CN111348949A - 一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法 - Google Patents

一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明用微生物有氧发酵制备有机肥。收集新鲜的农作物秸秆，进一步粉粹成农作物秸秆悬浮液；在农作物秸秆悬浮液中加入过氧乙酸，并充分搅拌；再用酵素菌进行有氧发酵，再加入功能发酵菌，进行兼氧发酵2～5天。充分实现资料的可循环利用，用微生物进行有氧发酵，能够迅速催化分解秸秆，在短时间内分解成供植物和有益生物利用的营养成分，减少农药、化肥的使用量，发展自然生态农业，减少环境污染。

Description

一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法
技术领域
本发明涉及肥料的生产领域，具体为一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法。
背景技术
农业上的有益菌几乎全部是腐生性生物，特别是好气性的微生物占多数，其中好气性的细菌、放线菌，真菌等都对农业是有益的，施用有氧发酵秸秆堆肥有机肥是为了促进土壤中有益微生物的繁殖。有益微生物具有改善土壤生态环境，抑制有害微生物的繁殖与危害，分解有害化学物质(包括农药残留，化学污染)，为作物生长提供必要的营养。在长期施用化肥农药，不施有机肥的土壤，生物性极差的土壤，向土壤中施生物肥，微生物因缺乏营养很难发挥作用。
目前，农作物秸秆主要用以下方式进行利用：在田间将秸秆粉碎直接翻入地下，这种秸秆还田方法无法控制水分，因缺氧而进行无氧发酵。焚烧秸秆还田，几千年来中国农民秸秆还田的实践证明，秸秆直接翻入地下还田对作物有害，所以人们有烧秸秆还田习惯。秸秆焚烧还田，仅剩矿物质营养，损失严重，还污染环境，增加空气污染。焚烧秸秆是最大的浪费。把作物秸秆留在地表还田，作物免耕栽培法，将秸秆收割后留在地表，秸秆经夏季降雨高温，进行有氧发酵，对作物安全有效，需要夏季有充足的降雨或灌溉，高温。前提条件是夏季必须有充足的降雨和高温。秸秆做动物饲料过腹还田，将秸秆做动物饲料过腹还田是个好方法。最好的方法是秸秆经过加生物菌有氧发酵，动物粪便不臭，是优质有机肥。
无氧发酵是由嫌气性的腐败菌(包括部分好气性的腐败菌)，亦称腐败分解、即主要是由嫌气性细菌发酵或者腐败发酵，在没有游离氧气的缺氧状态下旺盛的活动，能夺取氧化物的氧进行呼吸。
微生物无氧发酵产物的缺点如下：
(1)秸秆无氧发酵有氧发酵的机理是主要成分是糖类、蛋白质、脂肪类、纤维素质等分解产生甲烷、胺、氨、吲哚、硫醇、硫化氢等有害气体会损伤作物的根。
(2)降低作物发芽率，抑制生长、诱发病害。
(3)发酵的有机肥酸性，在土壤中生成酸性腐殖质，使地温降低，恶化了土壤的生态系统，同时所含营养除氮、钾元素利用较好外，如磷、镁等其它元素明显降低肥效，改良土壤的综合效果不大。
(4)长期使用使土壤酸化，导致土壤重金属释放，污染土壤与农产品。
(5)特别值得引起关注的是无氧发酵产生的有害气体增加了环境中的霾，医学称为氧化剂，有害人类生体健康，可降低人类免疫功能和成为产生癌细胞的诱因。
发明内容
本发明以新鲜的农作物秸秆为原料，用微生物有氧发酵制备有机肥。充分实现资料的可循环利用，用微生物进行有氧发酵，能够迅速催化分解秸秆，在短时间内分解成供植物和有益生物利用的营养成分，减少农药、化肥的使用量，发展自然生态农业，减少环境污染。
本发明的技术方案如下：
一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，包括以下步骤：
(1)收集新鲜的农作物秸秆，将农作物秸秆切粹后，与水混合，进一步粉粹成农作物秸秆悬浮液；
(2)在农作物秸秆悬浮液中加入过氧乙酸，并充分搅拌；
(3)在步骤(2)的混合物中加入过碳酸钠，尿素，再用酵素菌进行发酵，在发酵过程中，过碳酸钠逐步分解生成双氧水，使双氧水以40～90ppm的浓度引入发酵体系中；
(4)对混合物进行有氧发酵，采用间歇式通气供氧，空气流量为0.6～0.8m3/min，每天通气1～3次，每次通气30～60分钟，每隔1～2天翻堆一次，发酵3～5天即得初步发酵肥料；
(5)再加入功能发酵菌，进行兼氧发酵2～5天。
优选的，加入水为农作物秸秆重量的10～50％。
进一步的，步骤(2)中加入过氧乙酸的量为所述农作物秸秆悬浮液重量的0.01～0.1％。
进一步的，步骤(3)中使双氧水以50～60ppm的浓度引入发酵体系中。
进一步的，步骤(3)尿素的量为所述农作物秸秆悬浮液重量的0.5～1％。
进一步的，步骤(3)中调节发酵体系的pH值为7～8，发酵温度为30～40℃。
优选的，步骤(3)中酵素菌的添加量为0.1～0.5％。
具体的，步骤(5)中功能发酵菌为巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌或地衣芽孢杆菌的一种或几种混合。
微生物有氧发酵分解亦称为好气性发酵分解，是利用空气或者水中的氧气进行繁殖的好气性微生物参与分解。有氧发酵的机理是主要成分是糖类、蛋白质、脂肪类、纤维素质等，从其中最容易被分解的糖类和蛋白质、脂肪类做营养源的腐生微生物，分泌出分解这些有机物的酶，酶的分解作用又提供了微生物菌体繁殖所需要的养分，养分转化生成菌体组织和其增殖所需要的生活能量又被消耗掉了，最后只分解成二氧化碳和水。
本发明中，采用新鲜的农作物秸秆为原料，优选农作物收割后，秸秆未枯萎前收集农作物秸秆，晒干的农作物秸秆中含有的糖分较少，因为糖分一般在秸秆存放过程中或纤维素预处理过程中降解掉。绿色新鲜的农作物秸秆相比晒干枯黄的秸秆，纤维结晶程度低，容易转化为可发酵糖，同时具有丰富的汁液，汁液中含有一定的可发酵糖类，包括蔗糖、果糖和葡萄糖，可以轻易地被普通酵素菌发酵生成液体。
本发明中，农作物秸秆先进行切碎，与水混合，进一步粉粹成农作物秸秆悬浮液，为了提高农作物秸秆的利用率，粉碎后的颗粒越细越好，可以采用研磨的方式，也可以是蒸汽爆破的方式，也可以用破壁机进行粉碎。
本发明中，在发酵前的农作物秸秆悬浮液加入过氧乙酸，能够对物料进行灭菌处理。在发酵过程中，使用酵素菌将糖类转化为有机肥，其他微生物和细菌能够与酵素菌竞争糖，因此，发酵前的灭菌是十分重要的，另一方面，随着发酵的进行，容易产生杂菌，细菌的量也会逐渐增多，能与酵素菌竞争糖的微生物包括但不限于乳酸菌，乙酸菌等。当杂菌大量生长时，会导致用于有氧发酵的糖减少，同时，形成酸的细菌会降低pH值，从而容易抑制酵素菌的生长。
本发明中，在发酵体系中加入过碳酸钠是用于发酵过程的灭菌，当发酵体系在发酵前进行灭菌后，可能存在少量的杂菌，随着发酵的继续，杂菌吸收了发酵体系中的营养物质，数量不断增加，消耗发酵体系中的营养物质，使体系中用于酵素菌发酵的糖类物质减少，使液体的产量降低。过碳酸钠无毒，无臭，无污染，具有杀菌，水溶性好等特点。过碳酸钠在弱酸性体系中缓慢分解产生双氧水，具有灭菌作用，但是在酵素菌没有危害，对整个发酵过程都进行持续的灭菌。经实验，在发酵体系中仅需要加入过碳酸钠40～90ppm，即能够有效地对发酵体系中地杂菌进行杀灭。通过检测发酵体系中地乳酸含量，在发酵体系中加入过碳酸钠后，发酵系统中液体部分地乳酸含量按照重量计不超过0.1％，但是在不使用任何抗菌系统的情况下，发酵系统中的乳酸水平会上升到1.0％以上。
本发明的有益效果为：
1.采用新鲜的农作物秸秆进行有氧发酵，能够充分利用秸秆中的糖分，为发酵提高营养，同时将农作物秸秆变废为宝，降低了生产成本；
2.在农作物秸秆的预处理过程中，进行充分粉粹，有利于糖化，能为后续发酵过程提供充分的营养；
3.有氧发酵秸秆等生成的腐殖质为中性，造土壤恢复土壤生态环境效果好。分解所生成的氨基酸、葡萄糖、高级酒精，是促进农作物健康发育所需要功能性植物营养剂，既能促进光和作用，强壮植物体的组织，能提高作物含糖量，增加产量和改善品质。又是有益微生物放线菌的培养基，促进其繁殖，平衡菌群，抑制病原菌，健身防病，也能解决重茬引起的有害生物(如病虫害)危害。
4.如果所有秸秆经过有氧发酵还田可减少50％化肥。土壤生态环境的恢复，将明显减少农药(杀菌剂、杀虫剂)用药量，彻底淘汰植物生长调剂。
5.可降解农药残留、化学有害物质及水污染，可解决土壤重金属污染问题。
具体实施方式
实施例1
(1)农作物收获后10天内收割农作物秸秆，收集新鲜的农作物秸秆500kg，用农业的作物切割机将农作物秸秆初步切碎，使切碎的秸秆颗粒长度在5cm内，在秸秆颗粒中加入50kg纯水，用搅拌机进一步粉粹，形成农作物秸秆悬浮液，粉粹地越细越有利于发酵，农作物秸秆地纤维能够达到破壁的程度。
(2)在农作物秸秆悬浮液中缓慢加入过氧乙酸0.75kg，一边加入一边搅拌，使过氧乙酸和农作物秸秆悬浮液充分混合。
(3)在以上发酵体系中加入3.75kg尿素，作为发酵的氮源，在加入1.5k过碳酸钠，在发酵过程中，过碳酸钠逐步分解生成过氧化氢和碳酸钠，过氧化氢具有灭菌的作用，碳酸钠能够作为发酵的无机营养物质。随着发酵的进行，过碳酸钠缓慢分解，逐步放出过氧化氢，使整个发酵过程一直处于灭菌状态，通过检测，发酵体系中过氧化氢的浓度达到40～90ppm即可有效灭菌。
(4)步骤(3)中得到的混合物打入到一个10m3发酵罐中，加入0.75kg酵素菌，再调节pH为7.0～7.5，发酵温度为35～40℃，对混合物进行有氧发酵，采用间歇式通气供氧，空气流量为0.6m3/min，每天通气3次，每次通气30分钟，每隔1天翻堆一次，发酵5天即得初步发酵肥料；
(5)再加入功能发酵菌巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌或地衣芽孢杆菌各0.3kg，进行兼氧发酵2天，得到有氧发酵的有机肥550kg。
实施例2
(1)农作物收获后10天内收割农作物秸秆，收集新鲜的农作物秸秆500kg，用农业的作物切割机将农作物秸秆初步切碎，使切碎的秸秆颗粒长度在5cm内，在秸秆颗粒中加入100kg纯水，用搅拌机进一步粉粹，形成农作物秸秆悬浮液，粉粹地越细越有利于发酵，农作物秸秆地纤维能够达到破壁的程度。
(2)在农作物秸秆悬浮液中缓慢加入过氧乙酸1.2kg，一边加入一边搅拌，使过氧乙酸和农作物秸秆悬浮液充分混合。
(3)在以上发酵体系中加入4.25kg尿素，作为发酵的氮源，在加入1.8k过碳酸钠；
(4)步骤(3)中得到的混合物打入到一个10m3发酵罐中，加入1.5kg酵素菌，再调节pH为7.0～7.5，发酵温度为35～40℃，对混合物进行有氧发酵，采用间歇式通气供氧，空气流量为0.8m3/min，每天通气3次，每次通气30分钟，每隔1天翻堆一次，发酵5天即得初步发酵肥料；
(5)再加入功能发酵菌巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌或地衣芽孢杆菌各0.3kg，进行兼氧发酵2天，得到有氧发酵的有机肥620kg。

Claims (8)

1.一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)收集新鲜的农作物秸秆，将农作物秸秆切粹后，与水混合，进一步粉粹成农作物秸秆悬浮液；
(2)在农作物秸秆悬浮液中加入过氧乙酸，并充分搅拌；
(3)在步骤(2)的混合物中加入过碳酸钠，尿素，再用酵素菌进行发酵，在发酵过程中，过碳酸钠逐步分解生成双氧水，使双氧水以40～90ppm的浓度引入发酵体系中；
(4)对混合物进行有氧发酵，采用间歇式通气供氧，空气流量为0.6～0.8m3/min，每天通气1～3次，每次通气30～60分钟，每隔1～2天翻堆一次，发酵3～5天即得初步发酵肥料；
(5)再加入功能发酵菌，进行兼氧发酵2～5天。
2.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(1)中加入水为农作物秸秆重量的10～50％。
3.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(2)中加入过氧乙酸的量为所述农作物秸秆悬浮液重量的0.01～0.1％。
4.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(3)中使双氧水以50～60ppm的浓度引入发酵体系中。
5.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(3)尿素的量为所述农作物秸秆悬浮液重量的0.5～1％。
6.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(3)中调节发酵体系的pH值为7～8，发酵温度为30～40℃。
7.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(3)中酵素菌的添加量为0.1～0.5％。
8.根据权利要求1所述的一种用微生物有氧发酵制备有机肥的方法，其特征在于，步骤(5)中功能发酵菌为巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌或地衣芽孢杆菌的一种或几种混合。
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