一种有机物料腐熟剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于生物质利用及有机肥料，具体涉及一种有机物料腐熟剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机物料腐熟剂是指能加速各种有机物料（包括农作物秸秆、畜禽粪便、生活垃圾及城市污泥等）分解、腐熟的微生物活体制剂。目前有机物料腐熟剂的常规制备方法是将固体菌剂与活性酶及载体混合得到。如公布号为cn 122233831 a的发明专利记载了一种有机物料快速腐解养分释放促进剂，其组分包括15%-25%功能复合菌群模块、20%-35%生物诱导催化模块、30%-50%养分同步控释与钝化模块、5%-20%载体填料。该腐熟剂具低温快速启动、高效腐解、养分保蓄、污染防控等多功能。但目前固体菌剂的生产普遍需要采用特制的培养基进行单独培养增殖。

2、为提高生物质腐熟堆肥的腐熟质量和缩短腐熟时间，现有技术普遍是通过添加腐熟调理剂以促进相应过程。如公布号为cn 121735702 a的发明专利记载了一种采用羊粪和玉米秸秆进行混合堆肥的方法，通过向发酵物的不同层次中加入沸石及负载营养元素的凹凸棒土填充生物炭，从而提高堆肥腐熟效果。公布号为cn 122464755 a的发明专利采用水热炭和铁盐组成的堆肥调理剂，用于提升堆肥效果和实现堆肥过程中的氨气、甲烷、氧化亚氮减排。公布号为cn 122749194 a的发明专利将富含木质素的农林废弃物采用尿素水热处理后用于好氧堆肥，能够显著缩短了发酵周期，提高生物有机肥的品质。上述现有技术虽然涉及到利用生物炭改善堆肥腐熟效果，但均需要单独接种微生物发酵菌剂，未对生物炭制备及发酵菌剂生产过程中的能量及活性物质进行有效耦合利用。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种有机物料腐熟剂的制备方法。

2、本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的有机物料腐熟剂。

3、本发明的又一目的在于提供上述有机物料腐熟剂在禽畜粪便发酵腐熟中的应用。

4、本发明目的通过以下技术方案实现：

5、一种有机物料腐熟剂的制备方法，包括如下步骤：

6、（1）将农林废弃物原料切碎后与水加入到水热反应釜中，然后加入酸和氧化剂，密闭条件下加热至120-200℃进行第一步水热处理，然后加入氨水调节ph值至7-8，继续保温进行第二步水热处理，水热处理完成后冷却至室温，抽滤，得到水热固体产物和液体产物；

7、（2）将所得固体产物在氮气气氛及400-600℃温度条件下进行热解处理，粉碎，得到多孔生物炭材料；在液体产物中接种枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌进行发酵培养至有效活菌总数≥2.0亿/ml，得到发酵液；

8、 （3）将多孔生物炭材料与发酵液混合吸附处理，干燥后得到有机物料腐熟剂。

9、优选地，步骤（1）中所述农林废弃物原料包括植物秸秆、玉米芯、废弃水果、果皮、蔗渣中的至少一种。

10、优选地，步骤（1）中所述农林废弃物原料与水加入的料液质量比为1：2-6。

11、优选地，步骤（1）中所述酸包括乙酸、磷酸、硝酸、盐酸、硫酸中的至少一种，酸的加入量控制体系ph值为3-5。

12、优选地，步骤（1）中所述氧化剂包括双氧水、过硫酸铵中的至少一种，氧化剂的加入量为农林废弃物原料质量的0.5-5%。

13、优选地，步骤（1）中所述第一步水热处理的时间为2-6小时，第二步水热处理的时间为1-5小时。

14、优选地，步骤（2）中所述热解处理的时间为2-5小时，所述粉碎的平均粒度为40-100目。

15、优选地，步骤（2）中所述枯草芽孢杆菌来源于中国工业微生物菌种保藏管理中心的商业化菌株，菌株编号cicc 10089；所述巨大芽孢杆菌采用申请人自生产菌株巨大芽孢杆菌z101，保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为gdmcc no：60928。已在公开号为cn 111592997 a的专利申请中予以公布。

16、优选地，步骤（2）中所述枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的接种量均为1-5vt%。

17、优选地，步骤（2）中所述发酵培养的条件为：温度35-37℃，通入无菌空气发酵培养48-96小时。

18、优选地，步骤（3）中所述混合吸附处理在常温搅拌条件下进行，搅拌速度100-200转/分钟，吸附处理时间0.5-2小时。

19、优选地，步骤（3）中所述干燥采用喷雾干燥，进风温度控制为110-140℃，出风温度控制为50-70℃。

20、优选地，步骤（3）中所述有机物料腐熟剂的有效活菌总数≥2.0亿/g。

21、一种通过上述方法制备得到的有机物料腐熟剂。

22、上述有机物料腐熟剂在禽畜粪便发酵腐熟中的应用。

23、本发明原理为：以农林废弃物为主要原料，先在酸和氧化剂条件下进行第一步高温水热处理，农林废弃物中的粗纤维、粗蛋白及粗脂肪成分氧化水解为糖类、氨基酸、脂肪酸等小分子有机成分；然后加入氨水进行第二步水热处理，一方面通过氨水调节ph至发酵培养的适宜ph范围，另一方面补充发酵培养的氮源，再一方面与氧化水解的小分子有机产物成盐促进溶解及促进结合态阳离子微量元素的释放。经两步水热处理后的液体产物可直接作为发酵培养的培养液。然后接种枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌进行发酵培养，在增殖代谢过程中产生大量有利于发酵腐熟的生物活性酶成分及能够作为菌体干燥保护剂的胞外多糖。水热固体产物通过高温热解处理形成富含多孔结构的生物炭材料，然后与发酵液混合进行吸附处理，能够更好的负载活菌体、生物活性酶、胞外多糖等发酵活性组分及剩余氧化水解的小分子有机能量成分。所得有机物料腐熟剂能够保持较高的菌体活性和酶活性，能够更高效的进行禽畜粪便发酵腐熟，从而显著提高腐熟质量和缩短腐熟时间。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、（1）本发明以农林废弃物原料出发，以分步水热处理后的液体产物作为发酵培养液，经发酵培养产生高活性菌体和生物活性酶，以固体产物热解后的多孔生物炭作为载体，保持高活性。所得有机物料腐熟剂具有显著提高的腐熟效果。

26、（2）本发明充分利用了农林废弃物原料的有机组分，具有能量利用率高、绿色环保的优点。

1.一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述农林废弃物原料包括植物秸秆、玉米芯、废弃水果、果皮、蔗渣中的至少一种，农林废弃物原料与水加入的料液质量比为1：2-6。

3.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述酸包括乙酸、磷酸、硝酸、盐酸、硫酸中的至少一种，酸的加入量控制体系ph值为3-5；所述氧化剂包括双氧水、过硫酸铵中的至少一种，氧化剂的加入量为农林废弃物原料质量的0.5-5%。

4.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述第一步水热处理的时间为2-6小时，第二步水热处理的时间为1-5小时。

5.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述热解处理的时间为2-5小时，所述粉碎的平均粒度为40-100目。

6.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述枯草芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌的接种量均为1-5vt%，所述发酵培养的条件为：温度35-37℃，通入无菌空气发酵培养48-96小时。

7.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述混合吸附处理在常温搅拌条件下进行，搅拌速度100-200转/分钟，吸附处理时间0.5-2小时；所述干燥采用喷雾干燥，进风温度控制为110-140℃，出风温度控制为50-70℃。

8.根据权利要求1所述的一种有机物料腐熟剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述有机物料腐熟剂的有效活菌总数≥2.0亿/g。

9.一种通过权利要求1-8任一项所述方法制备得到的有机物料腐熟剂。

10.权利要求9所述的有机物料腐熟剂在禽畜粪便发酵腐熟中的应用。