CN1353099A - 堆肥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
在此公开一种方法,通过该方法可以有机物质(如稻草、锯屑和树皮)和来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品有效制备一种人工堆肥,该堆肥能用作土壤调节剂和养分补充物质。本发明涉及一种制备堆肥的方法,该方法包括将含有氨基酸的液体副产品或含有核苷酸的液体副产品作为氮源和腐败熟化源加到有机物质中来制备堆肥,其加入量使碳比率(碳对氮的比率)变为15－35,所述含有氨基酸的液体副产品或含有核苷酸的液体副产品得自于发酵肉汤,该发酵肉汤是通过发酵方法包括糖蜜或淀粉为主要原料生产所述氨基酸或所述核苷酸制备的,将得到的混合物的pH调节至6.5－8.5,水分含量调节至50－65%,然后堆起,使该混合物经过堆肥发酵以制备堆肥。
Description
技术领域
本发明涉及一种堆肥的制备方法，更具体是涉及一种由有机物质(如稻草、锯屑、树皮和污泥等)和来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品有效制备人工堆肥的方法。
现有技术
至今已通过一种方法来实施有机物质如草(如稻草、麦杆)、稻壳、锯屑和树皮等的堆肥制备，在该方法中，将原材料如家畜排泄物或饼肥等加入到该有机物质中，并且在氮源不足的情况下，向其中进一步加入石灰氮(lime nitrogen)或硫酸铵以调节碳比率(碳对氮的比率)，堆积，由此在堆肥发酵中该有机物质的腐败和熟化可以得到加速。但是，该已知方法有如下所述的一些问题。
那就是，①难以得到商业上大批量的家畜排泄物和饼肥，并且由于这些原料在氮源方面不充足，必需补充石灰氮或硫酸铵。②通过补充仅作为氮源的石灰氮或硫酸铵，使有机物质的腐败和熟化的发酵反应很弱。③该发酵进程缓慢因而需要长时间才能使其终止，并且产品的质量易于成为半熟堆肥。及④由于其质量大大取决于天气，通常生产场地需要用顶覆盖，因此需要大量的投资。
本发明的目的是提供一种在短时间内而且容易地制备堆肥的方法，通过将来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品作为氮源用于有机物质来制备堆肥，该堆肥能用作为土壤调节剂和养分补充物质，该液体副产品能够工业廉价和大量地得到。
发明概述
作为为解决存在于堆肥制备中的上述问题而进行研究的结果，本发明人已经发现通过将来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品作为氮源和有机物质腐败和熟化加速源用于堆肥制备，可以得到如下所述的一些益处。
-与现有的堆肥制备方法相比，微生物繁殖速率变大，因此生产时间得以缩短，并且能够制备可用作土壤调节剂和养分补充物质的堆肥。
-该堆肥发酵活跃，因此温度升高并且水分蒸发变得相当活跃，并且相应地为冷却和补充水分而进行的翻动堆的次数增加，这使在露天制备堆肥而基本上不受雨天的影响成为可能。
本发明是基于上述发现的。
那就是，本发明是一种制备堆肥的方法，该方法包括将含有氨基酸的液体副产品或含有核苷酸的液体产品作为氮源和腐败和熟化加速源加到有机物质中，其加入量为使碳比率(碳对氮的比率)成为15-35，所述含有氨基酸的液体副产品得自于通过使用糖蜜或淀粉作为主要原料的氨基酸发酵方法制备的发酵肉汤；或所述含有核苷酸的液体副产品得自于通过使用糖蜜或淀粉作为主要原料的核苷酸发酵方法制备的发酵肉汤，调节得到的混合物的pH至6.5-8.5，及其水分含量至50-65％，然后堆积，使该混合物经过堆肥发酵来制备堆肥。
下面详述本发明。
用于本发明中的有机物质包括植物的或木制的物质如谷类、稻草、稻壳、甘蔗渣、锯屑、树皮和木屑等。另外，也可以使用由废水处理得到的污泥。
作为来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品，可以是得自于通过使用淀粉或糖蜜作为主要原料的各种氨基酸发酵(如谷氨酸或赖氨酸)方法制备的发酵肉汤，或是得自于通过使用糖蜜或淀粉作为主要原料的各种核苷酸(如肌苷酸、鸟苷酸、肌苷或鸟苷)的发酵方法制备的发酵肉汤。更具体地说，本文中所定义的术语“液体副产品”是指：
①一种母液或其浓缩物，所述母液是在用无机酸将氨基酸发酵肉汤如谷氨酸发酵肉汤调节至所述氨基酸的等电pH，于是所述氨基酸结晶出来并通过固液分离方法将所述氨基酸晶体从该肉汤中分离出来后得到的
②废液或其浓缩物，所述废液是在将氨基酸发酵肉汤如赖氨酸发酵肉汤调节至所述pH，然后使其通过填充有强酸阳离子树脂的柱，于是所述氨基酸被吸附在阳离子树脂上后得到的
③母液或其浓缩物，所述母液得自于核苷酸已通过冷却结晶出来并利用溶解性差异浓缩及接下来通过的固液分离方法将该沉淀的核苷酸晶体从该肉汤中分离出来后的发酵肉汤
除氨基酸或核苷酸外，存在于这些液体副产品中的成分包括糖类、有机酸、微生物、氨基酸有机氮及痕量成分如维生素和矿物质，所有这些均是微生物繁殖所需要的营养物。这些液体副产品非常适合作为氮源和作为腐败和熟化加速源用于由植物的和木制的物质制备人工堆肥，所述植物的和木制的物质如谷类、稻草、稻壳、甘蔗渣、锯屑、树皮和木屑等。
在这点上，日本专利申请特开昭53-127167公开了一种制备堆肥的方法，该方法通过将腐殖酸和有机废物如由基于活性污泥方法的废水处理得到的过剩污泥、家畜排泄物、人排泄物、城市生活垃圾等混合，然后使得到的混合物进行堆肥发酵，所述腐殖酸是通过利用糖类、有机酸等作为原料发酵来制备谷氨酸的方法形成的副产品。该已知方法是一种制备堆肥的方法，其中腐殖酸用作堆肥制备中的有机物质的替代物质，所述有机物质如谷类、稻草、树皮、锯屑和木屑，并作为水分调节和通风物质以获得良好的条件，以进行堆肥发酵。与此相反，本发明是一种通过将液体副产品作为如家畜排泄物、饼肥、过剩污泥或石灰氮等氮源的替代物质加入到有机物质如谷类、稻草、树皮、锯屑和木屑中而由此加速堆肥发酵的腐败和熟化以制备堆肥的方法，该液体副产品得自于由氨基酸发酵或由核苷酸发酵制备的发酵肉汤。可以用于本发明的方法的来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的该液体副产品不含腐殖酸，因此这两种方法基本上是互不相同的。
在大规模生产的情况下，本发明中的堆肥的堆积系统倾向于做成底部为约3m和高度为约1.5-2.0m及其堆积长度设置成与生产场地匹配的半圆形。为了预混合操作，能够在较小规模下将堆肥物质、液体副产品和石灰混合在一起，并将得到的混合物堆起，或者相反能够将发酵物质按顺序一个接一个地直接堆起成该混合物。
将来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品作为氮源加入到制备堆肥的有机物质(如谷类、稻草、树皮、锯屑和木屑)中。根据需要可进一步混入微生物物质如家畜排泄物或过剩污泥等。
由于有机物质具有高的碳比率(碳对氮的比率)，将来自氨基酸发酵或核苷酸发酵的液体副产品作为氮源以足够将碳比率调节至15-35的量加入到有机物质中。然后，将石灰以使得到的混合物的pH调节至6.5-8.5的量加入其中。而且，用水将有机物质中的水分含量调节至50-65％。为了达到所述要求及使堆肥发酵在透气堆中进行，该混合操作要充分进行以使该堆混合均匀。
该堆的温度随微生物的繁殖而升高，因此发酵变得活跃。堆温度维持在50-70℃。每当堆温度超过70℃，为了冷却要进行翻动操作。还有，堆中的水分含量维持在50-65％。每当堆水分含量超过65％，为干燥要进行翻动操作，而每当堆水分含量少于50％时，要进行撒水以补充水分。而且每当堆中氧浓度少于5％，为了通风要进行翻动操作。重复所述的堆肥管理，即使该发酵伴随温度降低完成时，也要进行额外的翻动操作由此产品易于干燥至40-50％的水分含量。腐败和熟化时间约2-4个月(稻草需要的时间短而树皮需要长的时间)
实施例
通过下面的实施例来说明本发明的方法，其中为了比较也示出至今实施的常规方法。试验组①
将0.21重量份来自谷氨酸发酵的液体副产品[pH5.5-7.0，水分含量50-55％，总氮(TN)5％]和为控制pH的少量的石灰加入到1重量份的稻草中，充分混合由此得到碳比率(C/N)调节至15-30、pH为7.0-7.5及水分含量为50-60％的堆。
具体的配方组成示于表1中。
表1
备注：
| 原料 | 重量(Kg/批) | 混合比率(％) | 水分含量(％) | DM*1(Kg/批) | Orga-C*2(％) | TN(％) | P2O5(％) | K2O(％) | CaO(％) | pH |
| ①稻草 | 800 | 80 | 14.3 | 686 | 42.30 | 0.57 | 0.11 | 0.85 | 0.26 | |
| ②来自谷氨酸发酵的液体副产品 | 170 | 17 | 55 | 77 | 5.00 | 5.30 | 0.28 | 1.57 | 0.06 | 6.2 |
| ③石灰 | 30 | 3 | 3 | 29 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 73.00 | |
| 1000 | 100 | 21 | 791 | 34.69 | 1.36 | 0.14 | 0.95 | 2.41 |
C/N比＝25.5
*1：干物重
*2：有机氮含量试验组②
将0.21重量份来自赖氨酸发酵的液体副产品[pH5.5-7.0，水分含量55-65％，总氮(TN)6-7％]和为控制pH的少量的石灰加入到1重量份稻草中，充分混合以得到碳比率(C/N)为15-30、pH为7.0-7.5和水分含量为50-60％的堆。
具体的配方组成示于表2。表2
备注：
| 原料 | 重量(Kg)/批 | 混合比率(％) | 水分含量(％) | DM*1(Kg/批) | Orga-C*2(％) | TN(％) | P2O5(％) | K2O(％) | CaO(％) | pH |
| ①稻草 | 800 | 80 | 14.3 | 686 | 42.30 | 0.57 | 0.11 | 0.85 | 0.26 | |
| ②来自赖氨酸发酵的液体副产品 | 170 | 17 | 45 | 94 | 6.30 | 6.70 | 0.28 | 0.30 | 0.06 | 6.0 |
| ③石灰 | 30 | 3 | 5 | 29 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 73.00 | |
| 1000 | 100 | 19 | 808 | 34.91 | 1.60 | 0.14 | 0.73 | 2.41 |
C/N比＝21.8
*1和*2：参见表1。试验组③
将1重量份肌苷发酵二级液体[pH8.5-9.5，水分含量65-75％、总氮(TN)约1％]加到1重量份稻草中，并充分混合以得到碳比率(C/N)为15-30，pH7.0-8.0和水分含量为50-60％的堆。具体的配方组成示于表3。
表3
备注：
| 原料 | 重量(Kg/批) | 混合比率(％) | 水分含量(％) | DM*1(Kg/批) | Orga-C*2(％) | TN(％) | P2O5(％) | K2O(％) | CaO(％) | pH |
| ①稻草 | 500 | 50 | 14.3 | 429 | 42.30 | 0.57 | 0.11 | 0.85 | 0.26 | |
| ②来自肌苷发酵的液体副产品 | 500 | 50 | 73 | 135 | 4.30 | 1.02 | 0.33 | 3.30 | 0.09 | 9.3 |
| 1000 | 100 | 44 | 564 | 23.30 | 0.80 | 0.22 | 2.08 | 0.18 |
C/N＝29.1
*1和*2：参见表1。对照组
将0.19重量份鸡排泄物[水分含量为13％，总氮(TN)2％]和0.05重量份为补充氮不足的石灰氮加到1重量份稻草中，并充分混合以得到碳比率(C/N)为15-30，pH7.0-8.0和水分含量为50-60％的堆。具体的配方组成示于表4。
表4
备注：
| 原料 | 重量(Kg/批) | 混合比率(％) | 水分含量(％) | DM*1(Kg/批) | Orga-C*2(％) | TN(％) | P2O5(％) | K2O(％) | CaO(％) |
| ①稻草 | 800 | 80 | 14.3 | 686 | 42.30 | 0.57 | 0.11 | 0.85 | |
| ②鸡排泄物 | 150 | 15 | 13 | 130 | 25.30 | 2.00 | 4.90 | 1.38 | |
| ③石灰 | 50 | 5 | 3 | 22 | 0.00 | 20.00 | 0.00 | 0.00 | 68.00 |
| 1000 | 100 | 16 | 838 | 37.64 | 1.76 | 0.82 | 0.89 | 3.40 |
C/N＝21.4
*1和*2：参见表1。
将试验组①-③和对照组得到的每堆均匀混合，然后堆起成1.5m宽×1.5m长×1.5米高的半圆柱形。对各堆肥发酵观察到的结果示于表5中。
表5
堆肥发酵情况结果
备注：
| 发酵情况 | |||||||
| 原料 | 温度升高*1 | 发酵完成*2 | 平均温度*3 | 平均水分含量*3 | 翻动次数 | 撒水次数 | 防御性气味 |
| 试验组①试验组②试验组③对照组 | 第3天第3天第4天第7天 | 54天58天64天75天 | 61℃60℃57℃56℃ | 57％55％58％55％ | 8次8次7次5次 | 7次6次6次5次 | 没有明显察觉没有明显察觉没有明显察觉没有明显察觉 |
*1表示直至堆温升至65℃所经历的天数。
*2为再堆而进行了翻动操作后，不管该堆温是否不再进一步升高得到的。
*3表示从堆温升至65℃一天后至发酵完成期间的平均温度和平均水分含量。
发酵完成后，该堆变为黑灰色，并得到完全熟化的具有甜气味的堆肥。虽然为何能得到上述结果的原因不能确定，但认为存在于来自发酵的液体副产品中的成分促进微生物的活性，从这观点来看，试验组①的主要原材料为得自于利用糖蜜发酵的液体副产品，试验组②和③的主要原材料为得自于利用淀粉发酵的液体副产品。
得到的堆肥的分析结果示于表6中。
表6堆肥质量分析结果(每种成分的量是基于干物质的)
备注：
| 原料 | pH | EC*1(ms/cm) | TN(％) | P2O5(％) | K2O(％) | T℃(％) | TC/TN | 幼小植物生长测试 |
| 试验组①试验组②试验组③对照组 | 6.36.47.46.9 | 3.22.83.92.5 | 1.481.711.221.81 | 0.160.160.370.94 | 1.150.873.541.02 | 42.141.538.843.1 | 28.424.331.823.8 | 没有异常发现没有异常发现没有异常发现没有异常发现 |
*1：电导率
由原料①、②和③得到的各堆肥经番茄、黄瓜、玉米等的种植试验。结果，它们均提供了与得自于对照原料的堆肥的试验结果一样良好的产量及质量。
发明效果
按照本发明将得自于氨基酸发酵肉汤或核苷酸发酵肉汤的液体副产品作为氮源和腐败和熟化加速源加到有机物质中用于堆肥制备，与目前进行的堆肥制备相比，微生物的繁殖速率增大，因此堆肥的制备时间得以缩短，并且制得的堆肥可用作为土壤调节剂和养分补充物质。
Claims (3)
1.一种制备堆肥的方法，其包括将含有氨基酸的液体副产品或含有核苷酸的液体副产品作为氮源和腐败熟化源加到有机物质中来制备堆肥，其加入量使碳比率(碳对氮的比率)变为15-35，所述含有氨基酸的液体副产品或含有核苷酸的液体副产品得自于发酵肉汤，该发酵肉汤是通过发酵方法由糖蜜或淀粉为主要原料生产所述氨基酸或所述核苷酸制备的，将得到的混合物的pH调节至6.5-8.5，水分含量调节至50-65％，然后堆起，使该混合物经过堆肥发酵以制备堆肥。
2.如权利要求1的方法，其中所述的有机物质为选自谷类、稻草、稻壳、甘蔗渣、锯屑、木屑和污泥中的至少一种。
3.如权利要求1的方法，其中该堆肥发酵是通过翻动操作将堆温维持在50℃-70℃的温度范围进行的。
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