CN105948853B - 一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法 - 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垛式发酵方法。所述方法包括如下步骤：(1)发酵原料的制备；(2)预发酵；(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垛式发酵方法
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垛式发酵方法。
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垛式发酵方法，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垛式发酵方法，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)预发酵：将步骤(1)中所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度≤2m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为3-5cm，打孔深到底，当堆体温度升高到50℃以上时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度≤3m，当堆体温度升高到55℃以上且持续2-3天时进行翻肥，每隔3～5天翻一次肥，堆沤发酵的时间为20-30天；
(4)后续腐熟发酵：将步骤(3)所得物进行后续腐熟发酵，设置堆体高度≤6m，当堆体温度达50℃以上时，进行翻肥，每7～10天翻一次肥，当堆体温度持续保持在40℃以下，步骤(3)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，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，保证堆肥效率及质量，减少有机原料的损失和提高产品腐殖化系数；预发酵过程中设置堆体高度≤2m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为3-5cm，打孔深到底，能够很好地保证发酵料中的氧气含量，加快升温速度，预发酵过程在堆体温度达到50℃时进行一次翻肥，此时嗜温细菌充分分解原料中的可溶性有机物及易被降解有机物，嗜热细菌随着温度的升高也逐渐繁殖，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；当翻肥结束后即开始堆沤发酵过程，该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，每隔3～5天需翻一次肥，达到控制氧浓度和含水量的目的，同时高温下能够很好地消除臭味；堆沤发酵持续20-30天后，能够保证有机质的大量分解，有机肥的深度腐熟，提高腐殖化系数；在后续腐熟发酵阶段，堆体温度继续上升，微生物继续分解有机质，当堆体温度达50℃以上时，进行翻肥，促进发酵的进一步进行，腐殖质进一步增加，当堆体内的有机物质逐渐减少，堆体温度开始下降，绝大部分有机质被分解，待温度持续保持在40℃以下，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，所述方法还包括在堆沤发酵和后续腐熟发酵之间对发酵原料进行破碎分筛，所述破碎分筛的步骤为：当堆体温度持续保持在50℃以下，含水量为35％以下时，对原料进行破碎分筛，原料经破碎分筛后更有利于进行腐熟发酵。
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)中所述营养物质为氮肥、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
按以下步骤进行垛式发酵制备有机肥：
(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)所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度为2m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为3cm，打孔深到底，当堆体温度升高到50℃时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度为3m，测定距顶部30cm深处堆体温度达55℃且持续2天时，使用翻肥机进行翻肥，每隔3天翻一次肥，堆沤发酵的时间为20天；
(4)后续腐熟发酵：经过20天堆沤发酵后，将步骤(3)所得物进行后续腐熟发酵，设置堆体高度为6m，测定距顶部30cm深处堆体温度达50℃时，进行翻肥，每7天翻一次肥，当堆体温度降至40℃，步骤(3)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
按以下步骤进行垛式发酵制备有机肥：
(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)所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度为2m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为3cm，打孔深到底，当堆体温度升高到50℃时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度为3m，测定距顶部30cm深处堆体温度达55℃且持续2天时，使用翻肥机进行翻肥，每隔3天翻一次肥，堆沤发酵的时间为20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，设置堆体高度为6m，测定距顶部30cm深处堆体温度达50℃时，进行翻肥，每7天翻一次肥，当堆体温度降至40℃，步骤(3)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
按以下步骤进行垛式发酵制备有机肥：
(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)所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度为1.5m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为4cm，打孔深到底，当堆体温度升高到52℃时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度为2.5m，每天测定距顶部30cm深处堆体温度，当堆体温度升高到56℃且持续3天时进行翻肥，每隔4天翻一次肥，堆沤发酵的时间为25天；
(4)后续腐熟发酵：经过25天堆沤发酵后，将步骤(3)所得物进行后续腐熟发酵，设置堆体高度为5m，每天测定距顶部30cm深处堆体温度，当堆体温度达52℃时，进行翻肥，每8天翻一次肥，当堆体温度降至35℃，步骤(3)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
按以下步骤进行垛式发酵制备有机肥：
(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)所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度为1.5m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为4cm，打孔深到底，当堆体温度升高到52℃时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度为2.5m，每天测定距顶部30cm深处堆体温度，当堆体温度升高到56℃且持续3天时进行翻肥，每隔4天翻一次肥，堆沤发酵的时间为25天；
(4)破碎分筛：当堆体温度持续保持在48℃，步骤(3)所得物含水量为32％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，设置堆体高度为5m，每天测定距顶部30cm深处堆体温度，当堆体温度达52℃时，进行翻肥，每8天翻一次肥，当堆体温度降至35℃，步骤(3)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
按以下步骤进行垛式发酵制备有机肥：
(1)发酵原料的制备：按重量份计，取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)预发酵：将步骤(1)所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度为1.8m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为5cm，打孔深到底，当堆体温度升高到53℃时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度为2m，每天测定距顶部30cm深处堆体温度，当堆体温度升高到58℃且持续2天时进行翻肥，每隔5天翻一次肥，堆沤发酵的时间为30天；
(4)后续腐熟发酵：经过30天堆沤发酵后，将步骤(3)所得物进行后续腐熟发酵，设置堆体高度为5.5m，每天测定距顶部30cm深处堆体温度，当堆体温度达53℃时，进行翻肥，每10天翻一次肥，当堆体温度降至32℃，步骤(3)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CN101412642B中步骤(4)处理菌渣生产有机肥的工艺进行制备有机肥。
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CN102515900A中实施例一的工艺制备得到有机肥。
对比实施例5
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 GDA0002045549640000061
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，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％及以上，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 (6)

1.一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，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)预发酵：将步骤(1)中所得发酵原料进行条垛堆肥，设置堆体高度≤2m，每间隔1m进行打孔，打孔直径为3-5cm，打孔深到底，当堆体温度升高到50℃以上时，进行一次翻肥，并转入堆沤发酵区；
(3)堆沤发酵：将步骤(2)所得物进行堆沤发酵，设置堆体高度≤3m，当堆体温度升高到55℃以上且持续2-3天时进行翻肥，每隔3～5天翻一次肥，堆沤发酵的时间为20-30天；
(4)后续腐熟发酵：将步骤(3)所得物进行后续腐熟发酵，设置堆体高度≤6m，当堆体温度达50℃以上时，进行翻肥，每7～10天翻一次肥，当堆体温度持续保持在40℃以下，步骤(3)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；
所述方法还包括在堆沤发酵和后续腐熟发酵之间对堆沤发酵所得物进行破碎分筛。
2.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，所述破碎分筛的步骤为：当堆体温度持续保持在50℃以下，堆沤发酵所得物含水量为35％以下时，对堆沤发酵所得物进行破碎分筛。
3.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，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。
4.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，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。
5.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，其特征在于，步骤(1)中所述营养物质为氮肥、磷肥和钾肥。
6.根据权利要求1所述的一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法，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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