CN105036853A - 一种利用鸡粪发酵制备生物有机肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用鸡粪快速无臭发酵制备生物有机肥的方法，该生物有机肥是由微生物液态菌剂、辅料和鸡粪经过两步发酵制得，且整个过程无臭味无氨气等污染气体产生，该生物有机肥，呈灰褐色无臭味成粒状而无机械杂质；经测定，该生物有机肥中乳酸菌含量≥108CFU/g，总活菌含量≥109CFU/g；有机质为57.67%，总养分达到7.8%，并且其中不含活蛔虫卵和致病菌，大肠杆菌含量≤102CFU/g，符合生物有机肥国家标准（NY？884-2012）中的规定。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物有机肥的生产方法，尤其涉及一种利用鸡粪快速无臭发酵制备生物有机肥的生产方法。
背景技术
目前国内畜牧业已快速发展，随着养鸡业的规模化和集约化，畜牧业废弃物的污染也呈现越来越厉害的趋势，发展畜牧业跟保护环境两者兼顾也越来越为人们所重视。据调查，一个年产一万只蛋鸡的养鸡场，日产鸡粪约1.3t，由于集约化饲养家禽密度较高，舍内潮湿；这些鸡粪如果不能及时处理得当，不但会严重污染鸡场环境，而且还会直接影响鸡的生长和产蛋率，造成环境污染的同时也造成资源的浪费。按传统堆肥方法，则需要消耗很多时间，污染严重而且其利用价值也不高，为了进一步改善鸡场的生态环境，提高鸡粪的利用价值，增加经济效益，可以研究一种快速发酵鸡粪制成有机肥的方法。
据报道，目前鸡粪主要常规处理办法有鸡粪直接还田、干鸡粪还田和鸡粪生物发酵3种。其中第一种办法具有明显的季节性，第二种办法在晾晒过程中严重污染环境，而且这两种办法极有可能造成作物烧苗；其中第三种办法较好，但是发酵时间较长，养分损失较多，且堆肥质量不稳定，臭味散发污染环境，不利于有机肥的规模化生产和产业化经营；目前还有一种快速处理鸡粪的办法，利用80~100℃超高温连续强力搅拌对物料进行发酵，该方法可在20小时内完成发酵，但是该方法对设备要求高，且耗能非常高，导致成本较昂贵。研究表明，通过添加大量有益微生物，可以快速腐熟物料将有机物转变成无机肥料，并抑制氨气等污染气体产生，添加过磷酸钙等能除臭的辅料能消除臭味并也能防止氨气等污染气体产生，在通氧充足情况下对鸡粪进行快速发酵腐熟有利。
发明内容
针对现有的鸡粪处理问题，本发明的目的在于提供一种利用鸡粪快速无臭发酵生产生物有机肥的方法；该方法分为微生物液体菌剂的制备和生物有机肥生产流程两个部分，具体技术方案如下：
1、微生物液体菌剂制备方法为：
（1）将斜面保存的屎肠球菌、戊糖片球菌、唾液乳杆菌菌株混合接种到MRS液体培养基中，37℃静置培养16~20h，使最终发酵液中的有效活菌数≥1010CFU/mL，将该菌液作为乳酸菌液；
（2）将斜面保存的嗜热侧孢霉菌株接种到PDA液体培养基中，45℃、150rpm摇床培养16~20h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL；
（3）将斜面保存的枯草芽孢杆菌菌株接种到LB液体培养基中，28℃、150rpm摇床培养24~30h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL；
（4）将嗜热异养氨氧化细菌NJ26菌株接种到DSM88液体培养基中，55℃、150rpm摇床培养16~24h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL；
（5）将乳酸菌液、枯草芽孢杆菌液、嗜热侧孢霉菌液和嗜热异养氨氧化细菌NJ26菌液按体积比为1:1:(1~2):(1~2)的比例进行混合制得菌剂Ⅰ；
（6）将乳酸菌液和枯草芽孢杆菌菌液按体积比为5:(1~2)的比例进行混合制得菌剂Ⅱ。
2、该生物有机肥的具体生产流程为：
（1）将4~5L菌剂、3~5kg米糠、5~7kg过磷酸钙和70~75kg鸡粪在发酵设备中搅拌均匀，并调节其含水量为40~45%，让物料不板结成块；
（2）利用太阳能加热器将混合物料的温度加热到55~60℃之间，发酵25~30小时，期间每6小时搅拌10~15分钟；
（3）将6~8L菌剂Ⅱ和5~7kg米糠混合均匀，然后加入到步骤（2）发酵完成的物料中，搅拌均匀，将物料温度降到37~40℃之间，发酵25~30小时，期间每8小时搅拌5~10分钟；
（4）物料发酵总共在60小时内完成，发酵成功后，可直接用作肥料或45℃鼓风干燥到含水量在30%以下制作成有机肥。
上述嗜热异养氨氧化细菌NJ26在“巴顿、张琦等.两株嗜热异养氨氧化细菌的鉴定及其氨氧化特性[J].应用与环境生物学报，2014，20（1）:157-161”中公开，该生物材料申请人可以提供。
本发明方法的优点和技术效果：
和其他鸡粪发酵制备有机肥的方法相比，本方法采用了高温发酵和常温发酵两级发酵方式，通过高温发酵杀灭病原菌和虫卵，并且利用高温菌快速将有机物转化为无机物；再通过常温发酵让乳酸菌大量生长繁殖继续将有机物变成无机肥料，具有双重效果。
菌剂中的嗜热侧孢霉菌能让物料温度快速升温并能降解物料中的纤维素；嗜热异养氨氧化细菌能是物料保持较高温度发酵，并能将氨气氧化成亚硝酸盐或硝酸盐防止了氮素的流失；而乳酸菌能后期发酵抑制有害菌的生长。
辅料中的过磷酸钙能很好地抑制氨气、硫化氢等有害气体的产生并且过硫酸钙还能消除臭味。本方法还采用了可升温的发酵装置，极大的缩短了发酵时间（已报道的方法通常需发酵20天以上）；鉴于该方法操作简单易行，并且无臭味、无污染气体产生，还可以重复操作，不需要昂贵的设备，耗能少，便捷可靠。
通过本发明方法可以在60h内将鸡粪无臭发酵获得生物有机肥，该有生物机肥呈灰褐色无臭味成粒状而无机械杂质；经测定，其中乳酸菌含量≥108CFU/g，总活菌含量≥109CFU/g；有机质为57.67%，总养分达到7.8%，并且其中不含活蛔虫卵和致病菌，大肠杆菌含量≤102CFU/g，符合生物有机肥国家标准（NY884-2012）中的规定。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
实施例1
1、微生物液体菌剂制备方法为：
（1）将斜面保存的屎肠球菌、戊糖片球菌、唾液乳杆菌菌株混合接种到MRS液体培养基中，37℃静置培养20h，使最终发酵液中的有效活菌数≥1010CFU/mL，作为乳酸菌液；
（2）将斜面保存的嗜热侧孢霉菌株接种到PDA液体培养基中，45℃、150rpm摇床培养18h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（3）将斜面保存的枯草芽孢杆菌株接种到LB液体培养基中，28℃、150rpm摇床培养24h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（4）将嗜热异养氨氧化细菌NJ26菌株接种到DSM88液体培养基中，55℃、150rpm摇床培养16h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（5）将乳酸菌液、枯草芽孢杆菌液、嗜热侧孢霉发酵菌液和嗜热异养氨氧化细菌NJ26发酵菌液按照体积比为1:1:1:1的比例进行混合组成菌剂Ⅰ；
（6）将乳酸菌液和枯草芽孢杆菌的发酵液按照体积比为5:1的比例进行混合组成菌剂Ⅱ。
2、该生物有机肥的具体生产流程为：
（1）第一步将4L菌剂Ⅰ、5kg过磷酸钙、5kg米糠和75kg鸡粪在发酵设备中搅拌均匀，并调节其含水量为42%，让物料不会板结成块；
（2）利用太阳能加热器将混合物料的温度加热到55℃，发酵30小时；期间每6小时搅拌15分钟；
（3）30小时后进行第二步操作，将6L菌剂Ⅱ跟5kg米糠混合均匀，然后加入到步骤（2）物料中搅拌均匀，将物料温度降到38℃，发酵25小时，期间每8小时搅拌5分钟；
（4）物料发酵总共在60小时内完成，发酵成功后，可直接施肥或45℃鼓风干燥到含水量28%加工制作成生物有机肥。
对上述生物有机肥在发酵过程中不同的时间段时有机质含量、铵根离子含量、硝酸根离子含量和氨气释放量进行检测，取发酵0h、10h、20h、30h、40h和50h的物料进行有机质含量、铵根离子含量、硝酸根离子含量和氨气释放量的检测；其中有机质的检测按照国家标准（NY525-2012）进行测定，铵根离子含量采用靛酚蓝分光光度法进行检测，氨气释放量用ST01型便携式氨气检测仪进行测定，硝酸根离子采用二苯胺分光光度法进行检测。
测定结果见表1，由表1中3种指标的分析可知，鸡粪在发酵过程有机质的含量逐渐降低，说明菌株的活性较强，但最终浓度为57.67%，保证的有机肥的肥性；整个过程基本上无氨气产生，而铵根离子含量逐渐升高，达到7.43mg/g，硝酸根离子由最初的1.86mg/g上升到3.42mg/g，增加了近1倍。说明鸡粪在发酵过程不仅无氨气等污染气体产生，而且生物有机肥的质量还得到了提高。
表1生物有机肥在发酵过程中有机质、氨气释放量和铵根离子和硝酸根离子浓度随着时间的变化。
实施例2
1、微生物液体菌剂制备方法
（1）将斜面保存的屎肠球菌、戊糖片球菌、唾液乳杆菌菌株混合接种到MRS液体培养基中，37℃静置培养18h，使最终发酵液中的有效活菌数≥1010CFU/mL，作为乳酸菌液；
（2）将斜面保存的嗜热侧孢霉菌株接种到PDA液体培养基中，45℃、150rpm摇床培养20h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（3）将斜面保存的枯草芽孢杆菌株接种到LB液体培养基中，28℃、150rpm摇床培养30h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（4）将嗜热异养氨氧化细菌菌株接种到DSM88液体培养基中，55℃、150rpm摇床培养24h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（5）将乳酸菌液、枯草芽孢杆菌液、嗜热侧孢霉菌液和嗜热异养氨氧化细菌NJ26发酵菌液按照体积比为1:1:1.5:1.5的比例进行混合组成菌剂Ⅰ；
（6）将屎肠球菌、戊糖片球菌、唾液乳杆菌混合液和枯草芽孢杆菌的发酵液按照体积比为5:1.5的比例进行混合组成菌剂Ⅱ。
2、该生物有机肥的具体生产流程
（1）第一步将5L菌剂Ⅰ，6kg过磷酸钙、4kg米糠和70kg鸡粪在发酵设备中搅拌均匀，并调节其含水量为44%，让物料不会板结成块；
（2）利用太阳能加热器将混合物料的温度加热到58℃，发酵28小时。期间每6小时搅拌12分钟；
（3）28小时后进行第二步操作，将7L菌剂Ⅱ跟6kg米糠混合均匀，然后加入到物料中搅拌均匀，将物料温度降到37℃，发酵28小时；期间每8小时搅拌8分钟；
（4）物料发酵总共在60小时内完成，发酵成功后，可直接施肥或45℃鼓风干燥到含水量为25%加工制作成生物有机肥。
对上述有机肥在发酵过程中不同时间段时粪大肠菌群、乳酸菌的含量和pH值以及发酵不同时间段的物料对种子发芽率的影响进行检测，取发酵0h、10h、20h、30h、40h和50h的物料进行粪大肠菌群、乳酸菌和pH值的检测；其中粪大肠菌群按照国家标准（GB/T19524.1-2004）进行测定，乳酸菌用加入中性红和碳酸钙的MRS固体培养基进行检测，pH值的检测按照国家标准（NY525-2012）的方法进行测定，种子发芽率采用生菜种子按国家标准（GB/T5520-2011）进行测定。
测定结果见表2，由表2中4种指标的分析可知，鸡粪在发酵过程中乳酸菌逐渐增加，其中乳酸菌最终能达到2.086×108CFU/g；粪大肠菌群全部被杀灭，符合国家标准（NY884-2012）中粪大肠菌群≤100CFU/g的规定；pH由弱碱性变成弱酸性，说明发酵过程基本无氨气的产生；生物有机肥在发酵过程中其种子发芽率逐渐升高在发酵50h时达到96.7%，说明该生物有机肥经过发酵后对种子无毒害作用。最终有机肥的安全性和生物肥效性得到很大提高。
表2生物有机肥在发酵过程中pH值、粪大肠菌群、乳酸菌含量变化及对种子发芽率的影响
。
实施例3
1、微生物液体菌剂制备方法为：
（1）将斜面保存的屎肠球菌、戊糖片球菌、唾液乳杆菌菌株混合接种到MRS液体培养基中，37℃静置培养16h，使最终发酵液中的有效活菌数≥1010CFU/mL，作为乳酸菌液；
（2）将斜面保存的嗜热侧孢霉菌株接种到PDA液体培养基中，45℃、150rpm摇床培养16h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（3）将斜面保存的枯草芽孢杆菌株接种到LB液体培养基中，28℃、150rpm摇床培养28h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（4）将嗜热异养氨氧化细菌NJ26菌株接种到DSM88液体培养基中，55℃、150rpm摇床培养24h，使最终发酵液中的有效活菌数≥109CFU/mL。
（5）将乳酸菌液、枯草芽孢杆菌液、嗜热侧孢霉菌液和嗜热异养氨氧化细菌NJ26发酵菌液按照体积比为1:1:2:2的比例进行混合组成菌剂Ⅰ；
（6）将乳酸菌液和枯草芽孢杆菌菌液按照体积比为5:2的比例进行混合组成菌剂Ⅱ。
2、该生物有机肥的具体生产流程为：
（1）第一步将4.5L菌剂Ⅰ，7kg过磷酸钙、3kg米糠和70kg鸡粪在发酵设备中搅拌均匀，并调节其含水量为40%，让物料不会板结成块；
（2）利用太阳能加热器将混合物料的温度加热到56℃，发酵32小时，期间每6小时搅拌10分钟。
（3）32小时后进行第二步操作，将8L菌剂Ⅱ跟7kg米糠混合均匀，然后加入到步骤（1）的物料中搅拌均匀，将物料温度降到40℃，发酵24小时，期间每8小时搅拌10分钟；
（4）物料发酵总共在60小时内完成，发酵成功后，可直接施肥或45℃鼓风干燥到含水量30%加工制作成生物有机肥。
对上述生物有机肥发酵完后的蛔虫卵死亡率、有效活菌数和总养分进行检测，并与国家标准（NY884-2012）进行比较。其中蛔虫卵死亡率死亡率按国家标准（GB/T19524.2-2004）进行测定，有效活菌数按国家标准（NY/T798-2004）中规定进行测定，总养分按国家标准（NY525-2012）进行测定。
测定结果见表3，由表3中2种指标的分析可知，鸡粪发酵成生物有机肥后，其中蛔虫卵死亡率和总活菌数分别为99.1%和2.76×109CFU/g。均高于国家标准（NY884-2012）中的95%和0.2×109CFU/g要求。
表3生物有机肥发酵完后的蛔虫卵死亡率、有效活菌数和总养分的含量与国家标准(NY884-2012)的比较
。
Claims (3)
1.一种利用鸡粪发酵制备生物有机肥的方法，其特征在于：该生物有机肥是由微生物液态菌剂、辅料和鸡粪经两步发酵制得，其中微生物液态菌剂由菌剂Ⅰ和菌剂Ⅱ组成，其中菌剂Ⅰ是将有效活菌数≥1010CFU/mL的乳酸菌液、有效活菌数≥109CFU/mL的枯草芽孢杆菌菌液、有效活菌数≥109CFU/mL的嗜热侧孢霉菌液、有效活菌数≥109CFU/mL的嗜热异养氨氧化细菌NJ26菌液按体积比1:1:(1~2):(1~2)的比例混合制得；菌剂Ⅱ是将有效活菌数≥1010CFU/mL的乳酸菌液和有效活菌数≥109CFU/mL的枯草芽孢杆菌液按体积比5:(1~2)的比例混合制得。
2.根据权利要求1所述的利用鸡粪发酵制备生物有机肥的方法，其特征在于：乳酸菌液是将屎肠球菌、戊糖片球菌、唾液乳杆菌菌株混合接种到MRS液体培养基中，37℃静置培养至发酵液中的有效活菌数≥1010CFU/mL而得。
3.根据权利要求1所述的利用鸡粪发酵制备生物有机肥的方法，其特征在于两步发酵具体操作为：
（1）将4~5L菌剂Ⅰ、3~5kg米糠、5~7kg过磷酸钙和70~75kg鸡粪混匀，调节含水量在40%~45%，让物料不板结成块，然后将混合物置于55~60℃下发酵25~30小时；
（2）6~8L菌剂Ⅱ和5~7kg米糠混匀后添加到步骤（1）发酵完成的物料中，搅拌均匀，置于37~40℃密封发酵25~30h，制得生物有机肥。
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