混合糞便發酵制有機肥工藝條件的優化

劉 霞,黃 艷,張華知

(四川化工職業技術學院,四川 瀘州 646000)

農村有些地方大量堆砌畜禽糞便，給環境衛生帶來了很大的壓力的同時又滋生大量的蒼蠅蚊蟲，給養殖安全及從業人員健康均帶來嚴重的威脅。畜禽糞便雖可直接用于農作物、農產品，但沒有經過發酵處理的糞便有機質分解，會造成農作物燒苗等傷害[1-2]。將畜禽糞便制成有機肥不僅可解決牛糞肥效低的問題還可改善土壤板結問題，減少化學肥料的施用[3-4]。近年來，學者甚少研究畜禽糞便混合起來綜合發酵制有機肥，本研究采用混合糞便作為發酵原料，以發酵肥料有機質含量變化為判定指標[5]，采用正交優化試驗，研究不同處理方法和發酵條件對牛糞中氮含量的影響，目的在于找到最優的混合糞便發酵方法，為大規模的畜禽糞便發酵制有機肥提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

發酵原料：牛糞、鴨糞、雞糞(三種糞便按5∶1∶1作為發酵原料)；輔助原料[6]：木屑、麥秸、棉籽殼、玉米干、大豆餅粉、雜草、玉米粉；發酵添加菌種：熱帶念珠菌、白地霉、枯草芽孢桿菌、乳酸菌、放線菌、酵母菌、硝化細菌。

1.2 菌液的制備

細菌菌液制備：斜面培養基上挑取小塊枯草芽孢桿菌、乳酸菌、放線菌、硝化細菌接種于LB液體培養基，37℃中旋轉振蕩(60r/min)20h后顯微鏡下調節每ml菌液含總菌數為200億CFU左右方可使用。

真菌菌液的制備：平板培養基上挑取小塊含菌絲的熱帶念珠菌、白地霉、酵母菌菌種接種于沙保羅瓊脂培養基，25℃中旋轉振蕩(60r/min)數天。當每100菌液含菌絲體1g(干重)方可停止發酵。

1.3 測定指標

化學指標：有機質的測定，精確稱取1g試樣，置于已恒重的瓷坩堝中，將坩堝放入馬弗爐中同樣溫度下灼燒10min，同樣冷卻稱重，直到恒重。

1.4 糞便發酵有機肥的方法

將牛糞、鴨糞、雞糞按5∶1∶1混合拌勻，脫水，再加營養原料混合拌勻。而后將堆肥翻倒2～3遍，堆成高約0.5s、寬1m的長方形物料堆，并在堆頂打孔通氣。最后用長方形塑料布將肥堆覆蓋，起到保溫、保濕、保肥作用。發酵數天后做翻堆處理，堆20天后測定發酵產物有機質含量。

1.5 正交優化試驗

根據單因素試驗結果，采用5因素4水平的正交表對微生物菌劑種類、接種量，原料含水率、輔助原料、翻堆次數五個因素進行正交組合，采用有機質含量對發酵結果進行評價。進行L1645正交試驗(表1)。

表1 鴨糞、雞糞、牛糞混合糞便發酵正交試驗因素水平表

1.6 數據統計與分析

采用SPSS 17.0進行正交試驗設計及方差分析，采用DPS進行最小顯著差異(LSD)分析，圖表繪制采用Excel 13.0繪制。

2 結果與分析

2.1 正交優化試驗

表2 正交試驗結果

表2(續)

對表2進行方差分析，結果表明，菌劑種類和翻堆次數對混合肥發酵的有機質的分解的影響最大，而接種量、含水率、輔助原料的影響較小。5個因素對有機質分解的主次影響大小為：翻堆次數>菌劑種類>輔助原料>接種量>含水率。

由表2畫出直觀分析圖(圖1)：有機質含量要求最小，可明顯看出最優的發酵組合是：A4B2C1D4E2,即添加玉米桿作為輔助原料，微生物菌劑為硝化細菌、接種量為4‰，含水率為55%，發酵期間翻堆3次，平均6天翻堆1次的發酵效果最好，但此最優組合并不在試驗中，試驗得出的最優組合A4B4C1D3E2，兩者不同，需進一步試驗驗證。

圖1 由表2畫出的直觀分析圖

3 討論

正交試驗發現3個處理(2、6和16)的發酵效果較好，不可分解有機質含量下降到35%左右，分析原因可能是與采用的糞便種類、菌種接種量和原料含水率有關。如實驗前查詢綜合資料，考慮對豬糞發酵采用的接種量為1.5%，含水率70%[7]，對牛糞發酵接種菌群數量為3.5‰，含水率40%[8]。

本研究可變廢為寶，建立雞、鴨、牛糞混合發酵的優化條件，一次性對三種污染源進行無害化和資源化加工處理，為大規模的制造生物有機肥提供一定的數據基礎。