CN109279953A

CN109279953A - 一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法

Info

Publication number: CN109279953A
Application number: CN201811212983.XA
Authority: CN
Inventors: 王长威; 麻明海
Original assignee: Inner Mongolia Jindilong Agricultural Science And Technology Development Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Jindilong Agricultural Science And Technology Development Co Ltd
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2019-01-29

Abstract

一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，包括以下步骤：步骤1、按重量份数计，取动物粪便、粉碎的稻草或其他农作物秸秆混合均匀，动物粪便与粉碎的稻草或其他农作物秸秆按重量比2～8∶1，混合均匀后加水，水分含量为60％～65％，得到发酵料；步骤2、将制得的微生物菌剂溶液、沸石粉、氯化钙按照发酵料质量百分比2.5％、3％、4％的比例添加。

Description

一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法

技术领域

本发明涉及一种肥料的加工方法，特别是涉及一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法。

背景技术

随着规模化舍饲畜禽业的迅速发展，所产生的巨量畜禽粪便，绝大多数不加妥善处理，乱堆、乱放，畜禽粪便里含有的N、P、K及有害治病菌等进入地表水和地下水中，导致水质污染和硝态氮超标，对人类健康构成严重威胁。

利用有益微生物发酵技术生产饲料的方式在上世纪80～90年代很流行，在全国各地都有推广应用。这种技术充分利用了有益微生物间的相互作用(同生、互惠同生、共生、竞争和拮抗等多种关系)，原料不需要严格消毒就可以直接用于接种培养，从而极大地简化了生产工艺，降低了生产成本。

现代种植技术通常采用直接施用无机化肥，或者对动物粪便进行简单发酵后施用。但是这种方式没有最大效率的发挥土壤有机质的作用，植物不能最大化的利用土壤中的营养成分，即造成了土壤有机质的浪费，也就提高了粮食生产的成本。

在畜禽粪便堆肥过程中，NH3挥发损失是其总氮的47％～62％。在畜禽粪便堆肥中添加木屑、锯末、树皮、稻壳、米糠、树叶等C/N比较高物质能降低堆肥NH3挥发。有研究表明，在鸡粪中添加1％稻草能减少2.52个百分点氮素损失。在畜禽粪便堆肥中添加活性炭、沸石、膨润土、玄武岩、海泡石、蛭石、泥炭等比表面大、孔容大、具有良好吸附能力的天然物质能降低堆肥NH3挥发。在畜禽粪便堆肥中添加一些可与氨起化学反应或可降低堆料pH值的物质，如过磷酸钙、明矾、氯化钙、镁盐等能有效减少NH3的释放量。在猪粪堆肥过程中，添加1％、2％和3％过磷酸钙可分别降低氮素损失率33.56％、49.18％和52.88％。在禽粪堆肥过程中添加2％的MnS04，15％的沸石，10％的过磷酸钙，1％的MnSO₄，0.5％的CuS04，氮素损失率较对照分别减少59.75％，49.13％，39.32％，38.84％和17.74％。在畜禽粪便堆肥过程中添加外源微生物来调控堆肥过程中的C、N代谢，降低NH3挥发。畜禽粪便堆肥中添加纤维分解真菌使不同底物的堆肥含氮量提高了8.3％～57.1％；添加固氮菌和溶磷菌使不同底物的堆肥含氮量提高了10.3％～59.5％。

畜禽排泄物中本身含有的或在贮存过程中释放出来的挥发性恶臭成分有胺类物质、含硫化合物、含氮化合物、挥发性脂肪酸和酮类等，这些有害气体危害非常严重，主要包括对饲养人员身心健康的影响；对环境构成的污染；影响畜禽的生长，从而影响畜禽产量。规模化养殖场的恶臭源不断增加也导致有些小家畜对疾病的免疫力下降，畜产排放的臭气与粪便一样是引起环境问题的主要污染源。臭气来源于畜舍及堆肥等处理过程，其主要成分为氨气、硫化氢及挥发性有机酸。目前一些国家采用的除臭方法有水洗法、吸附去除法、药液处理法、燃烧法、生物脱臭法及臭氧氧化法等。目前使用的各种脱臭方法中，投资费用及运行费用较低同时又可以得到良好脱臭效果的方法是，利用微生物分解臭气的生物脱臭法。目前采用的药液除臭剂的作用原理主要是利用有机物和有机盐与粪便中的恶臭气体氨和吲哚胺类气体发生作用以减轻恶臭，将氨和吲哚胺类气体转化为胺盐，其效果不是很明显，且成本不菲。并且有的除臭剂还加入了硝酸盐或磷酸盐，这些成份本身对人畜健康、环境都有影响。此外目前所用的除臭剂渗透性能差，只能与表面的部分粪便接触，无法渗透到内部从源头上消除污染。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，可有效降低畜禽粪便堆肥过程中臭质物质的产生量，增加堆肥中氮素营养含量。可有效降低畜禽粪便堆肥过程中臭质物质的产生量，增加堆肥中氮素营养含量，本发明使用简单、方便，除臭保氮效果显著，有害物质产生少、适用性广。

本发明的是通过下述方式实现的：一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、按重量份数计，取动物粪便、粉碎的稻草或其他农作物秸秆混合均匀，动物粪便与粉碎的稻草或其他农作物秸秆按重量比2～8∶1，混合均匀后加水，水分含量为60％～65％，得到发酵料；

步骤2、将制得的微生物菌剂溶液、保氮调理剂按照发酵料质量百分比2.5％、4％的比例添加到步骤1制得的发酵料中，搅拌混合均匀后在温度为60-70℃条件下发酵10天，得初发酵物料，发酵采用条垛式堆肥，将添加有保氮调理剂的堆肥原料堆积成高度为0.7～1.3m，宽度为1.2～2.0m的条垛状，在堆肥升温和高温阶段根据发酵温度的情况进行降温处理，每两天翻堆1次，尤其是在高温期，当堆体温度超过65℃时要马上翻堆或通风降温，高温期堆肥堆体温度不能超过70℃，温度过高不利于微生态环境及微生物的生长，在发酵的第1和第6天添加除臭剂并混匀，所述微生物菌剂由以下组分按照重量份制得：放线菌1～3份，胶质芽孢杆菌0.5～2份：根瘤菌1.5～2份：嗜热球菌0.5～1份；

步骤3、按重量份数计，将步骤2的初发酵物料，加入0.5～1份酵母菌、0.5～1份光合细菌和4～10份保氮调理剂，进行第二次厌氧发酵，降温阶段和后熟保肥阶段每5天翻堆1次或不翻堆，发酵时间为20天，在发酵的第1和第10天添加除臭剂并混匀，堆肥腐熟得到动物粪便发酵有机肥。

所述保氮调理剂由粉煤灰、碳酸钾、沸石和钙镁磷肥组成，粉煤灰、碳酸钾沸石和钙镁磷肥的质量比分别为(10～20)∶(1～2)∶(2～3)∶(2～3)，按比例把原料混合进行粉碎，过10～100目筛。

所述除臭剂由薄荷提取物30～45份，紫苏提取物12～15份，月桂提取物15～20份，冬青提取物12～15份，凝胶剂0.3～0.8份，硼酸或硼砂4～8份，天然沸石粉10～35份，微生物除臭菌剂3～8份和水200～250份组成，所述凝胶剂由聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酰胺按1∶1∶1的重量比组成。

所述微生物除臭菌剂由卷枝毛霉，短小芽孢杆菌和嗜麦芽寡养单胞菌按2∶1-1.5∶0.9-1.2的质量比组成。

本发明的有益效果：

(1)制备方法简单，通过两步发酵，以益生菌为主导，协同其它有益微生物共同作用，对农作物秸秆粉、杂草粉和动物粪便粉为发酵原料进行发酵，首先采用放线菌，胶质芽孢杆菌、根瘤菌、嗜热球菌，以农作物秸秆粉、杂草粉和动物粪便粉为基质，合成氨基酸和氮素，为其它有益菌种提供良好的生存环境；添加放线菌可以对发酵原料中的难分解的木质素、纤维素、甲壳素进行降解，促进被植物吸收。放线菌吸取氨基酸和氮素中的养分，产生出各种抗生物质和酶能够抑制有害微生物生长繁殖，并为有益微生物提供良好的生存环境；放线菌和光合细菌混合后，可以增强净菌作用以及植物对各种病害的抵抗力、免疫力。根瘤菌与光合细菌具有协同作用，可以提高固氮效果，增强有机肥的肥效，并且能改良土壤使其疏松透气，提高农产品品质，具有增产增收的作用。

(2)通过添加酵母菌和光合细菌进行第二次发酵，可以使发酵原料分解更彻底，并且，酵母菌可以利用植物根部产生的分泌物，以及更多的从光合菌合成的氨基酸、糖类及其它有机物质产生发酵力，能够提供充足的养分以更好的合成促进根系生长及细胞分裂的活性化物质。

(3)本发明中的植物提取物采用薄荷提取物、紫苏提取物、月桂提取物、冬青提取物等。这些植物提取物无毒、无刺激性、无二次污染，同时这些植物广泛存在于自然界，易于获取，各植物成分提取方法相对简单，都能用常规提取方法得到，如浸提法、超临界萃取。这些植物提取物大多含有多个共轭双键体系，具有较强的提供电子对的能力，与异味分子有较强的反应活性，能有效地与动物粪便中的臭味物质发生化学反应，使臭味分子变为无毒无味的小分子物质。由于植物提取成分大部分有较强挥发性，为了增加与异味分子的反应时间，本发明在这些植物提取物中加入凝胶剂，该凝胶剂为水溶性有机高分子聚合物，该聚合物分子量大(聚合度在10000以上)，不易挥发，粘度大，化学性质稳定，符合环保要求，对环境无毒害，流动性好，溶解性能好，能与植物有效成分充分溶解，加入凝胶剂后将本发明除臭剂喷洒于粪便及堆肥表面，能均匀分布且形成一覆盖膜，阻断粪便中的臭味气体分子的挥发，延长除臭剂成分与臭气分子的反应时间，让除臭有效成分与异味分子充分反应，达到持久除臭的目的。实验证明，将本发明除臭剂喷洒于新鲜粪便或堆肥表面，除臭效果均达到《畜禽养殖业污染物排放标准》。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

实施例1

所述除臭剂由薄荷提取物30～45份，紫苏提取物12～15份，月桂提取物15～20份，冬青提取物12～15份，凝胶剂0.3～0.8份，硼酸或硼砂4～8份，天然沸石粉10～35份，微生物除臭菌剂3～8份和水200～250份组成，所述凝胶剂由聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酰胺按1∶1∶1的重量比组成，所述微生物除臭菌剂由卷枝毛霉，短小芽孢杆菌和嗜麦芽寡养单胞菌按2∶1-1.5∶0.9-1.2的质量比组成。

实施例2

所述保氮调理剂由粉煤灰、碳酸钾、沸石和钙镁磷肥组成，粉煤灰、碳酸钾沸石和钙镁磷肥的质量比分别为(10～20)∶(1～2)∶(2～3)∶(2～3)，按比例把原料混合进行粉碎，过10～100目筛。所述除臭剂由薄荷提取物30～45份，紫苏提取物12～15份，月桂提取物15～20份，冬青提取物12～15份，凝胶剂0.3～0.8份，硼酸或硼砂4～8份，天然沸石粉10～35份，微生物除臭菌剂3～8份和水200～250份组成，所述凝胶剂由聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酰胺按1∶1∶1的重量比组成，所述微生物除臭菌剂由卷枝毛霉，短小芽孢杆菌和嗜麦芽寡养单胞菌按2∶1-1.5∶0.9-1.2的质量比组成。

设3次重复。以不添加将添加有保氮调理剂做为对照。

由表(1)可知，添加保氮调理剂能大幅度降低猪粪堆肥中可交换态As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等重金属含量，重金属钝化效果显著(重金属钝化效果＝(堆前重金属可交换态含量-堆后重金属可交换态含量)/堆前重金属可交换态含量×100％)。堆肥后，添加保氮调理剂猪粪堆肥中可交换态As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn钝化效果分别为72.18％，88.46％，93.93％，90.15％，89.35％，92.67％；对照猪粪堆肥中可交换态As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn钝化效果分别为20.75％，11.11％，47.03％，42.56％，46.82％，48.84％。

表1保氮调理剂对猪粪堆肥中可交换态重金属钝化效果的影响

实施例3

保氮调理剂对动物粪便中重金属生物有效性的影响

采用盆栽试验，供试蔬菜为山东胶州大白菜，供试肥料为添加保氮调理剂的动物粪便堆肥(制备方法参见实施例1和2)、未添加保氮调理剂的堆肥、尿素(氮含量为46％)、钙镁磷肥(五氧化二磷含量为12％)和氯化钾(氧化钾含量为60％)。

试验设3个处理，对照：未添加保氮调理剂的堆肥处理；处理二：添加保氮调理剂的动物粪便堆肥处理；处理三：纯化肥处理。选用种植盆，内装风干土6kg，施肥量为纯氮0.35g/kg；P₂O₅ 0.10g/kg；K₂O 0.30g/kg，按照所需养分标准，用含氮量最高的猪粪堆肥处理满足需氮量计算得出腐熟堆肥的施用量，其他处理不足氮素用尿素补充，磷肥用钙镁磷肥补充，钾肥采用氯化钾补充。所有肥料均作基肥一次施入。每盆播入8～10粒种子，待长到约10cm高时定苗2株，60天后收获。

由表(2)可知，与对照处理相比，添加保氮调理剂的堆肥处理能显著降低小白菜中重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量，说明保氮调理剂能显著降低猪粪堆肥中重金属的生物有效性。添加保氮调理剂，猪粪堆肥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn生物有效性的降低效果(重金属生物有效性的降低效果(％)＝(对照含量-处理二含量)/对照含量×100％)分别为82.93％，77.78％，80.22％，72.41％，83.18％，79.12％。添加保氮调理剂的堆肥处理小白

表2无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥中重金属生物有效性及小白菜产量的影响

处理

As(mg/kg)

Cd(mg/kg)

Cr(mg/kg)

Cu(mg/kg)

Pb(mg/kg)

Zn(mg/kg)

产量(g/盆)

对照

4.78±0.12

0.39±0.02

2.64±0.22

17.64±0.22

1.98±0.09

17.66±0.09

1078.76±3.76

处理一

1.45±0.06

0.09±0.06

0.34±0.26

1.98±0.16

0.35±0.01

1.56±0.29

1109.59±2.81

处理二

1.15±0.03

0.07±0.06

0.29±0.16

1.55±0.16

0.23±0.01

1.36±0.29

978.76±1.96

实施例3

加除臭保氮调理剂处理在堆肥的整个过程中臭度最大值小于对照(臭味指标采用六级分类法：Ms0：无臭味，Ms2：勉强感觉到臭味，Ms3：微弱的臭味，Ms5：明显的臭味，Ms6：很强的臭味，Ms8：难以忍受的臭味)。添加除臭保氮调理剂处理在堆肥18d后没有臭味产生，而对照在堆肥15d臭味最大，堆肥27d后还能闻到臭味。说明除臭保氮调理剂对猪粪堆肥除臭效果显著。

表3除臭剂对猪粪堆肥中除臭效果的影响

由表4可知，添加加除臭保氮调理剂能显著降低猪粪堆肥中H2S的挥发量。添加加除臭保氮调理剂处理在堆肥前9d H2S挥发量显著低于对照，堆肥9d后该处理检测不到H2S的挥发；对照处理在堆肥27d后H2S的挥发量还比较高。

表4加除臭保氮调理剂对猪粪堆肥H₂S挥发量的影响

由表5可知，添加除臭保氮调理剂能显著降低猪粪堆肥中NH3的挥发量。对照处理在堆肥过程中NH3的挥发总量为245.6mg，添加除臭保氮调理剂处理在堆肥过程中NH3的挥发总量为78.46mg，对照处理NH3的挥发总量为添加除臭保氮调理剂处理的3.23倍。

表5除臭保氮调理剂对猪粪堆肥NH3挥发量的影响

由表6可以看出，添加除臭保氮调理剂处理可显著降低总氮损失量，提高猪粪堆肥的全氮含量。堆肥后，添加除臭保氮调理剂处理堆肥中全氮含量比堆肥前提高16.41％，而对照堆肥中全氮含量比堆肥前降低7.73％。对照堆肥前后氮素损失量为42.14％，氮素损失量是添加除臭保氮调理剂处理的3.56倍。和对照相比，添加除臭保氮调理剂处理堆肥损失量降低了71.93％。

表6除臭保氮调理剂对猪粪堆肥全氮含量和氮的损失的影响

Claims

1.一种无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤2、将制得的微生物菌剂溶液、保氮调理剂按照发酵料质量百分比2.5％、4％的比例添加到步骤1制得的发酵料中，搅拌混合均匀后在温度为60-70℃条件下发酵10天，得初发酵物料，发酵采用条垛式堆肥，将添加有保氮调理剂的初发酵物料堆积成高度为0.7～1.3m，宽度为1.2～2.0m的条垛状，在堆肥升温和高温阶段根据发酵温度的情况进行降温处理，每两天翻堆1次，尤其是在高温期，当堆体温度超过65℃时要马上翻堆或通风降温，高温期堆肥堆体温度不能超过70℃，温度过高不利于微生态环境及微生物的生长，在发酵的第1和第6天添加除臭剂并混匀，所述微生物菌剂由以下组分按照重量份制得：放线菌1～3份，胶质芽孢杆菌0.5～2份：根瘤菌1.5～2份：嗜热球菌0.5～1份；

步骤3、按重量份数计，将步骤2的初发酵物料，加入0.5～1重量份酵母菌、0.5～1重量份光合细菌和4～10重量份保氮调理剂，进行第二次厌氧发酵，降温阶段和后熟保肥阶段每5天翻堆1次或不翻堆，发酵时间为20天，在发酵的第1和第10天添加除臭剂并混匀，堆肥腐熟得到动物粪便发酵有机肥。

2.根据权利要求1所述的无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，其特征在于，所述保氮调理剂由粉煤灰、碳酸钾、沸石和钙镁磷肥组成，粉煤灰、碳酸钾沸石和钙镁磷肥的质量比分别为(10～20)∶(1～2)∶(2～3)∶(2～3)，按比例把原料混合进行粉碎，过10～100目筛。

3.根据权利要求1所述的无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，其特征在于，所述除臭剂由以下物质按照质量份数构成，薄荷提取物30～45份，紫苏提取物12～15份，月桂提取物15～20份，冬青提取物12～15份，凝胶剂0.3～0.8份，硼酸或硼砂4～8份，天然沸石粉10～35份，微生物除臭菌剂3～8份和水200～250份组成，所述凝胶剂由聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酰胺按1∶1∶1的重量比组成。

4.根据权利要求3所述的无臭、高氮的畜禽粪便发酵有机肥的生产方法，其特征在于，所述微生物除臭菌剂由卷枝毛霉，短小芽孢杆菌和嗜麦芽寡养单胞菌按2∶1-1.5∶0.9-1.2的质量比组成。