混合糞便發(fā)酵制有機(jī)肥工藝條件的優(yōu)化

劉 霞,黃 艷,張華知

(四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川 瀘州 646000)

農(nóng)村有些地方大量堆砌畜禽糞便，給環(huán)境衛(wèi)生帶來了很大的壓力的同時(shí)又滋生大量的蒼蠅蚊蟲，給養(yǎng)殖安全及從業(yè)人員健康均帶來嚴(yán)重的威脅。畜禽糞便雖可直接用于農(nóng)作物、農(nóng)產(chǎn)品，但沒有經(jīng)過發(fā)酵處理的糞便有機(jī)質(zhì)分解，會(huì)造成農(nóng)作物燒苗等傷害[1-2]。將畜禽糞便制成有機(jī)肥不僅可解決牛糞肥效低的問題還可改善土壤板結(jié)問題，減少化學(xué)肥料的施用[3-4]。近年來，學(xué)者甚少研究畜禽糞便混合起來綜合發(fā)酵制有機(jī)肥，本研究采用混合糞便作為發(fā)酵原料，以發(fā)酵肥料有機(jī)質(zhì)含量變化為判定指標(biāo)[5]，采用正交優(yōu)化試驗(yàn)，研究不同處理方法和發(fā)酵條件對(duì)牛糞中氮含量的影響，目的在于找到最優(yōu)的混合糞便發(fā)酵方法，為大規(guī)模的畜禽糞便發(fā)酵制有機(jī)肥提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

發(fā)酵原料：牛糞、鴨糞、雞糞(三種糞便按5∶1∶1作為發(fā)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(fā)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(xì)菌。

1.2 菌液的制備

細(xì)菌菌液制備：斜面培養(yǎng)基上挑取小塊枯草芽孢桿菌、乳酸菌、放線菌、硝化細(xì)菌接種于LB液體培養(yǎng)基，37℃中旋轉(zhuǎn)振蕩(60r/min)20h后顯微鏡下調(diào)節(jié)每ml菌液含總菌數(shù)為200億CFU左右方可使用。

真菌菌液的制備：平板培養(yǎng)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(yǎng)基，25℃中旋轉(zhuǎn)振蕩(60r/min)數(shù)天。當(dāng)每100菌液含菌絲體1g(干重)方可停止發(fā)酵。

1.3 測定指標(biāo)

化學(xué)指標(biāo)：有機(jī)質(zhì)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(fā)酵有機(jī)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(yǎng)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(fā)酵數(shù)天后做翻堆處理，堆20天后測定發(fā)酵產(chǎn)物有機(jī)質(zhì)含量。

1.5 正交優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用5因素4水平的正交表對(duì)微生物菌劑種類、接種量，原料含水率、輔助原料、翻堆次數(shù)五個(gè)因素進(jìn)行正交組合，采用有機(jī)質(zhì)含量對(duì)發(fā)酵結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。進(jìn)行L1645正交試驗(yàn)(表1)。

表1 鴨糞、雞糞、牛糞混合糞便發(fā)酵正交試驗(yàn)因素水平表

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用SPSS 17.0進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方差分析，采用DPS進(jìn)行最小顯著差異(LSD)分析，圖表繪制采用Excel 13.0繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交優(yōu)化試驗(yàn)

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表2(續(xù))

對(duì)表2進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，菌劑種類和翻堆次數(shù)對(duì)混合肥發(fā)酵的有機(jī)質(zhì)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(gè)因素對(duì)有機(jī)質(zhì)分解的主次影響大小為：翻堆次數(shù)>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(jī)質(zhì)含量要求最小，可明顯看出最優(yōu)的發(fā)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(xì)菌、接種量為4‰，含水率為55%，發(fā)酵期間翻堆3次，平均6天翻堆1次的發(fā)酵效果最好，但此最優(yōu)組合并不在試驗(yàn)中，試驗(yàn)得出的最優(yōu)組合A4B4C1D3E2，兩者不同，需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

圖1 由表2畫出的直觀分析圖

3 討論

正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3個(gè)處理(2、6和16)的發(fā)酵效果較好，不可分解有機(jī)質(zhì)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(guān)。如實(shí)驗(yàn)前查詢綜合資料，考慮對(duì)豬糞發(fā)酵采用的接種量為1.5%，含水率70%[7]，對(duì)牛糞發(fā)酵接種菌群數(shù)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(fā)酵的優(yōu)化條件，一次性對(duì)三種污染源進(jìn)行無害化和資源化加工處理，為大規(guī)模的制造生物有機(jī)肥提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。