CN107211902B - 一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法 - Google Patents

一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法，属于资源利用技术领域。该方法以奶牛粪便为原料，辅以秸秆、微生物原液等，通过在北方地区亚低温条件下完成高温发酵过程，再经过晾晒，得到牛床垫料。本方法缩短了发酵周期，降低了粪便储存量，并且发酵产物不含致病微生物，满足畜禽粪便无害化处理规范。本发明制备牛床垫料的方法工艺简单，周期较短，不会对环境造成二次污染，能最大程度实现牛粪的高效无害化资源化利用，易于大规模推广应用，为企业节约养殖成本，推动绿色畜禽养殖的发展。

Description

一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法
技术领域
本发明涉及资源利用技术领域，特别是指一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对肉制品及奶制品等需求不断增加。为了提高产量，已形成奶牛规模化养殖趋势。规模化养殖在产生良好经济效益的同时，集中大量产生的粪污也带来了严重的环境问题，直接影响养殖业的可持续发展。统计结果显示，目前我国奶牛存栏数约为1000万头，每头牛每天产粪便按3.5kg计，则每年产出粪便在1.2亿吨以上。因此，奶牛养殖场的粪污治理已经引起环保部门及行业的高度重视。
目前，牛粪处理及资源化的方式有很多种，例如厌氧发酵制沼气、堆肥制取有机肥以及发酵回用垫料技术。牛粪厌氧发酵制沼气又称沼气发酵，是指牛粪在一定的水分、温度和厌氧条件下，分解代谢产甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体的过程。但此技术工艺要求高，设备运行成本贵，较难经济的实现牛粪资源化利用。牛粪堆肥发酵技术，是指在堆制过程中调节水分、碳氮比等指标，同时不断翻堆使其腐熟，最终形成肥料还田。但牛粪是一种冷性肥料，热值低，通气性差，发酵温度低且腐熟缓慢，会导致堆肥周期长，粪便储存量大，且运输过程会对环境造成二次污染。
牛粪高温发酵回用牛床垫料技术，是将养殖场的粪污经固液分离，固体粪污经有氧条垛发酵的无害化处理后，晾晒风干作为牛床垫料，且这种垫料不会对奶牛产奶性能以及体细胞数有影响。这种途径既解决了粪污的污染问题，又解决了牛床垫料的来源问题，并且经济、生态、社会效益显著，成为一种新型的有潜力的技术。但由于不同地区气候及区域环境条件差异很大，牛粪高温发酵技术难以适用于不同条件和类型的养殖区域，尤其针对北方寒冷大温差地区，发酵技术较为单一，没有形成成套有效的技术体系，甚至在低温条件下无法完成高温发酵的过程。
发明内容
本发明为解决低温环境下牛粪资源化技术不足的问题，提供一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法。
该方法包括如下步骤：
(1)固液分离：使用固液分离机将新鲜牛粪固液分离，得到粪液和粪渣，粪渣含水率为70％-85％；
(2)混料：将步骤(1)中的粪渣与秸秆按4:1～1:1的体积比混合，然后加入0～2.0L/t的微生物原液，并混合均匀，得到发酵原料；
(3)亚低温条件的高温发酵：将步骤(2)中混合均匀的发酵原料堆制条垛，开始发酵；升温阶段发酵温度为0～50℃，升温期不超过22天；高温阶段发酵温度为50～55℃，持续7～15天，当发酵温度达到50℃以下且发酵物含水率为45～55％时，高温发酵结束；
(4)晾晒：当步骤(3)中高温发酵完成的发酵产物含水率高于50％，则需进行晾晒，含水率小于50％即得牛床垫料。
其中，步骤(3)中亚低温条件的高温发酵时，需2～8天翻堆1次。亚低温条件的温度范围是-10～15℃。步骤(3)中发酵起始温度为10℃。
步骤(2)中的秸秆为稻草、小麦秸秆或玉米秸秆中的任一种或多种组合。秸秆在风干后使用，秸秆长度为3～5cm。
步骤(2)中的微生物原液包括芽孢杆菌属、放线菌属、酵母菌属及木霉菌属等有益微生物。
步骤(4)晾晒产物中不含沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌以及大肠杆菌等致病菌。
本发明提供一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法，以奶牛粪便、秸秆以及复合微生物原液为原料，通过高温发酵制得。发酵产物中蛔虫卵死亡率、大肠杆菌群数以及杂草种子均满足畜禽粪便无害化处理规范(NY/T 1168)。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明采用秸秆作为调理剂进行牛粪高温发酵，不仅为微生物代谢提供碳源，也利用秸秆本身透气性较好的特性进行空气置换及热量散失，有利于含水率的调控。向牛粪中加入复合微生物原液，强化发酵过程优势菌群的形成，如芽孢杆菌属、梭菌属、放线菌属以及黄杆菌属，加快代谢速率释放热量，可促进发酵快速升温进入发酵阶段，缩短发酵周期。高温发酵阶段持续7天以上，可以有效杀灭有害病原菌。本发明利用牛粪高温发酵后产物回用牛床垫料，不仅达到了奶牛粪便的零排放，而且实现了奶牛粪便的循环利用，不会对环境造成二次污染，最大程度实现粪便资源化处理。本发明工艺方法简单，价格低廉，易于大规模推广。该方法能在北方地区亚低温条件下完成高温发酵过程，缩短发酵周期，降低粪便储存量，最大程度实现牛粪的高效无害化资源化利用，易于大规模推广应用，为企业节约养殖成本，推动绿色畜禽养殖的发展。
附图说明
图1为本发明的亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明为解决低温环境下牛粪资源化技术不足的问题，提供一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法。
如图1所示，该方法步骤如下：
(1)固液分离：使用固液分离机将新鲜牛粪固液分离，得到粪液和粪渣，粪渣含水率为70％-85％；
(2)混料：将步骤(1)中的粪渣与秸秆按4:1～1:1的体积比混合，然后加入0～2.0L/t的微生物原液，并混合均匀，得到发酵原料；
(3)亚低温条件的高温发酵：将步骤(2)中混合均匀的发酵原料堆制条垛，开始发酵；升温阶段发酵温度为0～50℃，升温期不超过22天；高温阶段发酵温度为50～55℃，持续7～15天，当发酵温度达到50℃以下且发酵物含水率为45～55％时，高温发酵结束；
(4)晾晒：当步骤(3)中高温发酵完成的发酵产物含水率高于50％，则需进行晾晒，含水率小于50％即得牛床垫料。
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)固液分离：使用固液分离机将新鲜牛粪固液分离，粪渣含水率约为80％。
(2)混料：将步骤(1)中的粪渣与秸秆按2:1的体积比混合均匀。
(3)亚低温条件的高温发酵：将步骤(2)中的混料进行堆制，宽2.8m，高1.5m，长度可根据发酵场地而定，一般不超过50m。将堆制好的条垛进行发酵，环境温度为5.2～14.9℃亚低温条件，该发酵过程经历升温阶段和高温阶段。在此过程中需4天翻堆一次。
a.升温阶段发酵温度为0～50℃，此时主要是蛋白质、简单糖类、脂肪等易分解的物质迅速分解，释放热量，促使温度升高。亚低温条件下该阶段持续12天。
b.高温阶段发酵温度为50～55℃，此时随着温度的升高，嗜温微生物逐渐休眠嗜热微生物占主导地位，继续分解原料内的有机物，持续放热保持高温。亚低温条件下该阶段持续7天。
(4)晾晒：将发酵产物晾晒2天，含水率降至45.6％。
(5)病原菌检测：对晾晒后的垫料进行致病菌检测，结果见表1。
实施例2
(1)固液分离：使用固液分离机将新鲜牛粪固液分离，粪渣含水率约为80％。
(2)混料：向步骤(1)中的粪渣加入1.3L/t的微生物原液，混合均匀。
(3)亚低温条件的高温发酵：将步骤(2)中的混料进行堆制，宽2.8m，高1.5m，长度可根据发酵场地而定，一般不超过50m。将发酵原料堆制条垛，开始发酵，环境温度为-9.8～8.5℃亚低温条件。升温阶段发酵温度为0～50℃，持续20天；高温阶段发酵温度为50～55℃，持续11天。在此过程中需4天翻堆一次。
(4)晾晒：将发酵产物晾晒3天，含水率降至46.1％。
(5)病原菌检测：对晾晒后的垫料进行致病菌检测，结果见表1。
实施例3
(1)固液分离：使用固液分离机将新鲜牛粪固液分离，粪渣含水率约为80％。
(2)混料：将步骤(1)中的粪渣与秸秆按2:1的体积比混合，并加入1.3L/t的微生物原液，所有原料混合均匀。
(3)亚低温条件的高温发酵：将步骤(2)中的混料进行堆制，宽2.8m，高1.5m，长度可根据发酵场地而定，一般不超过50m。将步骤(3)发酵原料堆制条垛，开始发酵，环境温度为-9.8～8.5℃亚低温条件。升温阶段发酵温度为0～50℃，持续18天；高温阶段发酵温度为50～55℃，持续14天。在此过程中需4天翻堆一次。
(4)晾晒：将发酵产物晾晒1天，含水率降至44.8％。
(5)病原菌检测：对晾晒后的垫料进行致病菌检测，结果见表1。
表1发酵样品中致病菌DNA含量
Figure BDA0001349262320000051
本发明提供一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法，最佳发酵工艺进入高温期的时间为18天，且发酵周期为32天。而对照组则未达到高温期，不能顺利完成高温发酵过程。此外，通过分析发酵过程中的微生物群落结构，发现本发明发酵过程中升温期的微生物多样性指数为27，与对照组相比高出35％，证明微生物群落结构及多样性较为丰富，可促进发酵快速升温。
本发明提供一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法，提高初始温度至10℃左右，适宜嗜温菌的生长繁殖，其代谢产生大量的热促进发酵升温，从而进入高温期的时间提前至12天，且发酵周期缩短10天。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种亚低温条件下资源化奶牛粪便制备牛床垫料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)固液分离：使用固液分离机将新鲜牛粪固液分离，粪渣含水率为80％；
(2)混料：将步骤(1)中的粪渣与秸秆按2:1的体积比混合，并加入1.3L/t的微生物原液，所有原料混合均匀；
(3)亚低温条件的高温发酵：将步骤(2)中的混料进行堆制，宽2.8m，高1.5m，长度根据发酵场地而定，不超过50m；将发酵原料堆制条垛，开始发酵，环境温度为-9.8～8.5℃亚低温条件；升温阶段发酵温度为0～50℃，持续18天；高温阶段发酵温度为50～55℃，持续14天；在此过程中需4天翻堆一次；
(4)晾晒：将发酵产物晾晒1天，含水率降至44.8％；
(5)病原菌检测：对晾晒后的垫料进行致病菌检测，晾晒产物中不含沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌以及大肠杆菌；
所述步骤(2)中的微生物原液包括芽孢杆菌属、放线菌属、酵母菌属及木霉菌属。
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