CN109234349B - 用于畜禽类动物死亡后废弃生物体资源化处理的菌剂及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及资源化处理，具体涉及一种用于畜禽类动物死亡后废弃生物体资源化处理的菌剂及方法。包括如下步骤：向死亡动物喷洒角蛋白酶溶液，然后置于4℃温度下冷藏24小时；将死亡动物机械切割为70‑90cm的小块，然后粉碎成6‑8cm的小块，再粉碎成1‑2cm的动物碎片；在70‑80℃温度下连续蒸煮动物碎片2h‑4h，除去油脂；将复合微生物菌剂溶解在25‑37℃的水中，配制成浓度为1kg/L的菌液，喷洒在动物碎片上，混合后置于30‑40℃温度下降解36‑72h，得到降解产物；将降解产物在30‑35℃温度下中温厌氧发酵14‑20天，得到沼气、沼液和沼渣。通过微生物降解工艺，使资源得到了重复利用。
Description
本申请是2015年12月30日递交的申请号为201511024680.1，发明名称为“畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及资源化处理，具体涉及一种用于畜禽类动物死亡后废弃生物体资源化处理的菌剂及方法。
背景技术
我国是人口大国、养殖大国，其中每年产生的宠物死亡尸体、养殖畜类禽类动物死亡后的尸体数以万计，现在大多采取焚烧或掩埋进行处理。对于上述两种方式，虽然可以达到减量化的标准，但是还不能满足稳定化、连续化、高效化、资源化、无害化、快速化处理的要求。焚烧处理法不能连续化运转，对于大型动物而言，焚烧成本高，危险系数高；掩埋处理法不能快速处理死亡动物，而且深埋的动物尸体会造成土壤和地下水的二次污染，操作起来工艺复杂，占地面积大。
发明内容
本发明根据上述领域存在的不足和需求，提供用于处理畜禽类动物死亡后废弃生物体的菌剂、资源化处理方法及处理系统，具有处理效率高、连续性强、无害化程度高、成本低、资源再利用的优点。通过微生物降解工艺，解决了规模化养殖厂处理死亡动物尸体的问题，使资源得到重复利用，做到了节能环保。
本发明提供一种畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向死亡动物喷洒角蛋白酶溶液，然后置于4℃温度下冷藏24小时；
(2)将死亡动物机械切割为70-90cm的小块，然后粉碎成6-8cm的小块，再二次粉碎成1-2cm的动物碎片；
(3)在70-80℃温度下连续蒸煮动物碎片2h-4h，除去油脂；
(4)将复合微生物菌剂溶解在25-37℃的水中，配制成浓度为1kg/L的菌液，喷洒在除去油脂的动物碎片上，混合后置于30-40℃温度下降解36-72h，得到降解产物；
(5)将降解产物在30-35℃温度下中温厌氧发酵14-20天，得到沼气、沼液和沼渣；
所述复合微生物菌剂由等浓度的鱼腥蓝细菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸菌、巨大芽孢杆菌、腊样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、纤细红螺菌、嗜麦芽窄食单胞菌、莫海威芽孢杆菌按照0.5-1.5：2-4：5-6.6：1.5-5.5：3-4：7-12：7-12：3-5.5：3.5-4的体积比混合而成，所述浓度≥109个/ml。
本发明提供的畜禽类动物死亡后废弃生物体资源化处理方法，通过对死亡动物进行冷藏、切割、破碎、蒸煮、微生物降解和中温厌氧发酵，使其充分分解，产生沼气、沼渣、沼液，用于资源回收利用。沼气通过热电转化为生产补充动力与热量；沼液与沼渣可以供应养殖场内部的圈舍冲洗与圈舍垫料，或者将沼液、沼渣直接还田，用于农业生产。
对死亡动物喷洒软化剂角蛋白酶，软化其毛发、皮层和角质层(蹄子指甲)，有利于后期的微生物降解。然后将软化后的动物尸体放入4℃冷藏保存库中，冷藏24小时，以便进行切割和粉碎。
冷藏后的死亡动物，首先经过机械切割，解体为70-90cm小块(禽类除外)，使得动物尸体化整为零。再粉碎成为6-8cm小块，再次粉碎成1-2cm的碎片。其中粉碎的内脏、骨骼、肉类、毛发等都被混合破碎。每个操作阶段都收集血水和冲洗废水以避免污染环境。运转供电可以由发酵产生的沼气通过热电转化提供。
经过粉碎后的动物尸体，输送到蒸煮箱，在70-80℃的温度下蒸煮动物碎片2h，使其油脂分离，并去掉高温蒸煮后产生的油脂，保证后期厌氧发酵不受油脂影响。蒸煮箱中的热能前期靠自身的加热装置进行热量供给，待沼气产出后，整个过程的运转供电可以由发酵产生的沼气通过热电转化提供。
在本发明的一些实施例中，可以将蒸煮后的混合物料与留菌床物料(复合微生物菌剂与果树的木屑混合搅拌得到的物质)进行混合。保持30-40℃的温度，喷洒复合微生物菌液，每次喷洒3L-60L，每半小时喷洒一次。经过36-72h的微生物降解，将肌肉组织、骨骼、毛发等物质转化成微生物液体代谢产物，即降解产物。在降解过程中，可以随时补充动物碎片，连续降解。
在本发明的一些实施例中，将步骤(4)得到的降解产物输送到厌氧发酵罐中，此时发酵罐内以液体为主，含固率为0.3％，远远优于传统的厌氧发酵工艺。通过14天中温厌氧发酵，使降解产物后熟，产生沼气、沼渣和沼液，用于资源回收利用。所述发酵罐可以是养殖场内部的发酵罐或者是生物体资源化处理系统配套的发酵罐。
本发明还提供一种用于处理畜禽类动物死亡后废弃生物体的复合微生物菌剂，其特征在于，由鱼腥蓝细菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸菌、巨大芽孢杆菌、腊样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、纤细红螺菌、嗜麦芽窄食单胞菌、莫海威芽孢杆菌组成。
优选地，所述复合微生物菌剂是由等浓度的鱼腥蓝细菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸菌、巨大芽孢杆菌、腊样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、纤细红螺菌、嗜麦芽窄食单胞菌和莫海威芽孢杆菌按照0.5-1.5：2-4：5-6.6：1.5-5.5：3-4：7-12：7-12：3-5.5：3.5-4的体积比混合组成，所述浓度≥109个/ml。
优选地，所述鱼腥蓝细菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸菌、巨大芽孢杆菌、腊样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、纤细红螺菌、嗜麦芽窄食单胞菌、莫海威芽孢杆菌按照1.5：4：6.6：5.5：4：12：12：5.5：4的体积比例混合。
本发明还提供任一所述的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，于37℃无菌培养条件下分别培养每种菌至每毫升菌体浓度数量达到109，按比例混合后静置培养24小时后得到复合微生物制剂。
优选地，培养时间为：鱼腥蓝细菌1-3天，枯草芽孢杆菌3-5天，嗜酸乳酸菌4-5天，巨大芽孢杆菌3-5天，腊样芽胞杆菌3-5天，短小芽孢杆菌4-5天，纤细红螺菌1-3天，嗜麦芽窄食单胞菌2-3天，莫海威芽孢杆菌3-5天。
优选地，培养基为马铃薯糖琼脂培养基，配方为：把马铃薯洗净去皮，取200克切成小块，加水1000毫升，煮沸半小时后，补水至1000毫升，过滤，在滤液中加入10克琼脂，煮沸溶解后加糖20克，调pH为7.2～7.4，补水至1000毫升，分装后灭菌。
本发明还提供一种畜禽类动物死亡后废弃生物体资源化处理系统，其特征在于，按照生物体处理顺序依次包括冷藏保存库、切割机、粉碎机、蒸煮箱和发酵罐；
所述切割机和粉碎机上还分别连接有体液收集槽，所述体液收集槽用于收集切割或粉碎动物时流出的体液；
所述体液收集槽与液体收集管连接，所述液体收集管用于将体液收集槽中的体液输送至蒸煮箱；
所述切割机和粉碎机之间还包括输送机1，所述输送机1用于将切割机切割得到的动物块输送至粉碎机；
所述粉碎机和蒸煮箱之间还包括输送机2，所述输送机2用于粉碎得到的动物碎片输送至蒸煮箱；
所述蒸煮箱和发酵罐之间还包括输送泵，所述输送泵用于将蒸煮后的动物碎片泵入发酵罐。
本发明提供的生物体资源化处理系统，可以根据生物体处理量，增加冷藏保存库、切割机、粉碎机、蒸煮箱和发酵罐中任何一种或多种设备的数量，满足实际需求。该系统处理生物体具有以下优点：(1)全自动化：从切割至发酵，无需人工搬运，省时省力，同时避免了死亡动物体内的病菌感染工作人员；(2)连续性强：无论动物量有多大，均能够连续处理，不会造成积压；(3)无害化程度高：经过微生物降解，动物体内的有机组分被转化分解，致病菌或者一些蛋白类病毒都被降解，满足无害化的要求；(4)成本低：整个过程的运转供电可以由发酵产生的沼气通过热电转化提供。解决了规模化养殖厂处理死亡动物尸体的问题，使资源再利用。
附图说明
图1.畜禽类动物死亡后废弃生物体资源化处理的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，需要理解的是，下述实施例仅作为解释和说明，不以任何方式限制本发明的保护范围。
生物材料来源：
鱼腥蓝细菌，编号CCAM030002，个人赠予，赠予人刘天鹏；
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，编号CGMCC 1.3358，个人赠予，赠予人冯品；
嗜酸乳酸菌(Lactobacillus acidophilus)，编号ACCC10637，个人赠予，赠予人白丁；
巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)编号CGMCC1.2393，个人赠予，赠予人郝健平；
腊样芽胞杆菌(Bacillus cereus)，编号MCCC1A05551，个人赠予，赠予人郝健平；
短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)，编号ACCC01743，个人赠予，赠予人郝健平；
纤细红螺菌(Rhodocyclus tenuis)，编号ACCC00324，个人赠予，王明伟；
嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)，编号ACCC02614，个人赠予，项佳伟；
莫海威芽孢杆菌(Bacillus mojavensis)，编号MCCC 1A00142，个人赠予，赠予人郝健平；已知菌种，记载于：徐暘，《一株破乳菌破乳有效成分分析及其强化培养条件优化》[D]，《哈尔滨工业大学》，2010。
以上菌种本实验室亦有保存，申请人声明：自申请日起二十年内可向公众免费发放用于必要的验证实验。但是应该理解的是，本发明的实现并不依赖于上述名称或编号代表的菌株，每个菌株可以采用同类菌种中的其它菌株进行替代，比如，嗜酸乳酸菌可以采用其它乳酸菌菌株替代。因此，在此提供的菌株名称或编号不用于限制本发明的保护范围。
角蛋白酶:粉剂，购于山东金宇化工有限责任公司。
本实施例未特别说明的生物化学试剂，均为本领域常规试剂，可以商购获得或采用本领域常规方法配制而得，规格为实验室纯级即可。
实施例1.复合微生物制剂的制备
于37℃无菌培养条件下单独培养鱼腥蓝细菌1-3天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养枯草芽孢杆菌3-5天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养嗜酸乳酸菌4-5天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养巨大芽孢杆菌3-5天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养腊样芽胞杆菌3-5天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养短小芽孢杆菌4-5天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养纤细红螺菌1-3天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养嗜麦芽窄食单胞菌2-3天，至每毫升菌体浓度数量达到109；
于37℃无菌培养条件下单独培养莫海威芽孢杆菌3-5天，至每毫升菌体浓度数量达到109。
所使用的培养基为马铃薯糖琼脂培养基：把马铃薯洗净去皮，取200克切成小块，加水1000毫升，煮沸半小时后，补足水分。在滤液中加入10克琼脂，煮沸溶解后加糖20克(用于培养霉菌的加入蔗糖，用于培养酵母菌的加入葡萄糖)，pH值调到7.2～7.4，补足水分，分装，灭菌，备用。
分别培养完成后，按照不同混合物料，进行混合静置培养24小时后即可使用。例如：将等浓度的鱼腥蓝细菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸菌、巨大芽孢杆菌、腊样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、纤细红螺菌、嗜麦芽窄食单胞菌、莫海威芽孢杆菌按照1.5：4：6.6：5.5：4：12：12：5.5：4的体积比例混合后静置培养得到复合微生物制剂。
复合微生物菌液：将干粉状复合微生物菌剂溶解于水中，每立方米的水溶解10公斤复合微生物菌剂。
实施例2.畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理
处理对象：牛，1头，来源于奶牛养殖场
1、冷藏保存
向死亡动物喷洒软化剂角蛋白酶(3kg/1000L)，依据动物的重量每公斤喷洒3L，软化其毛发、皮层和角质层(蹄子指甲)，便于后期的微生物降解。然后将软化后的动物尸体放入4℃冷藏保存库中，冷藏24小时，以便进行切割和粉碎。
2、切割和粉碎
对冷藏后的死亡动物进行机械切割，解体为70-90cm小块(禽类除外)，使得动物尸体化整为零。再通过板链输送机(购自扬州金迈输送机械设备有限公司)进入一级粉碎机(购自河北诚铸机械制造有限公司)粉碎成为6-8cm小块，然后通过螺旋输送机(购自河北诚铸机械制造有限公司)进入二级粉碎机(购自河北诚铸机械制造有限公司)，粉碎成1-2cm的碎片。其中粉碎的内脏、骨骼、肉类、毛发等都被混合破碎。每个操作阶段产生的血水和冲洗废水都收集以避免污染环境。整个过程所需的能源可以由发酵产生的沼气通过热电转化提供。
3、蒸煮除油
经过粉碎后的动物尸体，通过螺旋输送机进入蒸煮箱，此时收集槽中的血水和冲洗废水通过螺旋输送机进入蒸煮箱中。在70-80℃的温度下蒸煮动物碎片2h，使其油脂分离，去掉高温蒸煮产生的油脂，保证后期厌氧发酵不受油脂影响。蒸煮箱中的热能前期靠自身的加热装置进行热量供给，待沼气产出后，整个过程的运转供电可以由发酵产生的沼气通过热电转化提供。
4、微生物降解
将蒸煮后的混合物料与预蒸煮后用于除油的留菌床物料(复合微生物菌剂与果树的木屑混合搅拌得到的物质)进行混合。将实施例1制备所得的复合微生物菌液喷洒在动物碎片上，每次喷洒3L-60L，每半小时喷洒一次，保持温度在30-40℃，经过36-72h的微生物降解，将肌肉组织、骨骼、毛发等物质转化成微生物液体代谢产物，即降解产物。整个过程的运转供电可以由发酵产生的沼气通过热电转化提供。
5、中温厌氧发酵
将降解产物输送到厌氧发酵罐中，此时发酵罐内以液体为主，含固率为0.3％。在30-35℃温度下中温厌氧发酵14天，使降解产物后熟，产生沼气、沼渣和沼液，用于资源回收利用。
实验结果：1头死亡奶牛体重量2000公斤，进入发酵设施前处理物的体积增大到3500kg(有水、菌液等物质混合)，产生227.5-278.9立方米沼气(甲烷含量65％)、200kg沼渣、沼液2000吨，合计每吨处理成本可以降到300元/吨，沼渣销售每吨2000元，沼液15元/公斤。
Claims (4)
1.畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)向死亡动物喷洒角蛋白酶溶液，然后置于4℃温度下冷藏24小时；
(2)将死亡动物机械切割为70-90cm的小块，然后粉碎成6-8cm的小块，再二次粉碎成1-2cm的动物碎片；
(3)在70-80℃温度下连续蒸煮动物碎片2h-4h，除去油脂；
(4)将复合微生物菌剂溶解在25-37℃的水中，配制成浓度为1kg/L的菌液，喷洒在除去油脂的动物碎片上，混合后置于30-40℃温度下降解36-72h，得到降解产物；
(5)将降解产物在30-35℃温度下中温厌氧发酵14-20天，得到沼气、沼液和沼渣；
所述复合微生物菌剂由等浓度的鱼腥蓝细菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳酸菌、巨大芽孢杆菌、腊样芽胞杆菌、短小芽孢杆菌、纤细红螺菌、嗜麦芽窄食单胞菌、莫海威芽孢杆菌按照1.5：4：6.6：5.5：4：12：12：5.5：4的体积比混合而成，所述浓度≥109个/ml。
2.根据权利要求1所述的畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂的制备方法为：于37℃无菌培养条件下分别培养每种菌至每毫升菌体浓度数量达到109，按比例混合后静置培养24小时后得到复合微生物制剂。
3.根据权利要求2所述的畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂的制备方法中，每种菌的培养时间为：鱼腥蓝细菌1-3天，枯草芽孢杆菌3-5天，嗜酸乳酸菌4-5天，巨大芽孢杆菌3-5天，腊样芽胞杆菌3-5天，短小芽孢杆菌4-5天，纤细红螺菌1-3天，嗜麦芽窄食单胞菌2-3天，莫海威芽孢杆菌3-5天。
4.根据权利要求2所述的畜禽类动物死亡后废弃生物体的资源化处理方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂的制备方法中，所使用的培养基为马铃薯糖琼脂培养基，配方为：把马铃薯洗净去皮，取200克切成小块，加水1000毫升，煮沸半小时后，补水至1000毫升，过滤，在滤液中加入10克琼脂，煮沸溶解后加糖20克，调pH为7.2～7.4，补水至1000毫升，分装后灭菌。
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