CN107778101A - 一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，该方法通过发酵隧道的通风来控制发酵的温度和为发酵微生物提供所需的氧气，从而为能够快速分解粗纤维和木质素的微生物提供了最佳的发酵条件，缩短了发酵时间，同时避免了在发酵过程中对原料的频繁翻动，从而降低了发酵生产成本，简化了发酵生产工艺，发酵过程易控制，生物有机肥质量稳定。

Description

一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法

技术领域

本发明涉及微生物发酵生产生物有机肥，特别涉及一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法。

背景技术

生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。生物有机肥具有营养元素齐全、能够改良土壤、提高产品品质、改善作物根际微生物群、提高植物的抗病虫能力、促进化肥的利用、提高化肥利用率等特点越来越受到人们的重视。

菌渣和秸秆都是常用的用于生产生物有机肥的原料，但由于其含有的粗纤维比例大，单独发酵时分解困难，发酵时间长，通常需要与畜禽粪便等易发酵分解的原料混合发酵来提高发酵效率、缩短发酵时间和增加发酵产物养分含量，因而，增加了生产成本和生产工艺步骤，不利于将菌渣和秸秆大规模用于生物发酵生产生物有机肥。

目前，国内也有将秸秆和菌渣混合后直接发酵生产生物有机肥的工艺技术，但由于能快速分解粗纤维和木质素的微生物多为高温好氧细菌，因而发酵过程中耗氧量巨大；为满足发酵过程中微生物代谢所需氧气，现有生产发酵工艺中均采用每天翻动原料的方法来确保氧气的足量供应,但在对原料进行翻动时，却存在诸多的问题：1、翻动时会造成发酵温度的下降,而粗纤维和木质素发酵所需的微生物多为高温细菌，温度降低，会降低高温细菌的活性和对高温微生物数量造成损失，从而大大延长了发酵时间；2、原料的频繁翻动会增加发酵生产成本，且使发酵工艺复杂化，发酵过程控制困难，生物有机肥的质量稳定性差；3、容易出现原料翻动不到位，局部原料没有氧气，造成发酵不均，影响有机肥的质量。

发明内容

本发明的目的在于克服将秸秆和菌渣混合后直接发酵生产生物有机肥的现有技术中所存在的发酵时间长、生产成本高和生物有机肥质量稳定性差的不足，提供一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法；该方法通过发酵隧道的通风来控制发酵的温度和为发酵微生物提供所需的氧气，氧气分布均匀，从而为能够快速分解粗纤维和木质素的微生物提供了最佳的发酵条件，缩短了发酵时间，同时避免了在发酵过程中对原料的频繁翻动，从而降低了发酵生产成本，简化了发酵生产工艺，发酵过程易控制，生物有机肥质量稳定。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，包括以下步骤：

1、将菌渣与秸秆按重量比1︰1-3混合得到混合物；

2、将菌渣与秸秆的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成肥堆；

3、待肥堆预发酵1-3天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并进行分段发酵，第一段发酵温度为45~50℃，发酵时间为1-2周，第二段发酵温度为65-80℃，发酵时间为1-3周；第三段发酵温度为50~55℃，发酵时间为1-2周；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量，含水量达到要求后停止通风，进行粉碎；

5、将粉碎后的产物经有机肥生工艺加工得到生物有机肥。

一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，该方法通过发酵隧道上通风装置的通风来控制发酵的温度和为发酵微生物提供所需的氧气，从而将发酵时间分为三段进行，不同发酵时间内的发酵温度各不相同；第一段时间内进行低温（40-50℃）发酵，嗜温性微生物大量分解易降解有机物，同时，嗜热性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营养和能量来源，迅速增殖，为第二段高温发酵做准备；第二段时间内进行高温（65-80℃）发酵，嗜热性微生物活性最大，以最快的速度将粗纤维、木质素等大分子量难降解物质分解为较小分子量的有机物，第三段时间内进行中温（50-55℃）发酵，将第二阶段生成的有机物继续分解，得到适合转化为腐殖质的小分子有机产物，并将发酵分解得到的小分子有机物向稳定性更好的腐殖质方向转化；通过通风对发酵温度进行控制，能以最快速度对菌渣和秸秆进行发酵分解，且持续的可控的高温发酵环境能有效杀灭有机废弃物中病原物与害虫虫卵；本发明发酵方法即缩短了发酵时间，同时避免了在发酵过程中对原料的频繁翻动，从而降低了发酵生产成本，简化了发酵生产工艺，发酵过程易控制，生物有机肥质量稳定。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤1中所述的秸秆是农作物茎叶（穗）部分的总称，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是生物有机肥中营养成分的主要来源；秸秆来源包括小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗、高粱、花生中的一种或多种。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤1中的秸秆还经过预处理；所述预处理包括将秸秆切成长度为1-5cm的段，秸秆长度过小，不利于空气的流动，即发酵是不利于微生物氧气的供给；秸秆长度过大，水分容易流失，保温效果差，难以达到发酵所需温度。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤1中所述的菌渣主要提供能降解粗纤维、木质素等的发酵微生物，因此，菌渣用量过少，发酵时间长，而菌渣用量过大，能降解的有机物总量下降，营养成分含量少，生物有机肥品质下降；优选的，所述的菌渣是用于栽种真菌生长后留下的废料，含有大量真菌菌丝和孢子，真菌是能快速分解粗纤维、木质素等大分子难降解有机物的主要菌种；优选的，所述的菌渣与秸秆按重量比1︰2混合。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤2中所述的肥堆为长25-36m、宽3-6m、高1.5-2m的垛；肥堆的长、宽、高会影响通气效率，从而影响发酵过程中的温度、氧气、发酵程度和发酵效率等，因而，合理的选择肥堆的长、宽、高对发酵的时间、单位产量和产品质量具有积极意义。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤3发酵过程中肥堆的水分含量控制在50-55%；水分是微生物生长繁殖的必要条件，水分含量过低，不利于发酵微生物的快速繁殖、发酵；而水分含量过高，温度不易上升，空气流通困难，也不利于微生物的快速发酵；优选的，步骤3发酵过程中肥堆的水分含量控制在52-53%。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤3所述的预发酵是肥堆中嗜温性微生物利用可溶性和易降解性有机物作为营养和能量来源，迅速增殖，并释放出热能，使发酵温度不断上升的过程，为后面的发酵过程做准备；优选的，所述的预发酵时间为2天。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤3所述的发酵采用分段发酵，能以最快速度对菌渣和秸秆进行发酵分解，将难降解的大分子有机物分解为可转化为腐殖质的小分子有机物，并将发酵分解得到的小分子有机物向稳定性更好的腐殖质方向转化；且持续的可控的高温发酵环境能有效杀灭有机废弃物中病原物，减少二次病虫害的发生；优选的，所述的分段发酵第一段发酵温度为46-48℃，发酵时间为9-11天，第二段发酵温度为70-75℃，发酵时间为12-16天；第三段发酵温度为52-54℃，发酵时间为8-10天。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤4所述的发酵物含水量为10-20%，含水量过大，易滋生大量微生物，影响生物有机肥的质量；含水量过小，干燥成本增加，不利于产品的销售和应用；优选的，所述发酵物含水量为12-15%。

上述一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其中步骤4所述的有机肥生产工艺包括：干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装；通过有机肥生产工艺，能将发酵得到的发酵物制成利用施用和农作物吸收的生物有机肥；所述的微生物菌剂是目标微生物(有效菌)经过工业化生产扩繁后，利用多孔的物质作为吸附剂(如草炭、蛭石)，吸附菌体的发酵液加工制成的活菌制剂。微生物菌剂具有直接或间接改良土壤、恢复地力、预防病害、维持根际微生物区系平衡和降解有毒害物质的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明方法利用通风对发酵温度进行严格控制，使肥堆分别经过45~50℃、65-80℃、50~55℃的温度发酵，最大程度的使各类发酵菌以最快速度对菌渣和秸秆进行发酵分解，从而显著缩短了发酵时间。

2、本发明方法通过控制发酵温度，使堆肥在持续的可控的高温发酵环境进行发酵，从而能有效杀灭有机废弃物中病原物，得到的有机肥料病原体含量低，更健康。

3、本发明方法利用通风直接控制发酵条件，从而避免了在发酵过程中对原料的频繁翻动，降低了发酵生产成本，发酵物的水分控制，简化了发酵生产工艺，发酵过程易控制，生物有机肥质量稳定。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

1、将栽种了平菇后的菌渣与经切段处理后的长为3cm的小麦秸秆按重量比1︰2混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长36m、宽5m、高2m的肥堆；

3、将肥堆预发酵2天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为52%，进行分段发酵：第一段发酵温度为45℃，发酵时间为10天，第二段发酵温度为70℃，发酵时间为2周；第三段发酵温度为52℃，发酵时间为8天；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为15%后，停止通风，进行粉碎过50目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

实施例2

1、将栽种了香菇后的菌渣与经切段处理后的长为5cm的玉米秸秆按重量比1︰1混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长25m、宽3m、高1.5m的肥堆；

3、将肥堆预发酵3天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为50%，进行分段发酵：第一段发酵温度为48℃，发酵时间为1周，第二段发酵温度为65℃，发酵时间为1周；第三段发酵温度为55℃，发酵时间为1周；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为10%后，停止通风，进行粉碎过10目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

实施例3

1、将栽种了猴头菌后的菌渣与经切段处理后的长为1cm的水稻秸秆按重量比1︰3混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长30m、宽6m、高1.5m的肥堆；

3、将肥堆预发酵1天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为55%，进行分段发酵：第一段发酵温度为50℃，发酵时间为2周，第二段发酵温度为80℃，发酵时间为1周；第三段发酵温度为50℃，发酵时间为2周；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为20%后，停止通风，进行粉碎过20目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

对比例1

1、将栽种了平菇后的菌渣与经切段处理后的长为3cm的小麦秸秆按重量比1︰5混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长36m、宽5m、高2m的肥堆；

3、将肥堆预发酵2天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为52%，进行分段发酵：第一段发酵温度为45℃，发酵时间为10天，第二段发酵温度为70℃，发酵时间为2周；第三段发酵温度为52℃，发酵时间为8天；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为15%后，停止通风，进行粉碎过50目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

对比例2

1、将栽种了平菇后的菌渣与经切段处理后的长为3cm的小麦秸秆按重量比1︰2混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长36m、宽5m、高2m的肥堆；

3、将肥堆预发酵2天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为52%，在温度为45℃的条件下进行发酵32天；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为15%后，停止通风，进行粉碎过50目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

对比例3

1、将栽种了平菇后的菌渣与经切段处理后的长为3cm的小麦秸秆按重量比1︰2混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长36m、宽5m、高2m的肥堆；

3、将肥堆预发酵2天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为52%，在温度为75℃的条件下进行发酵32天；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为15%后，停止通风，进行粉碎过50目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

对比例4

1、将栽种了平菇后的菌渣与经切段处理后的长为3cm的小麦秸秆按重量比1︰2混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成长36m、宽5m、高2m的肥堆；

3、将肥堆预发酵2天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并控制肥堆水分为52%，在温度为55℃的条件下进行发酵32天；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为15%后，停止通风，进行粉碎过50目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

对比例5

1、将栽种了平菇后的菌渣与经切段处理后的长为3cm的小麦秸秆按重量比1︰2混合得到混合物；

2、将步骤1得到的混合物在堆成长36m、宽5m、高2m的肥堆；

3、将肥堆预发酵2天后，进行发酵，发酵过程中每天翻堆一次，以保证发酵微生物所需氧气，并控制肥堆水分为55%，发酵时间为32天；

4、发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量为15%后，停止通风，进行粉碎过50目筛；

5、将粉碎后的产物经干燥，冷却、加微生物菌剂、造粒、包装得到生物有机肥。

将上述实施例1-3和对比例1-5的发酵产物进行检测和统计，数据记录如下：

序号	发酵前粗纤维含量（%）	发酵后粗纤维含量（%）	腐殖质含量（%）	病原体灭杀率（%）
					实施例1	42	3	58	99.8
实施例2	41	4	60	99.9
					实施例3	45	5	55	99.8
对比例1	42	15	38	99.8
					对比例2	42	38	32	57.5
对比例3	42	1	24	99.9
					对比例4	42	18	35	89.6
对比例5	42	24	31	76.8

通过以上数据可知：实施例1-3采用本发明方法进行发酵，粗纤维的降解率大，产物中腐殖质含量高，对病原体的灭杀效率高；对比例1中，菌渣和秸秆的配比不在本发明的保护范围内，菌渣含量过低，影响了粗纤维的降解，与实施例1-3相比，同样时间内，对粗纤维的降解率显著降低；对比例2中没采用分段式发酵，直接采用低温恒温发酵，嗜热细菌难以繁殖生长，对粗纤维的降解率很小，且低温环境中，病原体易存活，产物中病原体含量大；对比例3中没采用分段式发酵，直接采用高温恒温发酵，嗜热细菌活性大，数量多，对粗纤维几乎完全降解，但嗜温细菌难以存活，即难以将粗纤维降解的有机物转化小分子有机物，从而限制了腐殖质的转化，因而，产物中腐殖质含量较低；对比例4没采用分段式发酵，直接采用中温恒温发酵，嗜热和嗜温细菌都能生长繁殖，但活性均不是最大，与实施例1相比，相同时间内，对粗纤维的降解和腐殖质的转化都有显著差距，且病原体部分存活，有机肥品质下降；对比例5中采用传统翻堆方式进行发酵，翻堆过程中对发酵的温度、湿度、氧气含量等均有影响，严重影响了微生物的生长，从而影响发酵的结果，对粗纤维的降解速度，腐殖质的矿质化效率，病原体的灭杀效果影响显著。

Claims (10)

1.一种利用菌渣和秸秆制备生物有机肥的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将菌渣与秸秆按重量比1︰1-3混合得到混合物；

（2）将菌渣与秸秆的混合物在设有通风装置的发酵隧道中堆成肥堆；

（3）待肥堆预发酵1-3天后，再利用通风装置进行通风，控制发酵温度，并进行分段发酵，第一段发酵温度为45~50℃，发酵时间为1-2周，第二段发酵温度为65-80℃，发酵时间为1-3周；第三段发酵温度为50~55℃，发酵时间为1-2周；

（4）发酵完成后，通过通风来控制发酵物的含水量，含水量达到要求后停止通风，进行粉碎；

（5）将粉碎后的发酵物经有机肥生产工艺加工得到生物有机肥。

2.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤1中的秸秆还经过预处理；所述预处理包括将秸秆切成长度为1-5cm的段。

3.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤1中所述的菌渣与秸秆按重量比1︰2混合。

4.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤2中所述的肥堆为长25-36m、宽3-6m、高1.5-2m的垛。

5.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤3发酵过程中肥堆的水分含量控制在50-55%。

6.根据权利要求5所述的发酵方法，其特征在于，步骤3发酵过程中肥堆的水分含量控制在52-53%。

7.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤3中所述的预发酵时间为2天。

8.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤3中所述的分段发酵第一段发酵温度为46-48℃，发酵时间为9-11天，第二段发酵温度为70-75℃，发酵时间为12-16天；第三段发酵温度为52-54℃，发酵时间为8-10天。

9.根据权利要求1所述的发酵方法，其特征在于，步骤4中所述的发酵物含水量为10-20%。

10.根据权利要求9所述的发酵方法，其特征在于，步骤4中所述的发酵物含水量为12-15%。