CN111217638A - 一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂及制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂及制备方法与应用，包括如下重量份的组分：过酸化沼液20份，自来水10份，过氧化氢酶0.06份，嗜热链球菌0.05份，嗜酸乳杆菌0.05份，蛭石2份，硅藻土2份。本发明以厌氧沼气发酵失败产生的过酸化沼液为主要原料，经离心、巴氏杀菌等处理步骤，加入过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、蛭石和硅藻土等酶类、活性微生物、多孔性材料制得堆肥添加剂。本发明充分利用过酸化沼液中富含的挥发性脂肪酸类物质，在鸡粪、牛粪等农牧业废弃物的堆肥处理中具有良好的作用，制备工艺简洁、产品成本低廉、效果突出，在农业废弃物循环利用领域应用前景广阔。
Description
技术领域：
本发明涉及一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂及制备方法与应用，属于农业资源开发与环保技术领域。
背景技术：
近年来，随着我国社会生产力水平的大幅提高和人民收入的逐步增长，市场对于肉、蛋、奶等畜禽产品的需求不断扩大，而规模化养殖方式的推广、新品种的培育引进和政府惠农政策的合理引导，共同促进了我国畜牧养殖业的蓬勃发展。据国家统计局统计年鉴，2018年我国肉类产品总产量达8624.63万吨，禽蛋产量达3128.28万吨，牛奶产量达3074.56万吨，均位居世界前列。但是，在生产高速发展的同时，畜牧业相关的固体废弃物累积、污水排放和大气污染等环境问题并不能忽视，规模化的养殖方式常常远超出周围环境的承载能力，给城乡人民的生活造成了严重困扰。
目前我国每年各类禽畜粪便产生量达3亿吨以上，畜牧业源的“三废”问题，尤以巨量的禽畜粪便最为突出。目前禽畜粪便的处理方式主要有直接还田、厌氧沼气发酵、堆肥等方式，其中堆肥的处理方式技术门槛较低、对设备要求不高，能够在削减氮、磷等污染物排放的同时获取优良有机肥料，大大提高产品附加值，目前在我国农村地区获得了较好的推广。但是，传统的堆肥方式存在氮损失大、堆肥时间长、有害微生物去除不彻底、臭味和温室气体超量散发等问题，易造成次生污染。通过调节原料C/N、投加微生物菌剂或镁盐、磷酸等添加剂、使用辅助发酵设备等手段，可以部分解决这些问题，提高堆肥效率和增加产品经济价值。然而，不同农牧业原料的获取在时间、空间上存在较大不确定性，大量化学药剂的使用和专用设备的购买可能引入其他污染物及造成成本飙升等，限制了这些手段的应用。有研究表明，包含乙酸、丙酸、正丁酸等在内的多种挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids，VFAs)不但可有效调节堆肥体系pH，而且可作为硝化细菌等重要堆肥微生物菌群的优良碳源，有效促进有机物料堆肥的微生物进程，具有减少氮损失、缩短堆肥时间、抑制有害微生物生长和减少氨气等臭味和温室气体排放的功能。廉价而高效的挥发性脂肪酸资源的取得与利用，对于提高禽畜粪便等农牧业废弃物堆肥化利用效率，减少次生污染，具有重要的实践意义。
过酸化沼液是有机物料厌氧沼气发酵中，容易出现的一种沼液形式。在以果蔬废弃物、厨余垃圾等营养丰富、含水量高的原料进行厌氧沼气发酵时，由于底物分解产酸的速度严重超出了产甲烷菌群的利用速度，常会导致挥发性脂肪酸的过量累积，体系pH急剧下降、酸碱失衡，超出了沼气微生物菌群自我调节能力，进而导致发酵停滞。相较其它正常发酵获得的沼液，此时的沼液中富含高浓度的挥发性脂肪酸类物质，pH较低，称为过酸化沼液。长期以来，过酸化沼液缺乏有效利用途径，往往只能白白排出、丢弃，造成了有价值资源的浪费。
中国专利文献CN106187460A(申请号：201610532368.1)公开了一种污泥有机质催化腐殖化的方法，该发明以含铁物质(如生铁屑、氧化铁)为催化剂，酚类化合物(如儿茶酚)作为添加剂，对污泥进行好氧发酵处理，可提高产品中腐植酸含量，加快堆肥化进程。但由于该复合催化剂、添加剂均采用工业原料，成本较高，而且在处理中大量引入重金属、化学合成物质容易对环境造成二次污染；王磊元等(王磊元,刘飞,秦翠兰,等.木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响[J].中国农机化学报,2015(03):302-306.)在牛粪堆肥中添加不同浓度的木醋液，能够显著提高产品铵态氮、硝态氮含量，减少氨气挥发和氮素损失，且有利于堆肥腐熟过程，但是木醋液由木质化秸秆等材料经高温(500℃)裂解而来，其生产是高耗能过程，原料成本较高。
中国专利文献(申请号：201911100288.9)公开了一种以过酸化沼液为主要原料的青贮添加剂及其制备方法与应用，该发明涉及的青贮添加剂包括如下原料组分：过酸化沼液、自来水、果胶酶、木聚糖酶、过氧化氢酶；并且公开了过酸化沼液的获取方法；但是并未涉及过酸化沼液在堆肥中的应用。
发明内容：
本发明针对现有技术的不足，提供了一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂及制备方法与应用。
本发明结合过酸化沼液富含挥发性脂肪酸的突出特点，并补充其它有用材料，在农牧业废弃物堆肥过程中加以运用，不但可充分消纳过酸化沼液，而且可以优化堆肥过程，实现资源的高值化利用。
本发明涉及的堆肥添加剂是以厌氧沼气发酵产生的过酸化沼液为主要原料，并加入对堆肥进程有益的多孔性材料、生物酶类、功能微生物等物质制得；所述过酸化沼液含有高浓度的乙酸、丙酸、正丁酸等挥发性脂肪酸类物质。本发明提供的堆肥添加剂不但可充分消纳厌氧沼气发酵产生的过酸化沼液，实现资源高值化利用；而且应用于禽畜粪便等农牧业废弃物堆肥处理具有显著的有益效果，具有降低氮损失、缩短堆肥时间、抑制有害微生物生长和减少氨气等臭味和温室气体排放等良好功能，有效提高堆肥产品品质。
术语说明：
堆肥：以禽畜粪便和秸秆、餐厨垃圾等有机物料为原料，根据原料来源和性质不同，人为调控温度、湿度、通风量、pH、碳氮比等条件，将各种原料按照一定比例混合后堆积为一定尺寸的堆体，通过土著或人工添加的微生物菌群的代谢活动，发生矿化、腐植化和无害化等一系列生化过程，将大分子有机物降解为无机物或小分子有机物，最终可形成富含氮磷钾等植物营养元素和小肽、有机酸等植物活性物质的有机肥料。
过酸化沼液粗液：以果蔬废弃物、餐厨垃圾等营养丰富、含水量高的原料进行厌氧沼气发酵室，若存在有机负荷过大、C/N比失衡等问题，常会由于微生物产酸速度远超产甲烷菌产沼气速率，而出现挥发性脂肪酸大量累积、pH急剧下降的现象，酸化的沼液超过大多数沼气微生物的耐受范围，使发酵停滞，这种沼液富含乙酸、丙酸、正丁酸等挥发性脂肪酸，pH值通常低于5.5，称为过酸化沼液粗液。
堆肥添加剂：为促进有机物料的堆肥化进程，或实现降低堆肥过程物料损耗、缩短发酵进程、杀灭致病微生物、降低异味和温室气体排放、提高产品附加值等不同功能，而在堆肥过程中额外添加的有用物质；根据来源和性质不同，主要包括化学合成品、微生物菌剂、活性酶类等不同种类。
本发明所述的技术方案如下：
一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂，包括如下重量份的原料组分：
过酸化沼液20份，自来水10～20份，过氧化氢酶0.02～0.06份，嗜热链球菌0.05～0.1份，嗜酸乳杆菌0.05～0.1份，蛭石1～3份，硅藻土1～3份；
所述过氧化氢酶的酶活力为(0.5～1.5)×104IU/g；
所述嗜热链球菌的活菌数为(1.0～2.0)×108cfu/g；
所述嗜酸乳杆菌的活菌数为(1.0～2.0)×108cfu/g。
根据本发明优选的，所述过酸化沼液为富含可溶性糖的蔬菜废弃物或/和餐厨垃圾厌氧沼气发酵失败后，排出的过酸化沼液粗液除去沼渣等固形物后的液体，pH为4.0～5.5。
进一步优选的，所选过酸化沼液pH为5.0。
根据本发明优选的，所述过氧化氢酶的酶活力为1.0×104IU/g；
根据本发明优选的，所述嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)菌株编号为ATCC19258、ATCC 14485或ATCC 11506。
进一步优选的，所述嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)菌株编号为ATCC11506，活菌数为2.0×108cfu/g。
根据本发明优选的，所述嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌株编号为ATCC 33200、ATCC 21052或ATCC 25175。
进一步优选的，所述嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌株编号为ATCC21052，活菌数为2.0×108cfu/g。
根据本发明优选的，所述堆肥添加剂，包括如下重量份的原料组分：过酸化沼液20份，自来水10份，酶活力为1.0×104IU/g的过氧化氢酶0.06份，酶活力为2.0×108cfu/g的嗜热链球菌0.05份，酶活力为2.0×108cfu/g的嗜酸乳杆菌0.05份，蛭石2份，硅藻土2份。
所述过氧化氢酶为市售商品酶。
上述堆肥添加剂的制备方法，包括步骤如下：
(1)将过酸化沼液进行巴氏杀菌处理：在65～80℃条件下，持续加热处理20～60min，制得处理液1；处理液1中产甲烷菌无检出，大肠杆菌数降至3cfu/mL以下即为合格；
(2)按重量份取步骤(1)制得的处理液1，并加入相应重量份的自来水混合均匀，制得处理液2；
(3)向步骤(2)制得的处理液2中添加相应重量份的过氧化氢酶、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌，充分混合均匀，制得储备液；
(4)向步骤(3)制得的储备液中添加相应重量份的蛭石、硅藻土，即得所述堆肥添加剂。
所述堆肥添加剂使用前，混匀使用。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中的过酸化沼液是过酸化沼液粗液经过2000～4000rpm离心5～15min，去除沼渣等固形物后的液体。
进一步优选的，所述离心条件为：3000rpm离心10min。
根据本发明优选的，所述步骤(1)的巴氏杀菌条件：处理温度为68～75℃，处理时间为40～60min。
进一步优选的，所述步骤(1)的巴氏杀菌条件：处理温度为72℃，处理时间为40min。
根据本发明优选的，所述步骤(2)制得的处理液2的挥发性脂肪酸总浓度为(1.2～2.4)×104mg/L。
进一步优选的，所述步骤(2)制得的处理液2的挥发性脂肪酸总浓度为1.8×104mg/L。
上述添加剂在堆肥中的应用。
上述堆肥添加剂的应用方法，包括如下步骤：
a.将堆肥原料粉碎至1.0cm以下粒径的颗粒，混合均匀；
b.将步骤a处理的堆肥原料与堆肥添加剂按照重量比1000：(1～2)的比例混合均匀，堆放腐熟；
c.常温条件下每隔4～10d进行翻堆操作，堆制50～80d，即得有机肥产品。
根据本发明优选的，所选步骤b中堆肥原料与堆肥添加剂的重量比为1000：2。
根据本发明优选的，所选步骤c中每隔5d进行翻堆操作，堆制60d，即得有机肥产品。
本发明中没有特别限定的，按本领域常规技术选择即可。
本发明的作用原理：
我国禽畜粪便等农业废弃物年产量巨大，堆肥是一种经济、有效的废弃物无害化处理与资源化利用方式。堆肥是一个多种微生物菌群共同参与的复杂生化过程，在堆肥物料中添加一定量的挥发性脂肪酸，能够为硝化细菌等重要堆肥功能微生物提供所需的碳源，同时调节系统pH，起到促进堆肥进程和优化产品性能的效果。作为酸化停滞的厌氧沼气发酵的副产品，过酸化沼液中含有高浓度的挥发性脂肪酸。将过酸化沼液经适当处理，并补充过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌和蛭石、硅藻土等其它有效成分，制成堆肥添加剂应用于堆肥过程中，不但可有效促进堆肥进程、减少环境危害、提高堆肥质量，而且充分消纳了过酸化沼液资源，无次生危害产生，具有良好的经济和生态价值。
本发明的有益效果如下：
1、本发明涉及的堆肥添加剂对堆肥过程具有良好促进效果，所述堆肥添加剂含有高浓度的挥发性脂肪酸，可有效调节体系pH，保障有益微生物生存，减少碳损失、氨挥发；挥发性脂肪酸同时又是硝化细菌等重要堆肥功能微生物的良好碳源，可调节物料C/N、促进微生物生长，进而促进堆肥进程、缩短堆肥时间；在此基础上，辅以过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌及蛭石、硅藻土等有效成分，可进一步加强清除破坏性氧自由基、抑制有害微生物生长和降低氮损失、减少氨气排放的效果；
2、原料成本低廉，本发明所述堆肥添加剂主要原料为过酸化沼液，来源于酸化停滞的厌氧沼气发酵副产品，不需要额外购置其它挥发性脂肪酸产品，可实现农业废弃物资源的充分利用，变废为宝；
3、安全性好，本发明所述堆肥添加剂以过酸化沼液为主要原料，来源于农业废弃物的厌氧沼气发酵，而厌氧沼气发酵过程可抑制绝大多数好氧的致病微生物生长繁殖，同时辅以曝巴氏消毒过程，可除去产甲烷菌和大肠杆菌等致病菌，不会在堆肥过程中引入有害微生物；
4、制备方法科学，本发明所述堆肥添加剂的制备方法科学合理、简洁高效，所采用技术均为农村能源环保与生物技术领域的常用技术手段，所使用仪器设备为常见环境和微生物发酵设备，易于进行推广；
5、具有良好的环保和经济效益，发明所述堆肥添加剂可解决厌氧沼气发酵失败产生的过酸化沼液的处理利用问题，实现资源的循环利用，全程不产生二次污染；本堆肥添加剂应用于农业废弃物的堆肥过程，制得的有机肥腐熟效果彻底、pH适中、富含多种植物有益元素、多肽和有益微生物，且无刺激性异味，肥效优良。
附图说明
图1为鸡粪堆肥过程NH3浓度变化；
图2为牛粪堆肥过程NH3浓度变化；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但保护范围不限于此。
菌种来源：
嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)菌株编号为ATCC 19258、ATCC 14485或ATCC11506，均可购自美国典型培养物保藏中心，为已知在售菌株。
嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌株编号为ATCC 33200、ATCC 21052或ATCC25175，均可购自美国典型培养物保藏中心，为已知在售菌株。
实施例1
一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂，包括如下重量份的组分：
过酸化沼液20份，自来水10份，过氧化氢酶(酶活力：1.0×104IU/g)0.06份，嗜热链球菌ATCC 11506(2.0×108cfu/g)0.05份，嗜酸乳杆菌ATCC 21052(2.0×108cfu/g)0.05份，蛭石2份，硅藻土2份。
所述堆肥添加剂的制备方法，包括步骤如下：
(1)取pH5.0的过酸化沼液粗液，以3000rpm离心处理10min，除去沼渣等固形物，制得处理液1，即为过酸化沼液；
(2)取步骤(1)制得的处理液1进行巴氏杀菌处理：在72℃条件下，持续加热处理40min，处理后沼液中产甲烷菌无检出，大肠杆菌数降至3cfu/mL，制得处理液2；
(3)向步骤(2)制得的处理液2，按上述重量份，加入相应重量份的自来水混合均匀，制得处理液3，处理液3中挥发性脂肪酸总浓度为1.8×104mg/L；
(4)向步骤(3)制得的处理液3中添加相应重量份的过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌，充分溶解均匀，制得储备液；
(5)取步骤(4)制得的储备液，添加相应重量份的蛭石、硅藻土，即得所述堆肥添加剂。
实施例2：
一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂，包括如下重量份的组分：
过酸化沼液20份，自来水20份，过氧化氢酶(酶活力：1.0×104IU/g)0.02份，嗜热链球菌ATCC 11506(1.0×108cfu/g)0.05份，嗜酸乳杆菌ATCC 21052(1.0×108cfu/g)0.05份，蛭石1份，硅藻土1份。
所述堆肥添加剂的制备方法，步骤如下：
(1)取pH5.5的过酸化沼液粗液，以4000rpm离心处理5min，除去沼渣等固形物，制得处理液1，即为过酸化沼液；
(2)取步骤(1)制得的处理液1进行巴氏杀菌处理：在65℃条件下，持续加热处理20min，处理后沼液中产甲烷菌无检出，大肠杆菌数降至3cfu/mL，制得处理液2；
(3)向步骤(2)制得的处理液2，按上述重量份，加入相应重量份的自来水混合均匀，制得处理液3，处理液3中挥发性脂肪酸总浓度为1.35×104mg/L；
(4)向步骤(3)制得的处理液3中添加相应重量份的过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌，充分溶解均匀，制得储备液；
(5)取步骤(4)制得的储备液，添加相应重量份的蛭石、硅藻土，即得所述堆肥添加剂。
实施例3
一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂，包括如下重量份的组分：
过酸化沼液20份，自来水15份，过氧化氢酶(酶活力：1.5×104IU/g)0.06份，嗜热链球菌ATCC 19258(2.0×108cfu/g)0.1份，嗜酸乳杆菌ATCC 33200(2.0×108cfu/g)0.1份，蛭石3份，硅藻土3份。
所述堆肥添加剂的制备方法，步骤如下：
(1)取pH4.5的过酸化沼液粗液，以3000rpm离心处理15min，除去沼渣等固形物，制得处理液1，即为过酸化沼液；
(2)取步骤(1)制得的处理液1进行巴氏杀菌处理：在80℃条件下，持续加热处理60min，处理后沼液中产甲烷菌无检出，大肠杆菌数降至1cfu/mL，制得处理液2；
(3)向步骤(2)制得的处理液2，按上述重量份，加入相应重量份的自来水混合均匀，制得处理液3，处理液3中挥发性脂肪酸总浓度为2.0×104mg/L；
(4)向步骤(3)制得的处理液3中添加相应重量份的过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌，充分溶解均匀，制得储备液；
(5)取步骤(4)制得的储备液，添加相应重量份的蛭石、硅藻土，即得所述堆肥添加剂。
对比例1：
与实施例1所述的堆肥添加剂及其制备过程相比，不同之处在于以正常厌氧沼气发酵产生的沼液(pH为7.8)代替过酸化沼液。具体为：
一种含有正常厌氧沼气发酵产生的沼液(pH为7.8)的堆肥添加剂，包括如下重量份的组分：
正常厌氧发酵沼液20份，自来水10份，过氧化氢酶(酶活力：1.0×104IU/g)0.06份，嗜热链球菌ATCC 11506(2.0×108cfu/g)0.05份，嗜酸乳杆菌ATCC 21052(2.0×108cfu/g)0.05份，蛭石2份，硅藻土2份。
所述堆肥添加剂的制备方法，步骤如下：
(1)取pH7.8的正常厌氧沼气发酵产生的沼液粗液，以3000rpm离心处理10min，除去沼渣等固形物，制得处理液1，即为正常厌氧发酵沼液；
(2)取步骤(1)制得的处理液1进行巴氏杀菌处理：在72℃条件下，持续加热处理40min，处理后沼液中产甲烷菌无检出，大肠杆菌数降至3cfu/mL，制得处理液2；
(3)向步骤(2)制得的处理液2，按上述重量份，加入相应重量份的自来水混合均匀，制得处理液3，处理液3中挥发性脂肪酸总浓度为0.2×104mg/L；
(4)向步骤(3)制得的处理液3中添加相应重量份的过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌，充分溶解均匀，制得储备液；
(5)取步骤(4)制得的储备液，添加相应重量份的蛭石、硅藻土，即得所述堆肥添加剂。
对比例2：
与实施例1所述的堆肥添加剂及其制备过程相比，不同之处在于用相同质量的无菌水代替过氧化氢酶、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌的加入。
对比例3：
与实施例1所述的堆肥添加剂及其制备过程相比，不同之处在于用相同质量的无菌水代替蛭石和硅藻土的加入。
对比例4：
与实施例1所述的堆肥添加剂及其制备过程相比，不同之处在于制备过程中不进行巴氏杀菌的处理步骤。
对比例5：
与实施例1所述的堆肥添加剂及其制备过程相比，不同之处在于将过酸化沼液替换为等量的过酸化沼液中含有的挥发性脂肪酸成分，具体步骤如下：
(1)挥发性脂肪酸溶液的获取：以化学纯丙酸、乙酸和正丁酸用水配置混合液模拟过酸化沼液，混合液中丙酸、乙酸、正丁酸的浓度均为0.9×104mg/L，挥发性脂肪酸总浓度为2.7×104mg/L，此即为试验用挥发性脂肪酸溶液；
(2)取步骤(1)制得的试验用挥发性脂肪酸溶液进行巴氏杀菌处理：在72℃条件下，持续加热处理40min，处理后沼液中产甲烷菌、大肠杆菌无检出，制得处理液2；
其它与实施例1相同。
实验例
下面以实验例，进一步具体说明本发明所述以过酸化沼液为主要原料的堆肥添加剂的有益效果，此部分为农牧业废弃物堆肥效果实验。
实验例1
分别取无菌水、实施例1、实施例2、实施例3和对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5制备的堆肥添加剂，及化学纯丙酸、乙酸和正丁酸的混合水溶液，以鸡粪为实验材料，进行堆肥实验，实验设置为：
(1)将鸡粪(初始含水率35％)粉碎至1.0cm以下粒径的颗粒，混合均匀；
(2)选择通风、避免阳光直射的区域为堆肥场地，堆肥添加剂使用前进行摇匀，如表1所示，将堆肥原料与堆肥添加剂(堆肥添加剂使用前混合均匀)按照重量比1000：2的比例混合均匀，堆制为底部宽1.2米、顶部宽0.6米、高0.5米、长5米的堆体；
(3)常温条件下每隔5d进行翻堆操作，堆制60d，即得有机肥产品。
表1鸡粪堆肥物料组成
实验例2
分别取无菌水、实施例1、实施例2、实施例3和对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5制备的堆肥添加剂，及化学纯丙酸、乙酸和正丁酸的混合水溶液，以牛粪为实验材料，进行堆肥实验，实验设置为：
(1)将牛粪(初始含水率40％)粉碎至1.0cm以下粒径的颗粒，混合均匀；
(2)选择通风、避免阳光直射的区域为堆肥场地，堆肥添加剂使用前进行摇匀，如表2所示，将堆肥原料与堆肥添加剂按照重量比1000：2的比例混合均匀，堆制为底部宽1.6米、顶部宽0.8米、高0.5米、长5米的堆体；
(3)常温条件下每隔5d进行翻堆操作，堆制60d，即得有机肥产品。
表2牛粪堆肥物料组成
| 处理编号 | 牛粪(kg) | 堆肥添加剂种类 | 堆肥添加剂用量(kg) |
| M0 | 3.0×10<sup>3</sup> | 无菌水 | 6.0 |
| M1 | 3.0×10<sup>3</sup> | 实施例1 | 6.0 |
| M2 | 3.0×10<sup>3</sup> | 实施例2 | 6.0 |
| M3 | 3.0×10<sup>3</sup> | 实施例3 | 6.0 |
| M4 | 3.0×10<sup>3</sup> | 对比例1 | 6.0 |
| M5 | 3.0×10<sup>3</sup> | 对比例2 | 6.0 |
| M6 | 3.0×10<sup>3</sup> | 对比例3 | 6.0 |
| M7 | 3.0×10<sup>3</sup> | 对比例4 | 6.0 |
| M8 | 3.0×10<sup>3</sup> | 对比例5 | 6.0 |
| M9 | 3.0×10<sup>3</sup> | 丙酸+乙酸+正丁酸+无菌水 | 0.036+0.036+0.036+5.892 |
效果例：
效果例为实验例1与实验例2堆肥效果的分析，堆肥实验周期均60d，期间每隔10d检测氨气产生情况；60d的堆肥周期完成后，从堆体取样，检测如下有机肥质量指标：总氮、铵氮、水分、pH值、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数、种子发芽指数、气味评价。实验例1和实验例2的实验结果分别见图1、表3和图2、表4。
各指标的测定方法：堆肥环境中氨气浓度的测定参照中华人民共和国国家环境保护标准HJ533-2009《环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法》规定的方法；总氮、水分、pH值、气味评价的测定参照中华人民共和国农业行业标准NY525-2012《有机肥料》规定方法；铵氮的测定采用靓酚蓝比色法；蛔虫卵死亡率的测定参照中华人民共和国国家标准GBT19524.2-2004《肥料中蛔虫卵死亡率的测定》规定方法；粪大肠菌群数的测定参照中华人民共和国国家标准GBT19524.1-2004《肥料中粪大肠菌群数的测定》规定方法；种子发芽指数参照《禽粪便超高温堆肥产物理化性质及其对小白菜生长的影响》(曹云,黄红英,吴华山,等.农业工程学报,2018,34(12).)。
表3鸡粪堆肥产品主要理化性质
表4牛粪堆肥产品主要理化性质
由图1、图2可知，在以鸡粪或牛粪为主要原料进行好氧堆肥时，NH3的产生均有先升高再降低至稳定的趋势，这是由于堆肥过程的多种微生物菌群进行分解代谢，将蛋白质等含氮有机物降解为铵态氮、硝态氮等无机氮，而铵态氮由于pH升高转化为NH3逸出，硝态氮在反硝化细菌等的作用下也存在转化为NH3和N2的过程，伴随着微生物活性的升高和降低，也使堆肥呈现“升温-降温-稳定”的过程。
相对于无添加剂的T0、M0处理组和其他对照组(T4～T9和M4～M9处理组)，实施例1-3所述的含有过酸化沼液的堆肥添加剂(T1-T3和M1-M3处理组)，在堆肥过程中能够显著降低NH3的排放，这首先是由于挥发性脂肪酸为硝化细菌等功能微生物提供了良好的碳源，促进了堆体内微生物生化过程，直接影响了由铵态氮向硝态氮的转化，提高了有机肥的肥用价值；其次是由于本添加剂的使用，可以对有氧堆肥初期高温阶段的pH起到良好的缓冲，而堆肥的高温阶段是氮损失最剧烈的时期。
通过表3和表4的结果可知，本发明涉及的堆肥添加剂的有益效果是由堆肥添加剂的组成成分和巴氏杀菌等处理步骤共同作用的结果，这些成分和处理环节的缺失都会对最终效果造成不同程度的影响。过氧化氢酶能够在堆肥的初期有效分解活性氧自由基，确保功能微生物的生存、生长；嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌作为公认安全(GRAS，GenerallyRecognized as Safe)的微生物，能够适应过酸化沼液低pH和堆肥处理高温的环境，促进原料中蛋白质、多肽等成分的分解，同时产生乳酸、乙酸等有机酸，平衡环境pH，间接促进其它功能微生物的生长；而蛭石、硅藻土具有天然多孔的微结构，不但能够有效降低NH3的释放，而且为微生物功能的发挥提供了良好的微环境；而过酸化沼液巴氏杀菌的步骤，可以有效除去堆肥中不需要的产甲烷菌和大肠杆菌等病原菌，起到降低堆肥过程中碳元素损失和减少有害微生物污染的作用；本发明所述堆肥添加剂，配伍合理，各成分相互协调，过酸化沼液、过氧化氢酶、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、蛭石和硅藻土能够起到协同增效的优良效果。
进一步由表3、表4可知，使用本发明所述堆肥添加剂后，所得有机肥产品总氮养分含量、水分、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数、种子发芽率等关键指标均优于对照实验组，有机肥产品品质更佳、卫生度更好，有效提高了有机肥产品的价值。综上所述，本发明所述的含有过酸化沼液的堆肥添加剂，在农牧业废弃物堆肥处理中起到良好的效果。
Claims (10)
1.一种含有过酸化沼液的堆肥添加剂，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：
过酸化沼液20份，自来水10～20份，过氧化氢酶0.02～0.06份，嗜热链球菌0.05～0.1份，嗜酸乳杆菌0.05～0.1份，蛭石1～3份，硅藻土1～3份；
所述过氧化氢酶的酶活力为(0.5～1.5)×104IU/g；
所述嗜热链球菌的活菌数为(1.0～2.0)×108cfu/g；
所述嗜酸乳杆菌的活菌数为(1.0～2.0)×108cfu/g。
2.如权利要求1所述堆肥添加剂，其特征在于，所述过酸化沼液为富含可溶性糖的蔬菜废弃物或/和餐厨垃圾厌氧沼气发酵失败后，排出的过酸化沼液粗液除去沼渣等固形物后的液体，pH为4.0～5.5；进一步优选的，所选过酸化沼液pH为5.0；
优选的，所述过氧化氢酶的酶活力为1.0×104IU/g。
3.如权利要求1所述堆肥添加剂，其特征在于，所述嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)菌株编号为ATCC 19258、ATCC 14485或ATCC 11506。
4.如权利要求3所述堆肥添加剂，其特征在于，所述嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)菌株编号为ATCC 11506，活菌数为2.0×108cfu/g。
5.如权利要求1所述堆肥添加剂，其特征在于，所述嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)菌株编号为ATCC 33200、ATCC 21052或ATCC 25175。
6.如权利要求5所述堆肥添加剂，其特征在于，所述嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)菌株编号为ATCC 21052，活菌数为2.0×108cfu/g。
7.如权利要求1所述堆肥添加剂，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：过酸化沼液20份，自来水10份，过氧化氢酶0.06份，嗜热链球菌0.05份，嗜酸乳杆菌0.05份，蛭石2份，硅藻土2份；
所述过氧化氢酶的酶活力为1.0×104IU/g；
所述嗜热链球菌的活菌数为2.0×108cfu/g；
所述嗜酸乳杆菌的活菌数为2.0×108cfu/g。
8.权利要求1-7任一所述堆肥添加剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)将过酸化沼液进行巴氏杀菌处理：在65～80℃条件下，持续加热处理20～60min，制得处理液1；
(2)按重量份取步骤(1)制得的处理液1，并加入相应重量份的自来水混合均匀，制得处理液2；
(3)向步骤(2)制得的处理液2中添加相应重量份的过氧化氢酶、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌，充分混合均匀，制得储备液；
(4)向步骤(3)制得的储备液中添加相应重量份的蛭石、硅藻土，即得所述堆肥添加剂。
9.如权利要求8所述堆肥添加剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的过酸化沼液是过酸化沼液粗液经过2000～4000rpm离心5～15min，去除沼渣等固形物后的液体；
优选的，所述离心条件为：3000rpm离心10min；
优选的，所述步骤(1)的巴氏杀菌条件：处理温度为68～75℃，处理时间为40～60min；
进一步优选的，所述步骤(1)的巴氏杀菌条件：处理温度为72℃，处理时间为40min；
优选的，所述步骤(2)制得的处理液2的挥发性脂肪酸总浓度为(1.2～2.4)×104mg/L；
进一步优选的，所述步骤(2)制得的处理液2的挥发性脂肪酸总浓度为1.8×104mg/L。
10.权利要求1-7任一所述堆肥添加剂在堆肥中的应用；
优选的，所述堆肥添加剂的应用方法，包括如下步骤：
a.将堆肥原料粉碎至1.0cm以下粒径的颗粒，混合均匀；
b.将步骤a处理的堆肥原料与堆肥添加剂按照重量比1000：(1～2)的比例混合均匀，堆放腐熟；
c.常温条件下每隔4～10d进行翻堆操作，堆制50～80d，即得有机肥产品；
进一步优选的，所选步骤b中堆肥原料与堆肥添加剂的重量比为1000：2；
进一步优选的，优选的，所选步骤c中每隔5d进行翻堆操作，堆制60d，即得有机肥产品。
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