CN111072408A - 一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法、产品及应用 - Google Patents

一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法、产品及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种秸秆‑粪污或污泥处理接力式发酵方法、产品及应用，属于应用微生物工程技术领域，发酵方法包括低温活性菌‑常温活性菌‑嗜热菌复合菌群的培养与组合，有机固体废弃物秸秆‑粪污或污泥按适宜C/N比的均匀混合后接力式连续发酵，最终形成的发酵产物为无公害且环境友好的农业生产资料，具有改善土壤理化性质，提高土壤肥力和生物活性，恢复和保护土壤生态的优点，可用于生产有机肥和栽培或育苗基质，本发明充分利用污泥有机质含量高的特点将粪污污泥与作物秸秆共腐解获得有机质含量较高的有机肥料，使污泥和秸秆都能达到资源化利用的目的。

Description

一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法、产品及 应用
技术领域
本发明涉及微生物工程技术领域，特别是涉及一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法、产品及应用。
背景技术
作物秸秆是农业生产中产生的一种副产品，随着人们生活方式的改变，以及禁止焚烧和防止污染政策的严格执行，大量秸秆已成为农业领域的重大问题。我国是世界秸秆产量最高的国家之一，每年产生的秸秆约有8-9亿吨，几乎占全世界秸秆总量的三分之一。秸秆中含有大量碳水化合物和矿质养分，根据其氮、磷、钾养分含量计算，相当于400多万吨氮肥，900多万吨钾肥，100多万吨磷肥。将秸秆还田是农田土壤有机质的重要来源，也可节约大量化肥的施用，然而我国秸秆还田率还不足50％，大量秸秆被焚烧、堆积或者遗弃，极大地造成了资源的浪费，同时也严重污染了环境。秸秆自然堆积沤制还田或直接还田，是有效利用秸秆的重要方式，但由于秸秆腐解速度慢，还易引发病虫害，因而还田并未在农业广泛应用。通过添加高效微生物腐熟菌剂进行腐解处理后还田，不但能大量处理秸秆，还能加快秸秆的腐解，提高肥效，改良土壤，培肥地力，是解决我国当前有机肥短缺的有效途径。
粪污是人和动物的各种排泄物，而污泥是人们生活和养殖污水和工业废水处理过程中产生的固体沉积物，二者共同构成环境污染主体。随着其排量逐年增长，粪污和污泥的处理也是当今社会面临的重大问题。由于粪污和污泥中含有大量的有机质和氮、磷等植物必需的营养元素，资源化利用成为粪污和污泥处理的有效途径。但是，由于粪污和污泥中含有较多病原微生物、有机污染物和多种重金属等有害物质极易造成环境的二次污染，因此其资源化利用还有一些技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法、产品及应用，以解决上述现有技术存在的问题，充分利用污泥有机质含量高的特点将粪污污泥与作物秸秆共腐解获得有机质含量较高的有机肥料，使污泥和秸秆都能达到资源化利用的目的。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
技术方案一：
一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：选取低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝3～5：2～3：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝25～35:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照3～5:5～7的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为1～2L；在湿度55～75％的条件下进行开放式或半开放式发酵处理，发酵过程中温度控制方式为0～15℃保温3～4h，30～75℃保温2.5～3.5h，自然降至室温后保持3～3.5h。为使发酵过程中达到最佳效果，同时节省能源，升温过程中以自然升温为主，如果自然升温的保温时间不足，可配合使用机械温控设备。
作为本发明的进一步改进，所述低温活性菌为可在0～15℃生长的微生物，所述常温活性菌为可在15～40℃生长的微生物，所述嗜热菌为可在45～75℃生长的微生物。本发明的复合发酵菌群不限于特定的菌种，只要满足上述条件即可。
作为本发明的进一步改进，所述复合发酵菌群的筛选与分离过程如下：以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间恒温培养48～96h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为需要的低温、室温和嗜热菌株。
作为本发明的进一步改进，所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 5～10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)秸秆粉碎后还包括以动物尿液稀释液进行喷淋，所述动物尿液稀释液为将动物尿液用水稀释至尿素含量为0.5-0.8wt％；所述动物尿液稀释液的喷淋量为30～40mL/100g。以动物尿液预处理秸秆，是由于动物尿液中含有多种物质，可以对秸秆起到碱化、氨化和中和的三重作用，尿素首先在秸秆中脲酶的作用下水解成氨，之后氨随秸秆进行氨化处理，氨与秸秆中的水结合生成氢氧化铵，氢氧根离子可使木质素和纤维素之间的酯键断裂，皮怀木质素和纤维素的镶嵌结构，溶解半纤维素和一部分木质素及硅，使纤维素部分水解和膨胀，利于消化液和细菌酶类直接与之接触；氨化作用可使尿素中的氨遇到秸秆后，与其中的有机物发生氨解反应，成为铵盐，铵盐是一种非蛋白氨化合物，可被微生物利用合成菌体蛋白，促进微生物生长；此外，氨源中的氨还能与秸秆水解酸化过程中产生的有机酸结合，中和秸秆发酵物料中的潜在酸度，防止秸秆因干物质浓度过高引起的酸化现象。
技术方案二：
一种由上述秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法制备的秸秆发酵产品。
技术方案三：
一种秸秆发酵产品作为农业有机肥的应用。
应用过程中，农业有机肥与无机肥的比例为5～8:1。
本发明公开了以下技术效果：
本发明针对秸秆中纤维素含量较高，碳源丰富，腐解过程中堆体内部温度变化幅度较大的特点，将粪污和污泥与作物秸秆共腐解能够提高粪污污泥与作物秸秆利用率，同时能提高污泥在腐解过程中的腐熟程度。而污泥经过腐解化处理不仅能有效地消除污泥所散发出的臭味、杀死病原菌和寄生虫卵、钝化重金属，而且能使部分有机质转化成腐殖质，充分利用污泥有机质含量高的特点将粪污污泥与作物秸秆共腐解获得有机质含量较高的有机肥料，使污泥和秸秆都能达到资源化利用的目的。
腐解效果的重要评价指标是温度，能够在一定程度上反映腐解的进程。腐解过程中会呈现出升温期、高温期、降温期这3个不同的阶段。腐解初期低温活性微生物代谢活性启动，随着低温菌工作，体系温度升高，在含有大量易分解的有机物质环境条件下常温菌等微生物大量繁殖并分解有机质，释放热量，使堆体温度逐渐升高。在较高温度条件下，嗜热菌的繁殖量大大提高，随之使温度达到最高点，并在此阶段稳定了一段时间，使堆体中寄生虫和病原菌被杀死，达到无害化标准，形成腐殖质，达到初步的腐熟程度。
随后是明显降温阶段，堆体温度降至30℃后趋于稳定。此阶段的有机物在初期和中期的腐解中都已降解，腐解中不再有能量的堆积，再加上腐解自发的散热使温度逐渐下降。
整个处理过程，添加“低温-中温-高温(嗜热)”复合菌菌系，启动腐解温度变低，启动速度加快，温度变化连续，腐解最高温度可达75℃，从而达到灭菌杀虫效果。
适宜的C/N，即在腐解中加入一定量的秸秆有利于提高腐解效率，促进腐解空气流通使微生物能彻底地分解有机质，但比例必须协调。一方面，秸秆：污泥比例过大，不利腐解；另一方面，发酵微生物不足也不利于有机质的分解。本发明按照秸秆：污泥3-5:5-7的比例进行搭配，微生物活性提升，释放的活性成分为微生物繁殖提供了养分，相应地又加速了有机质的进一步分解。
在腐解化进程中，秸秆腐解可产生类腐殖酸，同时污泥可在微生物作用下释放腐殖酸或其它有机酸。设置秸秆和污泥不同比例，在添加一定比例三种温度活性菌剂前提下，低温阶段较多的腐殖酸被微生物矿化，腐殖酸总量减少至14％，常温阶段新形成腐殖酸使腐殖酸总量持续升高至28％，高温阶段微生物活性增强使腐殖酸总量逐渐下降至21％；整体而言，产物活性腐殖酸总量升高，具备高效有机肥特征。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：选取低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝3～5：2～3：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝25～35:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照3～5:5～7的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为1～2L；在湿度55～75％的条件下进行开放式或半开放式发酵处理，发酵过程中温度控制方式为0～15℃保温3～4h，30～75℃保温2.5～3.5h，自然降至室温后保持3～3.5h。为使发酵过程中达到最佳效果，同时节省能源，升温过程中以自然升温为主，如果自然升温的保温时间不足，可配合使用机械温控设备。
由上述方法制备得到秸秆发酵产品。
作为本发明的优选实施例，所述低温活性菌为可在0～15℃生长的微生物，所述常温活性菌为可在15～40℃生长的微生物，所述嗜热菌为可在45～75℃生长的微生物。本发明的复合发酵菌群不限于特定的菌种，只要满足上述条件即可。
作为本发明的优选实施例，所述复合发酵菌群的筛选与分离过程如下：以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，然后将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间恒温培养48～96h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为需要的低温、室温和嗜热菌株。两种不同氮源的秸秆崩解培养基为分别添加10wt％玉米浆或豆饼粉的秸秆粉固体培养基，所述秸秆固体培养基为将秸秆粉碎至2mm以下的粉状；输送至气爆室内进行气爆，再加入与秸秆等重的水分输送至高温蒸气处理仓内，进行消毒灭菌即得；所述的秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆或小麦秸秆；低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌使用的培养基是相同的，只是培养条件不同。
作为本发明的优选实施例，所述CMC鉴别培养基的组成如下：
CMC-Na 5～10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
作为本发明的优选实施例，所述步骤(3)秸秆粉碎后还包括以动物尿液稀释液进行喷淋，所述动物尿液稀释液为将动物尿液用水稀释至尿素含量为0.5-0.8wt％；所述动物尿液稀释液的喷淋量为30～40mL/100g。
上述秸秆发酵产品可作为农业有机肥，应用过程中，农业有机肥与无机肥的比例优选为5～8:1。
为保证实验的准确性，以下实施例、对比例及空白对照例中所选用的秸秆为同一批次的玉米秸秆随机选取；粪污或污泥也为同一来源。
实施例1：
本实施例的秸秆发酵产品由秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间恒温培养48h、72h、66h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为需要的低温、室温和嗜热菌株。将低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL；
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝4：3：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；以动物尿液稀释液进行喷淋，所述动物尿液稀释液为将动物尿液用水稀释至尿素含量为0.8wt％；所述动物尿液稀释液的喷淋量为38mL/100g3
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝32:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照4:7的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为2L；以冰水调整至湿度为65％，在此条件下进行半开放式发酵处理，由于提前喷洒了冰水，发酵罐内起始温度为4℃，然后自然升温，3.5h时测量温度为12℃，继续依靠微生物代谢活动自然升温，当第5.5h时温度升至47℃，利用加热装置辅助升温至65℃后停止加热，在微生物代谢作用下继续发酵至第6h升温至75℃，然后自然降温至室温后保持3h即完成发酵过程；
(7)将发酵完的物料在55-60℃条件下烘干至水分含量不高于10％，粉碎至粒径小于5mm，包装即得秸秆发酵产品。
实施例2：
本实施例的秸秆发酵产品由秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间恒温培养52h、96h、48h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为需要的低温、室温和嗜热菌株。将低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝3：4：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；以动物尿液稀释液进行喷淋，所述动物尿液稀释液为将动物尿液用水稀释至尿素含量为0.6wt％；所述动物尿液稀释液的喷淋量为40mL/100g；
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝35:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照4:6的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为2L；以冰水调整至湿度为65％，在此条件下进行半开放式发酵处理，由于提前喷洒了冰水，发酵罐内起始温度为3℃，然后自然升温，3.5h时测量温度为13.5℃，继续依靠微生物代谢活动自然升温，当第5.5h时温度升至51℃，利用加热装置辅助升温至65℃后停止加热，在微生物代谢作用下继续发酵至第6h升温至73℃，然后自然降温至室温后保持3h即完成发酵过程；
(7)将发酵完的物料在55-60℃条件下烘干至水分含量不高于10％，粉碎至粒径小于5mm，包装即得秸秆发酵产品。
实施例3：
本实施例的秸秆发酵产品由秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间恒温培养55h、82h、48h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为需要的低温、室温和嗜热菌株。将低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝5：2：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；以动物尿液稀释液进行喷淋，所述动物尿液稀释液为将动物尿液用水稀释至尿素含量为0.5wt％；所述动物尿液稀释液的喷淋量为40mL/100g；
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝30:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照3:7的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为1.5L；以冰水调整至湿度为65％，在此条件下进行半开放式发酵处理，由于提前喷洒了冰水，发酵罐内起始温度为2℃，然后自然升温，3.5h时测量温度为10℃，继续依靠微生物代谢活动自然升温，当第5.5h时温度升至44℃，利用加热装置辅助升温至65℃后停止加热，在微生物代谢作用下继续发酵至第6h升温至71℃达到最高，然后自然降温至室温后保持3.5h即完成发酵过程；
(7)将发酵完的物料在55-60℃条件下烘干至水分含量不高于10％，粉碎至粒径小于5mm，包装即得秸秆发酵产品。
实施例4：
本实施例的秸秆发酵产品由秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法制备得到，具体包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间恒温培养55h、82h、48h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为需要的低温、室温和嗜热菌株。将低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝5：2：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝30:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照3:7的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为1.5L；以冰水调整至湿度为65％，在此条件下进行半开放式发酵处理，由于提前喷洒了冰水，发酵罐内起始温度为2℃，然后自然升温，3.5h时测量温度为10℃，继续依靠微生物代谢活动自然升温，当第5.5h时温度升至44℃，利用加热装置辅助升温至65℃后停止加热，在微生物代谢作用下继续发酵至第6h升温至71℃达到最高，然后自然降温至室温后保持3.5h即完成发酵过程；
(7)将发酵完的物料在55-60℃条件下烘干至水分含量不高于10％，粉碎至粒径小于5mm，包装即得秸秆发酵产品。
对比例1：
本对比例与实施例3的区别仅在于：选取的菌群为低温活性菌，即适宜在0～15℃生长的微生物菌群。筛选方法如下：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃的温度区间恒温培养55h，测量菌株水解圈大小；选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株即为低温活性菌株。将低温活性菌培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
发酵过程中温度控制在15℃以下，发酵时间为9.5h。
对比例2：
本对比例与实施例3的区别仅在于：选取的菌群为常温活性菌，即适宜在15～40℃生长的微生物菌群。筛选方法如下：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在常温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在15～40℃的温度区间恒温培养82h，测量菌株水解圈大小；选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株即为常温活性菌株。将常温活性菌培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
发酵过程中温度控制在15～40℃，发酵时间为9.5h。
对比例3：
本对比例与实施例3的区别仅在于：选取的菌群为嗜热菌，即适宜在45～75℃生长的微生物菌群。筛选方法如下：先筛选与分离复合发酵菌群，以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在45～75℃的温度区间恒温培养48h，测量菌株水解圈大小；选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株即为嗜热菌株。将嗜热菌株在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
发酵过程中温度控制在45～75℃，发酵时间为9.5h。
对比例4：
本对比例与实施例3的区别仅在于：步骤(6)的具体过程如下：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为1.5L，调整至湿度为65％，在此条件下进行半开放式发酵处理，发酵罐内起始温度为22℃，整个发酵过程不进行温度控制，持续9.5h即完成发酵过程。温度监测显示，发酵过程经过4.5h由22℃自然升温至43℃达到最高，并在40～43℃范围内维持了1.5h，然后经过2.4h后自然降温至26℃后基本保持不变。
空白对照例：
本对照例与实施例的区别在于未加入微生物，仅采用秸秆与粪污或污泥进行混合后发酵，发酵过程条件、时间同实施例3，不进行温度控制，自然升温或降温即可。
秸秆发酵产品的WSC(水溶性碳)和总有机氮测定：
秸秆发酵产品的总有机氮测定采用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮法；WSC(水溶性碳)测定采用重铬酸钾容量法，每次实验重复3次。凯氏定氮法和重铬酸钾容量法均为现有技术，在此不再赘述。
实施例1-4、对照例1-4制备的秸秆发酵产品的WSC(水溶性碳)和总有机氮的测定结果变化情况见表1。
表1秸秆发酵产品的WSC和总有机氮的测定结果变化情况
Figure BDA0002331976750000171
Figure BDA0002331976750000181
注：实施例1-4、对照例1-4制备的秸秆发酵产品的WSC(水溶性碳)和总有机氮的增加量为相对于空白对照例的秸秆发酵产品的增加量，+为正增加量，-为负增加量。
应用例1：
将实施例3制备得到的秸秆发酵产品用作有机肥料，与常规肥料以7:1的比例搭配使用。
在河南省郑州市选取某一大豆试验田，按照面积均分为6块，其中随机选取三块确定为试验组，其余三块确定为对照组。对照组进行常规施肥(无机肥料)，进行常规管理，试验组将常规的无机肥料减少至1/4后搭配实施例3制备得到的秸秆发酵产品施用，其中实施例3制备得到的秸秆发酵产品作为有机肥料，与常规肥料以7:1的比例搭配。试验组的日常管理与对照组一致。收获大豆后对比两组大豆的产量，试验组的产量较对照组提高了7.3％。
应用例2：
将实施例3制备得到的秸秆发酵产品用作有机肥料，与常规肥料以7:1的比例搭配使用。
在山东省菏泽市选取某一玉米试验田，按照面积均分为6块，其中随机选取三块确定为试验组，其余三块确定为对照组。对照组进行常规施肥(无机肥料)，进行常规管理，试验组将常规的无机肥料减少至1/4后搭配实施例3制备得到的秸秆发酵产品施用，其中实施例3制备得到的秸秆发酵产品作为有机肥料，与常规肥料以7:1的比例搭配。试验组的日常管理与对照组一致。收获玉米后对比两组玉米的产量，试验组的产量较对照组提高了9.7％。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)复合发酵菌群培养：选取低温活性菌、常温活性菌和嗜热菌三组菌在培养基中进行单独培养，培养至生长对数期的平台期；
(2)制备复合发酵菌系：将培养至平台期的三组菌，按照低温活性菌：常温活性菌：嗜热菌＝3～5：2～3：1的体积比混合，混合菌群即为复合发酵菌系；
(3)秸秆预处理：将秸秆进行机械粉碎，粉碎至1-2cm；
(4)粪污或污泥预处理：将粪污或污泥按照C、N含量进行调节，调节至C/N＝25～35:1；
(5)将预处理后的粪污或污泥与预处理后的秸秆按照3～5:5～7的比例充分混合，得发酵混合料；
(6)接力式发酵：将发酵混合料中加入复合发酵菌系接种于发酵混合料中，每100kg发酵混合料的接种量为1～2L；在湿度55～75％的条件下进行开放式或半开放式发酵处理，发酵过程中温度控制方式为0～15℃保温3～4h，30～75℃保温2.5～3.5h，自然降至室温后保持3～3.5h。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，其特征在于，所述低温活性菌为可在0～15℃生长的微生物，所述常温活性菌为可在15～40℃生长的微生物，所述嗜热菌为可在45～75℃生长的微生物。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，其特征在于，所述复合发酵菌群的筛选与分离过程如下：以CMC鉴别培养基从腐烂木材上分别分离可在低温、室温或高温条件下产纤维素酶的真菌和细菌，将菌株分别接种于2种不同氮源的秸秆崩解培养基，分别在0～15℃、15～40℃、45～75℃三个温度区间的恒温培养48～96h，测量菌株水解圈大小；在每个温度范围内选择水解圈大于1.5cm的真菌菌株为低温活性菌、室温活性菌和嗜热菌株。
4.根据权利要求3所述的一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，其特征在于，所述CMC鉴别培养基的组成如下：CMC-Na 5～10g、酵母膏1g、磷酸二氢钾0.25g、琼脂15g、土豆汁100mL，将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法，其特征在于，所述步骤(3)秸秆粉碎后还包括以动物尿液稀释液进行喷淋，所述动物尿液稀释液为将动物尿液用水稀释至尿素含量为0.5-0.8wt％；所述动物尿液稀释液的喷淋量为30～40mL/100g。
6.一种由权利要求1-5任一项所述的秸秆-粪污或污泥联合共处理接力式发酵方法制备的秸秆发酵产品。
7.一种如权利要求6所述的秸秆发酵产品作为农业有机肥的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，应用过程中，农业有机肥与无机肥的比例为5～8:1。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111662105A (zh) * 2020-06-22 2020-09-15 北京柏嘉伦环保科技有限公司 一种极端微生物降解污泥病原菌的方法、产品及应用
CN111689667A (zh) * 2020-06-22 2020-09-22 北京柏嘉伦环保科技有限公司 一种极端微生物降解污泥重金属的方法、产品及应用
CN113200770A (zh) * 2021-05-19 2021-08-03 付永全 一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺
CN114716273A (zh) * 2022-03-25 2022-07-08 浙江省柑橘研究所 一种农业废弃物在柑橘种植方面的综合利用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101817709A (zh) * 2010-05-06 2010-09-01 苏州荣基生态生物科技有限公司 一种具有防病功能的生物有机肥及其制备方法
CN103193527A (zh) * 2013-04-10 2013-07-10 河南农业大学 一种利用鸡粪发酵生产的有机肥及其生产方法
CN104193430A (zh) * 2014-08-27 2014-12-10 武汉瑞泽园生物环保科技有限公司 秸秆腐熟剂及其制备方法
CN108675902A (zh) * 2018-08-08 2018-10-19 界首市素灵农民专业合作社 一种用于农业沤肥的制作方法
CN108707050A (zh) * 2018-08-08 2018-10-26 界首市素灵农民专业合作社 一种解决土壤结板的有机肥
CN108821810A (zh) * 2018-09-21 2018-11-16 苏州农业职业技术学院 一种分散畜禽养殖废弃物收集处理方法
CN109797099A (zh) * 2019-03-12 2019-05-24 烟台青源环保科技有限公司 基于人粪尿与秸秆的沼气处理装置及处理工艺
CN110028340A (zh) * 2019-05-24 2019-07-19 山东省农业科学院畜牧兽医研究所 一种畜禽粪尿一体化的智能发酵系统及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101817709A (zh) * 2010-05-06 2010-09-01 苏州荣基生态生物科技有限公司 一种具有防病功能的生物有机肥及其制备方法
CN103193527A (zh) * 2013-04-10 2013-07-10 河南农业大学 一种利用鸡粪发酵生产的有机肥及其生产方法
CN104193430A (zh) * 2014-08-27 2014-12-10 武汉瑞泽园生物环保科技有限公司 秸秆腐熟剂及其制备方法
CN108675902A (zh) * 2018-08-08 2018-10-19 界首市素灵农民专业合作社 一种用于农业沤肥的制作方法
CN108707050A (zh) * 2018-08-08 2018-10-26 界首市素灵农民专业合作社 一种解决土壤结板的有机肥
CN108821810A (zh) * 2018-09-21 2018-11-16 苏州农业职业技术学院 一种分散畜禽养殖废弃物收集处理方法
CN109797099A (zh) * 2019-03-12 2019-05-24 烟台青源环保科技有限公司 基于人粪尿与秸秆的沼气处理装置及处理工艺
CN110028340A (zh) * 2019-05-24 2019-07-19 山东省农业科学院畜牧兽医研究所 一种畜禽粪尿一体化的智能发酵系统及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
武深树等: "《畜禽粪便污染防治技术》", 31 December 2014, 湖南科学技术出版社 *
耿丽平等: "秸秆还田土壤中高效纤维素分解菌的筛选及其特性", 《江苏农业科学》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111662105A (zh) * 2020-06-22 2020-09-15 北京柏嘉伦环保科技有限公司 一种极端微生物降解污泥病原菌的方法、产品及应用
CN111689667A (zh) * 2020-06-22 2020-09-22 北京柏嘉伦环保科技有限公司 一种极端微生物降解污泥重金属的方法、产品及应用
CN113200770A (zh) * 2021-05-19 2021-08-03 付永全 一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺
CN114716273A (zh) * 2022-03-25 2022-07-08 浙江省柑橘研究所 一种农业废弃物在柑橘种植方面的综合利用方法

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