CN1548405A - 利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的方法包括予处理、发酵、干燥处理，其发酵主要微生物菌种包括光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性的放线菌群、发酵系的丝状菌群、固氮菌、苏云金杆菌。发酵过程是以厌氧和好氧交替进行，厌氧发酵是在不通气条件下，进行厌氧发酵时堆温在70℃以上转好氧发酵，好氧发酵降到40℃时转厌氧发酵直至全部基质都变成腐殖质。发酵微生物菌种采用液体有效微生物群菌液和固体微生物群菌粉相结合，菌种加入量与废弃物的重量比为菌液3－4‰，菌粉10－20‰，同时加入20－40％营养基质。控制发酵过程酸碱度PH值5.5－6.5，成熟时pH值7－8.5。控制发酵时碳氮比为25－30。

Description

利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的方法

技术领域

本发明涉及一种利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的方法，属于对粪便及有机垃圾处理及利用，特别是生产高效活性生物有机月巴的方法。

背景技术

随着科技进步和人类社会的发展，人们的环保意识不断加强。不仅对畜禽粪便及人类有机生活垃圾的处理是关系到污染地表水，破坏水生态系统，甚至影响饮用水源，危及人类健康等人类保护环境的重要课题，而且利用这些废弃物生产高效活性生物有机肥则涉及到农业应用无公害高品质的生物有机肥改良土壤结构，使土壤成为发酵合成型优质土壤，改良植物品质，增产，增收，抑杀病虫害等深层人类保护环境的重要课题。

近年来利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的研究层出不穷。如专利申请00120814公开的一种全价营养专用肥既是利用粪便及有机垃圾生产生物有机肥的实例。但到目前为止大多数技术采用的发酵菌种和工艺过程不十分合理，造成以下不足：1.仅考虑发酵，没有综合考虑微生物的良性循环作用；2.病源性生物的失活、有机物的分解以及腐殖质的生成不理想；3.微生物固氮不足；4.有机肥中有益活性菌成分及存活率不理想等。

发明内容

本发明的目的是将粪便及有机垃圾的处理和生产高效活性生物有机肥结合起来，充分考虑微生物的良性循环作用，使有机物的分解以及腐殖质的生成更理想，病源性生物的充分失活，微生物固氮充足，有机肥中有益活性菌成分及存活率高，找到一种不仅利用这些废弃物生产高效活性生物有机肥，而且为农业提供一种无公害高品质的生物有机肥，改良土壤结构，使土壤成为发酵合成型优质土壤，从而改良植物品质，增产，增收，抑杀病虫害。

本发明的技术方案：利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的方法包括予处理、发酵、干燥处理，其发酵主要微生物菌种包括光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性的放线菌群、发酵系的丝状菌群、固氮菌、苏云金杆菌。

所述的高效活性生物有机肥的方法，发酵过程是以厌氧和好氧交替进行，厌氧发酵是在不通气条件下，进行厌氧发酵时堆温在70℃以上转好氧发酵，好氧发酵降到40℃时转厌氧发酵直至全部基质都变成腐殖质。

所述的高效活性生物有机肥的方法，发酵微生物菌种采用液体有效微生物群菌液和固体微生物群菌粉相结合，菌液为光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群和革兰氏阳性的放线菌群四大类有效微生物群，固体微生物群菌粉包括光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性的放线菌群、丝状菌群、固氮菌和苏云金杆菌群，各菌种的含量是：存活的有益菌数为10⁸-10⁹个菌体/克。

所述的高效活性生物有机肥的方法，菌种加入量与废弃物的重量比为菌液3-4‰，菌粉10-20‰，同时加入20-40％％供有益菌繁殖的营养基质。

所述的高效活性生物有机肥的方法，控制发酵过程酸碱度PH值5.5-6.5，成熟时PH值7-8.5。

所述的高效活性生物有机肥的方法，控制发酵时碳氮比为25-30。

本发明的优点：

1、微生物菌群筛选合理，起着良性循环作用，共生、互生、不抗拮。自然筛选的微生物在繁殖时，不会产生变种。

2、整个微生物工程进行厌氧好氧交替的发酵工程，酶工程，微生物得到充分的培殖，畜禽及废弃物得到充分的水解。微生物在繁殖时，产生对害虫抗体物质，苏云金杆菌，放线菌释放出对鳞翅白，园蠕虫、病菌抑杀作用的酶。

3、七类微生物大多为氨化微生物，分解蛋白质，含氮有机物和无机盐及纤维碳水化合物。

4、在发酵活性生物有机肥时，温度由30℃可升至80℃，好氧厌氧交替进行。病菌、虫卵、寄生虫，会因高温及缺氧而死亡。

5、禽畜废弃物中的淀粉、蛋白质、脂肪、碳化合物、纤维(植物、角质)经微生物分解达到无臭，无蚊虫蝇滋生温床。

6、微生物在繁殖时，能合成植物直接吸收的氮、磷、钾和植物生长素。

7、使用固体微生物菌粉，能缩短发酵周期，简化菌种制备设备和工艺。

8、病源性生物得到充分失活，微生物固氮充足，有机肥中有益活性菌成分及存活率高，为农业提供了一种无公害高品质的生物有机肥，改良土壤结构，使土壤成为发酵合成型优质土壤，主要靠发酵成熟的有机质和有效微生物群来改良土壤结构，使土壤成为发酵合成型优质土壤，此类土壤能改良植物品质，增产，增收，抑杀病虫害。

具体实施方式

一、主要微生物菌种种类及作用：

1、光合细菌群：

光合细菌群属于独立营养微生物，它以土壤接受的光和热为能源，以植物根部的分泌物、有机物或有害气体(硫化氢等)为基质，合成氨基酸、核酸等含氮化合物，以及生产活性物质、糖类等多种促进植物生长发育的物质。这些代谢物，有的被植物直接吸收，有的成为其它微生物繁殖的基质。

另外，如果土壤中光合细菌增加，其它的有效微生物也会增加。例如：以光合细菌分泌的氨基酸为食饵的VA菌根菌增加，它具有把植物根不吸收的不溶性磷酸供给植物的能力。VA菌根菌增加，它与能固氮的一种固氮菌共生，从而促进氮固定能力。

2、乳酸菌群：

乳酸菌以从光合细菌、酵母菌得到的糖类为基质，产生乳酸。乳酸有很强的杀菌力，特别是抑制有害微生物的繁殖，以及有机物的急剧腐败分解。

乳酸菌能使木质素、纤维素等难分解的有机物容易分解，并消除未分解有机物产生的种种弊端，在有机物发酵分解上发挥重要作用。

乳酸菌能抑制导致连作障碍的致病菌增殖。一般情况下，致病菌如果增加，植物就衰弱，有害线虫急剧增加。乳酸菌抑制致病菌活动，有害线虫也逐渐消失。

乳酸菌产生的乳酸能抑制菌核菌的活动和繁殖。乳酸菌类微生物，自古以来，广泛应用于乳酸饮料的酸乳酪等。

3、酵母菌群：

酵母菌利用作物根部产生的分泌物、光合细菌合成的氨基酸及糖类、以及土壤中的有机物，发挥酵母菌具有的发酵力，合成对作物有效的物质。尤其是酵母菌分泌的激素等生理活性物质，能促进根系生长及细胞分裂。

另外，也有利于其它有效微生物(乳酸菌、放线菌)的增殖。

4、革兰氏阳性的放线菌群：

放线菌是细菌和霉菌的中间形态，摄取光合细菌产生的氨基酸，产生抗生物质。这种抗生物质能有效抑制病原菌，争夺有害霉菌及细菌增殖时所需要的物质(壳质)从而抑制其增殖，创造有利于其它微生物生存环境。

由于放线菌和光合细菌共存，故将放线菌和光合细菌混合后，所发挥的净菌作用比放线菌单独时成倍增加。放线菌也有助长固氮菌和VA菌根菌的作用。

5、发酵系的丝状菌群：

提起丝状菌(霉菌)，就使人联想到腐败、变质。在有效微生物群里的丝状菌主要是发酵酒精时使用的曲霉菌属为主体，该菌群能够和其它有效微生物共存，特别是对土壤中酯的生存有良好效果。因为酒精生成力强，能防止蛆或其他有害昆虫的发生，也有分离恶臭的效果。

6、固氮菌：

能将空气中的氮固定在土壤中，直接供应作物的营养。它能与光合菌共存，更能促进氮的固定能力。

7、苏云金杆菌：

能释出对鳞翅目，园蠕虫，病菌抑杀作用的酶，它与放线菌共存，对病虫害的抑杀作用更大。

二、微生物菌种的制备：

发酵微生物菌种采用有效微生物群菌液和固体微生物群菌粉相结合，菌液为光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群和革兰氏阳性的放线菌群四大类80多种有效微生物群，5亿-10亿个菌体/ml的菌液；固体微生物群菌粉包括光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性的放线菌群、丝状菌群、固氮菌和苏云金杆菌群，各菌种含量均等。各菌种的含量是：存活的有益菌数为10⁸-10⁹个菌体/克。同时加入营养基质，如米糠、豆粕、糖蜜、草灰等作为菌群食料。

三、畜禽粪便以堆肥发酵为基础的机械化生产：

(1)设备：污泥、粪尿处理生产线

(2)原料成份：有效微生物群，各类畜禽粪便，植物废弃物等。发酵湿度为40％-50％，菌种加入量为菌液2-4‰，菌粉10-20‰。

(3)生产工艺流程如附图1。

四、具体工艺要求：

1、好氧发酵的微生物学过程：

在发酵过程中，由于微生物作用的结果，微生物发酵有机肥内温度迅速上升，短期内就可达到60-70℃甚至80℃，在这过程中，肥内的有机物、无机物发生着复杂的分解与合成的变化，微生物组成也发生着相应的变化。大体可分成三个阶段。

(1)发热阶段

发酵初期，主要由中温好氧的微生物，利用发酵中最容易分解的可溶性物质，如淀粉、糖类等而迅速增殖，释放出热量，使发酵肥料温度不断升高。

(2)高温阶段

发酵温度上升到50℃以上，进入了高温阶段。加之淀粉、糖类等易分解物质的减少，以及它们被迅速分解、氧化时消耗了大量的氧，而造成了局部的厌氧环境。于是，好热性的微生物逐渐代替了中温性微生物的活动。这时，发酵中除残留的或新形成的可溶性有机物继续被分解转化外，一些复杂的有机物如纤维素、半纤维素等也开始受到强烈的分解。

由于各种好热性微生物的最适温度互不相同，因此，随着发酵的温度上升变化，好热性微生物的种类、数量也逐渐发生着变化。

温度升到60℃时，仅有嗜热性放线菌在继续活动，慢慢地分解着有机物。

高温对于杀死病原性生物是极其重要的。病原性生物的失活取决于温度和接触时间。据观测，60-70℃维持3天，可使脊髓灰质炎病毒、病原细菌和蛔虫卵失活。据日本“下水污泥资源利用协议会”制定的一个使病原生物失活的暂定标准，为65℃，45h以上。我国根据长期的经验，一般认为，发酵温度在50-60℃、持续6-7天，可达到较好的杀灭虫卵和病原菌的效果。

(3)降温和腐熟保肥阶段

当高温持续一段时间以后，易于分解或较易分解的有机物(包括纤维素等)已大部分解，剩下的是木质素(Lignin)等较难分解的有机物以及新形成的腐殖质。这时，微生物活动减弱，产热量减少，温度逐渐下降，中温性微生物又逐渐成为优势、残余物质进一步分解，腐殖质继续不断地积累，发酵进入了腐熟阶段。此时，发酵肥可施用。所以主要问题是保存腐殖质和N素等植物养料。以发酵可采取压紧肥堆的措施，造成厌氧状态，使有机质矿化作用减弱，以免损失肥效。

2、厌氧发酵法：

厌氧发酵是在肥料发酵过程中与好氧发酵法交替的一种方法。厌氧发酵是促进畜禽有机废弃物无害化的过程。发酵方式与好氧发酵法相同，只是发酵不用通气系统，有机废弃物在进行厌氧发酵时，堆温较低、腐熟及无害化所需时间较长

3、活性生物有机肥料的发酵过程是以好氧和厌气交替的两种方法：

好氧发酵方法是使有机废弃物在好氧条件下通过微生物的作用，达到稳定化、转变为有利于土壤性状改良并对作物生长有益和容易吸收利用的有机物的方法。稳定化是指病源性生物的失活、有机物的分解以及腐殖质的生成。

4、发酵工程进行时，可控制酸碱度，使固氮菌和苏云菌杆菌、放线菌充分繁殖。控制发酵时PH5.5-6.5，成熟时PH7-8.5。控制发酵时：碳氮比为25-30，则固氮最佳。

在粪便中可能存在以下几个问题：

(1)可能混杂有病原性生物及杂草种子。

(2)可能存在过多的易分解的有机物，而对作物生长有害。

(3)容易发生腐败和恶臭。

(4)含水量太高。

(5)PH值较高。

(6)作物难以吸收利用。

上述这些问题，几乎都能通过发酵得到解决。在发酵过程中，由于微生物的作用，使一部分有机物迅速分解，这样能大大减少对作物生长带来坏影响的、过剩的、易分解的有机物。同时，因产生大量能量而形成高温，能使病原性生物和杂草种子失活。由于易分解性有机物减少，而成为难以腐败、不发生恶臭的有机物。产生的热量使水分蒸发而可得到含水量低的有机物。PH值较高的废弃物通过发酵可变成弱碱性。因此，上述问题通过发酵几乎都能得到解决了。另外发酵的一个重要特征是生成腐殖质，它对于改善土壤的物理、化学性状是极为重要的。

当碳氮比过高时，因而需要适当加入N、P丰富的粪尿便(如鸡粪)，以利微生物生长。加入石灰或草炭是为了调节PH值，以中和微生物活动过程中产酸引起的PH值下降。

发酵时，应注意控制水分、通气、保温这三个影响微生物活动的重要因素。

厌氧、好氧交替发酵成熟期对各种不同成分的原料有所区别：鸡粪10-15天，猪粪15-20天，牛粪30-40天。

五、活性生物有机肥料成品：

发酵成熟后，经过干燥、粉碎、筛分等程序，然后称重，包装。

利用有机废弃物生产高效生物肥与用粪便生产高效生物有机肥的方法基本相同。

Claims (10)

1.一种利用粪便及有机垃圾生产高效活性生物有机肥的方法，包括予处理、发酵、干燥处理，其特征是主要微生物菌种包括光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性的放线菌群、发酵系的丝状菌群、固氮菌、苏云金杆菌。

2.根据权利要求1所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是发酵过程是以厌氧和好氧交替进行，厌氧发酵是在不通气条件下，进行厌氧发酵时堆温在70℃以上转好氧发酵，好氧发酵降到40℃时转厌氧发酵直至全部基质都变成腐殖质。

3.根据权利要求1或2所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是发酵微生物菌种采用有效微生物群菌液和固体微生物群菌粉相结合，菌液为光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群和革兰氏阳性的放线菌群为主的有效微生物群菌液，固体微生物群菌粉包括光合细菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性的放线菌群、丝状菌群、固氮菌和苏云金杆菌群，各菌种的含量是：存活的有益菌数为10⁸-10⁹个菌体/克。

4.根据权利要求1或2所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是菌种加入量与废弃物的重量比为菌液3-4‰，菌粉10-20‰，同时加入20-40％供有益菌繁殖的营养基质。

5.根据权利要求1或2所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是控制发酵过程酸碱度PH值5.5-6.5，成熟时PH值7-8.5。

6.根据权利要求1或2所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是控制发酵时碳氮比为25-30。

7.根据权利要求3所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是控制发酵过程酸碱度PH值5.5-6.5，成熟时PH值7-8.5。

8.根据权利要求4所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是控制发酵过程酸碱度PH值5.5-6.5，成熟时PH值7-8.5。

9.根据权利要求3所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是控制发酵时碳氮比为25-30。

10.根据权利要求4所述的高效活性生物有机肥的方法，其特征是控制发酵时碳氮比为25-30。

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