一种资源化利用人粪便制造生物有机肥的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，采用粪便混合微生物固体发酵工艺研制开发出高效、绿色的人粪发酵生物有机肥料，其中复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉菌。该工艺采用多菌混菌发酵，通过不同代谢能力的组合,完成单个菌种难以完成的复杂代谢作用，通过微生物之间协同发酵对人粪的有效转化，卫生指标达到国家标准要求，产品腐熟和促生长指标显著提升。该发酵工艺简单高效、除臭杀菌效果好，生产成本低，易于工业化规模生产。

A process for making bio-organic fertilizer from human excrement

The invention discloses a process for producing bio-organic fertilizer by utilizing human excrement as a resource, and develops an efficient and green bio-organic fertilizer for human excrement fermentation by using the solid fermentation process of mixed microorganisms of excrement. The compound microbial agent includes Bacillus coagulans, Bacillus subtilis and Pleurosporium thermophilus. This process uses multi-bacteria mixed fermentation, through the combination of different metabolic abilities, completes the complex metabolic function which is difficult to complete by a single strain. Through the synergistic fermentation between microorganisms, the effective transformation of human manure can be achieved. The hygienic indicators meet the requirements of national standards, and the product maturity and growth promotion indicators can be significantly improved. The fermentation process is simple, efficient, deodorizing and sterilizing effect is good, the production cost is low, and it is easy to industrialize large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
一种资源化利用人粪便制造生物有机肥的工艺
本专利技术涉及一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，尤其是一种复合微生物菌剂固体发酵人粪尿快速制备生物有机肥的生产工艺，属于生物工程领域。
技术介绍
目前，在我国广大农村地区，旱厕改造普遍开展，在洁净农村环境的同时也产生了大量的粪污，如资源化利用不当很有可能会产生二次污染，若实现资源化利用不仅有利于避免农村环境的二次污染，而且有利于变废为宝，实现资源化利用，因而具有十分重要的意义。由于人粪中含有大量的人尿，目前在无害化利用人粪方面主要是通过厌氧沼气发酵或堆肥发酵，如专利CN201410015979公开了一种新型快速人粪堆肥工艺，并具体公开了无害化处理、高温腐熟、液膜修饰的工艺流程。但就目前工艺而言，厌氧沼气发酵工艺要求较复杂，难以在不同区域、不同季节普遍推广应用，如在北方冬季不具备外源性热源的地区难以实现厌氧发酵产沼气；堆肥发酵工艺的缺点多需要采用粪尿分离，堆肥发酵时间较长，温度较高，不但容易造成二次污染而且增加生产成本，难以普遍推广应用。在资源化利用人粪制备生物有机肥方面，专利201710087922.4公开了一种资源化利用粪污生产生物有机肥料的方法，该方法利用粪污和建筑垃圾采用发酵技术工艺生产得到生物有机肥料，该肥料的肥效好，资源化利用率高，且生产成本低廉；但该专利并未涉及将人粪和人尿混合利用固体发酵制备生物有机肥的技术启示。综合而言，目前在该领域内综合利用人粪尿固体发酵制备生物有机肥鲜有报道。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，满足旱厕人粪尿无害化处理及生态有机农业发展对具有高效促生、增产、改良土壤等功效的生物有机肥料的需求，本专利技术提供一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，集成现代混菌微生物发酵技术，研制开发出高效、绿色的肥料化高效工艺体系，该发酵工艺简单高效、资源化利用率高，生产成本低，易于工业化规模生产。本专利技术通过下述技术方案实现上述技术效果：一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，其特征在于将人粪尿与辅料混合后接种复合微生物菌剂，然后通过固体发酵、筛分、制粒、冷却干燥、筛分、包装工艺制成生物有机肥，具体制备工艺包括：（1）混料：将人粪尿通过浆液泵打入混合机，添加植物废弃物作为辅料，将辅料和人粪尿混合均匀，然后通过绞龙将物料输送至发酵罐；（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂包括凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉菌；（3）筛分：将发酵后的物料打入筛分机，去除砖石瓦块、塑料化纤及大颗粒结块；（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；（5）冷却干燥：将造粒后的物料输入冷却机，冷却干燥后的物料水分含量15～18%；（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；（7）包装：将二次筛分后的物料进行包装，即值得生物有机肥料。上述步骤（1）中的辅料为锯末、米糠、麸皮、农作物秸秆、蘑菇渣中的一种或几种的混合物。上述步骤（1）中人粪尿与辅料配比的标准是混合后的物料含水量55～65%之间。上述步骤（2）复合微生物菌剂的接种量为固体物料质量比的0.2～0.3%。上述步骤（2）中复合微生物菌剂中的微生物菌剂中凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉菌的用量比为2～3:3～5：2～4。进一步的，上述步骤（2）中复合微生物菌剂中的微生物菌剂中凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉菌的最优用量比为3:4.5：3。上述凝结芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、种子液，要求种子液的有效活菌数≥109cfu/mL。上述嗜热侧孢霉菌的种子液的制备方法为：在无菌条件下，采用土豆培养基在35～40℃条件下培养24h，制得嗜热侧孢霉菌种子液，要求种子液的有效活菌数≥109cfu/mL。上述固体发酵过程中在密封式固体发酵罐内进行，发酵通风量维持堆体氧含量在12～16%；发酵罐顶部设有除臭装置。本专利技术提供了一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，所得发酵生物有机肥臭味全部消失，质地松软，不成团，产品中富含益生菌、水溶性有机氮等营养成分，产品中有机质含量≥60%，微生物含量≥2亿个/g；产品质量符合NY525-2012的规定，蛔虫卵死亡率和大肠杆菌群数指标符合NY884-2012的要求。盆栽试验结果表明本申请产品具有显著的促生长、增产、改善土壤环境等作用，是一种优良的新型生物有机肥料。本专利技术提供一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，与现有技术相比，具有以下显著优势：（1）本申请直接资源化利用人粪尿，改变了传统资源化利用人粪尿先固液分离后再发酵利用或直接液体发酵利用的技术现状，打破了传统的惯性思路，降低了资源化利用成本，提高了资源化利用效率。（2）本申请直接利用复合微生物菌剂进行固体发酵制备生物有机肥，充分利用微生物菌种间的协同作用，消除制约人粪尿肥料化利用存在的臭味大、存在大量致病菌、重金属超标等弊端，提升了发酵生物有机肥料的肥效，从而显著提升了人粪的肥用价值，其中：嗜热侧孢霉菌同化淀粉和纤维素的能力强，可将人粪的结构性碳水化合物降解为芽孢杆菌可利用的单糖、双糖等单糖类物质，使枯草芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌等得以良好的生长；枯草芽孢杆菌在高温发酵过程中能够杀灭人粪中的致病菌，且能提高生物有机肥料中的益生菌含量，使生物有机肥料富含大量益生菌，能有效调节土壤中微生物的平衡，分解土壤中的有机质、矿物质等有机或无机成分，消除常年依赖化肥滥用造成的土壤板结、沙化、盐化等，有效改善土壤，提高作物抗逆性的特殊功效，提高农作物产能；特别是能够促进土壤中有机质的释放，改善盐渍化土壤的理化结构，增加土壤团聚体和渗透性，改善土壤肥沃度；凝结芽孢杆菌属于兼性厌氧菌，在有氧及无氧条件下均可生长，本申请通过添加凝结芽孢杆菌克服了固体发酵罐中可能存在的厌氧小环境中微生物菌剂无法生长的缺陷，且试验结果表明，凝结芽孢杆菌的存在可以显著降低发酵培养基的pH值，促进嗜热侧孢霉菌和枯草芽孢杆菌的生长繁育。（3）本申请提供了一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，采用固体好氧发酵工艺，能将有效消灭人粪中存在的志贺氏菌等致病菌，并能将臭气物质NH3转化成为硝酸盐，H2S转变为H2SO4，能将其他物质转化成CO2和H2O。嗜热侧孢霉菌和枯草芽孢杆菌能分泌多种酶类帮助降解纤维素和有毒有害物质，提高了人粪的腐熟度，显著提高产品的促生增产功效。（4）本申请采用二步筛分工艺，在固体发酵工艺前并未出去砖石瓦块、塑料化纤等杂质，而是在发酵后进行一次筛分，从而除去上述杂质，降低了除杂的成本，提高了除杂效果。（5）本专利技术采用固体发酵，发酵工艺条件温和，能耗低、生产成本低，本技术方案生产成本仅为目前已报道技术水平的1/2，对提升行业经济效益及规模化推广应用具有重要作用；且无环境污染、投资小、易于规模化生产。具体实施方式以下实施例中的发酵菌种的种子液均采用如下工艺：（1）凝结芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的种子液制备方法为：在无菌条件下，采用LB培养基在28～32℃条件下培养24h，制得液体凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、种子液，要求种子液的有效活菌数≥109cf本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，其特征在于将人粪尿与辅料混合后接种复合微生物菌剂，然后通过固体发酵、筛分、制粒、冷却干燥、筛分、包装工艺制成生物有机肥，具体制备工艺包括：（1）混料：将人粪尿通过浆液泵打入混合机，添加植物废弃物作为辅料，将辅料和人粪尿混合均匀，然后通过全封闭绞龙将物料输送至发酵罐；（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂将粪便内包括凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉菌；（3）筛分：将发酵后的物料打入筛分机，去除砖石瓦块、塑料化纤及大颗粒结块及杂物；（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；（5）冷却干燥：将造粒后的物料输入冷却机，冷却干燥后的物料水分含量15～18%；（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；（7）包装：将二次筛分后的物料进行包装，即值得生物有机肥料。

【技术特征摘要】
1.一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，其特征在于将人粪尿与辅料混合后接种复合微生物菌剂，然后通过固体发酵、筛分、制粒、冷却干燥、筛分、包装工艺制成生物有机肥，具体制备工艺包括：（1）混料：将人粪尿通过浆液泵打入混合机，添加植物废弃物作为辅料，将辅料和人粪尿混合均匀，然后通过全封闭绞龙将物料输送至发酵罐；（2）复合微生物发酵：向混合后的物料中接种复合微生物菌剂，然后进行通风固体发酵3～5天，其中所述复合微生物菌剂将粪便内包括凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热侧孢霉菌；（3）筛分：将发酵后的物料打入筛分机，去除砖石瓦块、塑料化纤及大颗粒结块及杂物；（4）制粒：将筛分后物料输入制粒机造粒；（5）冷却干燥：将造粒后的物料输入冷却机，冷却干燥后的物料水分含量15～18%；（6）二次筛分：将干燥后的物料进行筛分，去除粉末；（7）包装：将二次筛分后的物料进行包装，即值得生物有机肥料。2.根据权利要求1所述的一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，其特征在于所述步骤（1）中的辅料为锯末、米糠、麸皮、农作物秸秆、蘑菇渣中的一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，其特征在于所述步骤（1）中人粪尿与辅料配比的标准是混合后的物料含水量55～65%之间。4.根据权利要求1所述的一种资源化利用人类粪便制造生物有机肥的工艺，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周焕乐，张风秀，巩伟，
申请(专利权)人：山东惠民禽乐畜牧机械有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37