本發(fā)明涉及畜禽養(yǎng)殖污染控制與資源化技術(shù)工程化活動，具體為一種豬場糞污發(fā)酵資源化利用方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，對食物品質(zhì)的要求也顯著提升，因此大型畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)也隨之迅猛發(fā)展。其中，屬養(yǎng)豬場的發(fā)展尤為突出，隨之出現(xiàn)的問題則是大量畜禽糞便的堆積，使養(yǎng)殖業(yè)污染成為重要的污染源之一。然而，從資源學(xué)的角度來看，未經(jīng)科學(xué)處理的畜禽糞便是一種放錯地方的資源，畜禽糞便的不合理利用不僅會造成資源的浪費(fèi)，還會污染環(huán)境。并且由于養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展帶來的畜禽糞便猛增問題使其處理難度越來越大，若將其直接排放于水流中，不僅會污染水流和地下水資源，還可能會帶來病菌，給人類和動植物產(chǎn)生不可挽回的影響；若不加處理直接將其應(yīng)用于農(nóng)田中，會造成銅、鋅等重金屬沉積于土壤中，導(dǎo)致土壤重金屬超標(biāo)，進(jìn)而會被植物富集，影響人畜的健康。

2、豬渾身是寶，毫無廢物，不僅可以提供豬肉，并且連豬糞都是農(nóng)業(yè)絕好的肥料。養(yǎng)豬賺錢，豬糞肥田?！凹Z多豬多，豬多糞多，糞多糧多”屬于一種良性的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)。豬糞質(zhì)地較細(xì)，含有較多的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀等養(yǎng)分，是一種絕好的有機(jī)肥料。然而，豬糞的分解速度較慢，因此其比較適宜用做基肥，在種植農(nóng)作物前將其播撒到土壤中，然后通過旋耕至土壤耕層的中下部，可以起到改良土壤的作用，而且也能為農(nóng)作物的整個生長周期提供充足的養(yǎng)分，增加產(chǎn)量。若將其直接堆放到地上使其自然發(fā)酵為有機(jī)肥，不僅占用土地資源，畜禽糞便還會產(chǎn)生臭味，污染空氣。若到夏天，由于氣溫不斷升高，尤其在南方地區(qū)，氣溫處于30℃以上的時(shí)間長達(dá)半年之久，隨著氣溫的升高不僅味道更加難聞，而且會使其在發(fā)酵過程中糞便的發(fā)酵溫度升高至80℃以上，在此溫度下，糞便中本身存在的可以發(fā)酵分解的菌種大部分不能存活，導(dǎo)致分解發(fā)酵的速度變緩，甚至停止發(fā)酵，即使后續(xù)可以添加其他種類的菌種增加發(fā)酵進(jìn)程，但是在此高溫下能夠快速發(fā)酵分解畜禽糞便的菌種較少，可見，普通堆肥發(fā)酵的方法的適用范圍非常小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前一頭豬的糞便可增產(chǎn)200～300斤的糧食，豬糞在經(jīng)過發(fā)酵等科學(xué)處理后，可以將豬場糞污加工成優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，達(dá)到零污染、零排放、無臭味，使糞土變成黃金，故如何對豬糞進(jìn)行加工制備成品質(zhì)較好的有機(jī)肥料是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

3、在豬糞中主要污染成分是氨，氨揮發(fā)到大氣中能形成酸雨，若遺留在地表則會氧化成有害的硝酸鹽并溶解在地下水中，造成地下水資源的污染。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，許多專家對如何將豬場糞污的進(jìn)一步資源化利用進(jìn)行了深入地研究。研究過程中發(fā)現(xiàn)在對豬場糞污進(jìn)行處理時(shí)，若處理不當(dāng)，反而會使畜禽糞便中含有大量的有害微生物，這些有害微生物進(jìn)入土壤中后會大量繁殖，加大傳染的可能性。中國專利cn101456763b公開了一種牛糞便三段式發(fā)酵處理工藝，采用好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵相結(jié)合的方式對糞便進(jìn)行處理，先通過好氧發(fā)酵進(jìn)行升溫，然后進(jìn)行厭氧發(fā)酵，最后還需再次好氧發(fā)酵才能夠得到有機(jī)肥料。該方法雖然實(shí)現(xiàn)了對禽畜糞便的處理，但其在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生大量的co2、甲烷和硫化氫等有害氣體，為了避免其排放到空氣中，還需要單獨(dú)將其經(jīng)過沼氣冷卻、凈化系統(tǒng)處理，可見其處理糞便的過程非常復(fù)雜，成本較高。中國專利cn110679731a公開了一種豬糞發(fā)酵化肥的加工工藝，該方法公開了將發(fā)酵劑與玉米秸稈碎屑、花生秧料混合后再撒入豬糞，之后加入蘑菇渣進(jìn)行混合發(fā)酵，由此可見該方法需要添加大量纖維類等輔料來嚴(yán)格控制發(fā)酵物料的碳氮比，但是所用輔料，例如玉米秸稈等受季節(jié)等各種條件的限制，屬季節(jié)性產(chǎn)物，并非常年都有，且在應(yīng)用之前還需對其進(jìn)行粉碎等處理后才能夠使用，在非成熟季節(jié)其成本相對較高。

4、因此，如何在保證處理過程綠色環(huán)保，且生產(chǎn)成本較低的情況下對豬場糞污進(jìn)行無害化處理后仍然能夠得到一種營養(yǎng)成分較高的肥料是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種豬場糞污發(fā)酵資源化利用方法。本發(fā)明的技術(shù)方案主要是針對如何在養(yǎng)殖豬的過程中將豬場內(nèi)產(chǎn)生的糞污進(jìn)行無害化處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對豬場糞污進(jìn)一步的資源化利用。本發(fā)明的技術(shù)方案克服了豬糞本身發(fā)酵啟動較慢的問題，本技術(shù)在較短的時(shí)間內(nèi)即可開始發(fā)酵，節(jié)省了發(fā)酵啟動時(shí)間。并且本發(fā)明提供的方法不需要將發(fā)酵過程中產(chǎn)生的甲烷、二氧化碳以及硫化氫等有害氣體再集中進(jìn)行沼氣凈化處理，有害氣體可直接在直流電的作用下被完全分解中和。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種豬場糞污發(fā)酵資源化利用方法，包括以下步驟：

4、(1)將直流電場通入所述豬場糞污中，然后通過持續(xù)電加熱和風(fēng)冷，完成初步發(fā)酵，得到初步發(fā)酵產(chǎn)物；

5、(2)將發(fā)酵菌劑加入至所述初步發(fā)酵產(chǎn)物中進(jìn)行好氧發(fā)酵，期間繼續(xù)進(jìn)行風(fēng)冷，得到生物有機(jī)肥料，即完成所述豬場糞污發(fā)酵資源化利用。

6、有益效果：本發(fā)明在進(jìn)行步驟(2)好氧發(fā)酵過程之前，先對豬場糞污進(jìn)行了初步發(fā)酵，縮短了發(fā)酵啟動時(shí)間，有利于提高微生物的生長繁殖速度，并且由于前期通入了高強(qiáng)度的直流電場，使豬場糞污中本身存在的好氧菌被充分激活，其在電刺激下可以快速繁殖，使得在后續(xù)的好氧發(fā)酵過程中，減少其他發(fā)酵菌劑的添加量。而且采用本發(fā)明的方法在給豬場糞污通電半小時(shí)后，即可去除豬場糞污的惡臭氣味，且其中的硫化氫等一些醛類的臭味物質(zhì)在直流電的作用下直接被分解中和，無需再對其進(jìn)行進(jìn)一步的集中處理，該方法不僅綠色環(huán)保，而且還大大降低了生產(chǎn)成本。

7、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述持續(xù)電加熱至溫度為60～70℃；

8、所述直流電場的電場強(qiáng)度為8kva～12kva/m3。

9、有益效果：本發(fā)明直接在豬場糞污中通入電場強(qiáng)度為8kva～12kva/m3的直流電場，加快發(fā)酵物料的升溫速度，使得物料在較短的時(shí)間內(nèi)溫度即可達(dá)到60～70℃。而且該方法電能利用率高，熱量浪費(fèi)少，可以直接在發(fā)酵物料中轉(zhuǎn)換成熱能，避免了熱傳導(dǎo)過程中熱量的損失。

10、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述發(fā)酵菌劑包括em菌劑和高溫單孢菌。

11、更進(jìn)一步地，所述em菌劑包括芽孢桿菌和乳酸菌，二者以任意比例的混合；

12、其中，所述芽孢桿菌包括地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌中的一種或兩種以任意比例混合的菌種。

13、有益效果：本發(fā)明在好氧發(fā)酵過程中加入枯草芽孢桿菌，該菌種利用氧氣將豬場糞污中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、醇、酮等化合物，在將發(fā)酵得到的產(chǎn)物肥料施用于土壤中時(shí)，可以為植物的生長提供能源和營養(yǎng)物質(zhì)，而且其作為一種好氧發(fā)酵菌種，分解能力強(qiáng)，產(chǎn)熱量大，有利于發(fā)酵的進(jìn)行。地衣芽孢桿菌在高溫發(fā)酵過程中可以殺滅豬糞中的致病菌，且能提高生物有機(jī)肥料中的益生菌含量，在將肥料用于土壤中時(shí)，能有效調(diào)節(jié)土壤中的微生物平衡，分解土壤中的有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)等有機(jī)或無機(jī)成分，消除因常年依賴化肥造成的土壤板結(jié)、沙化、鹽化等問題，有效改善土壤，提高農(nóng)作物抗逆性的特殊功效，提高農(nóng)作物產(chǎn)能，特別是能夠促進(jìn)土壤中有機(jī)質(zhì)的釋放，改善鹽漬化土壤的理化結(jié)構(gòu)，增加土壤團(tuán)聚體和滲透性，改善土壤肥沃度。本發(fā)明還采用乳酸菌發(fā)酵，發(fā)酵后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，能夠促進(jìn)種子發(fā)芽和根系生長，若在鹽堿地上施用本發(fā)酵生物有機(jī)肥料，還能夠改善堿性土壤。并且乳酸菌在發(fā)酵過程中還具有除臭味等功能，且除臭速度非?？?，去除了芽孢桿菌在糞便發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氨氣等臭味。兩種菌種在本發(fā)明的發(fā)酵過程中彼此配合，相互作用，在本發(fā)明研究的技術(shù)方案中是不能夠被替代的，二者缺一不可。

14、進(jìn)一步地，所述發(fā)酵菌劑的添加量為所述豬場糞污的0.5～1.6wt.％。由于本發(fā)明在初步發(fā)酵過程中直接通入了高強(qiáng)度的直流電場，充分激活了豬場糞污中本身攜帶的好氧菌，因此，減少了額外的發(fā)酵菌劑的添加量，節(jié)省了生產(chǎn)成本。

15、進(jìn)一步地，所述風(fēng)冷均為采用鼓風(fēng)方式對物料進(jìn)行冷卻。

16、更進(jìn)一步地，所述風(fēng)冷的同時(shí)還需要進(jìn)行攪拌操作。

17、本發(fā)明通過電加熱的方式使物料的溫度達(dá)到60～70℃時(shí)，采用鼓風(fēng)機(jī)對發(fā)酵物料進(jìn)行冷卻，使物料迅速冷卻至室溫；然后繼續(xù)通電，當(dāng)溫度再次達(dá)到60～70℃時(shí)，風(fēng)冷至室溫，其中，在每次風(fēng)冷的同時(shí)還要進(jìn)行攪拌操作，本發(fā)明通過間歇風(fēng)冷的方式可使發(fā)酵物料的水分一次性降低3～5％，在間歇式風(fēng)冷2～4次后，即可將水分降低到65％以下，達(dá)到一個好氧發(fā)酵菌正常生長繁殖時(shí)對水分的要求。本發(fā)明通過反復(fù)地通電升溫，配合鼓風(fēng)使其迅速降溫，可使發(fā)酵物料80％以上的水分降到好氧發(fā)酵所適宜的65％以下。而且由于好氧發(fā)酵期間風(fēng)冷和攪拌同時(shí)進(jìn)行，保證物料的發(fā)酵溫度在50～65℃，適宜好氧發(fā)酵環(huán)境。

18、本發(fā)明之所以將鼓風(fēng)和攪拌兩個步驟進(jìn)行結(jié)合，是因?yàn)樵诤醚醢l(fā)酵過程中溶解氧的濃度對于發(fā)酵過程影響重大，而攪拌操作對于發(fā)酵過程中溶解氧的濃度影響又很大，并且還對發(fā)酵過程中微生物的攝氧率也有影響，由此可以知曉，攪拌操作在本發(fā)明的技術(shù)方案中非常重要。在發(fā)酵過程中通過攪拌操作可以將發(fā)酵物料中的空氣分散成小氣泡，提高氧的傳遞效率；攪拌還可以減少菌絲團(tuán)結(jié)，降低菌絲叢內(nèi)擴(kuò)散阻力和菌絲叢周圍的液膜阻力，延長空氣氣泡在發(fā)酵罐中的停留時(shí)間，增加氧的溶解量，進(jìn)而有利于好氧發(fā)酵的進(jìn)行。因此，間歇風(fēng)冷和攪拌操作對于本發(fā)明的技術(shù)方案缺一不可。

19、更進(jìn)一步地，所述鼓風(fēng)時(shí)的空氣流速為18～20m/h；

20、所述攪拌的轉(zhuǎn)速為300～450r/min。

21、有益效果：攪拌的轉(zhuǎn)速對于發(fā)酵產(chǎn)量影響較大，在本發(fā)明中若轉(zhuǎn)速低于300r/min時(shí)，發(fā)酵產(chǎn)物顯著下降，且發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量也會受到影響。但是，如果攪拌速度過快，高于450r/min時(shí)，會損傷發(fā)酵菌絲體，影響菌絲體的正常代謝，同時(shí)還會浪費(fèi)能源，促進(jìn)泡沫的形成，影響發(fā)酵的進(jìn)程。因此，在發(fā)酵過程中應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌轉(zhuǎn)速，使攪拌軸附近的液面沒有大的氣泡逸出，保證發(fā)酵品質(zhì)。

22、鼓風(fēng)冷卻時(shí)的空氣流速對于發(fā)酵的影響也很大，當(dāng)空氣流速增加時(shí)，由于發(fā)酵液中的空氣增多、相對密度下降，還會影響攪拌功率。在本發(fā)明的技術(shù)方案中當(dāng)空氣流速大于20m/h時(shí)，通入的空氣不經(jīng)過攪拌葉的分散，沿著攪拌軸形成一定的空氣通道，空氣直接逸出發(fā)酵罐，此時(shí)的攪拌功率不再下降，空氣流速達(dá)到“氣泛點(diǎn)”，溶氧系數(shù)也不再增加，導(dǎo)致溶解氧的濃度相對較低，影響發(fā)酵進(jìn)程。而且空氣流速過大，也不利于空氣在發(fā)酵罐內(nèi)的分散與停留，導(dǎo)致發(fā)酵液的濃縮，影響氧的傳遞，容易造成缺氧狀態(tài)?？諝饬魉偃绻^低，則會導(dǎo)致代謝產(chǎn)生的廢氣不能及時(shí)被排出，因此，也會影響氧的傳遞。

23、進(jìn)一步地，所述好氧發(fā)酵的時(shí)間為8～10d。

24、在本發(fā)明中可以將經(jīng)過上述發(fā)酵完成后的物料直接施用于土壤中應(yīng)用，也可以對其進(jìn)行篩分、制粒、冷卻干燥以及包裝，得到成品生物有機(jī)肥料，更方便運(yùn)輸、銷售和應(yīng)用。

25、進(jìn)一步地，所述篩分為：將上述經(jīng)過發(fā)酵后的物料打入篩分機(jī)，去除磚石瓦塊以及大顆粒結(jié)塊等；

26、所述制粒為：將篩分后的物料送入制粒機(jī)造粒；

27、所述冷卻干燥為：將經(jīng)過造粒后的物料放入烘箱中，在溫度35～45℃下干燥至含水量達(dá)到15～23％即可；

28、所述包裝為將干燥后的肥料進(jìn)行包裝，即可得到生物有機(jī)肥料。

29、本發(fā)明的技術(shù)原理：

30、好氧發(fā)酵是一種利用氧氣進(jìn)行生物發(fā)酵的過程，在該過程中，微生物利用氧氣來代謝有機(jī)物質(zhì)，產(chǎn)生能量和二氧化碳。在本發(fā)明中發(fā)酵豬場糞污的基本原理則是采用好氧發(fā)酵的方式。

31、豬場糞污屬于冷性肥料，在對其進(jìn)行發(fā)酵時(shí)啟動時(shí)間較慢，因此本發(fā)明直接在豬場糞污中通入直流電場，利用高強(qiáng)度的電場使發(fā)酵物料迅速升溫，大大縮短了發(fā)酵啟動時(shí)間，并且在電刺激的情況下充分激活了發(fā)酵物料中的好氧菌，完成了糞污的初步發(fā)酵，然后加入其他種類的發(fā)酵菌劑，和發(fā)酵物料中本身存在的好氧菌共同對糞污再次進(jìn)行好氧發(fā)酵，期間保證發(fā)酵溫度為50～65℃，水分含量控制在50～60％，使物料充分腐蝕，得到營養(yǎng)成分較高的生物有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)豬場糞污的資源化利用。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

33、有機(jī)肥的好氧發(fā)酵條件是需將發(fā)酵物料的碳氮比調(diào)節(jié)至(25～30)∶1才可以進(jìn)行，而本發(fā)明中通過電激活的好氧菌在豬場糞污中的碳氮比為15∶1。由于本發(fā)明已經(jīng)通過電加熱的方式加熱發(fā)酵物料，并產(chǎn)生了能量，則不需要再添加額外的纖維類物質(zhì)等作為碳素進(jìn)行消耗作為能量來源，因此，本發(fā)明的技術(shù)方案可以在短時(shí)間內(nèi)啟動發(fā)酵，同樣可以完成正常的好氧發(fā)酵過程。

34、本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了利用豬糞發(fā)酵生熱使豬舍升溫，在秋冬季節(jié)豬舍內(nèi)的溫度最高可以達(dá)到20℃，適于豬的生長，無需再設(shè)置額外的取暖設(shè)備。

35、本發(fā)明的技術(shù)方案克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的豬場糞污處理過程繁瑣、所用設(shè)備多而雜，成本較高的問題。而且本發(fā)明的技術(shù)方案在保證綠色環(huán)保的同時(shí)還進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，并且制備得到了營養(yǎng)成分較高的生物有機(jī)肥料，其在作為土壤基肥旋耕至土壤中后，不僅改良土壤的營養(yǎng)成分，而且還可以為農(nóng)作物的整個生長周期提供充足的養(yǎng)分，顯著提高農(nóng)作物產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了豬場糞污的資源化利用，在本技術(shù)領(lǐng)域中可以被更加廣泛地推廣和應(yīng)用。