一种畜禽粪污资源化利用的方法及其制备的生物液肥与流程

1.本发明涉及环境保护和资源利用领域。更具体地，涉及一种畜禽粪污资源化利用的方法及其制备的生物液肥。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.环境保护是当今时代的主旋律，全方位保护环境刻不容缓。近年来，我国畜禽养殖总量不断上升，养殖粪污污染已成为农业面源污染的最大来源。而目前仍然存在着畜禽粪便随处堆放，畜禽粪便的综合利用率低，资源化利用程度不高，处理效果差等问题。
4.中国专利cn108285363a公开了一种大型畜禽粪污无害化处理与资源化利用的方法，该方法包括将大型畜禽养殖场产地的粪污进行固体粪污和液体粪污的分离后并分别进行后期处理，最终生产出功能性生物有机肥和液体生物有机肥。
5.中国专利cn108101330a公开了一种畜禽粪污无害化处理的方法，包括以下步骤：(1)水冲洗收集畜禽粪污，搅拌均匀，进行固液分离，得到液体和固体两部分；(2)液体部分进行厌氧消化；(3)固体部分进行发酵生产有机肥。然而，发明人发现：这些方法均需要先将畜禽粪污进行固、液分离后再发酵，工序复杂，成本高。


技术实现要素：

6.针对上述所存在的问题，本发明提出了一种畜禽粪污资源化利用的方法及其制备的生物液肥。
7.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面，提供了一种畜禽粪污资源化利用的方法，包括：
9.将畜禽粪便等污水进行预制处理后，加热发酵、陈化，即得；
10.其中，所述预制处理包括：平衡输入、剪切研磨、精细均质、配料乳化。
11.研究发现：若未经固液分离处理的畜禽粪便(例如：粪尿水)直接进行发酵，发酵周期长，臭味久不能散，污染环境，且发酵后留下大量残渣，发酵效率低；但若进行固液分离，又存在工序复杂，成本高的问题。为此，本技术经过长期的研究和大量实验摸索发现：通过“剪切研磨、精细均质、配料乳化”的处理，可使畜禽粪便中微胶体颗粒再经过破碎、溶解、解聚、均质、乳化处理后，亲水成为液态，然后，再通过添加发酵菌剂，加热发酵，制备的液体生物有机肥可以达到滴灌需求，无残渣，不堵塞。
12.本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的生物液肥。
13.本发明的第三个方面，提供了一种畜禽粪污资源化利用的系统，包括：粪污切割泵、平衡输送器、破碎分散机组、解聚溶解器、精细均质装置、配料乳化器、加热发酵装置、废气处理器、陈化制成装置、计量灌装机组；所述粪污切割泵、平衡输送器、破碎分散机组、解
聚溶解器、精细均质装置、配料乳化器、加热发酵装置、陈化制成装置、计量灌装机组依次相连，所述加热发酵装置的排气口与废气处理器相连。
14.畜禽粪污资源化利用的方法系统的工作原理为将畜禽粪便等污水预制处理后进入立体好氧系统高温发酵，利用微生物的活性对废弃物中的有机质进行生物分解，使其达到无害化、稳定化、资源化利用的一体化污水处理。
15.本发明的有益效果在于：
16.(1)粪污中胶体颗粒的存在导致压滤性很差且难以脱水，均存在处理成本高的问题。本发明是通过混合、分散、破碎、溶解、精细、解聚、均质为一体的高效型乳化设备处理污水，使微胶体颗粒亲水成为液态。因此处理过程不额外产生新的废弃物，与固液分离具有明显的优势。
17.(2)气液混合高温好氧发酵，周期短，能耗低，运行成本低；
18.(3)设备占地面积小，自动化程度高，一人操控即可完成发酵处理过程；
19.(4)粪污一次性处理，无残留、无污染。
20.(5)本发明开发了一种畜禽粪污无害化治理方法，既能够防止污染，又能够实现资源循环利用的粪污处理技术。
21.(6)本发明还可以根据目标肥料的用途、特点，添加一种或多种发酵菌剂，以制备出高品质的有机肥，更好地改良土壤性质，提高土壤肥力。
22.(7)本技术的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
23.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
24.图1为本发明的工艺流程图。
25.图2为本发明的工艺系统示意图。
具体实施方式
26.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
27.一种畜禽粪污资源化利用的方法，包括：
28.污水通过平衡输入、剪切研磨、精细均质、配料乳化调节氧气和温度，使物料进行充分的好氧发酵分解。有机污水发酵池及陈化罐通过热风、充氧、搅拌等作用控制温度在55～60℃之间，达到污水发酵处理的最佳温度，能够使污水中的大量病原菌和寄生虫死亡，同时利用除臭系统对排放的气体进行处理，达到无害化处理的目的。高温好氧发酵后得产品，可用于制作功能性有机液态肥料。
29.工艺步骤及参数：
30.1、粪污输入：粪污(含水量75～90％)通过切割泵、平衡输送器(输入压力0.1-0.5pa)，进入剪切研磨。
31.2、剪切研磨：粪污由平衡输送器依次进入破碎分散机组、解聚溶解器(购自：苏州
蓝士环保科技有限公司)，使粪污通过混合、分散、破碎、溶解、解聚等研磨至150目以上。
32.3、精细均质：粪污由解聚溶解器进入精细均质装置，150目以上筛分的粪污返回剪切研磨，150目以下的粪污进入配料乳化罐。
33.通过步骤2、3的处理可以实现粪污制备的液体生物有机肥达到滴灌需求，无残渣，不堵塞。
34.4、配料乳化：150目以下的粪污进入配料乳化器，添加营养素(添加比例5～20％，主要成分：中微量元素、纳米腐殖质及乳化剂等，种类根据液态有机肥料的营养需求添加)进行乳化。
35.5、加热发酵：乳化后的物料进入加热发酵装置，添加发酵菌剂，加热发酵，发酵废气通过废气处理器进行处理，实现无害化。
36.添加发酵菌剂一方面可以加快发酵，另一方面是减少臭气排放，快速降低氨氮浓度，达到浇灌农作物的需求。
37.需要说明的是，贝莱斯芽孢杆菌(bacillus velezensis strain)nbl-b11010这一株兼具污水氨氮降解能力的菌株是本技术实现整体无害化处理的其中一个关键点，因此，本发明的发酵菌剂为贝莱斯芽孢杆菌与其他一种或多种菌剂的组合。
38.本技术中，对其他发酵菌剂的具体种类和来源并不做特殊的限定，只要能够满足将粪污发酵成有机肥的需求即可，因此，在一些实施例中，发酵菌剂采用以下菌剂中的一种或多种：
39.cn111423996b-一种复合菌剂、其制备方法及在土壤修复领域的应用-天神芽孢杆菌(bacillus tianshenli strain)s5，已于2019年12月23日保藏于中国典型培养物保藏中心，简称cctcc，地址为：中国，武汉，武汉大学，其生物保藏号为：cctcc no:m20191091；天神芽孢杆菌(bacillus tianshenli)p46，已于2020年3月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称cgmcc，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其生物保藏号为：cgmcc no.19444；贝莱斯芽孢杆菌(bacillus velezensis)s3，已于2020年3月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称cgmcc，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其生物保藏号为：cgmcc no.19445；枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)p30，已于2020年3月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称cgmcc，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其生物保藏号为：cgmcc no.19443。
40.cn110172428b-一种具有抗病及提高果实品质的枯草芽孢杆菌及其应用，枯草芽孢杆菌(b.subtilis)21c、水生拉恩氏菌(r.aquatilis)27及枯草芽孢杆菌(b.subtilis)4(2)；其中，所述水生拉恩氏菌(r.aquatilis)于2018年8月23日保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心，简称cctcc，地址为：湖北省武汉市武昌珞珈山，保藏号：cctcc m 2018566；所述枯草芽孢杆菌(b.subtilis)4(2)菌株于2018年8月23日保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心，简称cctcc，地址为：湖北省武汉市武昌珞珈山，保藏号cctcc m 2018563；所述枯草芽孢杆菌(b.subtilis)21c菌株已于2018年8月23日保藏于中国典型培养物保藏中心，简称cctcc，地址为：湖北省武汉市武昌珞珈山，其生物保藏号为：cctcc m2018565；
41.6、陈化制成：发酵后的粪污输入陈化制成装置，进行陈化发酵，陈化过程中曝气充氧，使粪污进一步发酵分解。
42.7、成品罐装：陈化制成后，通过自动灌装机进行微生物液态有机肥的灌装。
43.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
44.实施例1
45.养殖粪污无害化处理，制备有机液态肥料。
46.工艺步骤及参数：
47.1、粪污输入：某鸡舍养殖粪污(含水量85％)通过切割泵、平衡输送器(输入压力0.3pa)，进入剪切研磨。
48.2、剪切研磨：粪污由平衡输送器依次进入破碎分散机组、解聚溶解器，使粪污通过混合、分散、破碎、溶解、解聚等研磨至150目以上。
49.3、精细均质：粪污由解聚溶解器进入精细均质装置，150目以上筛分的粪污返回剪切研磨，150目以下的粪污进入配料乳化罐。
50.4、配料乳化：150目以下的粪污进入配料乳化器，添加营养素(添加比例15％，主要成分：中微量元素(苏州蓝士环保有限公司)、纳米腐殖质(苏州蓝士环保有限公司)及乳化剂(苏州蓝士环保有限公司，三者的质量比为1:5:10)，进行乳化，采用5公斤压力混流乳化4h左右。
51.5、加热发酵：乳化后的物料进入加热发酵装置，添加发酵菌剂，加热发酵，发酵废气通过废气处理器进行处理，实现无害化。
52.发酵菌剂为nbl-b11010、s5、s3、p46和p30复合菌剂，其中，贝莱斯芽孢杆菌(bacillus velezensis strain)nbl-b11010，已于2020年8月31日保藏于中国典型培养物保藏中心(地址：中国.武汉.武汉大学)，其保藏编号为cctcc no：m 2020458。天神芽孢杆菌(bacillus tianshenli strain)s5，已于2019年12月23日保藏于中国典型培养物保藏中心，简称cctcc，地址为：中国，武汉，武汉大学，其生物保藏号为：cctcc no:m20191091；天神芽孢杆菌(bacillus tianshenli)p46，已于2020年3月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称cgmcc，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其生物保藏号为：cgmcc no.19444；贝莱斯芽孢杆菌(bacillus velezensis)s3，已于2020年3月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称cgmcc，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其生物保藏号为：cgmcc no.19445；枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis)p30，已于2020年3月2日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，简称cgmcc，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，其生物保藏号为：cgmcc no.19443。
53.6、陈化制成：发酵后的粪污输入陈化制成装置，进行陈化发酵，陈化过程中曝气充氧，使粪污进一步发酵分解。
54.7、成品罐装：陈化制成后，通过自动灌装机进行微生物液态有机肥的灌装。
55.实施例2
56.一、试验目的
57.为验证实施例1制备的有机液体肥肥效，本发明分别选择在新疆第五师83团、85团和89团3块葡萄地上进行该肥料对比示范试验。
58.二、供试肥料
59.实验例：实施例1制备的有机液体肥，有机质≥20％、n p2o5 k2o≥8％
60.对照例：同一地块未施加实施例1制备的有机液体肥。
61.比对照：实验例组比对照组的各指标变化量。
62.三、示范试验设计
63.选择上述三团场有代表性的5年以上的葡萄地进行滴施示范试验，每块地滴施面积在一亩左右，每亩滴施量为20公斤，分2次滴入，每次10公斤；同时以本团同一块地不滴该肥为对照(ck)，比较其该蓝士有机液体肥在葡萄上的施用效果。
64.四、示范试验过程
65.2021年5月27日、28日、29日依次在第五师83团、85团和89团5年以上葡萄地上进行了本示范试验。其中：83团园艺二连张某6年红提葡萄树1.1亩、85团园艺二连黄某5年科瑞森葡萄树0.9亩及89团园艺公司陈某6年夏黑葡萄树1.3亩，均在其本葡萄地管理、修剪等一致的条件下(下同)，头次每亩均滴施该有机液体肥10公斤一次；6月15日、18日及19日又依次再均滴入该液体有机肥10公斤亩，9月中下旬陆续收获。
66.五、示范试验结果
67.(一)83团园艺二连张某，施该有机液体肥的结果表明，红提葡萄亩产2650公斤，其中一级果2350公斤，占88.68％；二级果300公斤，占11.32％。与未滴施对照每亩产量2480公斤相比，每亩增产170公斤，增产6.85％，亩净增产值1205元。
68.(二)85团园艺二连黄某，施该有机液体肥结果表明，科瑞森葡萄亩产2100公斤，其中一级果1850公斤，占88.1％；二级果250公斤，占11.9％。与未滴施有机液体肥对照亩产1950相比，每亩增产150公斤，增产7.69％，亩净增产值704元。
69.(三)89团园艺公司陈某，施该有机液体肥结果表明，夏黑葡萄亩产2430公斤，其中一级果2200公斤，占90.5％；二级果230公斤，占9.5.％。与未滴施有机液体肥的对照亩产2350公斤相比，每亩增产80公斤，增产3.4％，亩净增产值485元。各示范试验结果如下表：
[0070][0071]
注：“比对照“指实验例组比对照组的各指标变化量
[0072]
六、结论与讨论
[0073]
在本示范试验条件下，在葡萄生长前中期，每亩连续滴施二次10公斤(共20公斤)有机液体肥：
[0074]
1、可有效提高葡萄产量及品质；三个示范试验点，一级果占比均高于未滴施的对照处理；且果粉多，口感佳。
[0075]
2、每亩可净增效益485元至1205元。
[0076]
3、该有机液体肥水溶性好，不堵毛管。
[0077]
建议：在葡萄等果树下果完毕后，9月底或10月初，最好结合秋季施肥，再亩增施15公斤左右的该有机液体肥，以营养果树根部及地上部树体，为来年丰产奠定基础。
[0078]
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。