CN101774828A - 一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法，它在添加生物发酵菌剂的情况下将畜禽粪便平摊后添加蝇蛆进行发酵，再分批添加畜禽粪便和生物发酵菌剂，发酵周期为3-7天，发酵条件为22-42℃。本发明还提供了一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法，它在添加生物发酵菌剂的情况下将畜禽粪便平摊后添加蝇蛆进行发酵，发酵周期为7-12天，发酵条件为10-22℃。本发明利用微生物协同作用降低畜禽粪便堆肥的起始含水率，充分发挥堆肥发酵菌株作用，免去调节畜禽粪便含水率的辅料添加，降低畜禽粪便处理成本，提高堆肥质量。同时，蝇蛆养殖又提供大量高质量饲料蛋白和进一步深加工的原料，使有机废弃物得到更好的循环利用，实现保护环境和农业“双增”目标。
Description
技术领域
本发明涉及畜禽养殖固体废弃物处理领域，尤其涉及一种利用蝇蛆对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法。
背景技术
随着我国畜牧业的快速发展，全国奶牛、生猪和家禽的养殖量逐年增加，且集约化规模养殖量增长更快。目前全国每年产生的畜禽粪便高达27亿吨，并且还有逐年增加的趋势。因此，解决好畜禽养殖污染问题，仍是农业面源污染治理和生态环境保护领域中一项十分艰巨的任务。堆肥，作为畜禽粪便资源化无害化处理的重要技术手段之一，历来倍受国内外研究工作者及生产者重视并广泛采用。然而，在畜禽粪便资源化无害化堆肥处理中，特别是猪、牛粪的高含水率是困扰堆肥快速升温发酵的瓶颈。据测定，非垫料或非冲洗畜禽粪便的含水量猪粪一般在70％～80％，牛粪一般在80％～90％，鸡粪相对稍低。众多研究发现起始堆料的最适含水率在65％以下，因此要使畜禽粪便堆肥快速发酵升温，降低粪便含水量以满足堆肥需要至关重要。堆肥方法众多，但要实现省本、高效、快速降低鲜粪中的水分，同时又要保持较高的堆肥养分含量，是堆肥生产的的技术难点。
国内外研究降低畜禽粪便含水率的技术与方法较多，主要有：一是采用物理方法，主要通过沉淀、离心、过滤或过筛、冷冻、自然风干、直接烘干等；二是化学方法，主要有絮凝法；三是生物干燥法，即添加辅料包括稻草、秸秆、树叶、木片、锯末和回流堆肥等调节适宜含水率后，生物发酵升温脱水。这些方法都具有明显的不足之处。自然风干需要较大的场地，周期长，而且鲜猪、牛粪含胶体物较多，鲜粪表面很容易结“皮”，很难风干。絮凝法成本很高。高温堆肥生物干燥法不仅增加畜禽粪便处理成本，而且过多添加辅料会明显降低肥料品质。由于近年来煤炭不断涨价，锯末、砻糠等均被用作煤炭的能源替代材料，作为堆肥辅料的生产成本过高，也不容易收集，降低其用量是改进堆肥生产方法的迫切需要。
另一方面，随着养殖业的快速发展，饲料蛋白需求不断增加，鱼粉供不应求，造成鱼粉价格不断攀升。目前人们设法用大豆类制品、棉粕、玉米干酒糟及可溶物(DDGS)、肉骨粉和畜禽下脚料等代替鱼粉，但这些替代物都存在许多不足，如DDGS中赖氨酸和蛋氨酸的缺乏、豆类制品中胰蛋白酶抑制因子以及植酸等抗营养因子、加工副产品中氨基酸种类的缺陷(畜禽下脚料和水解羽毛粉缺赖氨酸，肉骨粉、血粉和水解羽毛粉缺蛋氨酸，血粉中缺异亮氨酸)。
据国内外对蝇蛆营养成分的分析，蝇蛆(干物质)含粗蛋白50％左右，脂肪10％～14％，甲壳素8％～10％，且含有动物需要的多种氨基酸，如含有丰富的赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸。另外，蝇蛆中常量元素和微量元素含量高，脂溶性维生素A和维生素D的含量极为丰富，尤其维生素D的含量可与鱼肝中的维生素D的含量相当，水溶性维生素中B族含量较为丰富，特别是谷物中缺乏的维生素B2和B12的含量较高。蝇蛆中还含有多种生物活性物质：如具调节血脂作用的几丁低聚糖、抗菌肽、抗病毒活性物质、能清除羟基自由基的清白和球蛋白等。在畜禽水产饲料中添加适量的蝇蛆，不仅可以提高畜禽水产机体的免疫力和减少抗生素的使用量，而且能保证畜禽水产产品的安全和人类的健康。从蝇蛆中提取甲壳素用于开发化妆品或药用，将进一步提高其附加值。
发明内容
本发明所要解决的问题在于针对畜禽粪便高含水率的问题，提供了一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法。为此，本发明采用以下技术方案：它在添加生物发酵菌剂的情况下将畜禽粪便平摊后添加蝇蛆进行发酵，在发酵周期中再分批添加畜禽粪便和生物发酵菌剂，发酵周期为3-7天，发酵条件为22-42℃，所述蝇蛆的添加重量为分批添加完成后的粪便总重量的0.5-5％，所述分批添加的畜禽粪便重量为分批添加完成后的粪便总重量的14-33％。
本发明还提供了一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法。为此，本发明采用以下技术方案：它在添加生物发酵菌剂的情况下将畜禽粪便平摊后添加蝇蛆进行发酵，发酵周期为7-12天，发酵条件为10-22℃，所述蝇蛆的添加重量为粪便总重量的0.5-5％。
本发明利用微生物协同作用降低畜禽粪便堆肥的起始含水率，即通过养殖蝇蛆，吸收利用水分，增加畜禽鲜粪的孔隙度，满足堆肥发酵中微生物生长的好氧习性，同时加速水分挥发和自然渗出，从而降低畜禽粪便含水率，充分发挥堆肥发酵菌株作用，达到畜禽粪便资源化无害化处理效果，免去调节畜禽粪便含水率的辅料添加，进一步调整和优化堆肥发酵方法，降低畜禽粪便处理成本，提高堆肥质量。同时，蝇蛆养殖又提供大量高质量饲料蛋白和进一步深加工的原料，大大提高了堆肥的附加值，使有机废弃物得到更好的循环利用，实现保护环境和农业“双增”目标。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明作更详细说明，但以下实施例仅是说明性的，本发明并不受这些实施例的限制。
实施例1：利用蝇蛆进行畜禽粪便生物脱水试验
1、试验地点
德清县绿态农业科技有限公司
2、试验材料
猪粪取自浙江德清灯塔养猪场。
蝇种：家蝇，市蝇，丝光绿蝇，大头金蝇，铜绿蝇，红头丽蝇，厩腐蝇，棕尾别麻蝇等苍蝇。
3、苍蝇生活史
苍蝇→苍蝇卵→蛆幼虫→蛆成虫→蛹→苍蝇
4、试验设计
试验设3个处理即CK、处理1和处理2，CK：0.425吨鲜猪粪加3‰生物发酵菌剂混匀后平摊自然堆置，并用网眼小于苍蝇的网罩住，以防外来苍蝇进入，所采用的生物发酵菌剂为：蜡状芽孢杆菌(Bacillus.cereus)和扣囊复膜孢酵母(Saccharomycopsis fibuligera)。处理1：0.425吨鲜猪粪加3‰生物发酵菌剂混匀后平摊自然堆置，然后表面添加蛆幼虫。处理2：0.425/n(n为蝇蛆大约养殖处理天数)吨鲜猪粪加3‰生物发酵菌剂混匀后平摊自然堆置，然后表面添加蛆幼虫，然后每天按与第一天差不多的鲜猪粪量加3‰生物发酵菌剂混匀后一堆一堆添加，共加至0.425吨鲜猪粪和占鲜猪粪总重3‰的生物发酵菌剂。分别在春秋季(平均气温10℃～22℃)和夏季(平均气温22℃以上，一般为22-42℃)进行此实验。粪便最终堆积厚度20cm左右，孵化当天蛆幼虫的添加量为2kg(约占鲜猪粪总重0.5％左右添加量)，蝇蛆成虫微发黄时收获。
本试验中蛆幼虫的添加量为分批添加后的粪便总重量(即本试验中的0.425吨鲜猪粪)的0.5％，因0.5％的蛆幼虫的添加量已经可以使鲜猪粪充分脱水满足后续堆肥需要，在蛆幼虫添加量0.5-5％范围内，随蛆幼虫添加量的增多，鲜猪粪的含水率变化不大。
取样：鲜猪粪取样，蛆虫养殖结束后取样，每处理在不同部位共取3个样，取样量1～2kg/样。
5、考察参数
蝇蛆产量，鲜猪粪和蛆虫养殖结束时猪粪含水率，PH，猪粪有机质、氮(全氮、NH4-N、NO3-N)、全磷、全钾及速效磷、速效钾，蝇蛆粉营养成分和重金属含量。
6、结果与讨论
6.1蝇蛆进行畜禽粪便生物脱水的试验结果与讨论
表1：夏季利用蝇蛆进行畜禽粪便生物脱水的试验结果(养蛆脱水处理粪便由农业部农产品质量监督检验测试中心(杭州)检测)
注：除水分和PH外，其它养分指标以干物质计。
表2：春秋季利用蝇蛆进行畜禽粪便生物脱水的试验结果(养蛆脱水处理粪便由农业部农产品质量监督检验测试中心(杭州)检测)
由表1和表2结果可以看出，经蝇蛆养殖脱水处理，粪便的含水率明显下降，夏季处理1和处理2脱水效果差不多，比对照都下降15个百分点左右；春秋季处理1脱水效果明显比处理2好，处理1比对照下降9个百分点左右，处理2比对照只下降3个百分点左右。蝇蛆产量春秋季明显比夏季高，春秋季蝇蛆产量处理1比处理2高，而夏季处理2比处理1高。夏季温度高，蝇蛆生长非常快，活动频繁，增加粪便孔隙度，加速水分蒸发，因此夏季养蛆脱水处理效果非常明显；但是夏季蝇蛆产量明显比春秋季低，可能是夏季蝇蛆养殖时间短，5天左右(3～7天)，而春秋季蝇蛆养殖时间10天左右(7～12天)。夏季蝇蛆产量处理2比处理1高，因为夏季高温条件下处理2的处理方式通气散热效果比处理1好，更适合蝇蛆生长；而春秋季相对气温较低，处理1容易保温，更适合蝇蛆生长，因此处理1产量反而更高，也更有利于水分蒸发。与对照相比，养蛆脱水处理后的粪便有机质、全氮、硝态氮及铵态氮都下降，全磷、全钾、速效磷及速效钾略有升高。可能是蝇蛆生长后有机质和氮被利用掉了一部分，从而磷钾得到了浓缩的缘故。
因此，在不同季节可选择不同的处理方式。综合脱水和蝇蛆产量，生产当中，夏季(环境温度一般在22℃以上，一般为22-42℃)宜采用处理2的处理方式，因发酵周期一般为3-7天，分批添加的鲜猪粪重量为分批添加完成后的粪便总重量的1/7-1/3，即14-33％，建议粪便最终堆积高度应更低些，如5～20cm，提高粪便通气和散热性。春秋季(环境温度一般在10-22℃)宜采用处理1的处理方式，发酵周期一般为7-12天，建议粪便最终堆积高度应更高些，如20～40cm，提高粪便通气和散热性，提高保温能力，并且可以减少人工用量，提高经济效益；冬季温度10℃以下，蝇蛆难以养殖，通常采用搭建大棚及加温措施，提高温度至10℃以上，然后采用春秋季方式进行养殖脱水处理。
6.2养殖蝇蛆脱水处理所得蝇蛆粉结果与讨论
表3蝇蛆粉由农业部农产品质量监督检验测试中心(杭州)检测
| 检测项目 | 蝇蛆 | 检测方法 |
| 水分，％ | 11.61 | GB/T6435-2006 |
| 粗蛋白，％ | 49.62 | GB/T6432-1994 |
| 粗脂肪，％ | 12.8 | GB/T6433-2006 |
| 粗灰分，％ | 10.6 | GB/T6438-2007 |
表4蝇蛆粉由农业部农产品质量监督检验测试中心(杭州)检测SYKAM型S-433D氨基酸分析仪，GB/T18246-2000
| 名称 | 含量 | 名称 | 含量 |
| 天门冬氨酸(ASP)，％ | 3.75 | 蛋氨酸(MET)，％ | 0.91 |
| 苏氨酸(THR)，％ | 1.64 | 异亮氨酸(ILE)，％ | 1.51 |
| 丝氨酸(SER)，％ | 1.54 | 亮氨酸(LEU)，％ | 2.48 |
| 谷氨酸(GLU)，％ | 5.94 | 酪氨酸(TYR)，％ | 2.38 |
| 脯氨酸(PRO)，％ | 1.44 | 苯丙氨酸(PHE)，％ | 2.23 |
| 氨(NH3)，％ | - | 组氨酸(HIS)，％ | 3.36 |
| 甘氨酸(GLY)，％ | 1.64 | 赖氨酸(LYS)，％ | 3.00 |
| 丙氨酸(ALA)，％ | 2.43 | 精氨酸(ARG)，％ | 1.87 |
| 胱氨酸(CYS)，％ | - | 总量(％) | 37.85 |
| 缬氨酸(VAL)，％ | 1.73 | - | - |
表5蝇蛆粉由农业部农产品质量监督检验测试中心(杭州)检测
| 检测项目 | 实测数据 | 名称 |
| 砷，mg/kg | 0.68 | GB/T13079-1999 |
| 检测项目 | 实测数据 | 名称 |
| 铅，mg/kg | 1.8 | GB/T 13080-2004 |
| 汞，mg/kg | 0.147 | GB/T13081-2006 |
| 镉，mg/kg | 0.93 | GB/T13082-1991 |
| 铬，mg/kg | 2.2 | GB/T13088-2006 |
| 铁，mg/kg | 1282.9 | GB/T13885-2003 |
| 铜，mg/kg | 136.2 | GB/T13885-2003 |
| 锰，mg/kg | 425.7 | GB/T13885-2003 |
| 锌，mg/kg | 454.1 | GB/T13885-2003 |
| 镁，mg/kg | 5302.1 | GB/T13885-2003 |
由表3、表4可得，利用粪便养殖蝇蛆，它的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分符合鱼粉标准GB/T19164-2003三级品的要求，赖氨酸和蛋氨酸基本符合鱼粉标准GB/T19164-2003三级品的要求。由表5可以看出蝇蛆粉的砷、铅、汞、镉符合GB13078-2001鱼粉相应要求，铬符合鱼粉标准GB/T19164-2003的要求。因此，利用蝇蛆养殖进行粪便生物脱水可行，蝇蛆养殖后堆肥不需再添加辅料调节含水率，而且养殖得到的蝇蛆粉可以或者部分替代鱼粉。
实施例2：蝇蛆养殖后堆肥试验
1、试验材料
堆肥原料为实施例1中蝇蛆养殖后的猪粪和浙江德清灯塔养猪场的鲜猪粪，试验用生物发酵菌剂由浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所提供。所采用的生物发酵菌剂同上。
2、试验设计
试验设2个处理即对照CK和处理，CK：鲜粪加木屑，含水率降至65％以下，生物发酵菌剂按3‰接种做堆；处理：鲜粪养蛆后，生物发酵菌剂按3‰接种做堆。每个处理重复3次，每个堆的大小为基部长宽分别为2m、1.5m，高0.8m。堆肥采用人工翻堆，每隔3d翻混1次。堆肥时间夏季。
3、考察参数
有机肥水分，含水率，有机质、氮、磷、钾含量，堆肥腐熟时间。
4、结果
表6：堆肥产品(有机肥)由浙江省农业科学院环土所所检测
注：除水分和PH外，其它项都以干物质计。
由表6可以看出，养蛆后粪便堆肥产品质量很好，养分含量(氮磷钾含量)比对照高约4个百分点，有机质含量比对照高约7个百分点。处理堆肥时间14天，加上养蛆时间5天，粪便处理时间共19天，比直接堆肥时间25天少6天左右。因此，养蛆后粪便生产有机肥质量、效率都明显提高。
Claims (3)
1.一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法，其特征在于它在添加生物发酵菌剂的情况下将畜禽粪便平摊后添加蝇蛆进行发酵，在发酵周期中再分批添加畜禽粪便和生物发酵菌剂，发酵周期为3-7天，发酵条件为22-42℃，所述蝇蛆的添加重量为分批添加完成后的粪便总重量的0.5-5％，所述分批添加的畜禽粪便重量为分批添加完成后的粪便总重量的14-33％。
2.一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法，其特征在于它在添加生物发酵菌剂的情况下将畜禽粪便平摊后添加蝇蛆进行发酵，发酵周期为7-12天，发酵条件为10-22℃，所述蝇蛆的添加重量为粪便总重量的0.5-5％。
3.如权利要求1或2所述的一种对畜禽粪便进行生物脱水的堆肥方法，其特征在于所述蝇蛆为家蝇，市蝇，丝光绿蝇，大头金蝇，铜绿蝇，红头丽蝇，厩腐蝇，棕尾别麻蝇中的一种或多种。
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