CN113045156B - 一种畜禽粪便厌氧处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种畜禽粪便厌氧处理的方法，属于畜禽养殖固体废物利用技术领域；具体步骤为将畜禽粪便经过干燥粉碎后进行膨化处理，膨化后的物料经过酸化、酶解处理后加入金属络合剂进行络合反应；将去掉络合物的物料进行厌氧发酵并结合微波短时处理，之后进行光合发酵，光合发酵结束后迅速降温至2‑4℃，静置去除底部杂质得到畜禽粪便发酵液；本方法有效降低动物体内的重金属富集并充分对畜禽粪便中的粗蛋白以及含氮非蛋白化合物进行发酵降解，提高最终发酵物在畜禽动物体内的吸收利用率，解决畜禽粪便发酵不充分，再利用重金属易富集的问题。

Description

一种畜禽粪便厌氧处理的方法
技术领域
本发明属于畜禽养殖固体废物利用技术领域，涉及一种畜禽粪便厌氧处理的方法。
背景技术
随着我国畜禽养殖业的规模化、集约化发展，粪污污染问题愈发严重，粪污管理难度加大。畜禽粪便已经成为农田土壤重金属污染的重要来源之一。随着我国规模化养殖业的快速发展，畜禽粪中铜、锌、砷等重金属有害污染物逐渐增加，成为影响农田土壤健康功能的关键限制因素。亟需有效的畜禽粪便处理措施。
现有对粪便处理利用主要集中在饲料、肥料以及生产沼气方向，主要利用有氧或厌氧的发酵处理方式对畜禽粪便进行发酵降解处理。尤其是厌氧生物技术是养殖业中粪污资源化管理的有效手段之一，具有产生生物能、对氮磷营养元素需求量低、对某些有机物有较好的降解能力等优点。但是这种单一的发酵处理模式，并未考虑畜禽粪便再利用过程中重金属在动物体内的反复积累；同时，由于畜禽食用的饲料中高蛋白、高脂肪成分比例逐渐提高，导致畜禽粪便中难以降解的成分含量增加，采用常规的处理方式难以对畜禽粪便有效发酵，发酵后的畜禽粪便中存在很多含氮非蛋白化合物，它们以尿酸和氮化物等形态存在，单胃动物很难消化利用，有将近10-15%的未降解充分的有机质无法被利用。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种畜禽粪便厌氧处理的方法，解决畜禽粪便发酵不充分，再利用重金属易富集的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种畜禽粪便厌氧处理的方法，具体包括以下步骤：
a）畜禽粪便处理：将畜禽粪便烘干粉碎，得到粒径≤5mm的物料，将物料通过膨化设备进行膨化处理，得到膨化物料。
b）酸化酶解处理：在膨化物料中加入酸化菌剂，所述酸化菌剂的添加量是膨化物料的2%-5%，酸化处理1-2h后加入酶制剂，酶解处理4-8h；酶解处理结束后加入金属络合剂，络合后去掉络合物，得到料A。
c）厌氧发酵：在料A中加入厌氧发酵菌剂，厌氧发酵1-2d后，采用微波处理0.5-1.5min，之后继续进行厌氧发酵6-20d，得到料B。
d）光合发酵：在料B中加入5%-15%的光发酵剂，光合发酵4-6d，得到畜禽粪便发酵物。
e）在畜禽粪便发酵物中加入其重量2.5-4.5倍的水，搅打成浆，之后在10-15min之内降温至2-4℃，静置后过滤掉固体杂质得到畜禽粪便发酵液。
优选的，所述的酸化菌剂为干酪乳酸菌、里氏木霉菌、绿色木霉菌、醋酸杆菌的一种或任意组合。
优选的，所述酸化处理的物料温度为30-35℃，物料含水量为45%-55%。
优选的，步骤c中所述微波处理的频率为2500-3500MHz，微波功率为90-100W。
优选的，所述的厌氧发酵菌剂包括黑曲霉、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、植物乳杆菌中的一种或任意组合。
优选的，所述厌氧发酵的物料温度为32-38℃，物料含水量为30%-45%。
优选的，所述酶制剂为淀粉酶、β- 葡聚糖酶、α- 半乳糖苷酶、β- 甘露聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶的其中一种或任意组合。
优选的，所述光发酵剂为光合细菌发酵液。
优选的，所述光合发酵的发酵温度30-37℃，光照度为2000-2500lux。
优选的，步骤e中，静置的时间为5-12h。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明通过对畜禽粪便进行粉碎后膨化处理，将其中难以分解的粗蛋白在挤压研磨的过程中断裂分解，与粗蛋白鳌合的重金属的形态由结合态变为游离态；在此基础上依次进行酸化和酶解，进一步使膨化状态下的物料中纤维态成分降解，同时释放出更多结合态的重金属成分，同时先将粗蛋白降解，膨化物料的整体形态更为松散，利于酸解和酶解处理。通过络合剂与游离出的重金属结合，有效降低最终产物中重金属的含量。
在厌氧发酵初期，微波的短时激化促进厌氧发酵微生物对料A中分解成分的利用，更充分的对畜禽粪便中的含氮非蛋白化合物进行发酵降解，提高最终发酵物在畜禽动物体内的吸收利用率。
在厌氧发酵的基础上，再进行光合发酵，可充分排除蛋白类大分子物质对畜禽粪便中难分解氮化物的结合和束缚，通过光合菌对畜禽粪便中游离出的氮化物以及尿酸等成分进行降解，有利于单胃动物的吸收，充分降解制备得到的发酵液，有利于动物吸收的基础上，对肠道内的有益菌群产生促进作用，提高动物的消化能力。
对畜禽粪便发酵物进一步快速降温处理，可以更为充分的使其中未降解成分在低温下析出，更为充分的提高最终产品的吸收利用率。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
一种畜禽粪便厌氧处理的方法，具体包括以下步骤：
a）畜禽粪便处理：将畜禽粪便在40-50℃下进行真空干燥处理至含水率低于30%，然后粉碎过筛，得到粒径≤5mm的物料，采用单螺杆挤压式膨化机将物料进行膨化处理，得到膨化物料。
b）酸化酶解处理：在膨化物料中加入酸化菌剂，酸化菌剂的添加量是膨化物料的5%，进行酸化处理，酸化处理过程中，保持膨化物料温度在30-35℃之间，物料含水量在45%-55%之间。酸化处理2h后加入酶制剂，酶解处理6h；酶解处理结束后加入重量百分比3%的金属络合剂，络合后静置6h后去掉底部的络合物，得到料A。
酸化处理所用的酸化菌剂为干酪乳酸菌、里氏木霉菌(Trichodermareesei)、醋酸杆菌(Acetobacteraceti)的混合发酵液。菌种均为市场购买。
酶制剂为淀粉酶、β- 葡聚糖酶、α- 半乳糖苷酶、β- 甘露聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶组成的混合酶制剂。
金属络合剂为柠檬酸、葡萄糖酸内酯、瓜尔胶的混合物，柠檬酸、葡萄糖酸内酯、瓜尔胶的重量比为2:1:0.5。
c）厌氧发酵：在料A中加入厌氧发酵菌剂，厌氧发酵1d后，置于微波炉中微波处理0.5min，之后继续进行厌氧发酵20d，得到料B。厌氧发酵的整个过程中，料A的温度保持在35-38℃之间，物料含水量保持在40%-45%之间。厌氧发酵菌剂为包括黑曲霉、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、植物乳杆菌的混合发酵液。以上菌种均为市场购买。
d）光合发酵：在料B中加入10%的光发酵剂，光合发酵6d，得到畜禽粪便发酵物。光发酵剂为光合细菌发酵液；光合发酵的发酵温度保持在30-37℃之间，光照度为2000-2500lux。光合发酵过程中，每天翻料3-5次。
e）在畜禽粪便发酵物中加入其重量3倍的水，搅打成浆，之后在15min之内降温至2-4℃之间，静置8h后，过滤掉底部的固体沉淀得到畜禽粪便发酵液。
在使用时，使用畜禽粪便发酵液对饲料进行预拌，或直接供动物食用。
实施例2
一种畜禽粪便厌氧处理的方法，具体包括以下步骤：
a）畜禽粪便处理：将畜禽粪便在60℃下进行真空干燥处理至含水率低于35%，然后粉碎过筛，得到粒径≤5mm的物料，采用单螺杆挤压式膨化机将物料进行膨化处理，得到膨化物料。
b）酸化酶解处理：在膨化物料中加入酸化菌剂，酸化菌剂的添加量是膨化物料的8%，进行酸化处理，酸化处理过程中，保持膨化物料温度在30-35℃之间，物料含水量在45%-55%之间。酸化处理1h后加入酶制剂，酶解处理8h；酶解处理结束后加入重量百分比3%的金属络合剂，络合后静置8h后去掉底部的络合物，得到料A。
酸化处理所用的酸化菌剂为干酪乳酸菌、绿色木霉菌、里氏木霉菌(Trichodermareesei)、醋酸杆菌(Acetobacteraceti)的混合发酵液。菌种均为市场购买。
酶制剂为β- 葡聚糖酶、β- 甘露聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶组成的混合酶制剂。
金属络合剂为柠檬酸、葡萄糖酸内酯、瓜尔胶的混合物，柠檬酸、葡萄糖酸内酯、瓜尔胶的重量比为2:1:1。
c）厌氧发酵：在料A中加入厌氧发酵菌剂，厌氧发酵2d后，置于微波炉中微波处理1.5min，之后继续进行厌氧发酵15d，得到料B。厌氧发酵的整个过程中，料A的温度保持在35-38℃之间，物料含水量保持在40%-45%之间。厌氧发酵菌剂为包括黑曲霉、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌的混合发酵液。以上菌种均为市场购买。
d）光合发酵：在料B中加入15%的光发酵剂，光合发酵5d，得到畜禽粪便发酵物。光发酵剂为光合细菌发酵液；光合发酵的发酵温度保持在30-37℃之间，光照度为2000-2500lux。光合发酵过程中，每天翻料3-5次。
e）在畜禽粪便发酵物中加入其重量2.5倍的水，搅打成浆，之后在10min之内降温至2-4℃之间，静置12h后，过滤掉底部的固体沉淀得到畜禽粪便发酵液。
在使用时，使用畜禽粪便发酵液对饲料进行预拌，或直接供动物食用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a）畜禽粪便处理：将畜禽粪便烘干粉碎，得到粒径≤5mm的物料，将物料通过膨化设备进行膨化处理，得到膨化物料；
b）酸化酶解处理：在膨化物料中加入酸化菌剂，所述酸化菌剂的添加量是膨化物料的2%-5%，酸化处理1-2h后加入酶制剂，酶解处理4-8h；酶解处理结束后加入金属络合剂，络合后去掉络合物，得到料A；
c）厌氧发酵：在料A中加入厌氧发酵菌剂，厌氧发酵1-2d后，采用微波处理0.5-1.5min，之后继续进行厌氧发酵6-20d，得到料B；
d）光合发酵：在料B中加入5%-15%的光发酵剂，光合发酵4-6d，得到畜禽粪便发酵物；所述光发酵剂为光合细菌发酵液；
e）在畜禽粪便发酵物中加入其重量2.5-4.5倍的水，搅打成浆，之后在10-15min之内降温至2-4℃，静置后过滤掉固体杂质得到畜禽粪便发酵液。
2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，所述的酸化菌剂为干酪乳酸菌、里氏木霉菌、绿色木霉菌、醋酸杆菌的一种或任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，所述酸化处理的物料温度为30-35℃，物料含水量为45%-55%。
4.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，步骤c中所述微波处理的频率为2500-3500MHz，微波功率为90-100W。
5.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，所述的厌氧发酵菌剂包括黑曲霉、枯草芽孢杆菌、迟缓芽孢杆菌、植物乳杆菌中的一种或任意组合。
6.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，所述厌氧发酵的物料温度为32-38℃，物料含水量为30%-45%。
7.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，所述酶制剂为淀粉酶、β- 葡聚糖酶、α- 半乳糖苷酶、β- 甘露聚糖酶、纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶的其中一种或任意组合。
8.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，所述光合发酵的发酵温度30-37℃，光照度为2000-2500lux。
9.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便厌氧处理的方法，其特征在于，步骤e中，静置的时间为5-12h。
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