随着国家对环境保护治理的加强,社会对该行业的关注,国家循环经济政策的实施,规模化猪场粪污处理方式也在发生变化,从前主要是生态利用,猪粪直接还田,但是目前随着生物发酵技术的发展,利用猪粪生产生物有机肥成了一项新的措施。
1.生产合格有机肥选择菌种应遵循的原则
1)能在廉价原料制成的培养基上迅速生长,并生成所需的代谢产物,并且产量要高。
2)可在易控培养条件下(糖浓度、温度、pH、溶解度、渗透压等)迅速生长和发酵,并且所需酶活力高。
3)生长速度和反应速度快,发酵周期短。
4)根据代谢控制要求,选择单产高的营养缺陷型菌株或调节突变菌株或野生菌株。
5)选择抗噬菌体能力强的菌株,使其不易感染噬菌体。
6)菌种纯粹,不易变异退化,以保证发酵生产和产品质量的稳定性。
7)菌种不是病原菌,不产生任何有害的生物活性物质和毒素(包括抗生素、激素、毒素等),以保证安全。
2.菌剂的作用及其机理
菌剂加入猪粪中进行生物发酵,遵循能量流、物质流和基因流“三流循环理论”,在有氧条件下,微生物迅速繁殖,能强烈分解粪便中的有机物质,在高温微生物作用下,形成能量交换,使堆肥温度升至60~70℃,可以杀死堆肥中的病菌、虫卵;产生矿物化和腐殖质化过程,释放出氮、磷、钾和微量元素等有效养分,进行物质交换;具有特殊作用的芽孢杆菌产生的非特异性免疫因子能抑制有害微生物活动和粪中腐败菌、致病菌的生长及腐败物质的分解;菌剂中的丝状真菌、光合菌能吸收、分解恶臭和有害物质。最终,猪粪经过生物发酵后生成了无害、无臭、无病菌、无虫卵的高效优质生物有机肥。
3.实现发酵并得到发酵产品应具备的条件
1)要有某种适宜的微生物菌种。
2)要保证或控制微生物进行代谢的各种条件(培养基组成、温度、溶解度、pH等)。
3)要有微生物发酵的设备。
4)要有将菌种或代谢产物提取出来并精制成产品的方法和设备。
4.有机肥发酵生产工艺流程
猪粪处理→接种(加入菌剂)→堆积发酵→翻堆(翻板)→继续发酵→卸料→后处理(晾干→粉碎→分筛去杂→检测→包装→成品)→生物有机肥。
5.发酵条件和工艺参数
在生物发酵过程中控制和掌握以下条件和技术参数:
1)物料含水率为60%~70%。(www.xing528.com)
2)加入无害化菌剂0.3%~0.5%(数据可据实际情况调节)。
3)添加物5%~10%(数据可据实际情况调节)。
4)混合物堆积厚30~40cm。
5)发酵始温约40℃,高温60~70℃。
6)pH为6.0左右。
7)混合物料碳氮比小于25。
8)好氧条件。
9)发酵时间,地面堆积常温发酵10~15天,塔式构架发酵6~8天。
10)发酵后产物水分20%左右。
6.猪粪工厂化有机肥处理技术中发酵因素及调控技术
影响发酵的主要环境因素有温度、水分、碳氮比和pH。在工厂化发酵中,通过人为调控,为好氧微生物活动创造适宜的环境,促进发酵的快速进行。具体各条件下的影响如下:
(1)温度影响温度是显示好气发酵中微生物活动程度的重要指标,高温的产生标志发酵过程运转良好。工厂化发酵要求周期短,一般为8~20天。通常采用翻料和强制通风的方法来改善供氧状态,促使前期物料快速升温和维持中期60~70℃的高温。猪粪的不良物理性状是影响发酵升温的主要障碍,必加入高碳氮比和含水率低的有机物予以改善。
(2)湿度影响水分是微生物活动不可缺少的重要因素。在好氧发酵工艺中,物料适宜的含水率为60%~70%。物料含水过高或过低都影响好气微生物活动,发酵前应进行水分调节。物料含水率小于60%,升温慢,温度低,腐解程度差;大于70%,影响通气,形成厌氧发酵,升温慢,腐解程度也差。鲜粪一般含水量较高,降低含水量的方法是掺和低含水率的有机物料,如糠壳、泥炭、锯末、秸秆等。这些辅料还促进水分的散失。
(3)碳氮比影响碳氮比是微生物活动的重要营养条件,通常微生物繁殖要求的适宜碳氮比为20~30。猪粪碳氮比平均为14。单纯猪粪不利于发酵,需要掺和高碳氮比的物料进行调节。上述调节含水率的物料都具有高碳氮比,也是良好的碳氮比掺合料。
(4)pH影响pH对微生物活动和氮素的保存有重要的影响。畜禽粪工厂化发酵是好氧发酵,有大量铵态氮生成,使pH升高,发酵全过程均处于碱性环境,高pH环境的不利影响主要是增加氮素损失。可以加入稻草、锯末、谷糠等辅料促进氮的生物固定,并降低主料中氮在发酵过程中的矿化率,减少铵态氮的挥发损失(见表5-3)。
表5-3 猪粪发酵后组成成分的变化
从表5-3可以看出,新鲜猪粪与其应用无害化菌剂发酵后的生物有机肥,两者组成成分有了显著的变化,经过微生物高温分解和热交换,水分大量失出,其含量减少30%~40%,有机质含量提升约1倍,氮素养分相对提升1~4倍,磷提升2~8倍,钾提升约10倍,pH由中性变成微碱性,增加有益微生物1.3~1.5亿/g。所生产的生物有机—无机复混合肥的各项内容都达到国家规定的成分剂量指标。
因此,应用无害化活菌制剂处理猪粪,在多种有益微生物作用下进行生物发酵,经充分分解其中的有机质,释放出养分,所形成的生物热和高温发酵过程可杀死病菌、虫卵,除毒去臭、净化环境,生产形成高效优质生物有机肥和有机—无机复混合肥,通过无害化转化为资源化、产业化。
【提示】 发酵后的生物有机肥具有改善土壤团粒结构、提高土壤肥力的作用,有利于提高农作物产量和品质,适用于绿色食品生产和“菜篮子”工程。
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