CN105948841B - 一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及肥料发酵技术领域,特别涉及一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法。所述方法包括如下步骤:(1)发酵原料的制备;(2)槽式发酵;(3)堆沤发酵;(4)破碎分筛;(5)后续腐熟发酵过程。采用本发明所述方法制备得到的有机肥料具备腐熟程度高、无明显异味、养分含量高、发酵周期短、操作工艺方便等优点。本发明制备得到的有机肥腐殖化系数达80%以上,有机肥总养分含量达5.8%以上,而常规发酵方法制备的有机肥腐殖化系数仅为50%左右,有机肥总养分含量低于5.0%;本发明制得肥料品质更优,且达到腐殖化系数为50%的同等程度下所需的发酵时间比常规发酵方法可缩短30‑35天,经济效益更明显。

Description

一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法
技术领域
本发明涉及肥料发酵技术领域,特别涉及一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法。
背景技术
中国是食用菌生产大国,中国的食用菌年产量占世界年产量的70%以上,每年食用菌采收后会产生大量的菌渣,大多数菌渣被作为废弃物抛弃或焚烧,特别是在农村,废弃菌渣随意堆放现象严重,容易造成环境污染和病害的传播,废弃菌渣的处理成为急需解决的问题。
菌渣是栽培食用菌后残留的培养基废料,主要成分包括纤维素、木质素、半纤维素、菌体蛋白、维生素和矿质元素等。目前菌渣的常见处理方法主要有:(1)直接回田作肥料;(2)食用菌二次栽培原料;(3)焚烧;(4)直接抛弃。然而,食用菌渣既是一种污染源,又是一种资源。研究表明,菌渣还田能够提高土壤有机质和氮、磷、钾等养分含量,能够增加土壤团粒结构,降低容重,改善土壤pH值,增加土壤微生物群落多样性。同时,利用菌渣为原料进行发酵生产有机肥料,对菌渣进行无害化处理和资源性利用,可以变废为宝,达到保护环境,促进食用菌渣的可持续发展。
中国专利CN104788151A将菌渣与牛粪混合通过两次发酵制备得到复合有机肥,有效解决了废物的充分利用和农作物用的有机肥料问题;专利CN101412642B将食用菌渣与畜禽粪便混合发酵制备有机肥料,采用制备原始菌剂和发酵菌剂的方法进行一次性发酵处理,生产有机肥料;专利CN1245356C以食用菌渣、畜禽粪便等为原料,采用两次发酵法制备生物有机肥,可大量杀灭有害菌、消除异味,但其槽式发酵池区段太多,每个区段必须严格控制时间、温度以及含水量,生产工艺较复杂。
现有技术虽然很好地解决了菌渣的资源化利用和堆肥化问题,但是其对有机肥料的腐熟程度均没有提及,目前并没有很好地解决有机肥料腐熟化问题的工艺,而肥料的腐熟程度与肥料品质密切相关,因此,急需要一种能够深度腐熟,且制备工艺简单,发酵周期短的有机肥料发酵方法。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术存在的问题,而提供一种腐熟程度高、无明显异味、养分含量高、发酵周期短、操作工艺方便的以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,该方法制备得到的有机肥腐殖化系数高达80%以上,总养分含量在5.8%以上,肥料品质得到很好保障。
为达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,包括如下步骤:
(1)发酵原料的制备:将发酵基底与发酵菌和营养物质混合均匀,调节C/N比为20-25,总养分含量为6.0~6.5%;所述发酵基底包括菌渣;
(2)槽式发酵:将步骤(1)所得发酵原料进行入槽堆放,设置堆体高度≤3m,发酵原料含水量为40~50%;当堆体温度升高到50~55℃且持续1天以上时进行翻肥,每隔2~4天翻一次肥,槽式发酵的时间为20~25天;
(3)堆沤发酵:设置堆体高度≤6m,步骤(2)所得物含水量为35~40%;当堆体温度升高到55℃以上并持续2~3天后,进行翻肥,每隔5~7天翻一次肥,堆沤发酵的时间为20~25天;
(4)破碎分筛:当堆体温度持续保持在50℃以下,步骤(3)所得物含水量为35%以下时,对步骤(3)所得物进行破碎分筛;
(5)后续腐熟发酵:将步骤(4)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度≤6m,每7~10天翻一次肥,当堆体温度持续保持在40℃以下,步骤(4)所得物含水量保持在30%以下时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥。
本发明的发酵原料C/N比为20-25,总养分含量为6.0~6.5%之间,发酵原料中的碳素为微生物生命活动提供所需要的能量,而氮素是微生物合成自身细胞结构的主要营养物质,本发明能够很好地保证在整个发酵过程中发酵菌对有机物质和营养物质的需求,保证堆肥效率及堆肥质量,减少有机原料的损失和提高产品腐殖化系数;槽式发酵过程中嗜热细菌大量繁殖,堆体温度迅速上升并很快进入高温阶段,此时除糖类、淀粉等物质继续分解外,半纤维素、纤维素等高分子物质开始分解,同时高温下会进行杀虫灭菌,为起到调节发酵温度、降低水分、增加氧气和促进发酵的作用,至少3天必须翻一次肥,能够很好地消除臭味;堆沤发酵的堆放高度≤6m,发酵物含水量为35~40%,能够保证在高温后期有机质的进一步分解,有机肥的深度腐熟,提高腐殖化系数;在后续腐熟阶段,堆体温度开始下降,绝大部分有机质被分解,腐殖质不断增加,待温度持续保持在40℃以下,发酵物含水量保持在30%以下时,有机肥已达到深度腐熟,腐殖化系数达80%以上。
优选的,所述方法还包括在槽式发酵前对发酵原料进行预发酵,所述预发酵的堆体高度≤3m,发酵原料含水量为50~60%,当预发酵过程中堆体温度达35~40℃时,预发酵过程中止,将预发酵所得物转入发酵槽中进行槽式发酵。
本发明预发酵的温度在40℃以下,发酵原料含水量为50~60%,预发酵的温度和含水量较适合嗜温细菌分解发酵原料中的可溶性有机物及易被降解有机物,并不断释放出热量,使堆体温度逐渐上升,预发酵的过程对腐熟程度的提高也有一定的作用,能够获得更多的腐殖质;当堆体温度达到35~40℃时,即开始进行槽式发酵。
优选的,步骤(1)中所述发酵基底中菌渣含量按重量百分比计为60%以上,本发明选用发酵基底以菌渣为主,不仅原料易得,成本低廉,而且菌渣中有机质和氮含量高,以重量百分比含量为60%以上的菌渣发酵获得的有机肥腐殖化系数高达90%以上。
优选的,步骤(1)中所述发酵基底还包括城市生活垃圾、农作物秸秆和畜禽粪便中的至少一种。
优选的,步骤(1)中所述发酵菌包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌中的一种或多种。
优选的,步骤(1)中所述营养物质包括氮肥、磷肥和钾肥。
优选的,步骤(1)中所述发酵原料的制备还包括对杂质进行清理。
本发明与现有技术相比,具备的有益效果如下:
(1)原料易得、成本低廉、发酵工艺简单、产品质量好;
(2)所得产品腐熟程度高,腐殖化系数高达80%以上;
(3)所得有机肥总养分含量高,总养分含量达5.8%以上;
(4)与其它工艺相比,同等腐熟程度下,发酵时间可缩短30-35天。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明,应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
按以下步骤进行槽式发酵制备有机肥:
(1)发酵原料的制备:按重量份计,取50份菌渣、30份猪粪、20份餐厨垃圾混合均匀,向其中加入枯草芽孢杆菌和氮肥、磷肥、钾肥,调节总混合料的C/N比为20,总养分含量为6.0%;
(2)槽式发酵:将步骤(1)所得发酵原料进行入槽堆放,设置堆体高度为3m,发酵原料含水量为45%,每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到50℃且持续1天时使用翻肥机进行翻肥,每隔3天翻一次肥,发酵时间为20天;
(3)堆沤发酵:经20天槽式发酵后,步骤(2)所得物已无明显臭味,此时将其从发酵槽中转出,进行堆沤发酵,设置堆体高度为6m,步骤(2)所得物含水量为40%;每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到56℃并持续2天后,使用大型装载机进行翻肥,每隔5天翻一次肥,发酵时间为20天;
(4)破碎分筛:当堆体温度持续保持在50℃,步骤(3)所得物含水量保持在35%时,使用破碎分筛设备将步骤(3)所得物进行破碎分筛;
(5)后续腐熟发酵:将步骤(4)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度为6m,每7天翻一次肥,当堆体温度降至40℃,步骤(4)所得物含水量降至30%时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥。
实施例2
按以下步骤进行槽式发酵制备有机肥:
(1)发酵原料的制备:按重量份计,取50份菌渣、30份猪粪、20份餐厨垃圾混合均匀,向其中加入枯草芽孢杆菌和氮肥、磷肥、钾肥,调节总混合料的C/N比为20,总养分含量为6.0%;
(2)预发酵:将步骤(1)所得发酵原料转入预发酵区进行堆放,设置堆体高度为3m,发酵原料含水量控制为50%;
(3)槽式发酵:测定距顶部30cm深处堆体温度达35℃时,将步骤(2)所得物转入发酵槽中进行槽式发酵,设置堆体高度为3m,步骤(2)所得物含水量为45%,每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到50℃且持续1天时使用翻肥机进行翻肥,每隔3天翻一次肥,发酵时间为20天;
(4)堆沤发酵:经20天槽式发酵后,槽式发酵所得物已无明显臭味,此时将槽式发酵所得物从发酵槽中转出,进行堆沤发酵,设置堆体高度为6m,槽式发酵所得物含水量为40%;每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到56℃并持续2天后,使用大型装载机进行翻肥,每隔5天翻一次肥,发酵时间为20天;
(5)破碎分筛:当堆体温度持续保持在50℃,步骤(4)所得物含水量保持在35%时,使用破碎分筛设备将步骤(4)所得物进行破碎分筛;
(6)后续腐熟发酵:将步骤(5)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度为6m,每7天翻一次肥,当堆体温度降至40℃,步骤(5)所得物含水量降至30%时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥。
实施例3
按以下步骤进行槽式发酵制备有机肥:
(1)发酵原料的制备:按重量份计,取60份菌渣、30份牛粪、10份餐厨垃圾混合均匀,向其中加入枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和氮肥、磷肥、钾肥,调节总混合料的C/N比为22,总养分含量为6.3%;
(2)槽式发酵:将步骤(1)所得发酵原料进行入槽堆放,设置堆体高度为2.5m,发酵原料含水量为50%,每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到52℃且持续2天时使用翻肥机进行翻肥,每隔4天翻一次肥,发酵时间为22天;
(3)堆沤发酵:经22天槽式发酵后,步骤(2)所得物已无明显臭味,此时将其从发酵槽中转出,进行堆沤发酵,堆体高度为5m,步骤(2)所得物含水量为38%;每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到58℃并持续3天后,使用大型装载机进行翻肥,每隔6天翻一次肥,发酵时间为23天;
(4)破碎分筛:当堆体温度持续保持在48℃,步骤(3)所得物含水量保持在34%时,使用破碎分筛设备将步骤(3)所得物进行破碎分筛;
(5)后续腐熟发酵:将步骤(4)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度为5m,每8天翻一次肥,当堆体温度降至35℃,步骤(4)所得物含水量降至28%时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥。
实施例4
按以下步骤进行槽式发酵制备有机肥:
(1)发酵原料的制备:按重量份计,取60份菌渣、30份牛粪、10份餐厨垃圾混合均匀,向其中加入枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和氮肥、磷肥、钾肥,调节总混合料的C/N比为22,总养分含量为6.3%;
(2)预发酵:将步骤(1)所得发酵原料转入预发酵区进行堆放,设置堆体高度为2.5m,发酵原料含水量为60%;
(3)槽式发酵:测定距顶部30cm深处堆体温度达40℃时,将步骤(2)所得物转入发酵槽中进行槽式发酵,设置堆体高度为2.5m,步骤(2)所得物含水量为50%,每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到52℃且持续2天时使用翻肥机进行翻肥,每隔4天翻一次肥,发酵时间为22天;
(4)堆沤发酵:经22天槽式发酵后,步骤(3)所得物已无明显臭味,此时将其从发酵槽中转出,进行堆沤发酵,设置堆体高度为5m,步骤(3)所得物含水量为38%;每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到58℃并持续3天后,使用大型装载机进行翻肥,每隔6天翻一次肥,发酵时间为23天;
(5)破碎分筛:当堆体温度持续保持在48℃,步骤(4)所得物含水量保持在34%时,使用破碎分筛设备将步骤(4)所得物进行破碎分筛;
(6)后续腐熟发酵:将步骤(5)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度为5m,每8天翻一次肥,当堆体温度降至35℃,步骤(5)所得物含水量降至28%时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥。
实施例5
按以下步骤进行槽式发酵制备有机肥:
(1)发酵原料的制备:按重量份计,取清理塑料口袋、石块等杂质后的70份菌渣、10份猪粪、20份牛粪混合均匀,向其中加入枯草芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和氮肥、磷肥、钾肥,调节总混合料的C/N比为25,总养分含量为6.5%;
(2)槽式发酵:将步骤(1)所得发酵原料进行入槽堆放,设置堆体高度为2m,发酵原料含水量为40%,每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到55℃且持续1天时使用翻肥机进行翻肥,每隔2天翻一次肥,发酵时间为25天;
(3)堆沤发酵:经25天槽式发酵后,步骤(2)所得物已无明显臭味,此时将其从发酵槽中转出,进行堆沤发酵,设置堆体高度为5.5m,步骤(2)所得物含水量为35%;每天记录观察30cm深处堆体温度变化情况,当堆体温度升高到60℃并持续2天后,使用大型装载机进行翻肥,每隔7天翻一次肥,发酵时间为20天;
(4)破碎分筛:当堆体温度持续保持在45℃,步骤(3)所得物含水量保持在30%时,使用破碎分筛设备将步骤(3)所得物进行破碎分筛;
(5)后续腐熟发酵:将步骤(4)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度为5.5m,每9天翻一次肥,当堆体温度降至35℃,步骤(4)所得物含水量降至25%时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥。
对比实施例1
发酵原料按实施例1进行制备,然后按照专利CN1245356C实施例中步骤3~步骤6的工艺进行两次发酵制备有机肥。
对比实施例2
发酵原料按实施例3进行制备,然后按照专利CN103113145B实施例1中第(2)步和第(3)步的工艺进行两次发酵制备有机肥。
对比实施例3
发酵原料按实施例5进行制备,然后按照专利CN104788151A实施例1中步骤(4)和步骤(5)的发酵工艺制备有机肥。
对比实施例4
发酵原料按实施例3进行制备,然后按照专利CN1724481A中实施例一步骤(5)和步骤(6)的发酵工艺制备有机肥。
对比实施例5
发酵原料按实施例3进行制备,然后按照专利CN102515900A中实施例一的工艺制备得到有机肥。
对比实施例6
发酵原料按实施例5进行制备,然后按照文献“沼液和牛粪混合堆肥过程中的微生物群落动态”(Microbial Community Dynamics During Biogas Slurry and Cow ManureCompost,Zhao Hong-yan,Journal of Integrative Agriculture,2013)中“堆肥过程和堆肥例”(Compost process and compost samples)制备工艺进行制备有机肥。
对上述实施例及对比实施例中制备得到的有机肥进行物理指标和化学指标测定,所得结果如表1所示:
表1有机肥相关指标
Figure GDA0002046777440000071
注:表中无法达到是指相应实施例中制备的有机肥的腐殖化系数无法达到50%。
从表1可以看出,本发明方法制备得到的有机肥,颜色和气味均达到腐熟化指标,腐殖化系数达到80%以上,且采用预发酵工艺能够有效增大肥料的腐熟程度,腐殖化系数达90%,而采用常规方法制备得到的有机肥腐殖化系数低,为50%左右;另外,本发明制备的有机肥总养分含量达5.8%以上,而常规方法制备得到的有机肥总养分含量低于5.0%;采用本发明制备得到的有机肥,达到同等腐熟程度下(即腐殖化系数达50%),发酵时间比常规方法可缩短30-35天。

Claims (7)

1.一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)发酵原料的制备:将发酵基底与发酵菌和营养物质混合均匀,调节C/N比为20-25,总养分含量为6.0~6.5%;所述发酵基底包括菌渣;
(2)槽式发酵:将步骤(1)所得发酵原料进行入槽堆放,设置堆体高度≤3m,发酵原料含水量为40~50%;当堆体温度升高到50~55℃且持续1天以上时进行翻肥,每隔2~4天翻一次肥,槽式发酵的时间为20~25天;
(3)堆沤发酵:设置堆体高度≤6m,步骤(2)所得物含水量为35~40%;当堆体温度升高到55℃以上并持续2~3天后,进行翻肥,每隔5~7天翻一次肥,堆沤发酵的时间为20~25天;
(4)破碎分筛:当堆体温度持续保持在50℃以下,步骤(3)所得物含水量为35%以下时,对步骤(3)所得物进行破碎分筛;
(5)后续腐熟发酵:将步骤(4)所得物进行后续腐熟发酵,设置堆体高度≤6m,每7~10天翻一次肥,当堆体温度持续保持在40℃以下,步骤(4)所得物含水量保持在30%以下时,有机肥已腐熟完成,即得腐熟有机肥;
步骤(1)中所述发酵基底中菌渣含量按重量百分比计为60%以上。
2.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,所述方法还包括在槽式发酵前对发酵原料进行预发酵,所述预发酵的堆体高度≤3m,发酵原料含水量为50~60%。
3.根据权利要求2所述的一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,当预发酵过程中堆体温度达35~40℃时,预发酵过程中止。
4.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,步骤(1)中所述发酵基底还包括城市生活垃圾、农作物秸秆和畜禽粪便中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,步骤(1)中所述发酵菌包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,步骤(1)中所述营养物质包括氮肥、磷肥和钾肥。
7.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法,其特征在于,步骤(1)中所述发酵原料的制备还包括对杂质进行清理。
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