥效高，操作简便，易于推广等优点同时能够达到除臭、杀灭虫卵等目的，因此被专家认为是最可行和最有前途的畜禽粪污处理方法。其中沼气法和堆肥法就是生物法处理中目前研究较多，前景最好且应用最广方式。

沼气工程处理，主要用于大中型生猪和奶牛养殖，粪尿厌氧发酵，沼气用于生产、生活或发电，沼渣沼液处理还田，约占畜禽粪污处理量的5％。近几年，各级财政在畜禽污染治理上的投入较少，远不能满足粪污处理资金需求，金融部门的信贷积极性不高，已有的沼气发电并网和补贴政策难以落实，导致粪污治理设施设备配套不全、运转困难，且沼气发酵时间长沼气池容量小也不足以处理日益增多的粪污。目前传统的堆肥发酵处理方式有三种：一是自然发酵处理，主要用于家禽和散养牛羊、生猪，粪污堆积发酵、污水沉淀降解后还田，约占畜禽粪污处理量的30％；二是垫料发酵床处理，主要用于中小型生猪和肉禽养殖，粪尿同时发酵降解，基本实现零排放，约占畜禽粪污处理量的17％；三是生产有机肥，主要是利用生猪、奶牛和肉牛规模化养殖场的粪污，加工成商品有机肥，约占畜禽粪污处理量的4％。这些生物处理方式虽然能产生一定的效果，但是常规堆肥发酵速度缓慢，处理时间长，占地太多，在发酵过程中仍对环境污染面广量大，且造成部分营养流失，不利于有机废弃物的资源化利用。由于畜禽粪污中通常夹杂着尿液或冲洗污水，含水率较高，现有些设备可通过干湿分离机进行干湿分离，干物质发酵处理，而湿粪却仍然无法处理肆意排放。种种原因，导致养殖户依然不愿意使用，经常随意排放，致使粪污处理仍然是环境的重要污染源。这不仅造成部分水体富营养化，污染养殖场周边空气，而且传播疫病，影响农牧产品质量安全和人体健康。其中，污水是养殖污染的主要来源。据环保部门检测，全省COD排放和氨氮排放总量中，来自畜禽养殖的分别占70％和38％。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种操作便捷、高效、低成本、无污染的利用畜禽粪污制备有机肥的方法。

为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案：

一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)将畜禽粪污与添加物搅拌混合均匀，得到待发酵物料，将发酵剂活化后，加入到待发酵物料中，混合均匀后得混合物料，加水使混合物料的水分为60-70％；

(2)将步骤(1)中调整水分后的混合物料液压打包成长方体块，然后用塑料袋密封包装，置于室温下进行厌氧发酵，发酵结束后，得到有机肥；

步骤(1)中，畜禽粪污与添加物的重量比为(6-8):(2-4)。

步骤(1)中，所述添加物选自木屑、竹屑、米糠、食用菌废弃料或秸杆中的一种或两种以上任意比例的混合物。

步骤(1)中，所述发酵剂选自芽孢杆菌、木霉、曲霉、酵母菌或乳酸菌中的一种或两种以上任意比例的混合物；每克菌剂的有效活菌数超过50亿活菌数，杂菌素＜5.0％。优选发酵剂为芽孢杆菌、木霉、曲霉、酵母菌和乳酸菌重量比为1:1:1:1:1的混合物。

进一步，步骤(1)中，发酵剂的活化方法：将发酵剂与活化剂以1:5的重量比混合均匀，活化剂选自豆饼、玉米粉、米糠或尿素中任意一种。

进一步，步骤(1)中，所述添加物预先用粉碎机粉碎成长度小于2cm的丝状物或颗粒，并去掉体积大于2cm³的块状物，避免影响发酵效果。

进一步，步骤(1)中，所述发酵剂的用量为待发酵物料重量的0.2-0.5‰。

进一步，步骤(2)中，所述长方体块的规格为80cm*50cm*40cm。

进一步，步骤(2)中，所述塑料袋材质为聚乙烯，厚度为2.5～3.0丝。

进一步，步骤(2)中，所述塑料袋外还套有编织袋，避光防破损，进一步保证发酵正常进行。

本发明中，厌氧发酵过程分为3个阶段，即好气性菌活动阶段、乳酸发酵阶段和稳定阶段。

(1)好气性菌活动阶段：物料被液压打包密封后，发酵开始时，附着在物料上的酵母菌、腐败菌、霉菌和醋酸菌等好气性微生物，利用因机械压榨而排出的富含可溶性帮派体系的液汁，迅速进行繁殖。腐败菌、霉菌等繁殖最为强烈，它使物料中蛋白质破坏，形成大量吲哚和气体以及少量醋酸等。好气性微生物活动结果以及一些细胞在1-3天的呼吸作用，分解有机物质，直至物料内氧气消耗尽，形成厌氧环境。另外，细胞呼吸作用、酶氧化作用及微生物的活动还放出热量。厌氧和温暖的环境为乳酸菌发酵创造了条件，该阶段是物料环境从有氧变为厌氧过程所必需的。如果物料压缩不够紧实氧气过多，好气性微生物活动旺盛，会使物料内温度升高，有时高达60℃左右，因而削弱乳酸菌与其它微生物竞争能力，使物料营养成分损失过多，发酵效果下降。第一阶段时间的长短与物料的化学组成、物料装填密谋和装填速度有关，蛋白质含量高(猪、鸡鸭等精饲料偏多喂养的动物粪污)的时间较长，富含碳水化合物较多(牛羊等草食性动物粪污)的时间较短；物料装填松软、发酵慢时间长，装填紧密、发酵快的时间短。因此，粪污发酵技术关键是尽可能缩短第一阶段时间，通过及时压紧密封好来减少呼吸作用和好气性有害微生物繁殖，以减少养分损失，提高物料发酵质量。

(2)乳酸发酵阶段：厌氧条件及物料中的其它条件形成后，乳酸菌迅速繁殖，形成大量乳酸。酸度增大，PH下降，促使腐败菌、酪酸菌等活动受抑停止，甚至绝迹。当PH值下降到4.2以下时，各种有害微生物都不能生存，就连乳酸链球菌的活动也受到抑制，只有乳酸杆菌存在，当pH为3时，乳酸杆菌也停止活动，乳酸发酵即基本结束。在乳酸菌作用下，这个过程通常持续3-5天。

(3)稳定阶段：在此阶段物料内各种微生物停止活动，只有少畳乳酸菌存在，营养物质不会再损失。在一般情况下，发酵30天左右就可以进入稳定阶段，若密封条件良好，发酵料可长久保存下去，20-30年不变质。

本发明的有益效果：

本发明首先根据畜禽粪污中的水分情况，添加一定比例的添加物(木屑、竹屑、食用菌渣、秸杆稻草等农林废弃物)，添加物可根据当地资源选用一种或多种随意混合，然后添加发酵剂，并调整物料含水率为60-70％，运用液压打包机压缩真空打包成一定规格尺寸的长方体块，最后塑料袋密封包装发酵至有机肥。得到的有机肥可用于食用菌培养基或植物栽培基质、动物饲料等用途。

本发明操作简单、高效便捷，既节省发酵空间，减少对环境污染，又提高营养利用率，解决了传统建堆发酵的不利影响，又降低成本，节省时间空间，使得规模化、集约化生物转化有机肥，种养循环利用成为可能。优势主要体现在五个方面：

一是便于及时处理，节省时间空间。粪污的产生是每天少量日常发生的，常规堆肥发酵速度缓慢，处理时间长，占地太多，在发酵过程中仍对环境污染面广量大，也影响畜禽的生活环境质量，且堆放及开放式发酵过程中也极易导致养分流失严重；另外，沼气发酵时间长、沼气池容量小等问题限制，也不足以处理日益增多的粪污，这些制约因素都非常不利于有机废弃物的资源化利用。本发明采用液压成长方体块状的厌氧发酵的有机肥，厌氧发酵具有处理量大，占地小的优点，及时处理，减少养分流失、环境污染少。

二是加工贮存运输方便。有机肥厂家主流的发酵工艺通常有三种：槽式好氧发酵工艺、条垛式堆肥发酵工艺、有机肥发酵罐发酵工艺。常规好氧发酵通常都需要时常翻堆通氧，处理后还要装包保存运输，既增加了操作程序又增加成本。本发明包装设计，包装发酵一次性完成，易保存，养分不流失，在室温20℃以下可正常保存1年左右。压缩处理减少了存贮和运输空间，提高了运输效率，且在存贮和运输过程中保证了营养的完整性，极大地节约生产、存贮、运输成本。

三是有机肥转化率高。常规堆肥发酵速度缓慢，通常不够彻底，还要多次翻堆通氧，处理时间长，占地太多，在发酵过程中仍对环境污染面广量大，造成部分营养流失，不利于有机废弃物的资源化利用。自然堆肥腐熟周期较长，既增加了腐熟成本，同时N、P、K等主要肥力元素含量偏低，导致肥力效果不显著，限制了鸡粪和废弃菌袋联合堆肥的规模化及工业化。本发明应用液压打包机压缩包装，使原料无污染发酵更完全，可极大提高提高原料利用率和营养成分，同时密封保存，使存贮和运输中营养流失几乎很少。同时，密封液压打包利用了物料厌氧发酵原理，粪污经过厌氧发酵后，使处理后粪污内的蛔虫卵死亡率达到99％，大肠杆菌为0，有利于提高发酵产物中生物腐植酸含量，达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》规定的畜禽养殖业废渣无害化标准，成为了优质有机肥料。

四是降低成本。有机肥生产是一个连贯的过程，需要一定的发酵时间，一般需要15-20天的时间，如果发酵车间过小，就会造成原料不足，影响有机肥生产的稳定性，所以发酵车间内发酵原料应为20天生产的总量，必须配置一定规模大小的发酵车间，增加了土地成本和建造成本。常规建堆发酵需要时常翻堆通氧，整个过程很费力气，如果处理量大，人力就很难完成，就需要大型的有机肥翻抛机，成本高，普通农户无法承受。压缩处理减少了存贮和运输程序和空间。本发明在这三方面都减少了操作程序，不需要大投入设备，极大地节约生产、存贮、运输成本，使小养殖户的随时处理成为可能。

五是扩大有机肥用途。本发明制得的有机肥既可以用于农作物的增肥，又可用于无土栽培的培养基，还可以用于食用菌培养基。另外，由于其良好的发酵性和营养性，还可以用作动物养殖饲料，如蚯蚓、黄粉虫、蝇蛆、鱼虾、猪牛羊等。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例1

一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)将700kg健康新鲜的猪粪污与300kg添加物(一次性竹筷子加工后剩余废弃料竹屑，去除尖锐物)搅拌混合均匀，得到待发酵物料，将0.2kg发酵剂(发酵剂为芽孢杆菌、木霉、曲霉、酵母菌和乳酸菌重量比为1:1:1:1:1的混合物，每克发酵剂的有效活菌数超过50亿活菌数，杂菌素＜5.0％)与1kg玉米粉混合均匀，然后加入到待发酵物料中，混合均匀后得混合物料，加水使混合物料的水分为60-70％，拌成后以手握成团，指缝见水渗出但不滴水珠，松手即散为好；

(2)将步骤(1)中调整水分后的混合物料液压打包成规格为80cm*50cm*40cm的长方体块，然后用塑料袋(材质为聚乙烯，厚度为2.5～3.0丝)密封包装，塑料袋外还套有编织袋，置于室温下进行厌氧发酵，发酵5-10天后，得到有机肥。

结果测定与分析

1、堆体EC测定。

堆体EC是反映堆肥腐熟进程的重要指标。在堆肥产品中，堆体EC代表无机盐离子量，而无机盐离子是植物生长所必需的物质之一。本实施中用DDS-307型电导仪(上海精科)测定。堆肥过程中，大分子有机物质不断分解为电解质，因而各处理组堆体EC逐渐呈上升趋势，自初始值2.35ms/cm，上升至2.598ms/cm，全程均小于4ms/cm安全阈值，可以作为肥料安全施用。

2、生物腐植酸含量测定。

测定方法：称取50g风干后样品于1000ml烧杯中，加入250ml新鲜蒸馏水，使固液比为1:5。110r/min摇床震荡15min，静置30min后，取其上清液用pH计直接测定。

测得初始发酵原料的生物腐植酸含量为7.37％，制得的有机肥中，生物腐植酸含量提到含量为58.7％。

3、种子发芽指数(GI)测定。

取不同发酵周期(0周，1周，2周，3周)堆肥样品，分别加10倍去离子水浸提2h，在直径为10cm培养皿内铺洁净滤纸，均匀放置小麦种子15粒，取浸提液3.75ml均匀滴入，以去离子水为对照，置于恒温箱内25℃培养4-6天，按公式计算不同发酵周期内堆肥样品的发芽指数，研究其促进发芽生根的影响。在腐熟菌剂的辅助下快速发酵，1周后发芽指数从6.1％升高到50.6％，上升极显著，堆肥已基本腐熟；发酵2周后，发芽指数达到最大值74.6％，堆肥已充分腐熟。

实施例2

一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法，包括如下步骤：

(1)将800kg健康新鲜的鸡粪污(供试鸡粪污：采集于养殖场笼养蛋鸡舍当天排出的无抗生素和磺胺类药物残留的鲜粪，其中水分含量80％)与200kg米糠搅拌混合均匀，得到待发酵物料，将0.2kg发酵剂(发酵剂为芽孢杆菌、木霉、曲霉、酵母菌和乳酸菌重量比为1:1:1:1:1的混合物，每克发酵剂的有效活菌数超过50亿活菌数，杂菌素＜5.0％)与1kg米糠混合均匀，然后加入到待发酵物料中，混合均匀后得混合物料，加水使混合物料的水分为60-70％，拌成后以手握成团，指缝见水渗出但不滴水珠，松手即散为好；

(2)将步骤(1)中调整水分后的混合物料液压打包成规格为80cm*50cm*40cm的长方体块，然后用塑料袋(材质为聚乙烯，厚度为2.5～3.0丝)密封包装，塑料袋外还套有编织袋，置于室温下进行厌氧发酵，发酵5-10天后，得到有机肥，用于猪饲料。

无害指标测定及结果：

于发酵处理前和发酵完成后分别中抽取样品，进行下列指标测定。

(1)感官性状检查：检查实施例2制得的有机肥的气味、质地和适口性，并与发酵前的鸡粪污进行对比。

测试结果：鸡粪料发酵后制得的有机肥粪臭味完全消失，质地柔软，手捏成团，手松散开，都出现有不同程度的香酸味。表明在发酵过程中有益微生物酵母菌、乳酸菌及其他促进纤维素分解的细菌处于优势地位，使有害微生物的生长繁殖受到了抑制，粗纤维得到了降解。

(2)酸度测定：取样品5g，加入10mL灭菌生理盐水，混匀，1500r/min离心15min，取上清液，用pH计测定，结果以pH表示；活菌数测定：取样品1g，用灭菌生理盐水按1∶10依次作倍比稀释，采用沙门氏菌A－F多价血清作直接凝聚试验以检查沙门氏菌；同时取样品接种麦康凯琼脂平板，对其上生长的红色菌落进行计数，以测定大肠杆菌含量。

测试结果：鸡粪料发酵后制得的有机肥中，沙门氏菌彻底消除，大肠杆菌数量降到安全范围，同时，发酵后鸡粪混合料的pH也显著下降。

应用测试：

试验方法：试验猪于试验前完成去势、驱虫、防疫注射工作，干粉饲喂，日喂3次，自由饮清洁水，圈舍长期消毒，每周对饲料耗量、采食情况、健康状况做观察及统计，及时称重，适时换料，详细填写报表。将试验猪根据窝别、日龄、体重等按对称原则分为2个组，每组30头。对照组饲喂市售优质浓缩料按配方说明配制的全价料，试验组饲喂添加了实施例2制备发酵的有机肥的全价料，有机肥占全价料的40％(相当于减少了正常全价料用量的40％)。

结果测定与分析：

1、采食及健康状况观察

试验期第1周内，对照组和试验组采食正常，猪粪便正常，试验1周后2组猪均粪便正常，采食良好，饮水正常。

2、增重情况见表1

表1饲养试验结果

组别	始重/kg	末重/kg	日增重/kg	耗料量/kg	料肉比％
						对照组	20.8	89.9	0.58	249.7	3.58
实验组	20.3	88.6	0.57	251.2	3.67

由表1可见，在整个试验期，对照组与试验1组、试验2组平均日增重分别为0.58kg、0.57kg；料肉比分别为3.58、3.67，经t检验，差异均不显著(P＞0.05)。说明基础日粮中加入实施例2的鸡粪发酵饲料，对猪的增重、饲料转化率没有明显影响。

3、经济效益情况

表2经济效益分析

注：每千克活重单价以16.00元计算。

由表2可知，对照组虽然增重略高，但由于对照组饲料价格昂贵，对照组头均毛利比试验1组少104.20元，试验组比对照组每千克增重成本分别低1.58元。

使用本方法处理的鸡粪饲料，虽然料肉比方面不及对照组，但综合经济效益却明显高于对照组。在历时120d的试验中，由于发酵鸡粪饲料在价格上比市售料便宜，所以在饲养周期中能够表现出良好的综合经济效益，试验两组猪在生长速度相近的情况下。使用本方法处理的发酵鸡粪饲料喂猪，既减少了精料用量，又充分利用了农副产品下脚料，减少了污染，保护了环境，尤其为农村养殖户开辟了提高养殖综合效益的新途径。

Claims (8)

1.一种利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将畜禽粪污与添加物搅拌混合均匀，得到待发酵物料，将发酵剂活化后，加入到待发酵物料中，混合均匀后得混合物料，加水使混合物料的水分为60-70％；

(2)将步骤(1)中调整水分后的混合物料液压打包成长方体块，然后用塑料袋密封包装，置于室温下进行厌氧发酵，发酵结束后，得到有机肥；

步骤(1)中，畜禽粪污与添加物的重量比为(6-8):(2-4)；

步骤(1)中，所述添加物选自木屑、竹屑、米糠、食用菌废弃料或秸杆中的一种或两种以上任意比例的混合物；

步骤(1)中，所述发酵剂选自芽孢杆菌、木霉、曲霉、酵母菌、乳酸菌中的一种或两种以上任意比例的混合物，每克发酵剂的有效活菌数超过50亿活菌数，杂菌素＜5.0％。

2.如权利要求1所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述发酵剂为芽孢杆菌、木霉、曲霉、酵母菌和乳酸菌重量比为1:1:1:1:1的混合物。

3.如权利要求1所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(1)中，发酵剂的活化方法：将发酵剂与活化剂以1:5的重量比混合均匀，活化剂选自豆饼、玉米粉、米糠或尿素中任意一种。

4.如权利要求1所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述添加物预先用粉碎机粉碎成长度小于2cm的丝状物或颗粒，并去掉体积大于2cm³的块状物。

5.如权利要求1所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述发酵剂的用量为待发酵物料重量的0.2-0.5‰。

6.如权利要求1所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述长方体块的规格为80cm*50cm*40cm。

7.如权利要求1所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述塑料袋材质为聚乙烯，厚度为2.5～3.0丝。

8.如权利要求1至7任一项所述利用畜禽粪污制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述塑料袋外还套有编织袋。