一种无需添加辅料和调节碳氮比的高温堆肥方法

摘要

本发明公开了一种无需添加辅料和调节碳氮比的高温堆肥方法。是将高温堆肥的发酵腐熟物料作为返混料代替传统秸秆辅料调节发酵原料的含水率至50‑60％，同时添加适量低C/N比专用发酵混合菌剂，无需额外调节原料的C/N比，进行高温堆肥制备得到高温堆肥腐熟物料。本发明技术不但可以简化堆肥的发酵步骤和缩短发酵周期，而且可以显著降低生产成本。畜禽粪便等有机废弃物通过本发明高温堆肥技术可以达到粪便无害化卫生标准GB 7959‑1987，腐熟的产品经过相关部门检测，总养分达到有机肥料NY525‑2012的要求，可以用来生产有机肥。与传统高温堆肥技术相比，本技术可以节省生产成本为50元/吨。

权利要求

1.一种低C/N比发酵混合菌剂，其特征在于：低C/N比发酵混合菌剂包括栖热菌属(Thermus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、高温放线菌属(Thermoactinomyces)的微生物，其组成数量比为(3-5):(1-2):(0.3-1)；

栖热菌属微生物包括布氏栖热菌(Thermus spp.)；

芽孢杆菌属微生物包括地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)和/或枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)；

高温放线菌属微生物包括高温放线菌(Thermoactinomyces vulgaris)。

2.根据权利要求1所述的低C/N比发酵混合菌剂，其特征在于：所述低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属、芽孢杆菌属、高温放线菌属的微生物，其组成数量比5:2:1。

3.权利要求1-2任一项所述的低C/N比发酵混合菌剂在高温堆肥中的应用，所述低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属微生物、芽孢杆菌属微生物、高温放线菌属微生物的数量比为(3-5):(1-2):(0.3-1)。

4.一种无需添加辅料和调节C/N比的高温堆肥方法，其特征在于，是将高温堆肥的发酵腐熟物料作为返混料调节发酵原料的含水率至50-60％，同时添加适量权利要求1-2任一项所述的低C/N比发酵混合菌剂，进行高温堆肥制备得到高温堆肥腐熟物料；

发酵原料与返混料按照体积比为1:(1.8-2.5)进行混合调节含水率至50-60％；低C/N比发酵混合菌剂的添加量为发酵原料与返混料的混合物的0.05％-2％，按质量百分比计。

5.根据权利要求4所述的高温堆肥方法，其特征在于：所得到的高温堆肥腐熟物料于室温堆放保存不超过12个月，用作下一次的返混料。

6.根据权利要求4所述的高温堆肥方法，其特征在于：包括下列步骤：

在含水量为50-60％的初始堆肥原料中接种权利要求1-2任一项所述的低C/N比发酵混合菌剂，经过高温发酵腐熟，制备得到含水量低于40％的返混料；将畜禽粪便或污泥与适量返混料按照体积比为1:(1.8-2.5)进行混合调节含水率至50-60％；添加质量百分比为

0.05％-2％的权利要求1-2任一项所述的低C/N比发酵混合菌剂，在供氧充足的条件下进行高温堆肥，制备得到高温堆肥腐熟物料。

说明书

一种无需添加辅料和调节碳氮比的高温堆肥方法

技术领域

[0001] 本技术属于畜禽粪便废弃物资源化处理技术领域，具体涉及一种无需添加辅料和调节碳氮比的高温堆肥方法。

背景技术

[0002] 我国是一个农业大国，每年产生大量有机固体废弃物。目前，我国畜禽养殖污染已成为农业面源污染的主要来源之一，是我国生态文明建设迫切需要解决的重大问题。我国畜禽养殖业每年产生约38亿吨粪便，折合纯养分3200万吨，相当于目前我国化肥总养分投入量的50％左右，由于缺少高效低成本的处理和利用技术，目前这些畜禽粪便的资源化利用率不到20％，大多数被直接排放或随意弃置，造成地表水和地下水受到严重污染。如何处理畜禽粪便等有机固体废弃物是大多数养殖企业面临的一个大难题，大量的有机废弃物若不及时处理，不仅影响正常生产占据土地资源，而且也成为生态环境的重要污染源；如把其就地填埋，不仅严重污染地下水，同时也浪费了其所含的丰富的有用养分。

[0003] 高温好氧堆肥技术是有机废物无害化处理与资源化利用的重要手段，在我国的历史可以追溯上千年，其实质是有机物在微生物作用下分解代谢产生热能，加速有机物向稳定的腐殖质转化过程。同时高温可杀灭废弃物中的病原菌等有害生物，缩小体积和容重方便于后期贮存和资源化利用；不仅可解决规模化养殖和燃烧秸秆带来的环境污染问题，而且可发展有机肥产业、保持和提高土壤肥力、对促进农业可持续发展具有重要意义。

[0004] C/N比和含水率是决定好氧高温堆肥成败的关键因素。传统好氧堆肥要求调节C/N比至25-30，大量研究表明C/N低会造成堆肥温度上升慢，甚至无法进入高温阶段，造成腐熟不完全，无害化不彻底等问题。而一般有机固体废弃物的C/N比都较低(6-12之间)，因此需要在堆肥原料中添加秸秆类辅料调节C/N比。传统畜禽粪便等废弃物的含水率都比较高(一般达到80％)，如果直接用来堆肥会造成通气性不好，形成厌氧区域进入厌氧发酵状态，影响发酵效果。因此，传统的高温好氧堆肥技术需要在原料中添加大量的(20-40％)秸秆类辅料调节发酵原料的含水率和C/N比，而辅料价格逐年走高以及部分地方供货量紧张，造成堆肥企业成本大幅度提高，企业获利微薄难以生存。特别是牛粪中含有大量的牛未经完成消化吸收的木质素和纤维素，C/N比较低，不易降解腐熟，造成牛粪低C/N比的高温堆肥发酵不完全、彻底等问题。

[0005] 因此，解决传统高温堆肥中添加大量辅料和调节C/N比的工艺，对降低高温堆肥操作步骤、降低生产企业以及提高效率方面有重要的意义。因此本发明提供一种方便快捷的高温堆肥技术，即无需添加秸秆类辅料和调节C/N比的高温堆肥技术。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种方便快捷、低成本高温堆肥方法，即一种无需添加辅料和调节C/N比的高温堆肥方法。

[0007] 本发明所采取的技术方案是：

[0008] 一种低C/N比发酵混合菌剂，所述低C/N比发酵混合菌剂包括栖热菌属、芽孢杆菌属、高温放线菌属的微生物，其组成数量比为(3-5):(1-2):(0.3-1)。

[0009] 优选的，所述低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属、芽孢杆菌属、高温放线菌属的微生物，其组成数量比5:2:1。

[0010] 优选的，栖热菌属微生物包括布氏栖热菌。

[0011] 优选的，芽孢杆菌属微生物包括地衣芽孢杆菌和/或枯草芽孢杆菌。

[0012] 优选的，高温放线菌属微生物包括高温放线菌。

[0013] 优选的，本发明中低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属为布氏栖热菌、芽孢杆菌属为地衣芽孢杆菌、高温放线菌属为高温放线菌，其组成数量比5:2:1。

[0014] 低C/N比发酵混合菌剂在高温堆肥中的应用，所述低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属微生物、芽孢杆菌属微生物、高温放线菌属微生物的数量比为(3-5):(1-2):(0.3-1)。

[0015] 优选的，高温堆肥用的发酵原料，含水率为50-60％，C/N不低于5。

[0016] 一种无需添加辅料和调节C/N比的高温堆肥方法，是将高温堆肥的发酵腐熟物料作为返混料代替传统秸秆辅料调节发酵原料的含水率至50-60％，同时添加适量上述的低C/N比发酵混合菌剂后，无需额外调节原料的C/N比，进行高温堆肥，经过高达60-70℃的高温发酵，制备得到高温堆肥腐熟物料。

[0017] 优选的，发酵原料与返混料按照体积比为1:(1.8-2.5)进行混合调节含水率至50-60％。

[0018] 优选的，低C/N比发酵混合菌剂的添加量为发酵原料与返混料的混合物的0.05％-2％，按质量百分比计。

[0019] 优选的，所得到的高温堆肥腐熟物料于室温堆放、保存不超过12个月，用作下一次的返混料。

[0020] 优选的，所述高温堆肥方法，包括下列步骤：

[0021] 在含水量为50-60％的初始堆肥原料中接种上述低C/N比发酵混合菌剂，经过高温发酵腐熟，制备得到含水量低于40％的返混料；

[0022] 将畜禽粪便或污泥与适量返混料按照体积比为1:(1.8-2.5)进行混合调节含水率至50-60％；添加质量百分比为0.05％-2％的上述低C/N比发酵混合菌剂，在供氧充足的条件下进行高温堆肥；

[0023] 经过20-25天的发酵周期，温度下降到室温后，物料达到腐熟获得高温堆肥腐熟物料，经过15-20天的室温堆置处理制备得到有机肥料。

[0024] 优选的，本发明中低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属为布氏栖热菌、芽孢杆菌属为地衣芽孢杆菌、高温放线菌属为高温放线菌，其组成数量比5:2:1。

[0025] 优选的，所得到的高温堆肥腐熟物料于室温堆放、保存不超过12个月，用作下一次的返混料。

[0026] 一种用于调节高温堆肥发酵原料含水率的方法，是将发酵原料与高温堆肥得到的含水量低于40％的腐熟物料按照体积比为1:(1.8-2.5)进行混合，调节发酵原料混合物的含水率至50-60％，而无需添加传统的秸秆辅料来调节发酵原料的含水率。

[0027] 一种用于调节高温堆肥发酵原料含水率的辅料，所述辅料为上一次高温堆肥得到的含水量低于40％的腐熟物料，而不是秸秆类辅料。

[0028] 本发明的有益效果是：

[0029] 本发明的一种无需添加辅料、可在低C/N比下启动堆肥高温进程的方法，可以克服传统低C/N比低造成高温发酵效果与腐熟度不佳的缺点。本发明将高温发酵腐熟物料代替相对较贵的秸秆辅料来调节发酵原料的含水率，无需调节初始物料的C/N比，通过添加可在低C/N比下启动发酵的混合菌剂，可以快速启动高温发酵进程，高温堆肥结束时，发酵原料可以达到完全腐熟。本发明技术不但可以简化堆肥的发酵步骤和缩短发酵周期，而且可以显著降低生产成本。

[0030] 本发明的返混料是高温堆肥的发酵腐熟物料，在最初生产的时候可能需要额外制备高温堆肥腐熟物料作为返混料。初始堆肥原料可以利用脱水的方法调节其含水量至50-60％(如污泥)，或用传统的秸秆等辅料来调节其含水量至为50-60％(如鸡粪或牛粪等)，然后利用发明人研发的低C/N比发酵混合菌剂来进行发酵，得到高温堆肥的发酵腐熟物料。本技术仅在最初的返混料制备中或可出现一次加入辅料的做法。此返混料含水率较低(30-
40％左右)，再后续的高温堆肥中，仅需将返混料与发酵原料按照体积比为(1.8-2.5):1进行混合，就可以调节发酵原料含水率至50-60％，省去了添加秸秆类辅料调节含水率的步骤。

[0031] 本发明的另一个创新点在于，所得到的返混料可于室温堆放保存6-12个月，继续作为下一次发酵的返混料，利用其来调节含水率，再加上本发明的低C/N比发酵混合菌剂，无需调节C/N比，就可以获得相当的高温发酵效果。由于返混料的保存时间长，而且保存方法简单，仅需室温堆放即可，有利于本技术的推广使用。

[0032] 本发明的低C/N比发酵混合菌剂，是经过发明人多次筛选和复配得到的。包括栖热菌属、芽孢杆菌属、高温放线菌属的微生物，其组成数量比为(3-5):(1-2):(0.3-1)。可以应用于传统高温堆肥技术工艺，物料在低C/N比下，显著推进发酵进程，提高升温速度，缩短发酵周期，达到完全腐熟。

[0033] 一般来说，畜禽粪便等有机固体废弃物的C/N比都较低(8-16之间)，应用传统高温堆肥技术工艺，物料在如此低C/N比下发酵进程缓慢，发周期长达45天，而且升温速度慢，无害化效果不佳，因此需要在原料中添加辅料调节C/N比。而本发明无需添加秸秆类辅料来调节C/N比，与传统高温堆肥技术相比，本技术可以节省生产成本为50元/吨。

[0034] 本发明中，含水率80％的畜禽粪便废弃物，在没有添加任何辅料调节C/N比的情况下，经过本技术可以高效的转化为有机肥料，可以变废为宝、保护环境，具有广阔的应用前景。畜禽粪便等有机废弃物通过本发明高温堆肥技术可以达到国家相关标准-粪便无害化卫生标准(GB 7959-1987)，腐熟的产品经过相关部门检测，总养分达到国家农业行业标准-有机肥料(NY525-2012)的要求，可以用来生产有机肥。

[0035] 本发明技术处理城市污泥，经过25天的高温发酵，堆体温度下降到室温，发酵原料从原来带臭味的淡黄色变成松散状黑褐色颗粒，物料无臭味。再经过20天左右后腐熟，发酵原料完全腐熟，达到国家有机肥的标准(NY525-2012)。返混料在室温堆肥6-12个月，仍然具有活性，可以有效启动有机废弃物高温堆肥进程。

附图说明

[0036] 图1低C/N比的高温堆肥温度随时间变化；

[0037] 图2低C/N比的高温堆肥含水率随时间变化；

[0038] 图3低C/N比的高温堆肥pH随时间变化；

[0039] 图4低C/N比的高温堆肥C/N比随时间变化；

[0040] 图5低C/N比的高温堆肥发芽率随时间变化；

[0041] 图6低C/N比的高温堆肥工艺原理图。

具体实施方式

[0042] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

[0043] 实施例1

[0044] (1)初始返混料的制备

[0045] 在含水量55％的脱水污泥中加入0.05％低C/N比发酵混合菌剂，放入发酵槽中发酵40天，发酵槽为水泥钢筋结构，长5.5m，宽4m，高2.2m，发酵槽底下通过鼓风机每隔1h曝气间歇供氧，发酵槽底下铺有2条PVC塑料曝气管道(直径15cm)，由1000W的鼓风机每隔1h间歇通风供氧。发酵结束的腐熟料其含水率在35％左右，C/N为8左右，作为下次发酵的返混料)。

[0046] 所述低C/N比发酵混合菌剂中栖热菌属布氏栖热菌、芽孢杆菌属地衣芽孢杆菌、高温放线菌，其组成数量比为5:2:1。

[0047] (2)无辅料添加低C/N比污泥堆肥体系建立

[0048] 将污泥(含水率大约为80％，C/N比为8左右)与腐熟的返混料用铲车按照体积比1:2搅拌均匀，得到的混合原料其含水率在55-60％之间。无需调节C/N比，再加入质量百分比为1％的低C/N比发酵混合菌剂(同上)，搅拌均匀。确保混合物料无直径大于40cm的团块。然后用铲车将混匀的原料运输至发酵槽，堆体高度约1.5m，总物料量约40吨。发酵槽底下通过鼓风机每隔1h曝气间歇供氧，发酵槽底下铺有2条PVC塑料曝气管道(直径15cm)。经过3-4天的升温，温度就可以上升到70℃左右，大概在第5天左右温度开始下降，就可以用铲车翻堆，以后每周翻堆一次(图1)。经过20-25天的发酵周期，温度下降到室温，发酵原料从原来带臭味的淡黄色变成松散状黑褐色颗粒，物料无臭味。再经过15-20天的室温堆置处理(后熟阶段)即得到有机肥料。同时设置不添加返混料的处理作为对照。

[0049] 添加返混料的高温堆肥的温度在第4天就达到72℃(图1)，整个发酵周期维持55℃以上的时间达到10天，达到了国家相关标准——粪便无害化卫生标准(GB 7959-1987)。经过25天的发酵，含水率从起始的58％逐渐下降到35％(图2)，C/N比从开始的12下降到6.8(图3)，pH发酵结束时维持在6.3左右(图4)。种子发芽率实验中，种子发芽率从发酵开始的40％增加到发酵结束时的90％(图5)，说明发酵物料达到完全腐熟。

[0050] 设置不添加返混料的处理作为对照，整个发酵结果见图1。对照组的发酵周期温度上升缓慢，启动高温发酵进程时间长(长达45天)，而且升温速度慢，高温腐熟效果不佳(图1)。实施例1获得的有机肥料的产品养分检测结果见表1。

[0051] 表1低C/N比高温堆肥产品养分指标

[0052]

[0053] 由表1可知：所获有机肥达到国家有机肥的标准(NY525-2012)。本技术不仅可以提高堆肥的发酵温度和缩短发酵周期，而且可以显著降低生产成本。与传统高温堆肥技术相比，本技术可以节省生产成本为50元/吨。含水率80％的畜禽粪便废弃物，在没有添加任何秸秆类辅料调节C/N比的情况下，经过本技术可以高效的转化为有机肥料，可以变废为宝、保护环境，具有广阔的应用前景。

[0054] 此外，所获有机肥即发酵腐熟物料可以作为下一次的返混料，返混料在室温堆肥6-12个月，仍然具有活性，可以有效启动有机废弃物高温堆肥进程。

[0055] 实施例2

[0056] (1)初始返混料的制备

[0057] 用秸秆等辅料调节鸡粪的含水量为55％，C/N比为25左右，加入0.05％低C/N比发酵混合菌剂，放入发酵槽中发酵40天，发酵槽为水泥钢筋结构，长5.5m，宽4m，高2.2m，发酵槽底下通过鼓风机每隔1h曝气间歇供氧，发酵槽底下铺有2条PVC塑料曝气管道(直径15cm)，由1000W的鼓风机每隔1h间歇通风供氧。发酵结束的腐熟料即为下次发酵的返混料(含水率在35％左右)。

[0058] 所述低C/N比发酵混合菌剂同实施例1。

[0059] (2)无辅料添加低C/N比启动的鸡粪堆肥体系建立

[0060] 将新鲜鸡粪(含水率大约为80％，C/N比为12左右)与返混料(含水率为35％左右)按照1:2体积比搅拌均匀，得到的混合原料其含水率在55-60％之间。无需调节C/N比，再加入质量百分比为1.5％的低C/N比发酵混合菌剂(同实施例1)，搅拌均匀。直接放入发酵槽中，经过3-4天发酵后温度就可以上升到60-70℃左右，等到温度下降后用铲车翻堆，每周翻堆一次。发酵槽底下铺有2条PVC塑料曝气管道(直径15cm)，每天用1000W的风机每隔1h间歇曝气供氧。本发明低C/N比的高温堆肥方法，工艺原理图见图6。

[0061] 经过20-25天的发酵周期，温度下降到室温后，物料达到腐熟，经过15-20天的后熟阶段即得到有机肥料。

[0062] 实施例3

[0063] (1)初始返混料的制备

[0064] 用秸秆等辅料调节牛粪的含水量为55％，C/N比为25左右，加入0.05％低C/N比发酵混合菌剂，放入发酵槽中发酵40天，发酵槽为水泥钢筋结构，长5.5m，宽4m，高2.2m，发酵槽底下通过鼓风机每隔1h曝气间歇供氧，发酵槽底下铺有2条PVC塑料曝气管道(直径15cm)，由1000W的鼓风机每隔1h间歇通风供氧。发酵结束的腐熟料即为下次发酵的返混料(含水率在35％左右)。

[0065] 所述低C/N比发酵混合菌剂同实施例1。

[0066] (2)无辅料添加低C/N比牛粪堆肥体系建立

[0067] 将鲜牛粪(含水率大约为80％，C/N比为18)与返混料(含水率为35％左右)按照体积比1:2搅拌均匀，得到的混合原料其含水率在55-60％之间。无需调节C/N比，再加入质量百分比为2％的低C/N比发酵混合菌剂(同实施例1)，搅拌均匀。直接放入发酵槽中，经过3-4天发酵后温度就可以上升到60-70℃左右，等到温度下降后用铲车翻堆，每周翻堆一次。发酵槽底下铺有2条PVC塑料曝气管道(直径15cm)，每天用1000W的风机每隔1h间歇曝气供氧。经过20-25天的发酵周期，温度下降到室温后，物料达到腐熟，经过15-20天的后熟阶段即得到有机肥料。

[0068] 实施例4

[0069] 将实施例1步骤(2)中所获得不经过后熟阶段的高温堆肥腐熟物料在室温角落堆放6个月，作为本实施例的返混料。发酵步骤同实施例1的步骤(2)。

[0070] 结果表明可以启动高温堆肥进程，最高温度达到65℃，堆肥结束时堆肥达到完全腐熟。说明本发明制备的高温堆肥腐熟物料作为返混料可以在室温下保存6个月仍然保持活性。

[0071] 实施例5

[0072] 将实施例1步骤(2)中所获得不经过后熟阶段的高温堆肥腐熟物料在室温角落堆放10个月，作为本实施例的返混料。发酵步骤同实施例1的步骤(2)。

[0073] 结果表明可以启动高温堆肥进程，最高温度达到63℃，堆肥结束时堆肥达到完全腐熟。说明本发明制备的高温堆肥腐熟物料作为返混料可以在室温下保存10个月仍然保持活性。

[0074] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。