一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法與流程
2023-10-22 03:37:42 1
本發明涉及資源利用技術領域，特別是指一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法。
背景技術：
隨著生活水平的不斷提高，人們對肉製品及奶製品等需求不斷增加。為了提高產量，已形成奶牛規模化養殖趨勢。規模化養殖在產生良好經濟效益的同時，集中大量產生的糞汙也帶來了嚴重的環境問題，直接影響養殖業的可持續發展。統計結果顯示，目前我國奶牛存欄數約為1000萬頭，每頭牛每天產糞便按3.5kg計，則每年產出糞便在1.2億噸以上。因此，奶牛養殖場的糞汙治理已經引起環保部門及行業的高度重視。
目前，牛糞處理及資源化的方式有很多種，例如厭氧發酵制沼氣、堆肥製取有機肥以及發酵回用墊料技術。牛糞厭氧發酵制沼氣又稱沼氣發酵，是指牛糞在一定的水分、溫度和厭氧條件下，分解代謝產甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體的過程。但此技術工藝要求高，設備運行成本貴，較難經濟的實現牛糞資源化利用。牛糞堆肥發酵技術，是指在堆制過程中調節水分、碳氮比等指標，同時不斷翻堆使其腐熟，最終形成肥料還田。但牛糞是一種冷性肥料，熱值低，通氣性差，發酵溫度低且腐熟緩慢，會導致堆肥周期長，糞便儲存量大，且運輸過程會對環境造成二次汙染。
牛糞高溫發酵回用牛床墊料技術，是將養殖場的糞汙經固液分離，固體糞汙經有氧條垛發酵的無害化處理後，晾曬風乾作為牛床墊料，且這種墊料不會對奶牛產奶性能以及體細胞數有影響。這種途徑既解決了糞汙的汙染問題，又解決了牛床墊料的來源問題，並且經濟、生態、社會效益顯著，成為一種新型的有潛力的技術。但由於不同地區氣候及區域環境條件差異很大，牛糞高溫發酵技術難以適用於不同條件和類型的養殖區域，尤其針對北方寒冷大溫差地區，發酵技術較為單一，沒有形成成套有效的技術體系，甚至在低溫條件下無法完成高溫發酵的過程。
技術實現要素：
本發明為解決低溫環境下牛糞資源化技術不足的問題，提供一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法。
該方法包括如下步驟：
(1)固液分離：使用固液分離機將新鮮牛糞固液分離，得到糞液和糞渣，糞渣含水率為70％-85％；
(2)混料：將步驟(1)中的糞渣與秸稈按4:1～1:1的體積比混合，然後加入0～2.0l/t的微生物原液，並混合均勻，得到發酵原料；
(3)亞低溫條件的高溫發酵：將步驟(2)中混合均勻的發酵原料堆制條垛，開始發酵；升溫階段發酵溫度為0～50℃，升溫期不超過22天；高溫階段發酵溫度為50～55℃，持續7～15天，當發酵溫度達到50℃以下且發酵物含水率為45～55％時，高溫發酵結束；
(4)晾曬：當步驟(3)中高溫發酵完成的發酵產物含水率高於50％，則需進行晾曬，含水率小於50％即得牛床墊料。
其中，步驟(3)中亞低溫條件的高溫發酵時，需2～8天翻堆1次。亞低溫條件的溫度範圍是-10～15℃。步驟(3)中發酵起始溫度為10℃。
步驟(2)中的秸稈為稻草、小麥秸稈或玉米秸稈中的任一種或多種組合。秸稈在風乾後使用，秸稈長度為3～5cm。
步驟(2)中的微生物原液包括芽孢桿菌屬、放線菌屬、酵母菌屬及木黴菌屬等有益微生物。
步驟(4)晾曬產物中不含沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌以及大腸桿菌等致病菌。
本發明提供一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法，以奶牛糞便、秸稈以及複合微生物原液為原料，通過高溫發酵製得。發酵產物中蛔蟲卵死亡率、大腸桿菌群數以及雜草種子均滿足畜禽糞便無害化處理規範(ny/t1168)。
本發明的上述技術方案的有益效果如下：
本發明採用秸稈作為調理劑進行牛糞高溫發酵，不僅為微生物代謝提供碳源，也利用秸稈本身透氣性較好的特性進行空氣置換及熱量散失，有利於含水率的調控。向牛糞中加入複合微生物原液，強化發酵過程優勢菌群的形成，如芽孢桿菌屬、梭菌屬、放線菌屬以及黃桿菌屬，加快代謝速率釋放熱量，可促進發酵快速升溫進入發酵階段，縮短發酵周期。高溫發酵階段持續7天以上，可以有效殺滅有害病原菌。本發明利用牛糞高溫發酵後產物回用牛床墊料，不僅達到了奶牛糞便的零排放，而且實現了奶牛糞便的循環利用，不會對環境造成二次汙染，最大程度實現糞便資源化處理。本發明工藝方法簡單，價格低廉，易於大規模推廣。該方法能在北方地區亞低溫條件下完成高溫發酵過程，縮短發酵周期，降低糞便儲存量，最大程度實現牛糞的高效無害化資源化利用，易於大規模推廣應用，為企業節約養殖成本，推動綠色畜禽養殖的發展。
附圖說明
圖1為本發明的亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法工藝流程圖。
具體實施方式
為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
本發明為解決低溫環境下牛糞資源化技術不足的問題，提供一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法。
如圖1所示，該方法步驟如下：
(1)固液分離：使用固液分離機將新鮮牛糞固液分離，得到糞液和糞渣，糞渣含水率為70％-85％；
(2)混料：將步驟(1)中的糞渣與秸稈按4:1～1:1的體積比混合，然後加入0～2.0l/t的微生物原液，並混合均勻，得到發酵原料；
(3)亞低溫條件的高溫發酵：將步驟(2)中混合均勻的發酵原料堆制條垛，開始發酵；升溫階段發酵溫度為0～50℃，升溫期不超過22天；高溫階段發酵溫度為50～55℃，持續7～15天，當發酵溫度達到50℃以下且發酵物含水率為45～55％時，高溫發酵結束；
(4)晾曬：當步驟(3)中高溫發酵完成的發酵產物含水率高於50％，則需進行晾曬，含水率小於50％即得牛床墊料。
下面結合實施例對本發明做進一步描述。
實施例1
(1)固液分離：使用固液分離機將新鮮牛糞固液分離，糞渣含水率約為80％。
(2)混料：將步驟(1)中的糞渣與秸稈按2:1的體積比混合均勻。
(3)亞低溫條件的高溫發酵：將步驟(2)中的混料進行堆制，寬2.8m，高1.5m，長度可根據發酵場地而定，一般不超過50m。將堆制好的條垛進行發酵，環境溫度為5.2～14.9℃亞低溫條件，該發酵過程經歷升溫階段和高溫階段。在此過程中需4天翻堆一次。
a.升溫階段發酵溫度為0～50℃，此時主要是蛋白質、簡單糖類、脂肪等易分解的物質迅速分解，釋放熱量，促使溫度升高。亞低溫條件下該階段持續12天。
b.高溫階段發酵溫度為50～55℃，此時隨著溫度的升高，嗜溫微生物逐漸休眠嗜熱微生物佔主導地位，繼續分解原料內的有機物，持續放熱保持高溫。亞低溫條件下該階段持續7天。
(4)晾曬：將發酵產物晾曬2天，含水率降至45.6％。
(5)病原菌檢測：對晾曬後的墊料進行致病菌檢測，結果見表1。
實施例2
(1)固液分離：使用固液分離機將新鮮牛糞固液分離，糞渣含水率約為80％。
(2)混料：向步驟(1)中的糞渣加入1.3l/t的微生物原液，混合均勻。
(3)亞低溫條件的高溫發酵：將步驟(2)中的混料進行堆制，寬2.8m，高1.5m，長度可根據發酵場地而定，一般不超過50m。將發酵原料堆制條垛，開始發酵，環境溫度為-9.8～8.5℃亞低溫條件。升溫階段發酵溫度為0～50℃，持續20天；高溫階段發酵溫度為50～55℃，持續11天。在此過程中需4天翻堆一次。
(4)晾曬：將發酵產物晾曬3天，含水率降至46.1％。
(5)病原菌檢測：對晾曬後的墊料進行致病菌檢測，結果見表1。
實施例3
(1)固液分離：使用固液分離機將新鮮牛糞固液分離，糞渣含水率約為80％。
(2)混料：將步驟(1)中的糞渣與秸稈按2:1的體積比混合，並加入1.3l/t的微生物原液，所有原料混合均勻。
(3)亞低溫條件的高溫發酵：將步驟(2)中的混料進行堆制，寬2.8m，高1.5m，長度可根據發酵場地而定，一般不超過50m。將步驟(3)發酵原料堆制條垛，開始發酵，環境溫度為-9.8～8.5℃亞低溫條件。升溫階段發酵溫度為0～50℃，持續18天；高溫階段發酵溫度為50～55℃，持續14天。在此過程中需4天翻堆一次。
(4)晾曬：將發酵產物晾曬1天，含水率降至44.8％。
(5)病原菌檢測：對晾曬後的墊料進行致病菌檢測，結果見表1。
表1發酵樣品中致病菌dna含量
本發明提供一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法，最佳發酵工藝進入高溫期的時間為18天，且發酵周期為32天。而對照組則未達到高溫期，不能順利完成高溫發酵過程。此外，通過分析發酵過程中的微生物群落結構，發現本發明發酵過程中升溫期的微生物多樣性指數為27，與對照組相比高出35％，證明微生物群落結構及多樣性較為豐富，可促進發酵快速升溫。
本發明提供一種亞低溫條件下資源化奶牛糞便製備牛床墊料的方法，提高初始溫度至10℃左右，適宜嗜溫菌的生長繁殖，其代謝產生大量的熱促進發酵升溫，從而進入高溫期的時間提前至12天，且發酵周期縮短10天。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。