CN101717284B - 一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提供一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法。该方法包括下述步骤：a、将含水量为70-75％的鸡粪放置于需发酵处；b、向步骤a的鸡粪中加入适量菌种、FeSO₄、统糠并充分混合；c、将步骤b混合均匀后的鸡粪覆上塑料膜进行厌氧发酵；d、步骤c厌氧发酵完成后揭开塑料膜进行有氧发酵；e、有氧发酵完成，物料充分腐熟、水分控制到45-50％，转入烘干房进行烘干，烘干后物料水分低于20％；f、烘干后的物料为有机复合肥半成品。本发明首创了工厂化生物发酵处理鸡粪的成套工艺技术，为规模化养殖场就地处理鸡粪提供了科学依据，解决了鸡粪对环境的污染，该技术生产规模可放大也可缩小。

Description

一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法

技术领域

本发明涉及一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法。

背景技术

20世纪80年代后，我国养鸡的数量迅速增长，存栏数居世界各国之首位，为解决人们生活中鸡蛋和鸡肉的供应、帮助农民增加经济收入做出了贡献。但是，随着现代集约化养鸡业的发展，除生产大量的肉，蛋产品外，还带来了一系列的问题，尤其是产出了大量的鸡场废弃物，其中鸡粪是鸡场中最主要的污物和周围环境最大的污染源。鸡粪中含有大量的病原微生物、有机物质和重金属(铜、锌、锰等)。鸡粪本身会散发出许多种有害气体(氨气、硫化氢、甲硫醇等)，在微生物的作用下有机物分解产生的有害气体更多，这些气体对人和家禽的健康都是有害的；另外，鸡粪还是鸡场蚊蝇的主要滋生源和鼠雀活动的主要场所。鸡粪中的微生物、有机物和重金属对鸡场内外空气、土壤和地下水的污染会随鸡场使用时间的延长而日趋严重，对鸡群的健康、生产水平和产品质量造成的不良影响也越突出。同时，鸡的消化道短，饲料在其中的停留时间不长，其排泄粪便中仍有相当一部分营养物质未被机体消化利用，这就造成了粮食资源的浪费。因此，运用科学的方法对鸡粪进行无害化处理和应用是解决上述污染问题、实现养鸡业可持续发展、增加养鸡效益的惟一途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，包括下述步骤：

a、将含水量为70-75％的鸡粪放置于需发酵处；b、向步骤a的鸡粪中加入菌种、FeSO₄、统糠，按质量百分数计菌种为步骤a中鸡粪的1-3‰，FeSO₄为步骤a中鸡粪的3-5‰，统糠为步骤a中鸡粪的14-16％，将上述物质加入鸡粪中并与鸡粪充分混合；c、将步骤b混合均匀后的鸡粪覆上塑料膜进行厌氧发酵；d、步骤c厌氧发酵完成后揭开塑料膜进行有氧发酵；e、有氧发酵完成，物料充分腐熟、水分控制到45-50％，转入烘干房进行烘干，烘干后物料水分低于20％；f、烘干后的物料为有机复合肥半成品。

本发明的菌种购置于北京东方宏德生物技术研究所，白包装，鸡粪发酵菌。

进一步地，所述步骤c中厌氧发酵的时间在20～40℃时发酵2-4天，在0～20℃时发酵4-6天。

所述步骤d中有氧发酵的时间在20～40℃时发酵11-13天，在0～20℃时发酵14-16天，并且在有氧发酵期间每天对鸡粪进行8次翻抛。

所述步骤c和/或步骤d采用槽式发酵，即将鸡粪置于发酵槽中进行发酵处理。

所述发酵槽由若干平行且等高设置的墙体分隔而成，各墙体的顶部均设有行走轨道。

所述翻抛采用翻堆机进行翻抛操作，所述翻堆机包括框架部份、翻动部份、行走部份和升降部份，翻动部份、行走部份和升降部份均安装于框架部份上，翻动部份包括翻动电机、链条、链条轮、传动轴、刀杆，翻动电机通过链条、链条轮和传动轴带动刀杆转动；所述行走部份包括行走电机、链条、链条轮、传动轴、轨道轮，行走电机通过链条、链条轮、传动轴带动轨道轮在行走轨道上移动；所述升降部份控制翻动部份沿竖直方向上下移动。

所述升降部份由升降电机、钢绳、转动轮构成，升降电机通过带动转动轮转动控制钢绳在竖直方向上的长度，钢绳两端分别与转动轮、翻动部份连接。

所述行走电机处设有控制电机在正转、反转之间转换的反转按钮。

所述步骤b中菌种为步骤a中鸡粪的2‰，FeSO₄为步骤a中鸡粪的4‰，统糠为步骤a中鸡粪的15％。

所述步骤b中还加入占步骤a中鸡粪5％的老料，所述老料是发酵完成但没有烘干的物料。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明首创了工厂化生物发酵处理鸡粪的成套工艺技术，通过试验研究，提出了10万只鸡场工厂化生物发酵鸡粪的成套工艺技术，为规模化养殖场就地处理鸡粪提供了科学依据，解决了鸡粪对环境的污染，该技术生产规模可放大也可缩小。

2、研究出鸡粪生物发酵处理的配套设备“翻堆机”，实现了翻堆的机械化，节省了人工，提高了劳动生产率、厂房利用效率和鸡粪生物发酵腐熟度，增加了产量。解决了规模化养殖场粪便对环境的污染，保护了环境。

附图说明

图1是发酵槽的结构示意图；

图2是翻堆机的结构示意图；

图3是图2的A-A向视图；

图4是鸡粪水分在75％以下时夏天发酵温度的变化示意图；

图5是鸡粪水分在75％以下时冬天发酵温度的变化示意图。

图中附图标记对应的零部件名称为：1-墙体；2-发酵槽；3-行走轨道；4-混凝土浇注结构；5-砖砌结构；6-升降电机；7-钢绳；8-翻动电机；9-链条；10-档粪板；11-刀杆；12-小料添加台；13-轨道轮；14-行走电机；15-操作台；16-控制箱；17-框架部份。

具体实施方式

参见图1至图5所示，本发明具体步骤如下：

1、有机肥生产工艺流程

1.1鸡粪堆码(一般要求鸡粪水分应控制在75％左右)；

1.2加入2‰的菌种，4‰的FeSO₄ 15％统糠(按鲜鸡粪计)后用翻抛机翻走2次使其鸡粪充分混合；

1.3覆上塑料膜进行厌氧发酵(发酵时间：夏天3天，冬天5天)；

1.4厌氧发酵完成后揭开塑料膜进行有氧发酵、有氧发酵期间每天进行8次翻抛机翻抛(有氧发酵冬天15天，夏天12天)；

1.5有氧发酵完成，物料充分腐熟、水分控制到50％左右，转入烘干房进行烘干，烘干后物料水分低于20％；

1.6烘干后的物料为半成品，将半成品转入精加工厂房，根据需求配制、蔬菜、水果、茶叶、玉米、水稻等专用肥料。

2、鸡粪生物发酵方式的比较

目前畜禽粪便的生物发酵主要有三种：

2.1平地发酵法：将畜禽粪便堆码在平地，配料，采用全人工方式发酵；所需人工多，产量低，受场地和自然条件限制大。有如下缺点：

2.1.1所需厂房面积大，单位面积产出低，厂房使用效率低，嘉源科益肥料公司收购安谷厂仅处理3万鸡蛋规模的鸡粪，使用的发酵厂房面积2930m²，而2007年安谷厂共生产486有机肥，每平方米发酵产出仅为0.166吨；

2.1.2所需人工多，且工人工作效率低.因为平地发酵不利于机械使用故需大量人工，且工作效率低，2007年安谷厂共生产486吨有机肥，用于发酵的工时2208天，平均每个工每天的产出反为0.22吨；

2.1.3平地发酵，鸡粪的腐熟度差，目前衡量鸡粪腐熟度主要以两个方面：鸡粪中鸡毛的生物发酵分解程度和鸡粪发酵完成后的色泽，如果鸡粪腐熟度好，则鸡粪中的鸡毛会被生物发酵分解完，发酵产品中看不到鸡毛，同是腐熟度好，发酵产品颜色为黑褐色，如果腐熟度差，则发酵产品中含有大量鸡毛，且颜色为黄褐色.安谷厂生产的发酵产品就含有大量的鸡毛，且颜色为黄褐色，鸡粪的生物发酵腐熟度差；

2.1.4发酵周期长，平地发酵，冬天需30天，夏天需25天。

2.2深池发酵法：将畜禽粪便堆码于修好的深池配料生产；该法节约场地，减少人工，便于大型机械操作，但耗资大，不利于作为养殖场就地处理粪便模式的推广。

2.3槽式发酵法：将畜禽粪便堆码于修好的发酵槽，配料，混合均匀后发酵。

优点：该法节约场地，利于机械操作，人工少，粪便的发酵腐熟度好，投资小，利于养殖场就地处理畜禽粪便模式的推广。三种方式的对比见表1。

表1：三种生物发酵方式对比

在总结出三种发酵方式的基础上，本发明设计出槽式发酵处理10万只规模养鸡场的鸡粪，年产2千吨有机肥的槽式发酵处理方法。发酵槽的设计如图1所示，发酵槽总高0.7m，砖砌高度0.5m，混凝土浇注0.2m，混凝土浇注的目的是为了固定翻堆机轨道，槽宽1.7m，发酵槽墙体为0.24m砖砌结构，完全处理嘉源种鸡10万蛋鸡鸡粪，年产2千吨，有机肥需18根，长33米的发酵槽，这样需33×18×0.7×1.6＝665.28m3的发酵槽，需38×18×1.84＝1258.26m2的发酵用建筑面积，采用槽式发酵后只需3个鸡粪发酵工人，因此采用槽式发酵后有如下优点：

A、厂房单位面积产出高，使用效益高

建成的发酵槽每年要发酵生产有机肥2000吨，发酵厂房的面积为1326.96m²，每平方米产出为1.51吨，高出安谷厂平地发酵的9倍多；

B、可以采用机械操作，人工少，工效高

槽式发酵后不用人工翻堆，用机械翻堆处理10万只蛋鸡鸡粪，生产2000吨有机肥只需3个发酵工人操作，将翻堆设备，发酵槽折旧及翻堆机使用耗电折合成2个工时，需5个工时，每年1560个工时(每月26天上班时间)，平均每个工时产出为1.3吨，是安谷厂平地发酵工时效率5.8倍多；

C.鸡粪腐熟度好

我们采用槽式发酵后，发酵完成的有机肥中鸡毛被生物发酵分解完全，看不到鸡毛，发酵产品呈灰褐色，没有鸡粪的恶臭味，腐熟度高。

D、采用槽式发酵后，发酵周期缩短

采用槽式发酵后，发酵周期平均缩短10天。

3、鸡粪生物发酵过程中发酵温度的研究

(1)、发酵温度与有机肥质量的关系

根据NY525-2002规定有机肥的标准为：

有机质含量≥30％(以干基计)，

总养分N+P2O5+K2O≥4％(以干基计)，

水分(游离水)≤20％，

酸碱度PH在5.5-8.0，

根据国家畜禽粪便无害化处理环境标准GB18596-2001畜禽粪便经处理必须达到：

禽粪便经处理必须达到：

控制项目	指标
		蛔虫卵死亡率	死亡率≥95％
粪大肠杆菌群数	≤105个/千克

前面叙述介绍了畜禽粪便不合理处理会造成畜禽疾病流行，其主要原因是畜禽粪便中含有大量的细菌、病毒和寄生虫，如果这些细菌、病毒和寄生虫被杀灭，有些会感染人，最主要的是要感染其它畜禽，下面表2列举了鸡粪中主要细菌、病毒和寄生虫的死亡温度

表2：

细菌、病毒和寄生虫名称	死亡温度
		禽流感病毒	56℃30分钟死亡、60℃10分钟死亡
鸡新城疫病毒	60℃30分钟死亡
		鸡传支病毒	56℃10--15分钟死亡
鸡传喉病毒	55℃30分钟死亡
		鸡毒支原体	50℃20分钟死亡
鸡副嗜血杆菌	45℃6分钟死亡
		鸡蛔虫	高于50℃30分钟虫卵迅速死亡

鸡球虫	55℃很快杀死虫卵
		鸡片形吸虫	40--50℃几分钟死亡

通过实验研究发现鸡粪发酵过程中的发酵温度(最高温度)与有机肥的总养分无关，与有机肥的PH值无关，与有机肥的有机质含量无关，与蛔虫卵死亡率，粪肠杆菌指标呈负相关，见表3

表3：

温度	总氧份(％)	PH	有机质含量(％)	蛔虫卵死亡率(％)	大肠杆菌值(个/g)
						28℃	4.3	7.6	32	48	104
45℃	4.2	7.6	32	80	102
						60℃	4.3	7.5	32	95	80
68℃	4.3	7.5	32	98	15

在鸡粪的生物发酵过程中，发酵温度维持在68℃一般在5天以上，鸡粪中的细菌、病毒和寄生虫绝大多数被杀灭，因此通过生物发酵后鸡粪不会成为疾病的传染源。

(2)发酵温度与配料的关系

我们进行了不同物料配比及菌种添加与发酵过程中的最高温度的关系实验，其实验结果如下表4。

表4：不同物料配比及菌种添加与发酵过程中的最高温度的关系

所谓老料就是发酵完成但没有烘干的物料，老料的添加没有改变发酵温度，即不会影响有机肥质量，但却减少了菌种使用量，减少了成本。

实验同时表明，适当的多加5％统糠增强物料透气性，能使发酵温度升高3℃左右。

通过实验总结出鸡粪生物发酵生产有机肥最佳配料为：鸡粪79.5％，统糠15％，4‰Feso4，菌种1‰，老料5％

(3)发酵温度与鸡粪水分与发酵时间的关系

在鸡粪的生物发酵过程中，影响发酵温度的原因之一是鸡粪水分，不同鸡粪水分与发酵时间及温度的关系见图表5。

表5：不同鸡粪水分与发酵时间及温度的关系

要不影响生物发酵进度，加大产量，鸡粪水分要控制在75％以下，如果鸡粪水分高，严重影响发酵进度，发酵槽周转困难，设备利用效益差。因此以鸡粪为原料，通过生物发酵生产有机肥关键点之一为鸡粪水分的控制，用于发酵的鸡粪水分应控制在75％以下。

鸡粪水分在75％以下时发酵温度的变化见坐标图见图4、图5，图4、图5中，拐点前表示厌氧发酵，厌氧发酵完成时的物料温度为51℃，冬天厌氧发酵时间为5天，夏天厌氧发酵为3天，拐点后表示有氧发酵，当取走塑料膜进行有氧发酵并用翻堆机翻抛后温度有一个下降过程，12小时后物料温度开始回升，并一直升到68℃并稳定在68℃直到发酵完成。

(4)、有机肥生产成套工艺技术生产设备的研究

基于设备在适用性及可放大也可缩小的特点，在此基础上对有机肥生产线的设备进行研究和选择，目的是：具有很强的操作性，操作方便安全；设备可根据养殖场规模大小进行放大或缩小，对养殖场就地处理畜禽粪便具有实用性；提高产量，减少人力，节约成本。

为适应本发明槽式发酵，设计了与其相配套的翻堆机，翻堆机的研究是拌随槽式发酵的改进而进行的，前面介绍了槽式发酵比平地发酵的优越，槽式发酵有优越性主要之一是翻堆机的利用，它节省了人工，增加了产量，提高了厂房使用效率，提高了鸡粪生物发酵腐熟度。

翻堆机参见图2、图3所示，主要由四部份组成：框架部份：提供翻堆设备的骨架，骨架长3.5m宽：2.2m高2.1m；翻动部份，含翻动电机，链条及链条轮，传动轴，翻动电机动率7.5千瓦，翻动电机设计了反转按钮，电机可正转也可反转，便于向前和向后翻料；行走部份，包括行走电机，链条及链条轮，传动轴，行走电机功率1.5千瓦，行走电机为调速电机，可慢走也可以快速行走，行走电机也有反转按纽，既可前进也可后退，便于来回翻料及添加小料；升降部份：由升降电机、钢绳、转动轮组成，升降电机功率1.5千瓦。整个翻堆设备主体长1.94m，宽1.5m高2.1m，电机总功率9.75千瓦，运行功率8.25千瓦，翻堆一次10分钟，发酵槽总长33米，行走电机翻堆时行走速度3.3米/分钟，整个设备重1.28吨。

发酵完成后，需要对发酵完成的物料进行烘干处理，平地发酵自然凉晒方式来生产有机肥，受两方面条件制约：其一、天气好有太阳便能顺利生产，天气不好，生产时断时续；其二、受场地限制，自然凉干需大面积凉干场地，每平方米场地年产出为0.167吨。平地发酵自然方式来生产有机肥，每个工时的产出为0.385吨，场地使用效率低，人工效率也低。要突破场地、人工使用效率低等缺陷，产量不受自然条件限制，烘干设备的建造势在必行。

我们进行了调查比较，选用了较为先进的热风烘干技术，该设备的优点是：工效高，耗能少，场地占用小，通过烟尘水洗技术达到无烟尘排放，没有二次污染。烘干设备厂房占地面积165平方米，完成设备安装后总长度12.8米，总宽度4.5米，设备金属及电机部分自重5吨左右，总高度16.8米。

烘干设备由7个系统构成：热风供应系统：卧式直火炉、0-300℃温度计一只、热风管；进料系统：螺旋进料机(2.5千瓦)、料斗、分散机(5千瓦)；出料系统：旋风收集器一台、叶片式出料机一台(1千瓦)；热风管出料系统：6节热风管组成；引风系统：引风机一台(15千瓦)、0-200℃温度计一只；烟气处理系统：砖砌水洗除尘器一个、IS50-32-125水泵一台(500瓦)；配电系统：配电箱、电线运行时电机总功率24千瓦，需380V 65A电路。

通过对有机肥生产成套工艺技术的试验研究，掌握了鸡粪生物发酵的温度控制技术，影响发酵温度主要有鸡粪水分和发酵配料，鸡粪水分要求(75％左右)和最佳配料方案(鸡粪79.5％，统糠15％，4‰的Feso4，菌种1‰，老料5％)。自行设计研究了有机肥生产的配套翻堆设备，翻堆设备的使用提高了厂房的利用率，提高了人工效率，提高了鸡粪的发酵腐熟度，其设备具有很强的实用性，操作安全易推广，可根据养殖户的养殖量及场地进行扩大或缩小。选择安装了烘干设备，突破有机肥生产受天气和场地的限制。

通过对有机肥生产成套工艺技术的试验研究，处理10万只规模鸡场的鸡粪需要3个发酵工人，4个烘干工人，每生产一吨有机肥总耗能：发酵电耗12千瓦时/吨，烘干电耗48千瓦时/吨，烘干煤耗200公斤/吨。即生产一吨有机肥总电耗60千瓦时/吨，烘干煤耗200公斤/吨。

处理10万只规模鸡场的鸡粪需要厂房1326.96米²，发酵槽665.28米³，8号轨道钢33×19＝627米，厂房可设计成砖砌、石棉瓦盖顶的半开放式结构，厂房净高4.5米。厂房和设备总投资32万元，生产一吨有机肥的成本为：人工54.6元，电费38元，煤炭费113元，水费、设备折旧费、资金利息、管理费、审批办证费共120元，原料成本160元。即生产一吨总成本为485.6元。按600元每吨半成品出售每年利润228800元。

Claims (9)

1.一种利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，包括下述步骤：

a、将含水量为70-75％的鸡粪放置于需发酵处；

b、向步骤a的鸡粪中加入菌种、FeSO₄、统糠，按质量百分数计菌种为步骤a中鸡粪的1-3‰，FeSO₄为步骤a中鸡粪的3-5‰，统糠为步骤a中鸡粪的14-16％，将上述物质加入鸡粪中并与鸡粪充分混合；

c、将步骤b混合均匀后的鸡粪覆上塑料膜进行厌氧发酵；

d、步骤c厌氧发酵完成后揭开塑料膜进行有氧发酵；

e、有氧发酵完成，物料充分腐熟、水分控制到45-50％，转入烘干房进行烘干，烘干后物料水分低于20％；

f、烘干后的物料为有机复合肥半成品；

所述步骤b中还加入占步骤a中鸡粪5％的老料，所述老料是发酵完成但没有烘干的物料。

2.根据权利要求1所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述步骤c中厌氧发酵的时间在20～40℃时发酵2-4天，在0～20℃时发酵4-6天。

3.根据权利要求1所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述步骤d中有氧发酵的时间在20～40℃时发酵11-13天，在0～20℃时发酵14-16天，并且在有氧发酵期间每天对鸡粪进行8次翻抛。

4.根据权利要求3所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述步骤c和/或步骤d采用槽式发酵，即将鸡粪置于发酵槽中进行发酵处理。

5.根据权利要求4所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述发酵槽由若干平行且等高设置的墙体分隔而成，各墙体的顶部均设有行走轨道。

6.根据权利要求5所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述翻抛采用翻堆机进行翻抛操作，所述翻堆机包括框架部份、翻动部份、行走部份和升降部份，翻动部份、行走部份和升降部份均安装于框架部份上，翻动部份包括翻动电机、链条、链条轮、传动轴、刀杆，翻动电机通过链条、链条轮和传动轴带动刀杆转动；所述行走部份包括行走电机、链条、链条轮、传动轴、轨道轮，行走电机通过链条、链条轮、传动轴带动轨道轮在行走轨道上移动；所述升降部份控制翻动部份沿竖直方向上下移动。

7.根据权利要求6所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述升降部份由升降电机、钢绳、转动轮构成，升降电机通过带动转动轮转动控制钢绳在竖直方向上的长度，钢绳两端分别与转动轮、翻动部份连接。

8.根据权利要求6或7所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述行走电机处设有控制电机在正转、反转之间转换的反转按钮。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的利用生物发酵技术处理鸡粪制造有机复合肥的方法，其特征在于，所述步骤b中菌种为步骤a中鸡粪的2‰，FeSO₄为步骤a中鸡粪的4‰，统糠为步骤a中鸡粪的15％。

Images