一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺，该方法能在减少活性氮气体排放的同时能够实现保氮作用，通过接种芽孢杆菌和添加化学添加剂来协同减排和保氮，本次堆肥试验，通过控制堆料温度，使得堆肥物质经历升温期、高温期和降温期三个过程来进行猪粪和鸡粪堆肥。从最后的结果上可以看出，接种芽孢杆菌和添加化学添加剂联用、添加化学添加剂的处理能够显著的同时减少堆肥过程中NH3和N2O的排放，并且能显著的增加堆肥产品NH

【技术实现步骤摘要】
一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺

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[0001]本专利技术涉及堆肥保氮和协同减排技术，具体涉及到一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺。

技术介绍
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[0002]近几年来，我国的畜牧业从传统散栏式饲养逐渐向规模化、集约化和机械化模式转变。在畜牧业快速发展的同时，畜禽粪便处理给生态环境带来了巨大的压力。据估算，2001年我国畜禽粪便的产生量为2.17
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109吨，2009年估算排放量为3.26
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109吨，2020年估算排放量要达到4.24
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109吨，但是对于畜禽粪污的综合利用率却不足60％,无害化率则不到50％。
[0003]畜禽粪便中含有丰富的作物生长所需要的养分，可以经过堆肥作为传统的有机肥。在农业生产过程中，也有着悠久的有机肥肥田的习惯。但畜禽粪便腐熟化程度不高，不仅不利于作物的生长，还会成为一大环境污染源。畜禽粪便中除了含有作物所需要的养分元素外，还含有一些抗生素、重金属等有害物质；此外，畜禽粪便在自然堆储的过程中会产生大量的N2O、NH3等气体，不仅会造成温室效应、加剧全球变暖，而且会促进灰霾形成、恶化空气质量。据2006年报道，畜禽养殖业造成温室气体排放量占全球排放总量的18％，与1994年相比，2005年我国N2O的排放量增长了5.05倍，而且N2O对于温室气体的贡献率为21％。另外堆肥过程中产生NH3也会造成堆肥氮素损失，以NH3形式损失的氮素大约为32.3％
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50％。NH3排放到大气中可以与大气中的SO2和NO
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的氧化产物发生反应，生成二次细颗粒物，这些二次颗粒物则是生成PM
2.5
的重要来源。此外NH3还属于恶臭污染物，人类在不同浓度的氨气环境下产生的症状不同，当氨气的浓度在300μg/kg时会有生命危险，当浓度达到2000μg/kg时可能致死，对于人体和畜禽造成健康方面的损害。
[0004]采用堆肥的方式来将畜禽粪便进行资源化，不仅可以变废为宝，还可以防止污染环境。堆肥化处理是利用微生物在人工控制条件下促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的过程，其中高温好氧堆肥是实现畜禽粪便资源化的最主要的手段之一。但在堆肥期间由于环境条件变化，使得堆肥产品中的氮素以N2O和NH3的形式排放，并且N2O在百年尺度上单分子的增温潜势(GWP)是CO2的265倍(IPCC，2013)，因此堆肥排放出来的气体产生的温室效应不容小觑。N2O和NH3的排放不仅造成堆肥物质中的氮素损失、降低堆肥产品的质量，而且造成空气污染、加剧全球变暖。为了使堆肥过程更加绿色高效，已有研究者在堆肥过程中添加辅料来减少活性氮气体的排放，有关辅料的研究主要是围绕秸秆、生物质炭以及矿石等物质。例如Wang等研究麦饭石对猪粪堆肥过程的影响发现，麦饭石的加入能明显促进猪粪中有机碳和木质素降解，可以显著的减少N2O的排放。但很多的研究只专注于对NH3或N2O的单一气体的减排效果，对NH3和N2O能够同时起到减排效果的技术并不常见。

技术实现思路

[0005]实现畜禽粪污的资源化、无害化，是国家生态循环农业的战略目标。采用堆肥的方
法，利用粪便中的氮元素来作为有机肥，提高畜禽粪污的利用价值，提升地力、促进作物增产优质。但是，在堆肥过程中，通常会出现氮素以NH3和温室气体的形式损失的情况。针对在堆肥过程中氮素损失以及活性氮气体的排放，造成堆肥产品质量下降，以及排放的气体加重温室效应和空气污染的问题，为了更好地实现畜禽粪污的资源化处理，取得较好的堆肥效果，在堆肥过程中使用添加剂来实现保氮减排的目标，本专利技术提供一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺，在堆肥过程中联合使用芽孢杆菌和化学添加剂，有效利用芽孢杆菌的减排作用，使得在堆肥过程同时对NH3和N2O进行显著减排，达到保氮和协同减排的目标。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺，包括以下步骤：
[0008]步骤1，挑取菌株并接种于液体培养基中培养至OD
600
为1.0，备用；
[0009]步骤2，取畜禽粪便进行预处理，再加入木屑和蒸馏水来调节C/N至25：1和含水率为60％；
[0010]步骤3，再向畜禽粪便中添加催化物进行为期40天的堆肥，在堆肥反应过程中分别进行升温期、高温期和降温期三个过程进行，即可实现保氮和活性氮气体减排，所述催化物为微生物、或化学添加剂中一种或两种联用。
[0011]作为改进的是，所述粪便与木屑的质量比为5：1。
[0012]作为改进的是，所述化学添加剂为沸石、过磷酸钙和硫酸亚铁。
[0013]作为改进的是，所述芽孢杆菌为阿式芽孢杆菌。
[0014]作为改进的是，为期40天的堆肥反应的具体步骤为：前7天为升温阶段，控制温度从室温升至60℃，每天均匀升温5℃；8
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26天高温阶段，温度控制在60℃；27
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40天为降温阶段，控制温度从60℃均匀降至室温，每天均匀降温2.5℃，在堆肥的过程中按设定的时间间隔对气体样品和堆料样品进行采集与分析。
[0015]有益效果：
[0016]与现有技术相比，本专利技术一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺，具有如下优势：
[0017](1)保氮效果方面：
[0018]畜禽粪便利用接种芽孢杆菌和加入化学添加剂的处理方法，相对于未接种、未添加对照组而言堆肥产品NH
4+
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N的含量能够达到显著增加的效果。对于猪粪堆肥而言，单独添加微生物(阿氏芽孢杆菌)的处理的NH
4+
‑
N增加率分别为17％；微生物(阿氏芽孢杆菌)和化学添加剂联用的处理的NH
4+
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N增加率分别为673％；对于鸡粪堆肥而言，单独添加微生物(阿氏芽孢杆菌)的处理的没有增加NH
4+
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N含量；微生物(阿氏芽孢杆菌)与化学添加剂联用的处理的NH
4+
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N增加率为385％。因此与对照组相比，微生物和化学添加剂联合使用的处理堆肥产品能显著提高NH
4+
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N的增加率；另外，单独添加化学添加剂的处理也具有很好的保氮的效果，猪粪堆肥中NH
4+
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N的增加率为695％；鸡粪堆肥中NH
4+
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N的增加率为337％。
[0019](2)减排效果方面：
[0020]利用接种微生物和加入化学添加剂的处理，相对于未接种、未添加对照组而言，能够对N2O和NH3进行显著协同减排。对于猪粪堆肥而言，单独接种芽孢杆菌对N2O和NH3减排效果不明显；添加化学添加剂的处理能减少21.05％的NH3的同时能减少6.54％的N2O；接种芽
孢杆菌和添加化学添加剂的处理能减少15.8％的NH3的同时能减少4.26％的N2O排放量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，挑取菌株并接种于液体培养基中培养至OD
600
为1.0，备用；步骤2，取畜禽粪便进行预处理，再加入木屑和蒸馏水来调节C/N至25：1和含水率为60%；步骤3，再向畜禽粪便中添加催化物进行为期40天的堆肥，在堆肥反应过程中分别进行升温期、高温期和降温期三个过程进行，即可实现保氮和活性氮气体减排，所述催化物为微生物、或化学添加剂中一种或两种联用。2.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便堆肥保氮和活性氮气体减排工艺，其特征在于，所述粪便与木屑的质量比为5：1。3.根据权利要求1所述的一种畜禽粪便堆肥保氮和活...

【专利技术属性】
技术研发人员：申卫收，顾沈怡，戴海洋，郭凡婧，林先贵，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：