CN111170571A - 一种家畜粪尿的液肥化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家畜粪尿的液肥化处理工艺，属于粪尿处理领域，处理步骤如下：a)将家畜粪尿进行固液分离，使液体分离物进行厌氧发酵处理，处理后污水利用好氧微生物进行好氧曝气生化处理，再经后续处理后达标排放；b)系统运行稳定，利用好氧曝气生化处理产生的污泥培养步骤a)中的好氧微生物，既可将培养产物调制成液肥，也可使所述培养产物回流到好氧生化池用于好氧曝气生化处理。本发明的方法工艺简单，既可以使污水达标排放，又可以产出益生菌含量高的微生物复合菌肥，同时降低了生化污泥的处理成本，利于推广。

Description

一种家畜粪尿的液肥化处理工艺

技术领域

本发明属于粪尿处理领域，具体的，涉及一种家畜粪尿的液肥化处理工艺。

背景技术

随着我国畜牧业的发展，畜牧业的规模化、集约化发展已成为必然趋势，然而，养殖业的粪尿排泄物及废水中含有大量有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌并产生恶臭，对环境质量造成极大影响，大量集中的粪便污水不合理的排放将会引起的也越来越严重的环境污染问题，因此对养殖业的粪污处理尤为重要，而养猪废水，其除了含有液态营养物N，P和K外，还包含许多氨基酸，维生素，酶及酶的氨基酸衍生物，因此对于养猪废水的处理，除了需要将养猪场废水进行净化使其达到排放标准之外，还有望将处理过程中的产物一部分或全部转化为液态肥料，从而实现进行资源化利用。

经检索，对于家畜粪尿的液肥化制备，现有技术已有相关的申请案公开，如中国专利申请号：2016106595363，公开日：2017年1月4日，发明创造名称为：家畜粪尿快速处理方法，该申请案包括以下步骤：收集家畜粪尿入沼气池发酵；用抽沙泵将发酵后的粪尿移至干湿分离区；发酵后的粪尿在干湿分离区自然沉淀4天，液体经麻袋落入收集池，得初液肥；固体留在底面上，得初干肥；初干肥被运输到干肥加工车间，经加工、包装制成固体商品肥料；初液肥被输送到生化处理池；得液体肥料；将液体肥料经液肥输送管道注入牧草田地； 7-10天后，液体肥料中的肥料被牧草吸收，液体肥料变为处理水；将处理水收集，并输送至蓄水池。该申请案的方法需要首先制备固体商品肥料再进行生化处理制备液体肥料，制备方法较为复杂，制备时间较长。

又如中国专利申请号：2016100636374，公开日：2016年10月12日，发明创造名称为：一种规模禽畜养殖场污染物一体化微生物法处理流程系统，该申请案冲圈粪尿水经过固液分离，产生的污水经过深池浮除加入特定的菌剂供氧进入多级好氧池，经过多级碳过滤和水草过滤可以放入池塘养鱼，可以直接浇地和自然水排放，亦可以回用到畜禽养殖场；冲圈粪水经过固液分离和深池浮除后所产生的滤渣粪与特定菌剂、辅料和病死畜禽尸体经过配比配合搅拌，密闭好氧发酵；同时将发酵气体回收转换成液肥。该申请案的通过在密闭好氧生物发酵期间，对多余发酵气体的整流、高压、冷却，转换成液体，从而形成液肥，处理步骤繁琐，而且最终形成的液肥难以保证含量较高的有效活菌数。

再如中国专利申请号为201810143912.2，公开日：2018年8月3日的申请案公开了一种利用畜禽粪污的液肥及其制备方法及其应用方法，属于畜禽粪污处理领域。其在待处理对象上先施加竹肥，将液肥喷洒在竹肥上予以使用；该液肥制备方法，将畜禽粪尿依次送入沼气池产生沼液，将沼液送入好氧处理池进行发酵，最终进入浓缩储存池经浓缩过滤即可制得；其中好氧处理池中使用产生3-10μm气泡的电磁式微纳米曝气装置进行间歇曝气。该申请案的方法需要在处理过程中投加生物复合酶，处理成本较高，且形成的液肥中的养分、活菌数含量难以达到可直接利用的程度，需要将进行浓缩才能制备出需要的液肥。综上以上申请案均涉及对畜禽粪污的制肥处理，但仍有继续优化的空间。

基于现有技术的缺陷，亟需发明一种更为简单的利用粪尿原位产生高质量液肥的处理工艺。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中利用家畜粪尿制备液肥的过程中存在的处理时间长，处理步骤繁琐的缺陷，本发明的方法利用好氧生化处理后产生的生化污泥定期导入至培养池，利用生化污泥中的死菌作为好氧微生物的营养成分，进行好氧微生物的培养，将所述培养池出水可继续用于好氧生化处理；系统稳定运行后，取培养池出水可以作为微生物液肥使用，本发明的方法工艺简单，既可以使污水达标排放，又可以产出益生菌含量高的液肥。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种家畜粪尿的液肥化处理工艺，所述工艺方法包括以下步骤：

a)将家畜粪尿进行固液分离，使液体分离物进行厌氧发酵处理，处理后污水利用好氧微生物进行好氧曝气生化处理，再经后续处理后达标排放；

b)系统运行稳定，利用好氧曝气生化处理产生的污泥培养步骤a)中的好氧微生物，所述培养产物既可作为液肥，也可用于好氧曝气生化处理。

作为本发明更进一步的改进，步骤a)所述用于厌氧发酵的菌体为兼性厌氧菌，所述好氧微生物为枯草芽孢杆菌。

作为本发明更进一步的改进，所述的好氧微生物为枯草芽孢杆菌，所述的兼性厌氧菌为屎肠球菌。

作为本发明更进一步的改进，所述的好氧微生物的菌株为Bacillus subtilisQS1，该菌株保藏于CGMCC-中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址：中国北京；保藏编号为CGMCCNO.17314，保藏日期：2019年3月8日；菌种分类命名：Bacillus subtilis。

作为本发明更进一步的改进，所述的兼性厌氧菌为屎肠球菌EC-11，所述屎肠球菌EC-11 的菌株为Enterococcus faecium，该菌株保藏于CGMCC-中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址：中国北京；保藏编号为CGMCCNO.17313。保藏日期：2019年 3月8日；菌种分类命名：Enterococcus faecium。

作为本发明更进一步的改进，所述后续处理步骤如下：将好氧曝气生化处理后的污水进行臭氧高级氧化处理，处理出水达标排放。

作为本发明更进一步的改进，所述好氧生化处理过程中采用微纳米曝气处理，控制微纳米曝气的气泡粒度在50nm～50μm之间，以好氧生化池体积为2500立方米计，控制微纳米曝气的流量大于1600L/min。

作为本发明更进一步的改进，步骤b)中用于培养好氧微生物的装置为培养池，所述用于好氧曝气生化处理的为好氧生化池，所述培养池与好氧生化池相连通，在所述培养过程中采用微纳米曝气方式培养，以培养池体积为100立方米计，控制微纳米曝气的流量大于 60L/min，气泡粒度在50nm～50μm之间。

作为本发明更进一步的改进，所述步骤b)具体的设置如下：所述的好氧生化池的体积为2500立方米，培养池体积为100立方米，培养池内首先初期培养QS1好氧菌，使其达到一定的活菌浓度(一般控制在10的7次方以上)，系统运行稳定后，每天从好氧生化池中导入1吨活性污泥到培养池，具体为：好氧生化池停止曝气并沉淀一小时后，从其底部抽出活性污泥到培养池，同时从培养池溢流一吨培养液进入2500立方米的好氧生化池；

作为本发明更进一步的改进，一个月后将每天从好氧生化池导入培养池的活性污泥加大到5吨，同时从培养池每天溢流5吨的培养液到好氧生化池；周边种植企业需要液肥的时候每天可从培养池抽出最大50吨的液肥通过滴灌或喷灌浇灌农田，随后从好氧生化池导入等量+5吨的活性污泥到培养池，溢流5吨培养液(液肥)回到好氧生化池。

作为本发明更进一步的改进，所述家畜粪尿包括猪粪尿。

作为本发明更进一步的改进，本发明提供了一种液肥，所述液肥通过所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺处理得到。

作为本发明更进一步的改进，本发明工艺的处理步骤具体为：

a)将猪粪尿进行固液分离，将液体分离物导入原水池，向原水池中投加兼性厌氧菌-屎肠球菌EC-11，在原水池中不进行生化处理，原水池仅作为固液分离后液体分离物的接收装置；

b)将原水池得到的混合物导入至黑膜沼气池进行厌氧发酵处理；

c)处理后污水进入好氧生化池处理，该处理过程采用的好氧微生物为枯草芽孢杆菌QS1；

d)运行一段时间，停止曝气，通过污泥导出装置将好氧生化池沉淀产生的生化污泥导入至培养池，所述培养池中已接种有一定量的枯草芽孢杆菌QS1，同时培养池的产物溢流进入好氧生化池；

e)所述好氧生化池出水再经臭氧高级氧化处理后达标排放；

f)系统稳定运行后，可按实际需求定期取一定量培养池出水，作为微生物液肥使用。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的家畜粪尿的液肥化处理工艺，利用好氧生化处理后产生的生化污泥定期导入至培养池，利用生化污泥中的死菌作为好氧微生物的营养成分，进行好氧微生物的培养，将培养产物不仅作为液肥，同时可用于好氧曝气生化处理，所述培养池的培养产物为含有大量活菌、养分，可直接利用的微生物菌液，本发明的方法一方面将生化污泥中含有的大量死菌及营养物质作为微生物培养繁殖的培养液成分，大大促进好氧微生物的繁殖扩增，从而提高好氧生化处理效率，同时相对现有技术将生化污泥直接排出的方式可以有效将生化污泥直接进行资源化利用，一定程度上降低了污泥的处理成本。另一方面，培养池出水不仅含有大量活菌，同时含有转化之后的营养物质，也可以直接作为微生物液肥来使用，因此本发明的工艺不仅能够使粪尿污水处理后达标排放，同时能够原位进行生物液肥的生成，利于推广。

(2)本发明的家畜粪尿的液肥化处理工艺，首先将粪尿污水采用兼性厌氧菌进行高效厌氧发酵，大幅度降低粪尿中的COD以及氨氮含量，以利于后续好氧生化处理，在厌氧发酵后的污水进入生化处理池的过程中，兼性厌氧菌也随之进入好氧生化处理池，在生化处理池中可以实现兼性厌氧菌和好氧菌的共存，因此产生的生化污泥中含有的死菌中既包括好氧菌，又包括兼性厌氧菌，其死菌中含有的营养物质成分更加丰富和多样化，在培养池中进行好氧菌培养的过程中更有利于好氧菌的生长繁殖，同时还可以形成活菌数更高的微生物复合菌肥。

(3)本发明的家畜粪尿的液肥化处理工艺，通过该工艺制备的液肥为液体形式，更有利于使用，该液体肥料中不仅含有大量的活菌，活菌数可达1.1～1.25亿cfu/g，还含有微生物代谢产生的各种有用的酶和氨基酸，可以直接应用于促进农作物果蔬的生长，同时经过该工艺处理得到废水COD含量低于40mg/L，氨氮含量可降低至100mg/L以下，可以用于农田的灌溉。

附图说明

图1为实施例1中的猪粪尿的液肥化处理工艺路线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例的处理对象为湖南省永州庭丰大型猪场产生的猪粪污，工艺路线图如图1所示，该工艺中设置与好氧生化处理池相连通的好氧微生物培养池，所述好氧微生物培养池体积为 100立方米，所述好氧微生物培养池内初期培养QS1好氧菌个数大于10⁷，所述方法包括以下步骤：

a)将猪粪尿进行固液分离，将液体分离物导入原水池，向原水池中投加兼性厌氧菌-屎肠球菌EC-11菌粉，所述屎肠球菌EC-11的菌株为Enterococcus faecium，该菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNO.17313；所述EC-11菌种送至中国科学院微生物研究所检验，得到中国科学院微生物研究所出具的检验报告，所述屎肠球菌EC-11的细胞形态和理化检验结果如表1所示，所述屎肠球菌EC-11的16S rRNA基因序列测定结果如表2所示，EC-11的pheS基因序列测定结果如表3所示。在原水池中不进行生化处理，原水池仅作为固液分离后液体分离物的接收装置，通过投加兼性厌氧菌菌-屎肠球菌 EC-11，得到含有菌液的尿液混合物；

表1屎肠球菌EC-11的细胞形态和理化检验结果

表2屎肠球菌EC-11的16S rRNA基因序列测定结果

表3屎肠球菌EC-11的pheS基因序列测定结果

b)原水池的混合物导入至黑膜沼气池进行厌氧发酵处理，利用黑膜沼气池集发酵、贮气于一体的超大型的沼气池的特点，依靠屎肠球菌EC-11在厌氧条件下高效降解有机物的功能，使有机底物得到降解并部分转化生成沼气，所述步骤a)中屎肠球菌EC-11菌粉的投入量不低于厌氧池池容每立方米1克，以屎肠球菌EC-11在原水池中的活菌数不低于500000cfu/g 以上范围时计，经过处理后污水的COD含量和氨氮含量均大幅度降低，经过处理后COD含量由4600mg/L降低至3000mg/L，氨氮含量由3000mg/L降低至1800mg/L；

c)处理后污水进入好氧生化处理池处理，所述好氧生化处理池体积为2500立方米，如图1所示，该好氧生化处理池中设置有微纳米曝气装置，控制微纳米曝气的气泡粒度在50nm～ 50μm之间，以好氧生化池体积为1000L计，控制微纳米曝气的流量大于60L/min。通过微纳米曝气提高池体中的溶氧量，提高生化反应效率，利用枯草芽孢杆菌进行高效的好氧生化反应对有机物处理，所述的好氧生化处理池与培养池相连通，向培养池中投加枯草芽孢杆菌QS1 菌粉，在培养池内采用微纳米曝气方式进行枯草芽孢杆菌的培养，以培养池体积为100立方米计，控制微纳米曝气的流量大于60L/min，气泡粒度在50nm～50μm之间，所述的枯草芽孢杆菌菌粉的加入质量不低于每立方米6克，以枯草芽孢杆菌在培养池中的活菌数不低于 600000cfu/g以上范围时计；所述的好氧微生物的菌株QS1为Bacillussubtilis，该菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNO.17314，保藏日期为： 2019年3月08日。

将该菌种送至中国科学院微生物研究所检验，由中国科学院微生物研究所出具的检验报告中，所述枯草芽孢杆菌QS1的细胞形态和理化检验结果如表4所示，所述枯草芽孢杆菌 QS1的16S rRNA基因序列测定结果如表5所示，枯草芽孢杆菌QS1的pheS基因序列测定结果如表6所示。

表4枯草芽孢杆菌QS1的细胞形态和理化检验结果

表5枯草芽孢杆菌QS1的16S rRNA基因序列测定结果

表6枯草芽孢杆菌QS1的gyrB基因序列测定结果

d)系统运行一段时间，停止曝气，通过污泥导出装置(污泥泵)将生化处理池沉淀产生的生化污泥导入至QS1培养池，所述好氧微生物培养池中已接种有一定量的枯草芽孢杆菌 QS1，接种过程如下：向培养池中投加枯草芽孢杆菌QS1菌粉，所述的枯草芽孢杆菌QS1菌粉的加入质量不低于每立方米培养池池容8克，以枯草芽孢杆菌QS1在培养池中的活菌数不低于800000cfu/g以上范围时计；

本发明通过生化污泥导入，利用生化污泥中含有的大量死菌及营养物质作为微生物培养繁殖的培养液成分，大大促进好氧微生物的繁殖扩增，从而提高好氧生化处理效率，同时培养池的产物可以溢流进入好氧生化处理池，利用培养池中大量增值的QS1好氧菌进行高效的好氧生化处理，本发明的方法可以同时显著减少好氧生化池的剩余污泥(死泥)量；

e)所述生化处理池出水再经氧化塘、人工池处理后达标排放，所述氧化塘处理过程中利用中国专利申请号为CN201910534307.2的申请案公开的在池中导入臭氧进行臭氧高级氧化，同时对水体进行微纳米曝气处理，该过程中利用微纳米曝气加臭氧而产生大量的羟基自由基，进一步降低COD、氨氮，同时对水体进行脱色、去除杂菌，该过程以氧化塘反应池体积为1000L 计，控制微纳米曝气的流量大于60L/min，气泡粒度在50nm～50μm之间，同时控制臭氧的通入量不低于2g/h。经过处理后COD含量和氨氮含量均小于200mg/L，可以达到畜禽养殖物排放标准。经过人工池停留后可稳定达标排放，可以达到农田灌溉以上的标准，可以根据实际需要选择性的添加人工池，表7为各处理阶段处理测试结果。

f)系统稳定运行后，可按实际需求定期取部分培养池出水，作为微生物液肥使用，系统启动不同时间后培养池内各物质测试结果如表8所示。

表7各处理阶段测试结果

表8培养池液肥化工艺测试结果

该培养池产生的液肥有效活菌数，杂菌率，pH均符合国标的要求，该粪尿处理工艺运行稳定后(最初需70天左右调整)，每天可连续生产10-50吨液肥(根据实际周边需求可以自由调整)。不使用液肥的季节可将培养池的出水全部回流到好氧生化池，直接处理到达标排放。

实施例2

本实施例的处理对象和所使用的菌株与实施例1相同，所述工艺包括以下步骤：

a)将猪粪尿进行固液分离，将液体分离物导入原水池，向原水池中投加兼性厌氧菌菌-屎肠球菌EC-11菌粉，

b)原水池的出水流入至黑膜沼气池进行厌氧发酵处理，处理后污水进入好氧生化处理池处理；所述步骤a)中的屎肠球菌EC-11菌粉的加入量不低于每立方米1.5克，以屎肠球菌 EC-11在原水池中的活菌数不低于750000cfu/g以上范围时计。

c)设置好氧微生物培养池，并向培养池中投加枯草芽孢杆菌QS1菌粉，所述的枯草芽孢杆菌QS1菌粉的加入质量不低于每立方米培养池池容8克，以枯草芽孢杆菌QS1在培养池中的活菌数不低于800000cfu/g以上范围时计，定期将所述生化污泥导入至培养池。

d)使培养池出水溢流入至好氧生化处理池处理，所述生化处理池出水再经氧化塘，人工池处理后达标排放，处理过程同实施例1，工艺处理测试结果如表9所示。

e)系统稳定运行后，取培养池部分出水，作为微生物液肥使用，培养池液肥化工艺测试结果如表10所示。

表9工艺处理测试结果

表10培养池液肥化工艺测试结果

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

序列表

<110> 浙江亲水园生物科技有限公司

<120> 一种家畜粪尿的液肥化处理工艺

<160> 4

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1377

<212> DNA

<213> 枯草芽孢杆菌16S rRNA 基因(Bacillus subtilis)

<400> 1

ctcaccgact tcgggtgtta caaactctcg tggtgtgacg ggcggtgtgt acaaggcccg 60

ggaacgtatt caccgcggca tgctgatccg cgattactag cgattccagc ttcacgcagt 120

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tttcgctgcc ctttgttctg tccattgtag cacgtgtgta gcccaggtca taaggggcat 240

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gaattaaacc acatgctcca ccgcttgtgc gggcccccgt caattccttt gagtttcagt 540

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aaacccccta acacttagca ctcatcgttt acggcgtgga ctaccagggt atctaatcct 660

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actggtgttc ctccacatct ctacgcattt caccgctaca cgtggaattc cactctcctc 780

ttctgcactc aagttcccca gtttccaatg accctccccg gttgagccgg gggctttcac 840

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aggttaccca cgtgttactc acccgtccgc cgctaacatc agggagcaag ctcccat 1377

<210> 2

<211> 889

<212> DNA

<213> 枯草芽孢杆菌 gyrB 基因序列(Bacillus subtilis)

<400> 2

gatgtgacgg tcaccgtgac ggtaaaattc accgccaaac ctataaacgc ggagttccgg 60

ttacagacct tgaaatcatt ggcgaaacgg atcatacagg aacgacgaca cattttgtcc 120

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actgctcttc aaagatccga gcatctccga gtatatacga agggggatt 889

<210> 3

<211> 1404

<212> DNA

<213> 屎肠球菌16s rRNA基因序列(Enterococcus faecium)

<400> 3

acctcaccga cttcgggtgt tacaaactct cgtggtgtga cgggcggtgt gtacaaggcc 60

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cggggaaaaa gaagcgttcg actg 1404

<210> 4

<211> 444

<212> DNA

<213> 屎肠球菌pheS基因序列(Enterococcus faecium)

<400> 4

ttttaaggac gagatattga ttcggacaca tacttcacca gtccaagcac ggacaatgga 60

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agatacagat gatgcgaccc acagtcatca gttccatcaa attgaagggc tagttgttga 180

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Claims (10)

1.一种家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述工艺方法包括以下步骤：

a)将家畜粪尿进行固液分离，使液体分离物进行厌氧发酵处理，处理后污水利用好氧微生物进行好氧曝气生化处理，再经后续处理后达标排放；

b)系统运行稳定，利用好氧曝气生化处理产生的污泥培养步骤a)中的好氧微生物，所述培养产物既可作为液肥，也可用于好氧曝气生化处理。

2.根据权利要求1所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：步骤a)所述用于厌氧发酵的菌体为兼性厌氧菌，所述好氧微生物为枯草芽孢杆菌。

3.根据权利要求2所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述的好氧微生物为枯草芽孢杆菌，所述的兼性厌氧菌为屎肠球菌。

4.根据权利要求3所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述的好氧微生物的菌株为Bacillus subtilis QS1，该菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNO.17314。

5.根据权利要求4所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述的兼性厌氧菌为屎肠球菌EC-11，所述屎肠球菌EC-11的菌株为Enterococcus faecium，该菌株保藏于中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNO.17313。

6.根据权利要求3或4所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述后续处理操作如下：将好氧曝气生化处理后的污水进行臭氧高级氧化处理，处理出水达标排放。

7.根据权利要求5所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述好氧生化处理过程中采用微纳米曝气处理，控制微纳米曝气的气泡粒度在50nm～50μm之间，以好氧生化池体积为2500立方米计，控制微纳米曝气的流量大于1600L/min。

8.根据权利要求6所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：步骤b)中用于培养好氧微生物的装置为培养池，在培养过程中采用微纳米曝气方式培养，以培养池体积为100立方米计，控制微纳米曝气的流量大于60L/min，气泡粒度在50nm～50μm之间。

9.根据权利要求8所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺，其特征在于：所述家畜粪尿包括猪粪尿。

10.一种液肥，其特征在于：所述液肥通过权利要求1～9所述的家畜粪尿的液肥化处理工艺处理得到。

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