CN109180236A

CN109180236A - 一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺

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Publication number: CN109180236A
Application number: CN201811096090.3A
Authority: CN
Inventors: 周焕乐; 张风秀; 巩伟
Original assignee: Shandong Huimin Poultry Music Animal Husbandry Machinery Co Ltd
Current assignee: Shandong Huimin Avian Le Animal Husbandry Machinery Co ltd; Shandong Academy of Agricultural Machinery Sciences
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2019-01-11

Abstract

本发明公开了一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，采用混菌固体快速发酵工艺研制开发出高效、绿色的鸡粪发酵生物有机肥料，其中复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌、黑曲霉等。该工艺采用多菌混菌发酵，通过不同代谢能力的组合,完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用，通过微生物之间协同发酵对鸡粪的有效转化，卫生指标达到国家标准要求，产品腐熟和促生长指标显著提升。该发酵工艺简单高效、除臭杀菌效果好，生产成本低，易于工业化规模生产。

Description

一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺

技术领域

本发明涉及一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，尤其是一种利用多种益生菌协同发酵鸡粪、秸秆等制备具有良好促生、增产功效的生物有机肥料的工艺，属于生物工程领域。

背景技术

随着现代畜牧业的发展,家禽养殖场规模化、集约化程度不断提高,大型家禽养殖场产生的粪便严重污染环境。国家环保总局2002年对规模化畜禽养殖污染情况调查结果显示：中国年畜禽粪便量约为19亿吨，其中，COD（化学需氧量）排放量己达7118万吨，畜禽粪便产量和COD排放量都远远超过工业废水和生活用水排放量之和，而2004年畜禽粪便总量为28亿吨；2010年达到45亿吨。这对人类、其它生物以及家禽自身生存环境的污染愈来愈严重。从环境的角度看,它对大气、水域及土壤造成了严重污染,使地球生态环境恶化。从资源的角度看,它是良好的可再生资源，如能将其转化为肥料,实现农牧循环经济发展,不仅可以解决目前人类面临的资源短缺和环境污染两大难题。

鸡的消化道短，饲料停留时间不长，其粪便粗蛋白质含量高，且富含多种氨基酸、钙、磷和维生素等，有研究结果表明鸡粪干物质中，粗蛋白28.0％、纯蛋白11.3％、可消化蛋白质14.4％、粗脂肪2％左右、粗纤维10％左右、钙6％-8％、磷2.5％-3.0％，还含有锌、铜、铁等矿质元素及丰富的Ｂ族维生素。因此，通过加工将鸡粪转化成可利用肥料是一种比较理想的无公害化处理方式。

高温堆肥是实现畜禽养殖粪便无害化处理的有效措施，通过高温堆肥技术制备鸡粪生物有机肥料多有报道，如专利201210481607.7公开了一种鸡粪发酵肥料，由干鸡粪、糠粉、烤烟秸秆、EM原露、玄武岩粉、茶壳粉经过常温发酵、三次搅拌、分次添加制备而成；专利201410493139.4公开了一种鸡粪生物有机肥的生产方法，该方法属于生物有机肥领域，使用的原料包括：干鸡粪45-50%、第一发酵菌种0.5%、第二发酵菌种0.5%、饼肥40-45%、泥肥12%、有机肥发酵剂1%、杀菌除臭剂1%，以生物发酵和普通发酵法来生产鸡粪生物有机肥；专利201410399156.1公开了一种微生物发酵的鸡粪有机肥，原料包括以下组分：鸡粪45%～70%；糠粉5%～20%；秸秆粉15%～35%；EM原液0.1%～2%；玉米粉0.1%～2%；麸皮0.5%～4%；专利201410603473.0公开了一种鸡粪发酵有机肥的制备方法，其原料配方如下：鸡粪3000公斤、食用菌废渣料400～600公斤、豆粕100～200公斤复合膨松剂2～3公斤、酵母粉20～30公斤；专利201610600091.1公开了一种鸡粪发酵有机肥，由以下原料组成：鸡粪、秸秆粉、魔芋粉、玉米粉、纤维素酶、沸石、腐植酸、磷酸二氢钾、尿素、泥炭土、发酵剂、土壤改良剂、包膜剂、硫酸钾、硼砂、过磷酸钙，上述原料通过厌氧发酵和有氧发酵的结合对鸡粪进行发酵制备有机肥；专利201710546184.5公开了一种鸡粪有机肥及其制备方法，原料组成为：鸡粪30-40份，麸皮10-20份，沸石粉10-20份，金针菇渣10-20份，烟末5-10份，甘蔗糖渣5-10份，蚕沙1-5份，复合微生物菌剂1-5份，复合微生物菌剂为米曲霉、枯草芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、氨化菌和光合细菌的混合物。尽管目前微生物堆肥发酵鸡粪制备鸡粪生物有机肥的技术日趋成熟，但目前生产工艺中仍存在生产工艺复杂、生产成本较高、肥料化利用水平较低等技术弊端。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，满足鸡粪无害化处理及生态有机农业发展对具有高效促生、增产、改良土壤等功效的鸡粪生物有机肥料的需求，本发明提供一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，集成现代混菌微生物发酵技术，研制开发出高效、绿色的鸡粪发酵生物有机肥料，该发酵工艺简单高效、除臭杀菌效果好，生产成本低，易于工业化规模生产。

本发明通过下述技术方案实现上述技术效果：

一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于将鸡粪与辅料混合后接种复合微生物菌剂，然后通过固体发酵、筛分、制粒、冷却干燥、筛分、包装工艺制成生物有机肥，具体制备工艺包括：

（1）混料：将鸡粪输入混合机，添加辅料，将辅料和鸡粪混合均匀，然后通过绞龙将物料输送至发酵罐；

（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉；

（3）筛分：将发酵后的物料打入筛分机，去除砖石瓦块、塑料化纤及大颗粒结块；

（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；

（5）冷却干燥：将造粒后的物料输入干燥机，干燥至物料水分含量15～18%；

（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；

（7）包装：将二次筛分后的物料进行包装，即值得生物有机肥料。

上述步骤（1）中的辅料为锯末、米糠、麸皮、农作物秸秆、蘑菇渣中的一种或几种的混合物。

上述辅料粉碎细度100目以上。

上述步骤（1）中鸡粪与辅料混合后控制物料含水量55～65%之间。

上述步骤（2）复合微生物菌剂的接种量为固体物料质量比的0.2～0.3%。

上述步骤（2）中复合微生物菌剂中的微生物菌剂中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉的用量比为2～3:3～5：1～2:2～4。

进一步的，上述步骤（2）复合微生物菌剂中的微生物菌剂中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉最优的用量比为2:5:2:3。

上述凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥10⁹cfu/mL。

上述黑曲霉种子液的制备方法为：在无菌条件下，采用土豆培养基在35～40℃条件下培养24h，制得黑曲霉种子液，要求种子液的有效活菌数≥10⁹cfu/mL。

上述固体发酵过程中在密封式固体发酵罐内进行，发酵通风量维持堆体氧含量在12～16%；发酵罐顶部设有除臭装置。

本发明提供了一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，所得发酵生物有机肥臭味全部消失，质地松软，不成团，产品中富含益生菌、水溶性有机氮等营养成分，产品中有机质含量≥60%，微生物含量≥2亿个/g；产品质量符合NY525-2012的规定，蛔虫卵死亡率和大肠杆菌群数指标符合NY884-2012的要求。盆栽试验结果表明本申请产品具有显著的促生长、增产、改善土壤环境等作用，是一种优良的新型生物有机肥料。

本发明提供一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，与现有技术相比，具有以下显著优势：

（1）本申请利用复合微生物直接好氧发酵鸡粪，发酵时间3～5天，打破了传统鸡粪腐熟发酵时间较长的技术弊端，提高了资源化利用效率；

（2）本申请直接利用复合微生物菌剂进行固体发酵制备生物有机肥，充分利用微生物菌种间的协同作用，消除制约鸡粪肥料化利用存在的臭味大、存在大量致病菌、重金属超标等弊端，提升了发酵生物有机肥料的肥效，从而显著提升了人粪的肥用价值，其中：黑曲霉同化淀粉和纤维素的能力强，可将人粪的结构性碳水化合物降解为芽孢杆菌可利用的单糖、双糖等单糖类物质，使枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等得以良好的生长；地衣芽孢杆菌在高温发酵过程中能够杀灭人粪中的致病菌，且能提高生物有机肥料中的益生菌含量，使生物有机肥料富含大量益生菌，能有效调节土壤中微生物的平衡，分解土壤中的有机质、矿物质等有机或无机成分，消除常年依赖化肥滥用造成的土壤板结、沙化、盐化等，有效改善土壤，提高作物抗逆性的特殊功效，提高农作物产能；特别是能够促进土壤中有机质的释放，改善盐渍化土壤的理化结构，增加土壤团聚体和渗透性，改善土壤肥沃度；嗜热异养氨氧化细菌的存在能够防治氨气的产生，提高了产品中的有机氮含量，使鸡粪肥料化利用的发酵工艺更加清洁化，同时有利于促进益生菌的生长；凝结芽孢杆菌属于兼性厌氧菌，在有氧及无氧条件下均可生长，本申请通过添加凝结芽孢杆菌克服了固体发酵罐中可能存在的厌氧小环境中微生物菌剂无法生长的缺陷，且试验结果表明，凝结芽孢杆菌的存在可以显著降低发酵培养基的pH值，促进地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌、黑曲霉等的生长繁育；

（3）本申请提供了一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，采用固体好氧发酵工艺，能将有效消灭人粪中存在的志贺氏菌等致病菌，并能将臭气物质NH₃转化成为硝酸盐，H₂S转变为H₂SO₄，能将其他物质转化成CO₂和H₂O。黑曲霉和地衣芽孢杆菌能分泌多种酶类帮助降解纤维素和有毒有害物质，提高了人粪的腐熟度，显著提高产品的促生增产功效；

（4）本申请采用二步筛分工艺，在固体发酵工艺前并未出去砖石瓦块、塑料化纤等杂质，而是在发酵后进行一次筛分，从而除去上述杂质，降低了除杂的成本，提高了除杂效果；

（5）本发明采用固体发酵，发酵工艺条件温和，能耗低、生产成本低，本技术方案生产成本仅为目前已报道技术水平的1/3，对提升行业经济效益及规模化推广应用具有重要作用；且无环境污染、投资小、易于规模化生产。

具体实施方式

以下实施例中的发酵菌种的种子液均采用如下工艺：

（1）凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥10⁹cfu/mL。

（2）黑曲霉种子液的制备方法为：在无菌条件下，采用土豆培养基在35～40℃条件下培养24h，制得黑曲霉种子液，要求种子液的有效活菌数≥10⁹cfu/mL。

实施例1

一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，具体工艺步骤包括：

（1）混料：将鸡粪输入混合机，添加米糠，将米糠和鸡粪混合均匀，控制物料含水量55～65%之间，然后通过绞龙将物料输送至发酵罐；

（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，接种量为固体物料质量比的0.25%，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉，其中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉最优的用量比为2:5:2:3；，发酵通风量维持堆体氧含量在12～16%；

（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；

（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；

实施例2

（1）混料：将鸡粪输入混合机，添加麸皮，将麸皮和鸡粪混合均匀，控制物料含水量55～65%之间，然后通过绞龙将物料输送至发酵罐；

（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，接种量为固体物料质量比的0.2%，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉，其中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉的用量比为3:3：2:2；，发酵通风量维持堆体氧含量在12～16%；

（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；

（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；

实施例3

（1）混料：将鸡粪输入混合机，添加农作物秸秆，将农作物秸秆和鸡粪混合均匀，控制物料含水量55～65%之间，然后通过绞龙将物料输送至发酵罐；

（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，接种量为固体物料质量比的0.3%，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉，其中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉的用量比为2:5：1:4；，发酵通风量维持堆体氧含量在12～16%；

（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；

（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；

实施例4 比较不同发酵工艺对生物有机肥料指标的影响

1、指标测定方法

纤维素含量：采用酸性洗涤剂法（ADF），称取通过1mm筛的风干样品1.00g，加入用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和0.50mol/L的硫酸配制的酸性洗涤剂，加热煮沸后冷凝回流60min，再将试样用玻璃坩埚式滤器减压抽滤，将残渣搅散后用热水冲洗，并滴入丙酮促进胶质物质溶解，滤净后抽干丙酮，放入100℃鼓风干燥箱中3h，冷却称重，计算后得到粗纤维的百分含量。

腐殖酸含量：称取过20目样品0.2g，加入以15g焦磷酸钠和7g氢氧化钠配置的1L碱性浸提液70mL，沸水浴加热30min，定容后取5mL加入0.8N重铬酸钾5mL和15mL浓硫酸，再沸水浴加热30min后，滴入邻菲罗啉指示剂3滴，用硫酸亚铁滴定溶液由黄绿色变为砖红色为滴定终点，记录硫酸亚铁用量，并用石英砂代替样品同上述步骤做空白试验。

发芽指数的测定：新鲜样品与去离子水以1:10混合（W/V），置于水平摇床震荡2h后过滤。取5mL滤液加入铺有滤纸的培养皿内，每个培养皿内放置20颗独行菜种子，空白对照为去离子水。培养皿放置于25℃恒温培养箱中暗培养3天后，测定发芽种子数以及根长，每个样品设置三次重复。发芽种子数=样品发芽率（%）×样品根长×100%/对照发芽率（%）×样品根长。

2、试验分组

试验分为实施例1-3试验组、空白对照组（重蒸水代替复合菌剂种子液，其余工艺同实施例1）、对照1组（复合微生物菌剂仅含地衣芽孢杆菌，接种量等发酵工艺同实施例1）、对照2组（复合微生物菌剂仅含嗜热异养氨氧化细菌，接种量等发酵工艺同实施例1）、对照3组（复合微生物菌剂仅含黑曲霉，接种量等发酵工艺同实施例1）、对照4组（复合微生物菌剂仅含凝结芽孢杆菌，接种量等发酵工艺同实施例1）。

3、数据分析统计

数据运用SPSS11.5软件的随机单因素分析，并采用LSD多重比较法，用“平均值±标准差（SD）”表示。

4、试验结果

表1 不同工艺条件对生物有机肥料指标的影响

测定指标	粗纤维（%）	腐殖酸（%）	发芽指数（%）
				空白对照组	40.35±1.54	11.36±1.23	21.68±1.92
实施例1试验组	12.04±0.91	31.29±1.06	88.23±1.73
				实施例2试验组	15.32±1.57	29.69±1.52	82.48±1.95
实施例3试验组	14.86±2.03	30.91±2.17	83.73±2.07
				对照1组	36.37±1.97	14.48±1.06	41.29±1.53
对照2组	38.89±1.04	15.31±1.39	30.84±1.28
				对照3组	28.45±1.42	17.02±1.05	37.21±1.62
对照4组	39.29±1.15	14.29±1.01	33.28±0.99

上述试验结果表明，复合微生物发酵菌群间的协同作用显著提升了产品的促长增产效果，改变发酵菌群的组成会显著降低产品腐熟指标。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对被发明进行了详细的说明，但对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而对这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于将鸡粪与辅料混合后接种复合微生物菌剂，然后通过固体发酵、筛分、制粒、冷却干燥、筛分、包装工艺制成生物有机肥，具体制备工艺包括：

（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；

（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；

2.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述步骤（1）中的辅料为锯末、米糠、麸皮、农作物秸秆、蘑菇渣中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求2所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述辅料粉碎细度100目以上。

4.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述步骤（1）中鸡粪与辅料混合后控制物料含水量55～65%之间。

5.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述步骤（2）复合微生物菌剂的接种量为固体物料质量比的0.2～0.3%。

6.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述步骤（2）中复合微生物菌剂中的微生物菌剂中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉的用量比为2～3:3～5：1～2:2～4。

7.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述步骤（2）复合微生物菌剂中的微生物菌剂中凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌和黑曲霉最优的用量比为2:5:2:3。

8.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述凝结芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜热异养氨氧化细菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥10⁹cfu/mL。

9.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述黑曲霉种子液的制备方法为：在无菌条件下，采用土豆培养基在35～40℃条件下培养24h，制得黑曲霉种子液，要求种子液的有效活菌数≥10⁹cfu/mL。

10.根据权利要求1所述的一种好氧发酵处理鸡粪的新工艺，其特征在于所述固体发酵过程中在密封式固体发酵罐内进行，发酵通风量维持堆体氧含量在12～16%；发酵罐顶部设有除臭装置。