CN1511809A - 禽畜粪便堆肥的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种禽畜粪便堆肥的制造方法，特别是指一种无臭味、零排放、无污染，完全符合经济及环保效益与适合蔬果、水产养殖等用肥的制造方法，该方法是在禽畜栏内直接洒上附着体，如木屑、渣、茶叶渣、椰子屑等等能于土壤内自然分解掉的物质，利用禽畜走动、翻滚等作用，使禽畜粪便于短时间内自然地混合搅拌同时兼具有杜绝蚊虫滋生，臭味、废水产生，复再喷洒诱导基，制造天然善玉菌繁衍的最佳环境，使其在低温发酵并于第五天时能均衡有机化，至第七天时即可将有机肥晾干筛选、打碎、造粒，最后包装完成成品。

Description

禽畜粪便堆肥的制造方法
技术领域
本发明涉及一种堆肥的制造方法，特别涉及一种禽畜粪便堆肥的制造方法。
背景技术
在现今的环境中，由于受到环保意识抬头冲击，禽畜育成率下降、培育时间拉长，药物使用量的增加，畜成品价跌跌不休等影响下，使得养猪、鸡等禽畜养殖业面临极大的困窘，其中更是以环保问题带给禽畜养殖业最大困扰。就以养猪而言，传统养猪，都以水洗方式处理猪的排泄物；根据调查数据显示，每千头猪(含大、中、小猪)，平均每天排泄量约16吨，而冲洗用水需要40吨(约为喝水量的8倍)，合计每千头猪一天即产生56吨的废水，以目前台湾养猪头数近9百万头，每天就有将近50万吨的养猪废水产生，而众所皆知，一切恶臭菌生皆是因水而起，更何况粪尿中含有多量的蛋白质，这些蛋白质被腐败菌分解为氨基酸，再经脱氨作用(Deamination)而产生氨气，这也就是粪尿为什么会产生恶臭味的源由，其化学反应式如下：
Figure A0216004400031
氨基酸经脱二氧化碳(脱羧作用Decarboxylation)而产生剧毒的胺基(Amine)
Figure A0216004400032
氨基酸加水分解作用产生氨气及吲哚(Indole)
胱氨酸(Cystcine)经分解产生氨气及硫化氢：
虽然业界采取各种污染防治措施，但其成效却有限，养猪废水依旧向我们的水源、河川及我们的周遭环境流淌，造成水质及空气的严重污染。因此，如何有效降低用水量及如何有效防止臭味、污染等发生，进而将禽畜的排泄物再以利用等问题，便是业界及研究单位日夜思考极欲克服的重要问题。
其次，会经风光一时的养虾业，如今却面临不符成本的窘境，甚至于血本无归，虽然办法用尽，但仍然束手无策。水产养殖业者随着“水色”的变化，牵动他每条神经，因为“水色”一有不良变化可能所有心血将付诸东流，“水色”即水中藻类繁殖的情况，水中微生物族群错综复杂，微生物族群间的消长，乃由水色变化呈现，此情况受到水底土壤、天气变化、饲料投予、管理技术等种种因素的影响而产生不同变化。水产养殖业者为了维系水色的稳定，在一有变化时大多以化学制剂及药品投入，以欲保虾群的存活，殊不知这种饮鹤止渴作法，将会带来更大的危机，此法破坏了水中微生物族群间的生态平衡，一旦更顽劣的菌群及病毒抗药性产生后，一切努力都成泡影。
众所周知，土壤的功能并不只是提供予农作物养份的场所，而且能透过调节农作物所需的水份，并依照农作物根部活力，以作环境之控制，此外，土壤更能代谢因肥料及其它外来物质所引起的障碍物质，并且具有高度的培养作用，能将农作物所生长的环境调整到最适合的状况，因此，活性的土壤是能抑制病原菌及虫害的发生，同时也能提供给农作物良好的生长环境，土壤中的元素能保持稳定状况与农作物间产生相互作用结合成一个完整生态体系；然而，自二次大战以后世界各国积极推动农业现代化，台湾地区也不例外，为了追求农作物产值增加，高量使用化学肥料及农药的结果，导致土壤的代谢功能尽是丧失，反而产生所谓重粘土化现象，使农作物的生长发生了障碍(重粘土化结果，会使土壤层内部不易排水，迫使单位面积的农作物产量下降，甚至会因土壤层内部排水不良，导致农作物的根部因缺氧而腐烂)，而滥用化学肥料及农药的数量亦就愈行增加提高，如此恶性循环，严重破坏整个农地及农作物的生态体系，也因此发生农作物连作的障碍及病毒的产生。因此，要如何使农地土壤恢复原有的功能及如何保持土壤旺盛的生命力，便成为目前农业产经研究者、专家们积极解决欲达成的目标。
诚如研究人员及专家们所言，土壤的代谢功能和农作物的生长与繁衍息息相关，因此要恢复土壤原有的功能，就必须先行消除各种妨碍土壤代谢的因素，亦即让土壤还原化，以纯天然有机肥料来取代化学肥料，并减少农药的使用量，而所谓纯天然有机肥料无非是指天然物如植物叶片及树枝等发酵腐烂成肥以及禽畜动物的排泄物等，其中禽畜动物的排泄物，因为属杂陈物质且含有菌类物质，故而其气味就杂陈难受甚难处理，但基于其属于有机肥料之故，且又必须清除的物质(不受人类、动物欢迎的物质之一)，因而业界中有人发明所谓露天型禽畜粪便堆肥制造方法及密闭型禽畜粪便堆肥制造方法，其中，露天型禽畜粪便堆肥制造方法，其流程如图1所示，首先将猪粪、鸡粪收集成堆后并与调整材料等三种物质混合堆积，发酵至第七天时则加入天然菌料，到第二十天时再翻搅一次，至到第一百五十天后才完成，之后再将堆肥包装，完成成品。此种堆肥制造方法，由于是将所有猪粪、鸡粪收集在一体并露天堆放，因此于事后所产生的蚊虫、废水、臭气等等令人难受的事情便是其自始至终没有解决、克服而依然存在的问题，亦即环保问题仍然存在，其次，因其另行集中堆放，故也要相当容得下所有猪粪、鸡粪集中在一体的空间，造成占用空间的问题，再者，制造过程过久，不但不符现代经济效益，且容易产生二次发酵，无法达到杀菌的效果，并且容易造成二次污染使农作物受损。因此于现今业界中根本很少采用此一方法。而密闭型禽畜粪便堆肥制造方法，其流程如图2所示，其与前述的露天型禽畜粪便堆肥制造方法一样，首先是将猪粪、鸡粪收集在一体并连同调整材料一同放入发酵槽内并混合，发酵至第七天时则加入天然菌料，令其产生75°的高温杀菌，事后并于每日翻覆一次，直到第九十天发酵完成，之后即节选造粒，最后才包装完成成品。由其制造过程，人们可清楚了解养猪业若要采用该种密闭型禽畜粪便堆肥制造方法，除必须准备一庞大的混合发酵槽外，而且尚需有足够的人力方可应付每日翻覆堆肥的作业需要，若不用人力来翻覆而改采用机器电动方式实施，则其设备经费及电费势必惊人，非一般禽畜养殖业者所能接受的，此外，其臭气问题依然存在，恶臭四溢，再者，其制造过程虽比露天型禽畜粪便堆肥制造方法来得短，但始终仍需90天的制程，也不符合现今经济效益的诉求，因此，实有再改进的必要。基于上述两种传统式堆肥制造方法都无法有效去除粪便的恶臭气味且制造过程又漫长、设备、地方又需庞大等问题，故截至目前为止，最被业界采用，莫过以大量用水稀释，之后即排放于河川或排水沟中，这就是前述所说养猪废水依旧向我们的水源、河川及我们的周遭环境流淌，造成水质及空气的严重污染原因。
发明内容
本发明的目的是提供一种无臭味、零排放、无污染，完全符合经济原则及环保要求与适合蔬果、水产养殖用肥的禽畜粪便堆肥的制造方法。
本发明利用光合成菌能将硫化氢、水及二氧化碳分解成糖类及硫酸：
其中硫酸可中和有毒气体氨气而合成硫酸氨等原理。
本发明依据微生物平衡理论直接于禽畜栏内酒上附着体(如：木屑、蔗渣、茶叶渣、椰子屑……等等能于土壤内自然分解掉的物质)，利用禽畜走动、翻滚等动作，使禽畜的粪便能于短时间内自然地混合搅拌，藉此令粪便逐渐干化以防杜蚊虫滋生，并于第三天时喷酒诱导基，制造天然善玉菌繁衍的最佳环境，使其在低温发酵并能于第五天时即可均衡有机化，到第七天时则能将机肥晾干、筛选、打碎、造粒，最后包装成品。
附图说明
图1为传统式开放型禽畜粪便堆肥制造方式流程图。
图2为传统式密闭型禽畜粪便堆肥制造方式流程图。
图3为本发明之方法的流程图。
具体实施方式
请参阅图3所示，以猪粪为例说明本发明的方法，本发明是在猪栏内直接加入木屑，利用猪的走动、翻滚的动作作用，使猪粪能于短时间内达到自然混合搅拌，于其混合搅拌过程中，因水份逐被木屑吸拭，故而可藉粪便干化及木屑作用，而防止蚊虫、臭气、废水的产生，并于第三天时喷洒诱导基，使其在低温发酵，于第五天即能产生均衡有机化，第七天时即可晾干、筛选、打碎、造粒，最后包装完成成品。整个过程采取干燥且低温方式完成，因此具有以下优点：
1.不占空间、不耗时间、不产生二次发酵、二次污染。
2.无臭味、零排放、无污染。
3.肥料完全能适合蔬果、水产养殖及废弃物除臭等多功能。
4.完全符合经济及环保诉求的效益。
                    试验结果
表一：敷料铺设量参照表
                                    单位：每头/每日  敷料湿度：25％以下
    类别     体重   日平均总排泄量   敷料铺设量
  离乳仔猪   10-30kg     1.1kg     0.5kg
  仔猪   30-60kg     3.3kg     1.5kg
  中猪   60-90kg     5.6kg     2.5kg
  大猪   90-120kg     7.7kg     3.5kg
注意：清理猪舍内肥料素材必须控制在70～75％的湿度，肥料(成品)的湿度标准值：40％
表二：肥料量预估：每头/每日
  类别 日排泄量 铺设敷料 肥料素材   湿度比   肥料量
  离乳仔猪   1.1kg   0.5kg   1.6kg     4/7   0.9kg
  仔猪   3.3kg   1.5kg   4.8kg     4/7   2.7kg
  中猪   5.6kg   2.5kg   8.1kg     4/7   4.6kg
  大猪   7.7kg   3.5kg   11.2kg     4/7   6.3kg
  总量   8.0kg   14.5kg
  平均量   2.0kg   3.6kg
平均每千头(大中小猪平均饲养)肥料年产量：
3.6g/头.天×365天×1000头＝1300000kg＝1300吨
敷料使用量：约占肥料成品量1/2
表三：肥料及诱导基检测表
※猪粪/锯木屑快速堆肥用试验水试验结果
组别   堆肥发酵时间(hr)     NH3(ppm)     H2S(ppm)
对照组(RO水)     0   140～150     ＜5
    7   40～50     ＜5
    24   ＜50(10～20)     ＜5
    36   ＜50(1～10)     ＜5
    72   0     ＜5
实验组(猪粪/锯木屑快速堆肥制作用的实验用水-稀释500倍)     0   140～150     ＜5
    7   40～50     ＜5
    24   ＜50(1～10)     ＜5
    36   0     ＜5
    72   0     ＜5
NH3是使用检知管检测，检测范围为50～500ppm(抽取1次)，以上为抽取5次试验样本累计，所计算出之结果。
H2S是使用检知管检测，检测范围为5～60ppm(抽取1次)，以上为抽取10次试验样本累计，所计算出之H2S，皆低于侦测极限。
对照组与实验组锯木屑在堆肥实验前后，外观皆无显著差异。两组锯木屑皆无显著发酵迹象，过程中锯木屑温度皆维持在30℃左右。
表四：健康用途饮用试验水与猪粪锯木屑快速堆肥用试验水的物理特性分析结果
组别   生菌数(CFU/ml)   DO(ppm) PH     E.C(Us/cm at25℃)
  对照组(RO水)   NA   4.62   7.36     10.4
  对照组(地下水)   NA   5.06   7.79     228
  实验组(猪粪堆肥制作用的实验用水-稀释500倍) 1.98×104 4.72 7.14 21.1
  健康用途饮用试验水(原液)   1.18×104   5.62   7.93     106.2
以相同的曝气机与曝气管曝气5分钟后，所检测之溶氧。
NA表示没有检测此样本肥料及诱导基检测表
表五：成本分析对照表                                                                                 单位：头
Figure A0216004400091
表六：利润分析对照表                                                                                 单位：千头
Figure A0216004400092
表七：水质(诱导基)检测表
    检测项目     单位     检测值     检验方法
细菌落数 CFU/mL 1.7×104     NIEAE203.51B
大肠杆菌群 CFU/100mL ＜10     NIEAE202.51B
浊度 NTU 0.25     NIEAW219.50T
色度 色度单位 2.5     NIEAW201.50T
总溶解固体 Mg/L 1.6     NIEAW210.55A
表八：猪粪堆肥成品基本性质分析表
  原液     猪粪堆肥
    PH   7.39     7.88
    E.C.(原液)   51.8us/cm     5.46ms/cm
    含水量(％)   ND     43.90％
    有机质(％)   ND     64.50％
    有机碳(％)   ND     37.51％
    总氮(％)   0.04     3.3
    有效磷(％)   ND     1.2
    有效钾(％)   ND     0.58
    发芽率(％)   ND     97.60％
    气味嗅觉判定   无氨臭味     无氨臭味，有土味
    C/N比   ND     12.5
    膨胀试验   未测     不膨胀
    密度   1     0.38
    茶叶渣发霉以堆肥处理的抑制试验 未测 具强烈抑制效果
  菌相分析   CFU/g
  真菌   未检出     5×107     7大类
  细菌   1.5×103     3.5×108     5种菌落
  病原菌   未检出     未检出
  放线菌   未检出     2×107     3种
    抗生素试验   未分析     无抗生素作用
    抗菌试验   未分析     有抑菌效果
由表三可知，抽取10次试验样本累计，所计算出的H2S，皆低于侦测极限，其次，对照组与实验组锯木属在堆肥实验前后，外观绵无显著差异，两组锯木屑皆无显著发酵迹象，过程中锯木屑温度皆维持在30℃左右低温。另由表五、表六可知，以传统方式饲养猪至成猪止，其成本约新台币4072.9元，而利用本发明的方法来饲养猪至成猪止，其成本约新台币3189元，在利润方面，以传统方式饲养千头猪所得的利润约新台币939400元，而利用本发明的方法来饲养千头猪所得的利润除了有新台币3277500元外，尚可因堆肥收益约新台币1560000元，合计约新台币4837500元。因此，由上述的对照表可清晰明白，利用本发明的方法来饲养猪其所获得的利润远远超过以传统方法饲养猪的利润。
由表七的分析可知，使用本发明所制成的有机肥料应用于土壤选原上时，具有以下特点：
1.速效性及长效性：能迅速恢复土壤的代谢功能，分解堆积于土壤农药及化学肥料残留的毒素，消除药害及肥害，促进土壤肥沃，解除连作障碍及病毒感染等土壤病害。
2.改善团粒：促进农作物根部的展开，增强农作物的生长及抗病力，减少农药使用量，兼顾消费者对农作物安全性的要求。
3.含高量天然善玉菌群，能增强农作物经光合作用制造养份，提供农作物生长与繁衍因子的补给，回复原味，增加糖度，色着亮丽。
4.提高发芽率及育苗成数，增加单位面积产量。
5.缩短农作物生长期，降低掉花及掉果率，提高收益。
6.减少追肥使用量，降低成本。
7.解决因日照不足而导致生长障碍。
其用法及用量：用于基础土壤还原时，以每分地九百公斤与土壤充分混合均匀并浇水养护七天再进行栽种，效果最佳。若以中耕培土养护时，则将本发明制成有机肥料覆入土中，充分浇水即可。
其次，利用本发明所制成的有机肥料使用于水产养殖物时，则是于晒地后使用，每分地使用本发明所制成的有机肥料900公斤，并充分与土壤搅拌混合，及充分灌水养护7天后才开始饲养水产，其效果最佳。若于饲养中使用时，则以水深1公尺为基准，每分地使用本发明所制成的有机肥料500公斤，直接散布于水中即可，由于本发明是以微生物族群平衡为基础，制造出诱导基，藉由本发明中的高量善玉菌群，光合成菌及天然维他命、核酸、氨基酸、酵素，能让水底土壤保持高度的活性，分解因饲料沉淀及排泄物造成的异常发酵而产生有毒物质，进而能维持水中微生物群的平衡，增加水中溶氧量，光合成菌更能藉光合作用促进有益藻类繁殖，自然“水色”明亮，水产动物抗病力自然就强，成长快速，减少药物的使用量，最后达到有效提高水产产值。
综上所述，本发明之禽畜粪便堆肥的制造方法，因是于禽畜栏内直接加入木屑，故不占空间，又利用禽畜走动、翻滚的动作作用，达到短时内令粪便与木屑自然混合搅拌，同时藉由木屑吸拭粪便中的水份，因此不但不耗时间，而且又不会有蚊虫、臭气、废水的产生，堆肥过程以诱导基为制造天然善玉菌繁衍的环境，以利天然善玉菌大量繁殖，藉由附着体与猪粪混合成一体进行“好气性”低温发酵，不仅制程短而且其产品更含有大量光合成菌等善玉菌群，利用该等善玉菌群产生天然维他命、核酸、氨基酸、酵素等养分，能让土壤保持高度的活性，迅速恢复复土壤的代谢功能，一举改善传统式开放型禽畜粪便堆肥制造方法及传统式密闭型禽畜粪便堆肥制造方法等既存已久的制程耗时、占空间且会产生臭味、废水及造成二次发酵、二次污染等缺点；此外，由于本发明以微生物平衡理论为根据，并以纯天然物质为组合材料，因此，其适用范围不仅种植农作物用的土壤外，亦可适用于水产养殖池内，具有适用广的特性。

Claims (4)

1、一种禽畜粪便堆肥的制造方法，该方法是在禽畜栏内直接加入附着体，利用禽畜走动翻滚的动作作用，使粪便能于短时间内与附着体混合成一体，达到自然混合搅拌，且于混合搅拌过程中因水份逐渐被附着体吸拭，故而可藉粪便干化及附着体作用而防止蚊虫、臭气、废水的产生，于第三天时喷洒诱导基，使其在低温发酵，至第五天时则能产生均衡有机化，第七天即可晾干、筛选、打碎、造粒，最后包装完成成品。
2、按照权利要求1所述的一种禽畜粪便堆肥的制造方法，其特征在于：所述的附着体乃是一种可吸拭水份且能于土壤里自然分解的有机质。
3、按照权利要求2所述的一种禽畜粪便堆肥的制造方法，其特征在于：所述的有机质为木属或蔗渣或茶叶渣或椰子渣或其混合物。
4、按照权利要求1所述的一种禽畜粪便堆肥的制造方法，其特征在于：所述的诱导基为制造天然善玉菌繁衍最佳环境的物质，藉由该物质与附着体、禽畜粪便混合成一体进行好气性低温发酵，使其制程短，而且于其使用时能经光合作用制造养份，令土壤恢复原有的活性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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