CN112299901A - 一种奶牛粪污快速发酵方法及其产品 - Google Patents

一种奶牛粪污快速发酵方法及其产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种奶牛粪污快速发酵方法及产品，包括收集奶牛粪污，加入农作物秸秆混合均匀后喷施除臭菌菌剂，密封发酵得发酵粪便原料，对发酵粪便原料进行固液分离得固体产物和液体粪水；将农作物秸秆和固体产物交替铺设于发酵池中，每铺设一层农作物秸秆向其中喷洒液体粪水，铺设完成后，堆肥发酵得堆肥发酵产物；制得的堆肥发酵产物晾干粉碎制粒得有机肥料。本发明通过将奶牛粪污和秸秆混合后加施微生物除臭菌剂进行预发酵处理后直接作为堆肥原料和农作物秸秆混合进行堆肥发酵，实现了奶牛粪污快速发酵制备有机肥，处理操作简单，无需固有的设备以及处理工艺。

Description

一种奶牛粪污快速发酵方法及其产品
技术领域
本发明涉及畜牧业环境污染治理和废弃物循环利用领域，具体涉及一种奶牛粪污快速发酵方法及其产品。
背景技术
人们对牛奶的需求量的增长促进了集约化奶牛养殖场的迅猛发展，这就造成奶牛场产生的牛粪堆积，奶牛粪便集中排放造成的环境污染问题日趋凸显，奶牛场产生的牛粪与肉牛和散养牛产生的牛粪不同，后者产生的牛粪成型，并且可干燥，气味小，可以作为燃料等用途，奶牛场产生的牛粪不成形，含水量大，气味大，干燥处理需要耗费的能量较多，直接作为肥料用气味太大，先对畜禽粪尿进行固液分离后再对固体部分干燥或堆沤后作为有机肥，液体部分进行厌氧发酵产沼气的利用方式虽然很好的实现了奶牛粪污的利用，但是分离出来的固体中存在大量的病原微生物需要进一步处理，分离出的液体也由于固体部分并未进行厌氧消化存在沼气产率低的技术问题，并且该处理操作复杂，需要固有的设备以及处理工艺，无形中增加了奶牛粪污的处理成本，因此在奶牛场的推广应用并不广泛，奶牛粪污的处理成了一个亟待解决的难题，需要提出一种奶牛粪污快速发酵方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种奶牛粪污快速发酵方法及其产品，将奶牛粪污经过初步预处理后直接作为堆肥原料堆肥发酵处理制备有机肥料，无需固液分离直接实现奶牛粪污的快速发酵利用。
本发明提供一种奶牛粪污快速发酵方法，包括以下步骤
(1)收集奶牛粪污，加入农作物秸秆混合均匀后喷施除臭菌菌剂，密封发酵得发酵粪便原料，对发酵粪便原料进行固液分离得固体产物和液体粪水；
(2)将农作物秸秆和步骤(1)制备的固体产物交替铺设于发酵池中，每铺设一层农作物秸秆向其中喷洒步骤(1)制备的液体粪水，铺设完成后，堆肥发酵得堆肥发酵产物；
(3)将步骤(2)制得的堆肥发酵产物晾干粉碎制粒得有机肥料。
进一步地，所述步骤(1)中，农作物秸秆经粉碎至长度小于5cm后加入，奶牛粪污和农作物秸秆混合质量比为(3-5)∶(2-3)，密封发酵温度30-50℃，发酵时间24-48h，发酵过程中每隔12h曝气0.5-1h并搅拌。
进一步地，所述步骤(1)中除臭菌菌剂包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、醋酸杆菌、放线菌，总有效活菌数10亿cfu/ml，其中芽孢杆菌活菌数不低于8×106cfu/mL、酵母菌活菌数不低于2×106cfu/mL、乳酸菌活菌数不低于1×106cfu/mL、醋酸杆菌活菌数不低于1×106cfu/mL、放线菌活菌数不低于3×106cfu/mL，除臭菌菌剂和奶牛粪污的投加质量比为(5-10)∶1000。
进一步地，所述步骤(2)中，农作物秸秆的铺设厚度为5-10cm/层，固体产物的铺设厚度为3-5cm/层，堆放高度1-2m，发酵时间10-20天，发酵温度30-50℃，每隔2-3天翻堆一次。
进一步地，所述步骤(2)中，农作物秸秆在进行堆肥前进行置于亚硫酸钠溶液中蒸煮后置于氢氧化钠溶液中浸泡，清洗至中性后晾干使用。
更进一步地，所述亚硫酸钠溶液的质量分数为20-35％，蒸煮时间10-30min，氢氧化钠溶液浓度为30-40％，浸泡时间为20-30min，秸秆晾干至含水率10-20％使用。
进一步地，所述步骤(2)中，喷洒液体粪水的同时加施发酵菌液。
更进一步地，所述发酵菌液中包括枯草芽孢杆菌、木霉菌、假单胞杆菌、植物乳杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌，总有效活菌数1亿CFU/ml，其中枯草芽孢杆菌活菌数不低于8×106cfu/mL、木霉菌活菌数不低于3×106cfu/mL、假单胞杆菌活菌数不低于2×106cfu/mL、植物乳杆菌活菌数不低于2×106cfu/mL、地衣芽孢杆菌活菌数不低于3×106cfu/mL，凝结芽孢杆菌活菌数不低于5×106cfu/mL；发酵菌液和秸秆的的投加质量比为(1-5)∶1000。
本发明还提供上述奶牛粪污快速发酵方法制备的有机肥料。
与现有技术相比，本发明具有以下有意效果：
(1)规模奶牛养殖场所收集的奶牛粪污是粪便、尿液、冲洗水的混合物，其水分含量在90％～97％，总固体含量为3％～10％，呈泥浆状，并且粪尿和废水含有NH3、H2S和胺等有害气体，在未能及时清除或清除后不能及时处理时，臭味将成倍增加，产生甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚及低级脂肪酸等恶臭气体，将严重恶化了养殖场内外环境的大气质量、对养殖工作人员产生危害。本发明在将奶牛粪污进行堆肥发酵前加入一定量的农作物秸秆调节整体固含量以后，加入微生物除臭菌剂进行密封发酵，农作物秸秆具有一定的吸附作用，能够吸附奶牛粪污中的废水，防止恶臭气体扩散，并为微生物除臭菌提供附着和繁殖场所，促进微生物除臭菌在奶牛粪污中的生长繁殖，吸附有奶牛粪污的农作物秸秆在微生物除臭菌作用下进行混合发酵，促进奶牛粪污中的有机污染物分解，降低奶牛粪污中的有害气体挥发量，清除环境恶臭，抑制有害病原菌增殖，从而使奶牛粪污经过24-48h就可以实现恶臭气味的基本消除，并且过程中充分的将粪尿和废水中含有NH3、H2S和胺等有害气体转化为固态有机质，促进营养物质成分的充分利用。
(2)经过微生物除臭菌预发酵后的发酵产物中含有大量的成熟的发酵菌且富含发酵菌生长、增殖的营养物质、生长因子等，以其作为堆肥发酵原料和秸秆进行交替堆放后堆肥发酵，经过预发酵的禽畜粪便具备了适合发酵菌大量繁殖的生长环境，从而能够在较短时间内开始大量繁殖、产酶，发酵熟化秸秆，有效缩短堆肥的时间；将预发酵产物经固液分离，所得固体产物和秸秆交替堆放，液体粪水喷洒至堆肥秸秆中有助于预发酵产物和秸秆充分接触，可增加堆肥间隙和多菌混合溶液喷洒面积，并促进不同秸秆降解微生物繁殖，进一步提高堆肥效率。
(3)在堆肥过程中进一步引入微生物菌剂可以进一步补充堆肥发酵过程中的菌种种类和含量，提高堆肥发酵制备的有机肥的肥效和菌种量。
(4)在进行堆肥发酵前，对堆肥用秸秆进行亚硫酸钠溶液浸煮一方面起到灭菌和熟化，减少有害菌种数量的作用，另一方面可以将秸秆粉末中相互包裹的纤维素、木质素和半纤维素分离，再进一步使用氢氧化钠浸泡预处理可有效促进秸秆粉末中的纤维素、半纤维素的分解，以及木质素结构的破坏，可最大化的使秸秆粉末中的纤维素、半纤维素和木质素水解，便于后续菌种的吸收。
(5)本发明通过将奶牛粪污和秸秆混合后加施微生物除臭菌剂进行预发酵处理后直接作为堆肥原料和农作物秸秆混合进行堆肥发酵，实现了奶牛粪污快速发酵制备有机肥，处理操作简单，无需固有的设备以及处理工艺，降低了奶牛粪污的处理成本，有助于在规模奶牛养殖场中推广应用。
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。
本发明以下实施例中所用奶牛粪污取自养殖场，所选用微生物菌种均为市售菌种，作为农作物秸秆为玉米秸秆。
所用除臭菌菌剂包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、醋酸杆菌、放线菌，总有效活菌数10亿cfu/ml，其中芽孢杆菌活菌数不低于3×108cfu/mL、酵母菌活菌数不低于2×108cfu/mL、乳酸菌活菌数不低于1×108cfu/mL、醋酸杆菌活菌数不低于1×108cfu/mL、放线菌活菌数不低于3×108cfu/mL。
实施例1
取收集奶牛粪污，加入经粉碎至长度小于5cm的农作物秸秆(奶牛粪污和农作物秸秆质量比5∶3)，混合均匀后喷施除臭菌菌剂(除臭菌菌剂和奶牛粪污质量比1∶100)，45℃密封发酵48h得发酵粪便原料，过程中每隔12h曝气搅拌0.5h，对发酵粪便原料进行固液分离得固体产物和液体粪水。
另取农作物秸秆和制得的固体产物交替铺设于发酵池中，每铺设一层农作物秸秆向其中喷洒步骤(1)制备的液体粪水，铺设完成后，堆肥发酵得堆肥发酵产物，其中农作物秸秆的铺设厚度为10cm/层，固体产物的铺设厚度为5cm/层，堆放高度2m，发酵时间15天，发酵温度50℃，每隔2天翻堆一次。
将制得的堆肥发酵产物晾干粉碎制粒得有机肥料。
实施例2
同实施例1，区别在于，步骤(2)农作物秸秆在进行堆肥发酵前进行以下处理：农作物秸秆置于25％的亚硫酸钠溶液中蒸煮10min后置于30％氢氧化钠溶液中浸泡10min，清洗至中性后晾干使用。
实施例3
同实施例2，区别在于，堆肥秸秆喷洒液体粪水的同时加施发酵菌液，发酵菌液中含有枯草芽孢杆菌、木霉菌、假单胞杆菌、植物乳杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌，总有效活菌数1亿cfu/ml，其中枯草芽孢杆菌活菌数不低于2×107cfu/mL、木霉菌活菌数不低于1×107cfu/mL、假单胞杆菌活菌数不低于2×107cfu/mL、植物乳杆菌活菌数不低于1×107cfu/mL、地衣芽孢杆菌活菌数不低于1×107cfu/mL，凝结芽孢杆菌活菌数不低于3×107cfu/mL；发酵菌液和秸秆的的投加质量比为3∶1000。
实施例4
同实施例3，区别在于，省略步骤(1)中除臭菌菌剂的加入。
实施例5
同实施例3，区别在于，省略步骤(1)中农作物秸秆的加入。
实施例6
同实施例3，区别在于，省略步骤(1)中固液分离步骤，所得发酵产物直接和农作物秸秆交替铺设堆肥。
实施例7
同实施例3，区别在于，步骤(1)制备的发酵产物和农作物秸秆直接混合堆肥发酵。
对实施例1-7制备的有机肥中的有机质含量以及菌种含量进行检测；
将实施例1-7制备的有机肥料作为基肥分别施用于玉米田中，使用量为80kg/亩，其他管理方式相同，统计最终的玉米亩产量；
结果见表1；
表1
Figure BDA0002798987040000061
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)收集奶牛粪污，加入农作物秸秆混合均匀后喷施除臭菌菌剂，密封发酵得发酵粪便原料，对发酵粪便原料进行固液分离得固体产物和液体粪水；
(2)将农作物秸秆和步骤(1)制备的固体产物交替铺设于发酵池中，每铺设一层农作物秸秆向其中喷洒步骤(1)制备的液体粪水，铺设完成后，堆肥发酵得堆肥发酵产物；
(3)将步骤(2)制得的堆肥发酵产物晾干粉碎制粒得有机肥料。
2.根据权利要求1所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述步骤(1)中，农作物秸秆经粉碎至长度小于5cm后加入，奶牛粪污和农作物秸秆混合质量比为(3-5)∶(2-3)，密封发酵温度30-50℃，发酵时间24-48h，发酵过程中每隔12h曝气0.5-1h并搅拌。
3.根据权利要求1所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述步骤(1)中除臭菌菌剂包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、醋酸杆菌、放线菌，总有效活菌数10亿cfu/ml，其中芽孢杆菌活菌数不低于8×106cfu/mL、酵母菌活菌数不低于2×106cfu/mL、乳酸菌活菌数不低于1×106cfu/mL、醋酸杆菌活菌数不低于1×106cfu/mL、放线菌活菌数不低于3×106cfu/mL，除臭菌菌剂和奶牛粪污的投加质量比为(5-10)∶1000。
4.根据权利要求1所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述步骤(2)中，农作物秸秆的铺设厚度为5-10cm/层，固体产物的铺设厚度为3-5cm/层，堆放高度1-2m，发酵时间10-20天，发酵温度30-50℃，每隔2-3天翻堆一次。
5.根据权利要求1所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述步骤(2)中，农作物秸秆在进行堆肥前进行置于亚硫酸钠溶液中蒸煮后置于氢氧化钠溶液中浸泡，清洗至中性后晾干使用。
6.根据权利要求5所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述亚硫酸钠溶液的质量分数为20-35％，蒸煮时间10-30min，氢氧化钠溶液浓度为30-40％，浸泡时间为20-30min，秸秆晾干至含水率10-20％使用。
7.根据权利要求1所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述步骤(2)中，喷洒液体粪水的同时加施发酵菌液。
8.根据权利要求7所述的奶牛粪污快速发酵方法，其特征在于，所述发酵菌液中包括枯草芽孢杆菌、木霉菌、假单胞杆菌、植物乳杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌，总有效活菌数1亿CFU/ml，其中枯草芽孢杆菌活菌数不低于8×106cfu/mL、木霉菌活菌数不低于3×106cfu/mL、假单胞杆菌活菌数不低于2×106cfu/mL、植物乳杆菌活菌数不低于2×106cfu/mL、地衣芽孢杆菌活菌数不低于3×106cfu/mL，凝结芽孢杆菌活菌数不低于5×106cfu/mL；发酵菌液和秸秆的的投加质量比为(1-5)∶1000。
9.一种根据权利要求1-8任一项奶牛粪污快速发酵方法制备的有机肥料。
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