CN110407635A - 一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法，按重量百分比计，所述有机肥包括：牛粪40％～70％；糠粉5％～20％；秸秆粉10％～35％；EM原液0.1％～4％；硅藻土10％～30％；淀粉1％～10％；本发明具有以下优点：(1)针对性强，南方的高含水率牛粪都能用作原料，且效率极高；(2)发酵时间一般都在3天～6天，发酵周期短，能大规模生产；(3)不需要筛选，产量高(高达90％以上)；(4)在实际应用中用量小，要达到同样的施肥效果，采用本发明可以大大减少用量，约为目前市售的有机肥的三分之二以下。

Description

一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，尤其涉及一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法。

背景技术

随着我国牛养殖业的不断扩大和集约化程度的不断提高，牛养殖场粪污的处理问题凸显，主要表现在：(1)由于养殖场多分布在城乡结合地区，没有足够的土地容纳数量如此庞大的粪污；(2)因粪便含水率高，不便于远距离运输，或被肆意堆放或未经任何处理就被随意堆放在路边沟旁，不仅产生恶臭气味，滋生蝇虫、病原菌，还污染空气、土壤和水源等，带来严重的环境问题。

由于集约化牛养殖场大多采用水冲粪的清粪方式，使粪污的含水率常高达82.6％～95.7％(w/w)，远高于通常堆肥适宜的含水率(55％～65％(w/w))，这样的高含水率牛粪采用普通的堆肥处理方式，即使在10个月以上都难以发酵，处理效率极其低下。而且普通的处理方式不仅对水资源、土地资源造成极大的污染，对农作物造成病虫害，而且还会对人畜传播各种疾病。

但是牛粪本身又含有大量丰富的有机质，干牛粪中含有粗蛋白10％-20％，粗脂肪1％-3％，粗纤维15％-30％，无氮浸出物20％-30％，此外还含有作物所需的大量元素，如N、P和K等。牛粪如果不经过发酵处理，或发酵处理不完善，就会引起牛粪的二次发酵从而导致烧苗现象的发生，长期使用甚至可能会导致寸草不生，反而会给农业生产带来严重的不良影响，而且牛粪中还存在着病菌和寄生虫，若不使其充分发酵，其会感染农作物，危害人体健康；但是如果进行适当的处理与利用，则是良好的有机肥源。

要解决高含水率牛粪难于处理的问题普遍采用以下处理方式，(1)预先堆牛粪进行脱水处理；(2)加入大量干燥的调理剂来调整含水率至合理范围。但是这也会给实际堆肥生产带来新的问题：(1)增加了处理设备产生了较高的能耗和处理成本，使本来就投资巨大、入不敷出的堆肥企业难以维持；(2)大量使用的干燥剂，导致有机肥的肥效下降，增加了种植户的使用成本，造成品质下降。

因此，若能设计一种既能兼顾普通有机肥制备工艺的优势，又能规避干燥、除臭过程造成的成本偏高的不足，还能避免环境污染事故，实现农作物健康生长和有效地处理高含水率牛粪的问题；这对科学提高牛粪处理能力，进一步保护水资源、土地资源、空气资源，节约农业生产成本具有极大的促进作用。

有鉴于此，确有必要提供一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法，其发酵周期短、产率高，可大规模生产，且使用时用量少、肥效好，此外，该有机肥中使用的牛粪是含水量高的南方湿牛粪，针对性强。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法，其发酵周期短、产率高，可大规模生产，且使用时用量少、肥效好，此外，该有机肥配方简单、原料易得、制作过程中使用的牛粪是含水量高南方的湿牛粪，针对性强。

为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：

一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：

所述有机肥的制备方法包括以下步骤：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和1％-10％的硅藻土(即先加入硅藻土总质量的1％-10％)混合均匀，形成混合物，再将0.1％-1％的EM原液(即先加入EM原液总质量的0.1％-1％)均匀喷洒在混合物中，放置0.5小时以上，使EM原液被充分吸收；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行2天～4天的密封式厌氧发酵，观察发酵温度，通过翻堆实现对温度的调节，使其在45℃～75℃之间；若原料堆的温度高于75℃，则对原料堆进行翻堆，使温度下降至45℃～75℃。

该配方和方法之下，如果在48小时后堆肥温度还未达到45℃以上则可以判定该操作失败。

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1天～2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆2-3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得有机肥。

作为本发明方法的一种改进，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：

作为本发明方法的一种改进，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：

作为本发明方法的一种改进，所述牛粪为高含水量牛粪，所述高含水量牛粪的水含率大于或等于82％，该牛粪可以是鲜牛粪。本发明对于原料的针对性更强。

秸秆粉富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，将其用作有机肥可以提高肥效，同时可以避免其对环境的污染，节约了废料资源；

EM原液即有效微生物群，其是由光合细菌、乳酸菌群、酵母菌群等多种微生物组成的，其能产生抗菌物质，抑制有害微生物繁殖，而且其中的有益菌群与土壤中放线菌等共生共殖，形成良好的作物生长环境，提高土壤肥质，彻底改良土壤特质，最终实现绿色有机农产品及免耕作业和可持续发展之路。本发明通过合理的配方和合理的工艺控制，使得EM原液即便对与高水含量的牛粪也能起到很好的发酵作用。其中，高含水率的牛粪是南方水洗池储或者外堆牛粪，特点是含水率高(>82％)，一般在82％～97％之间，由于长期暴露在空气中，就会携带各种杂菌，采用现有技术中的工艺进行发酵时，现有技术配方里的EM原液(如申请号为201210481607.7的中国专利申请提供的配方)会受到污染，从而使得厌氧发酵失效，最终导致发酵失败。但是，本发明人经过长期的实践，意外地发现采用本发明提供的以上制备方法和配方时，即便对于高水含量的牛粪，EM原液也能发挥其功效，使得厌氧发酵顺利充分地进行。

配料中含有硅藻土，对提高发酵效率和增强肥效起到关键作用。具体而言，硅藻土可以吸附EM原液中的发酵菌可以使发酵变的更加快速，同时在吸附了EM原液中的发酵菌后可以在两次发酵中发挥作用，主要是因为硅藻土的多孔结构增加了EM原液中益生菌的发酵比表面积，从而提高了发酵效率，使发酵更加彻底，有效地去除了牛粪中所携带的病虫害。同时硅藻土的多孔结构有效吸收了高含水率牛粪中的液态营养成分，防止了发酵所需营养物质的流失，使发酵后的肥料肥效增强。

本发明的制备方法中，厌氧发酵中不进行翻堆，以保证原料堆的发酵温度，因此厌氧发酵的效率很高，可完成90％以上，而且发酵所需时间也很短。实际发酵时，春夏秋季时初次发酵一般需要2天～3天，冬季初次发酵的时间一般为3天～4天。发酵温度控制在45℃～75℃范围内，不仅可以保证发酵较为充分，而且可以杀死病原菌和虫卵、草籽等。

第二次的有氧发酵中可以使得EM原液中的好氧菌的作用得到充分的发挥，使原料得到充分的发酵，以保证其肥效，实践表明，要达到同样的施肥效果，采用本发明可以大大减少用量，同时原料的充分发酵还可以防止病菌和寄生虫的的残留。

风干之后无需筛选，由原料经过发酵转化而来的物质可直接用作有机肥使用，因此，本发明还具有产量高的优点。

第(2)步中，混合原料时先将淀粉、硅藻土、少量的EM原液混合均匀，可以使硅藻土充分吸收EM原液中的益生菌，硅藻土的多孔结构增加了益生菌的发酵比表面积，从而提高了发酵效率，缩短了发酵时间。且硅藻土和淀粉的相互配合所起的作用远远大于两者性质之和。在混料时，硅藻土能够充分吸收牛粪中的水分液态营养成分，使其在发酵的过程中，能够缓慢释放，达到有效控水和完全发酵的目的。

第(4)步中，若原料堆的温度高于75℃，则对原料堆进行翻堆，使温度下降至45℃～75℃，因为若原料对的温度高于75℃，会使得EM原液中的部分微生物失活，从而影响发酵效果。

相对于现有技术，本发明通过合理的配方以及独特的工艺，采用微生物发酵的方式，经过厌氧发酵快速除臭、腐熟、脱水、去除病原体和寄生虫卵，并经过有氧发酵彻底转化有机质两个阶段，制备出了有机肥，能够彻底解决高含水率牛粪难处理及其因此而带来的环境污染的问题。

本发明充分利用了农业生产中产生的牛粪、糠粉和秸秆等废料，避免了环境污染，节约了二次可再生资源；同时因进行了多次发酵，不仅杀灭了有害细菌还去掉了牛粪中的寄生虫卵，可最大限度的利用牛粪中的肥效并杜绝副作用；同时采用秸秆，不仅可利用其肥效，还可有效解决秸秆焚烧造成的环境污染；EM原液生物菌可产生有益于生物生长的微生物，促进肥力释放和作物生长；经过实践，本发明适用于各种粮食作物和瓜果蔬菜类作物，不仅可调节土壤生态平衡，还可以改善土壤的通透性。

更为重要的是，本发明还具有以下优点：(1)针对性强，对南方的高含水率牛粪都有极高效的处理能力；(2)发酵时间一般都在4天～7天，发酵周期短，能大规模生产；(3)不需要筛选，产量高(高达90％以上)；(4)本发明具有很好的肥效，采用本发明可以大大减少用量，约为目前市售的有机肥的三分之二。而且，本发明方法简单、原料易得、加工方便、易于规模化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

本实施例提供的一种高效处理南方高含水率牛粪有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：

该有机肥的制备方法如下：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和5％的硅藻土混合均匀，再将0.5％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置0.5小时，使EM原液被充分吸收；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行4天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1.5天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。

实施例2

本实施例提供的一种高效处理南方高含水率牛粪有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：

该有机肥的制备方法如下：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和7％的硅藻土混合均匀，再将0.4％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置1小时，使EM原液被充分吸收；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行3天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。

实施例3

本实施例提供的一种高效处理南方高含水率牛粪有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：

该有机肥的制备方法如下：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和8％的硅藻土混合均匀，再将0.8％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置2小时，使EM原液被充分吸收；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行5天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。

实施例4

本实施例提供的一种高效处理南方高含水率牛粪有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：

该有机肥的制备方法如下：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和3％的硅藻土混合均匀，再将0.4％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置3小时，使EM原液被充分吸收；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行4.5天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，并且堆肥已完全腐熟；

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1.3天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆2次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得本产品。

对比例1

本对比例提供的一种高效处理南方高含水率牛粪有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：

该有机肥的制备方法如下：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和0.5％的EM原液均匀混合，放置5小时以上，使EM原液被充分附着在淀粉中；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行12天～15天的密封式厌氧发酵，使得发酵温度保持在45℃～75℃之间，此时大部分的有害致病微生物已经杀灭，但是堆肥还未完全腐熟。再经过28天～35天的厌氧发酵，此时堆肥才能完全腐熟；

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行7天～10天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆2-3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得有机肥料。

对比例2

本对比例提供的一种高效处理南方高含水率牛粪有机肥，按重量百分比计，包括以下组分：

该有机肥的制备方法如下：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)混料：将上述物料均匀混合；

(3)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放发酵，经过60天的观察发现发酵失败。

通过对比实施例1和对比例1可以看出，(1)在配方中没有硅藻土成分时，厌氧发酵和有氧发酵的总发酵时间为47天～60天。在配方中引入硅藻土成分后，厌氧发酵和有氧发酵的总发酵时间为4天～7天，发酵效率得到了大幅度的提升。(2)硅藻土和淀粉同时作为发酵启动剂与单纯使用淀粉作为发酵启动剂相比，发酵启动时间在实施例1中只需要0.5小时，而对比例1中需要5小时以上，发酵启动时间大大缩短，为提升发酵效率创造了良好的条件。当然需要指出的是，如果单纯使用硅藻土作为吸附剂，由于缺乏淀粉作为发酵启动剂，发酵是无法启动的。这又进一步说明了硅藻土和淀粉的相互配合所起的作用远远大于两者性质之和。

其原理是：一方面硅藻土的多孔结构有效吸收了高含水率牛粪中的液态营养成分和水分，防止了发酵所需营养物质的流失，同时控制了堆肥中的湿度，给厌氧发酵提供了良好的条件；另一方面硅藻土的多孔结构增加了EM原液中益生菌的发酵比表面积，从而提高了发酵效率。

通过对比实施例1、对比例1和对比例2可以看出，混料要分两次进行，第一次混合的目的是为了让淀粉与EM原液充分混合，而淀粉可作为发酵启动剂，可以使发酵在短时间内启动。这样才能在第二次混合时，使益生菌在适合的条件下进行有效发酵。对比例2中发酵失败是因为采用传统的有机肥生产方法时，益生菌还没有开始发酵就已经收到了来自高含水率牛粪中杂菌的污染，从而导致发酵失败。因此本专利采用两次混合的做法，创造性地将硅藻土和淀粉相混合，充分利用了硅藻土的多孔结构的优势和淀粉有效发酵的优势，并将两者相结合，大大提高了发酵效率，使其作用远远大于两者性质之和。

为进一步说明本发明的实际效果，以下对实施例1和对比例1的两种有机肥料以及普通有机肥料的肥效进行一次对比实验。

2017年4月下旬在湖北省英山县石头咀镇茅草畈组，实施地块3亩(1亩/块)，3个地块上分别播种春玉米。玉米抽苗至20公分左右时进行施肥，其他病虫害和灌溉照常处理。

其中普通有机肥试验田为1亩，每亩施肥200kg，120天后即8月上旬收获得到玉米372.4kg，收获时玉米秸秆已经枯萎，说明土壤早已没有肥效，但检测到土壤没有板结。

其中本对比例1中的有机肥试验田为1亩，每亩施肥200kg，120天后即8月上旬收获得到玉米391.3kg，收获时玉米秸秆已经枯萎，说明土壤早已没有肥效，但检测到土壤没有板结。

其中本实施例1中的有机肥试验田为1亩，每亩施肥140kg，120天后即8月上旬收获得到玉米435.6kg，收获时玉米秸秆上的叶子仍然是青色，说明土壤仍然还有肥效，且检测到土壤没有板结。

通过实施例4可以看出:实施例1中的有机肥肥效远高于对比例1和普通有机肥。其原因是配方中的硅藻土在第(3)步中吸收了大量发酵所需的营养物质，整个发酵过程没有有效成分的流失，使得本发明生产的有机肥的肥效得到了很好的保留。因此实施例1中的有机肥肥效较好。

本发明提供了一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法，采用微生物发酵的方式，经过厌氧发酵、有氧发酵两个阶段制备有机肥，彻底解决了南方高含水率牛粪难以处理及其所产生的环境污染问题。由于各种利用牛粪制备有机肥的配方、方法上存在差异，因而本发明也公开了各种原料的不同配方和处理方法等。总之，该方法能将生物工程原理与农业生产的实际紧密结合，彻底解决了南方高含水率牛粪难以处理及其所产生的环境污染问题。而且本发明所公开的牛粪制备生物有机肥的方法只需将牛粪通过短时间的快速发酵，就能达到使用要求，且制造费用极其低廉，极易推广。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种高效处理南方高含水率牛粪制备有机肥的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：

所述有机肥的制备方法包括以下步骤：

(1)备料：按照以上配方配比备好原料；

(2)一次混料：先将淀粉和1％-10％的硅藻土混合均匀，形成混合物，再将0.1％-1％的EM原液均匀喷洒在混合物中，放置0.5小时以上，使EM原液被充分吸收；

(3)二次混料：将剩下的物料与一次混料均匀混合；

(4)厌氧发酵：将以上原料进行压实堆放，进行2天～4天的密封式厌氧发酵，观察发酵温度，通过翻堆实现对温度的调节，使其在45℃～75℃之间；

(5)好氧发酵：当厌氧发酵结束，进行1天～2天的有氧发酵，保持发酵温度为20℃～40℃；每天翻堆2-3次，保持物料膨松，使之与空气进行充分接触；

(6)风干：将发酵后的物料散开风干，即得有机肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按重量百分比计，所述有机肥包括以下组分：

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于：所述牛粪为高含水量牛粪，所述高含水量牛粪的水含率大于或等于82％。