CN102924142A - 生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其步骤为：1）复合菌剂的制作；2）羊毛加工下脚料预处理；3）形成堆体；4）初期发酵；5）高温间歇发酵。本发明通过生物发酵方法，在下脚料和废料中加入辅料和高温复合菌剂进行堆肥发酵，并通过复合菌剂中产热菌作用，使得堆体温度间歇性升降，确保将进境羊毛加工下脚料中的致病微生物和杂草籽杀灭的前提下，使其转化为有机肥料重新利用，一方面达到保护我国农业生产安全，保护土地资源和环境，另一方面减少生产企业成本投入、能源消耗、化学肥料在农作物生长中的使用，促进有机农业发展及资源再利用。

Description

生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法

技术领域

本发明属于生物发酵技术应用到羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的杀灭技术领域，具体涉及利用生物发酵杀灭进口羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法。

背景技术

随着我国毛纺行业的高速发展，羊毛进口呈逐年递升态势，特别是近年来毛纺行业更是以惊人的速度发展，我国每年的羊毛加工量已超过世界产量的50%，达到50万吨左右，而其中进口羊毛占70%，每年我国实际羊毛加工量可能达到80万吨左右，产生羊毛加工下脚料或废料超过20万吨。相关资料显示能够通过羊毛及其加工下脚料传播的有害生物包括细菌、病毒、立克次氏体、真菌等致病微生物及杂草籽等。

病原微生物经羊毛携带入境可造成国内相关动植物疫情疫病的发生和传播，严重威胁国内农业生产安全，特别是畜牧产业和公共卫生事业的健康发展。杂草籽具有品种多、发芽早、生长快、寿命长和繁殖数量大等许多特点，同时能够抗旱、耐涝和能忍受贫瘠，与农作物的竞争性特别强，给农业生产带来极大危害。目前，进入我国的外来杂草总数已超过100多种，每年造成的直接经济损失高达数百亿元。杂草的危害主要表现在几个方面：一是危害农业生产，造成巨大经济损失；二是危害生态系统，破坏生物多样性；三是危害人畜健康，威胁人类安全。随着国际贸易的发展，特别是我国毛纺行业迅猛发展以及发达国家为毛纺业为减少生产的劳动成本向我国转移毛纺设备，使得毛纺业发展将保持长期增长态势，这就增加了动植物疫情入境和外来物种入侵可能性。

现有的羊毛下脚料处理方法主要有深埋处理或焚烧处理，一方面处理费用高昂，另一方面深埋或焚烧处理不仅占用土地，也造成了资源和能源的极大浪费。如果企业管理不善，深埋处理效果不佳，或者运输条件达不到要求，进口羊毛加工下脚料中的致病微生物和杂草籽造成国内相关动植物疫病疫情并扩散的可能性。

目前常规的有机肥制作方法，主要是经过复合菌剂发酵法，但由于有机肥制作原料不含外来病原微生物或外来生物（不涉及境外检疫性有害生物）等，其发酵过程中最高温度达到50~60℃，保持2周左右时间即可使得原料腐熟，完成常规的有机肥制作过程。使用羊毛加工过程的下脚料制作有机肥，一方面由于羊毛下脚料粒径小，比重大，不适宜直接堆肥发酵，另一方面由于一些耐热芽孢杆菌在芽孢状态下可耐受更高的温度，常规发酵堆肥过程无法保证发酵温度达到足以杀灭进境羊毛加工下脚料中包括芽孢杆菌在内的所有检疫性有害生物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：利用复合菌剂作用下生物发酵方法杀灭羊毛加工下脚料中致病性微生物和杂草种子，其步骤为：

1）复合菌剂的制作：将玉米浸出液、蜂蜜、淀粉、牛肉浸膏、氯化钠、蛋白胨及营养琼脂配制成复合菌剂培养基水溶液；

将真菌、放线菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、固氮菌、解磷细菌、解钾细菌、光合细菌9种细菌接种到复合菌剂培养基水溶液中，置室温下培养48~50h，使得上述9种细菌有益活菌总数大于20亿/毫升，干燥后制成粉末状复合菌剂；

2）羊毛加工下脚料预处理：洗毛前物理筛分出的羊毛下脚料，主要含有短羊毛屑、短羊绒、羊粪便、草杆、草籽、灰沙；理化指标为干基有机质：67.0g/kg、全N：25.0g/kg、P₂O₅：7.2g/kg、K₂O₄：4.5g/kg、pH=8.23±1.2、水分15.0±3.7。

以秸秆粉末与牛粪混合制成辅料，将羊毛加工下脚料与上述辅料混合均匀，调节水分为48~55Wt.%(质量百分含量)，制成发酵所需基质；

按照每1吨基质加入0.5~0.8kg步骤1）所得复合菌剂计，用翻抛机将复合菌剂与基质混合均匀；

3）形成堆体：处理后的下脚料送入生物发酵场地，并堆成长方形堆体，高度为1.2±0.2米，堆体之间保持0.8±0.1米的间隔；以温度、湿度检测仪器定时（上午8点为宜）监测堆体温、湿度（整个发酵过程中，控制堆体湿度为48~55Wt.%），注意选择堆体的前、中、后三点，同时记录当时室内、室外温度作参考分析；

4）初期发酵：堆体静置1天后，初期发酵开始，堆体温度迅速升高，1.5±0.5天内达到55±5℃，通过翻抛、通风等措施使得堆体温度保持55±5℃的温度5±1天，此时下脚料中大多数细菌、病毒等有害微生物被杀灭，多数杂草种子在上述温度下逐渐变性失活，可达到对下脚料初步无害化处理的目的，但部分芽孢杆菌和硬壳类杂草种子除外；

5）高温间歇发酵：接下来的发酵过程即通过复合菌剂中得高温产热菌的产热作用和及时的翻抛、通风措施控制堆体温度，最终达到将下脚料中可能存在检疫性有害生物全部杀灭的效果；

首先通过翻抛、通风措施，使得堆肥温度下降至35±2.7℃，保持此温度（有资料显示芽孢杆菌孵化为繁殖体的适宜条件，温度35℃，湿度50%左右），在此期间使得下脚料中可能存在的芽孢杆菌部分由芽孢状态孵化为繁殖体，2±1天后停止翻抛，堆体在复合菌剂中高温产热菌的作用下温度持续升高，并维持70±3.3℃以上3±1天，在此过程中，已经由芽孢状态孵化为繁殖体的部分芽孢杆菌会在70±3.3℃的高温环境中被杀灭，此后再通过翻抛、通风措施对高温堆体降温，使得堆肥温度再次回到35±2.7℃，并保持2±1天，此过程的目的是使得下脚料中仍可能存在芽孢杆菌由芽孢状态转化为繁殖体，此后再次停止翻抛、通风静置，堆肥继续升温，堆肥在维持70±3.3℃以上3±1天，如此循环至少3次，最终使得下脚料中可能存在的芽孢杆菌经多次温度变化，逐渐由芽孢状态多次孵化，最终均孵化为繁殖体并在70±3.3℃温度条件下被杀灭，硬壳类杂草种子也可以在上述反复的高低温交替过程中变性失活或分解，堆肥周期一般为22±2天。

步骤1）中所述复合菌剂培养基水溶液组成，按质量百分含量计：玉米浸出液5~8%、蜂蜜3~7%、淀粉5~8%、牛肉浸膏3~7%、氯化钠5~8%、蛋白胨15~18%、营养琼脂44~64%，余量为水。

步骤1）中真菌、放线菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、固氮菌、解磷细菌、解钾细菌、光合细菌按质量比为2.7~3.3：2.7~3.3：2.6~3.4：2.6~3.4：3.6~4.4：0.8~1.2：0.8~1.2：0.8~1.2：0.8~1.2。

步骤2）中秸秆粉末与牛粪的质量比为4.2~4.5：5.5~5.8。

步骤2）中羊毛加工下脚料与辅料的质量比为2.6~3.4：0.5~1.5。

本发明有益效果：本发明通过生物发酵方法，在下脚料和废料中加入辅料和高温复合菌剂进行堆肥发酵，并通过复合菌剂中产热菌作用，使得堆体温度间歇性升降，确保能够将进境羊毛加工下脚料中的致病微生物和杂草籽杀灭的前提下，使其转化为有机肥料重新利用，一方面达到保护我国农业生产安全，保护土地资源和环境，另一方面减少生产企业成本投入、能源消耗、化学肥料在农作物生长中使用，促进有机农业发展及资源再利用。

附图说明

图1为生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法工艺流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施对本发明作进一步详细描述。

实施例1

以某洗毛企业羊毛加工下脚料处理过程为例，重点描述微生物发酵处理过程，并通过试验检测对下脚料中检疫性有害生物的无害化处理效果，以及按照有机肥国家标准的相关指标对处理后下脚料进行验证：

1）复合菌剂的制作：以玉米浸出液1.5mL、蜂蜜1mL、淀粉1.5g、牛肉浸膏1g、氯化钠1.5g、蛋白胨5g及营养琼脂16g加蒸馏水1000mL，配成复合菌剂培养基；

将真菌3g、放线菌3g、酵母菌3g、枯草芽孢杆菌3g、地衣芽孢杆菌4g、固氮菌1g、解磷细菌1g、解钾细菌1g、光合细菌1g 9种细菌接种其中，置室温下培养48~50h，最终使得上述9种细菌有益活菌总数大于20亿/毫升，干燥后制成粉末状复合菌剂；

2）羊毛加工下脚料预处理：以秸秆粉末450Kg、牛粪550Kg混合制成辅料，将羊毛加工下脚料3000Kg与上述辅料混合均匀，调节水分质量百分含量为50Wt.%，制成发酵所需基质；

按照每1吨基质加入0.5kg步骤1）所得复合菌剂计，用翻抛机将复合菌剂与基质混合均匀；

3）形成堆体：处理后的下脚料送入生物发酵场地，并堆成长方形堆体，高度为1.2米，堆体之间保持0.8米的间隔；以温度、湿度检测仪器定时（上午8点为宜）监测堆体温、湿度，注意选择堆体的前、中、后三点，同时记录当时室内、室外温度作参考分析；堆体静置1天，使得菌种活动增值；

4）初期发酵：堆体静置1天后，初期发酵开始，堆体温度迅速升高，1.5±0.5天内达到55±5℃，通过翻抛、通风等措施使得堆体温度保持上述温度5±1天，此时下脚料中大多数细菌、病毒等有害微生物被杀灭，多数杂草种子在上述温度下逐渐变性失活，可达到对下脚料初步无害化处理的目的，但部分芽孢杆菌和硬壳类杂草种子除外；

5）高温间歇发酵：初期发酵后，加强翻抛、通风等，使得堆体温度逐渐下降，当降至35℃时，停止翻抛，使其保持35℃1天，此期可以促进下脚料中可能存在的，且尚未被初期发酵过程杀灭的芽孢杆菌由芽孢状态孵化为繁殖体状态，停止翻抛，堆体中在复合菌剂中高温产热菌的作用下温度持续升高，并维持70~75℃以上2天，在此过程中，已经孵化为繁殖体的部分芽孢杆菌会在70~75℃环境中被杀灭，2天后再通过翻抛，通风等措施对高温堆体降温，使得堆肥温度再次回到35℃左右，并保持2天，此过程的目的是使得下脚料中仍可能存在芽孢杆菌由芽孢状态转化为繁殖体，2天后堆肥继续升温，堆肥在维持75℃以上3天，如此循环3次，最终使得下脚料中可能存在的芽孢杆菌经多次温度孵化，最终均孵化为繁殖体并在75℃左右的高温条件下被杀灭，硬壳类杂草种子也可以在上述长期、反复的升降温过程中变性失活甚至分解。

高温间歇后，使堆体长期堆放，每5天翻抛一次，经10天，完成发酵过程，整个周期约22±2天。

6）检测

①通过微生物计数，杂草种子萌发试验等分别验证实验过程对羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的杀灭效果。本方法对羊毛加工下脚料中93%的细菌、病毒、寄生虫卵等具有至少89%以上的杀灭效果（大肠杆菌、沙门氏菌等常在菌群除外），对于其中98%的杂草种子具有至少99%的灭活作用。

②对照有机肥国家标准对最终的羊毛加工下脚料进行验证，主要考核水分、大肠杆菌、腐熟度等指标。羊毛加工下脚料经上述生物发酵过程后符合有机肥国家标准，可以最为有机肥料应用于农业生产。

Claims (7)

1.生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其步骤为：

1）复合菌剂的制作：将玉米浸出液、蜂蜜、淀粉、牛肉浸膏、氯化钠、蛋白胨、营养琼脂配制成复合菌剂培养基水溶液；

将真菌、放线菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、固氮菌、解磷细菌、解钾细菌、光合细菌接种到复合菌剂培养基水溶液中，置室温下培养至有益活菌总数＞20亿/毫升，干燥后制成粉末状复合菌剂；

2）羊毛加工下脚料预处理：以秸秆粉末与牛粪混合制成辅料；将羊毛加工下脚料与上述辅料混合均匀，调节水分含量为48~55Wt.%，制成发酵所需基质；

按每1吨基质加入0.5~0.8kg步骤1）所得复合菌剂计，将复合菌剂与基质混合均匀；

3）形成堆体：将步骤2）处理结束后的羊毛加工下脚料堆成堆体，控制堆体湿度为48~55Wt.%；

4）初期发酵：堆体静置1.5±0.5天后，调节堆体温度为55±5℃，并保持此温度5±1天；

5）高温间歇发酵：调节堆体温度至35±2.7℃，保持此温度2±1天；然后堆体升温至70±3.3℃，保持此温度3±1天；此后再将堆体温度调节至35±2.7℃，并在此温度保持2±1天，然后再让堆体升温至70±3.3℃，保持此温度3±1天；如此循环至少3次，堆体发酵结束。

2.根据权利要求1所述的生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其特征在于：步骤1）中所述复合菌剂培养基水溶液组成，按质量百分含量计：玉米浸出液5~8%、蜂蜜3~7%、淀粉5~8%、牛肉浸膏3~7%、氯化钠5~8%、蛋白胨15~18%、营养琼脂44~64%，余量为水。

3.根据权利要求1所述的生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其特征在于：步骤1）中真菌、放线菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、固氮菌、解磷细菌、解钾细菌、光合细菌按质量比为2.7~3.3：2.7~3.3：2.6~3.4：2.6~3.4：3.6~4.4：0.8~1.2：0.8~1.2：0.8~1.2：0.8~1.2。

4.根据权利要求1所述的生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其特征在于：步骤2）中秸秆粉末与牛粪的质量比为4.2~4.5：5.5~5.8。

5.根据权利要求1所述的生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其特征在于：步骤2）中羊毛加工下脚料与辅料的质量比为2.6~3.4：0.5~1.5。

6.根据权利要求1所述的生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其特征在于：所述步骤3）中堆体的优选高度为1.2±0.2米，堆体之间优选间隔为0.8±0.1米。

7.根据1至6任意权利要求所述的生物发酵杀灭羊毛加工下脚料中检疫性有害生物的方法，其特征在于：发酵过程中调节堆体温度的手段为翻抛和/或通风。

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