一种牛粪水腐熟剂及其制备方法

本发明涉及腐熟剂，具体涉及一种牛粪水腐熟剂及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着我国畜牧业持续稳定发展，规模化养殖水平显著提高，保障了肉蛋奶供给，但大量养殖废弃物没有得到有效处理和利用，已成为一大难题。国内外对畜禽粪便进行处理的方法主要有：饲料化处理、能源化处理、肥料化处理。畜禽粪便饲料化处理过程中，畜禽粪便中含有大量病原微生物、寄生虫、抗生素及重金属残留等并不能完全消除，饲喂后，影响动物健康水平，疫病频发。畜禽粪便能源化处理一次性投资大、处理成本高、无赢利点，且易产生二次污染。这两种方法都不能规模化的解决畜禽粪污污染。畜禽粪便肥料化处理是将畜禽粪便中的有机物、病原菌、虫卵、线虫、草籽、抗生素残留等转化为腐殖质、植物养分等，处理规模大、不会产生二次污染、处理成本低、适应范围广、所得产物可做成优质肥料，在解决畜禽粪便污染的同时，实现资源化利用，是目前最为经济适用的畜禽粪便处理方法。目前，随着不断的研究发展，堆肥技术已经越来越成熟，采用腐熟剂来加快堆肥进程，缩短腐熟时间已经研究的较为成熟，但是即使添加了常规的腐熟剂，也难以克服在低温条件下，升温慢、保温难，堆肥时间过长的问题。同时，畜禽粪便堆肥中重金属的含量问题，一直是有机农业生产者和关心农业生产环境者的疑虑。在连年大量施用堆肥的情况下，重金属的含量需要特别注意。

技术实现思路

1、要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种牛粪水腐熟剂及其制备方法，采用由牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌经混合发酵后烘干获得牛粪腐熟剂，具有自发热同时保温的效果，能够在低温下(0℃以下)，也能实现快速升温发酵，同时进行保温腐熟，使高温期提前和延长，加快堆肥进程。

2、技术方案：一种牛粪水腐熟剂，由牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌经混合发酵后烘干获得，所述发热保温材料为发热气凝胶片层。

3、进一步的，所述复合菌由以下重量份的菌种组成：耐寒短杆菌sdb55-16份、褐色喜热裂孢菌5-10份、地衣芽孢杆菌10-20份，嗜热毁丝霉2-5份、黑曲霉2-5份、毛壳菌1-6份和乳酸菌1-3份。

4、进一步的，所述发热气凝胶片层的制备方法如下：

5、s1：取聚丙烯腈和naoh水溶液混合，在恒温油浴锅中加热搅拌和冷凝回流进行水解反应，获得水解产物；

6、s2：将水解产物调节ph为4，加入3-5倍聚丙烯腈重量的细菌纤维素和去离子水，搅拌10-20min；

7、s3：加入交联剂，搅拌5-6h；

8、s4：倒入模具中，进行冷冻干燥，获得多孔保温气凝胶；

9、s5：将多孔保温气凝胶放入烘箱中，在150℃下交联5min，即得发热气凝胶片层。

10、进一步的，所述s1中聚丙烯腈和naoh水溶液中的naoh的质量比为1:1，所述naoh水溶液的浓度为7-9％。

11、进一步的，所述加热温度为95-105℃，水解时间为3h。

12、进一步的，所述s3中交联剂的添加量为细菌纤维素干重的10-20％，所述交联剂为质量比为1:1的丁烷四羧酸和次磷酸钠。

13、进一步的，所述发热保温材料固定化腐熟复合菌的制备方法为：将复合菌与培养液混合后，倒入装有发热气凝胶片层的培养皿中，搅拌1-2h，使复合菌吸附固定于发热气凝胶片层，即得，其中，复合菌与发热气凝胶片层的质量比为1:(20-30)。

14、进一步的，所述发热保温材料固定化腐熟复合菌中发热保温材料固定化的腐熟复合菌有效活菌数≥55亿/g。

15、上述牛粪水腐熟剂的制备方法，包括以下步骤：

16、步骤1：将牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌搅拌混合，腐熟处理，堆肥发酵10-15天，发酵过程中持续搅拌，得到发酵产物；

17、步骤2：将发酵产物在25-30℃下干燥，即得牛粪水腐熟剂。

18、进一步的，所述步骤1中牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌的质量比为1:(2-3)。

19、有益效果：

20、1.本发明采用由牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌经混合发酵后烘干获得牛粪腐熟剂，具有自发热同时保温的效果，能够在低温下(0℃以下)，也能实现快速升温发酵，同时进行保温腐熟，使高温期提前和延长，加快堆肥进程。

21、2.本发明采用的发热保温材料为发热气凝胶片层，气凝胶中添加了聚丙烯腈水解产物，水解产物中含有大量的羧基等亲水基团，具有明显的放热效应，当发热气凝胶片层与待发酵牛粪接触时，吸水自发热，使温度上升，克服初始的低温环境，使腐熟复合菌能够快速生长发酵，同时，气凝胶片层具有的多孔结构能够对其进行保温，腐熟复合菌固定其上，能够保持温度，并维持腐熟发酵牛粪所上升的温度，尽可能的避免环境温度的影响，从而加快腐熟的进程。

22、3.本发明在制备气凝胶片层时，还添加了丁烷四羧酸，丁烷四羧酸有多个羧酸基团，在次磷酸钠的催化下，可以和细菌纤维素表面的羟基发生酯化交联，经过短时间高温可以形成多个交联点，有效增加气凝胶的力学性能和结构稳定性能，从而便于回收，进行重复利用，将腐熟复合菌固定其上，也是为了后期能够有效的回收再利用。

23、4.本发明中采用的气凝胶由于具有多孔结构以及表面多种活性基团，能够有效吸附牛粪中的重金属离子，从而解决牛粪堆肥中重金属的含量问题。

24、5.本发明采用的腐熟菌种为复合菌，包括耐寒短杆菌sdb5，能够在前期低温条件发酵中起到重要的作用，以及嗜热菌褐色喜热裂孢菌和嗜热毁丝霉等，能够在后期高温腐熟环境下发挥重要的作用，同时，还添加了地衣芽孢杆菌、毛壳菌等，能够有效分解牛粪中富含的纤维素，以多种菌种复合的形式，达到最佳的腐熟效果。

技术特征：

1.一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：由牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌经混合发酵后烘干获得，所述发热保温材料为发热气凝胶片层。

2.根据权利要求1所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述复合菌由以下重量份的菌种组成：耐寒短杆菌sdb55-16份、褐色喜热裂孢菌5-10份、地衣芽孢杆菌10-20份，嗜热毁丝霉2-5份、黑曲霉2-5份、毛壳菌1-6份和乳酸菌1-3份。

3.根据权利要求1所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述发热气凝胶片层的制备方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述s1中聚丙烯腈和naoh水溶液中的naoh的质量比为1:1，所述naoh水溶液的浓度为7-9％。

5.根据权利要求3所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述加热温度为95-105℃，水解时间为3h。

6.根据权利要求3所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述s3中交联剂的添加量为细菌纤维素干重的10-20％，所述交联剂为质量比为1:1的丁烷四羧酸和次磷酸钠。

7.根据权利要求1所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述发热保温材料固定化腐熟复合菌的制备方法为：将复合菌与培养液混合后，倒入装有发热气凝胶片层的培养皿中，搅拌1-2h，使复合菌吸附固定于发热气凝胶片层，即得，其中，复合菌与发热气凝胶片层的质量比为1:(20-30)。

8.根据权利要求1所述的一种牛粪水腐熟剂，其特征在于：所述发热保温材料固定化腐熟复合菌中发热保温材料固定化的腐熟复合菌有效活菌数≥55亿/g。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种牛粪水腐熟剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种牛粪水腐熟剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌的质量比为1:(2-3)。

技术总结本发明提供了一种牛粪水腐熟剂及其制备方法，牛粪水腐熟剂由牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌经混合发酵后烘干获得，发热保温材料为发热气凝胶片层。牛粪水腐熟剂的制备方法包括以下步骤：步骤1：将牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌搅拌混合，腐熟处理，堆肥发酵10‑15天，发酵过程中持续搅拌，得到发酵产物；步骤2：将发酵产物在25‑30℃下干燥，即得牛粪水腐熟剂。本发明采用由牛粪和发热保温材料固定化腐熟复合菌经混合发酵后烘干获得牛粪腐熟剂，具有自发热同时保温的效果，能够在低温下(0℃以下)，也能实现快速升温发酵，同时进行保温腐熟，使高温期提前和延长，加快堆肥进程。技术研发人员：刘福元,郜兴亮,杨井泉,王鹏,章莲受保护的技术使用者：新疆农垦科学院技术研发日：技术公布日：2024/6/13