用于处理粪肥的改进的方法和组合物技术

本发明专利技术提供了利用微生物基产品处理牲畜废物，即，用于粪肥的固液分离的改进的方法。在优选的实施例中，利用微生物和/或微生物表面活性剂来改善家畜粪肥的固液分离，其方式为提高粪肥基肥料对农民的价值并减少由粪肥储存引起的温室气体和其他污染排放物。引起的温室气体和其他污染排放物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理粪肥的改进的方法和组合物
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年7月15日提交的美国临时专利申请第63/052,074号的优先权，其全文以引用方式并入本文。

技术介绍

[0003]家畜生产中出现了各种环境和卫生问题，包括粪肥的管理和处理。一般的奶牛每天可产生超过100磅的粪肥。粪肥处理不当会通过径流和淋溶对附近的地面和地表水构成风险，以及可能泄漏或溢出到附近的河流和湖泊中。另外，温室气体排放和来自粪肥的气味可污染大气。例如，粪肥中的产甲烷菌和硫酸盐还原菌可分别将有机物质转化为甲烷和硫化氢，而粪便和尿中的氮以及家禽粪肥中的尿酸可在粪肥开始分解时导致氨和一氧化二氮的形成。因此，必须采用适当的处理技术以确保满足环境和卫生标准。
[0004]在畜舍和集中型动物饲养经营(CAFO)中产生的粪肥和尿通常收集在动物站立的地板下的槽中，或者通过铲、冲洗、刮或真空系统除去。当用水冲洗时，这种“浆状”粪肥可以使用泵来输送，泵有时包括切碎或研磨机构以减小固体粒度并防止堵塞。将浆状粪肥收集在储存设备中，诸如污水池、池塘或储罐中，和/或运输到农作物直接使用。
[0005]根据使用粪肥的最终目的，粪肥的处理可包括多个步骤。例如，粪肥可经处理以杀死病原体、可去除沙子和纤维颗粒以作为动物垫料而再利用，和/或可进行厌氧消化。通过微生物的厌氧消化有助于将简单的糖类、挥发性脂肪酸和醇类分解成二氧化碳和甲烷，除了产生生物气体的来源以为卡车和建筑物供能之外，还可减小固体粒度并改善运输和分离。这一处理可在粪肥管理的重要过程固液分离或脱水之前和/或之后进行。
[0006]基本上，粪肥的固液分离是将浆料粪肥分离成两部分——液体和固体的物理过程。可溶性组分诸如植物可利用的氮、磷酸盐、钠、氯化物、铵和钾倾向于浓缩到液相中。金属和有机结合的和/或不溶的组分诸如有机氮、有机磷和磷酸钙倾向于与较大的固体颗粒诸如铺垫物和未消化的纤维结合。固体部分，有时称为“污泥”，经常将进行进一步脱水以进一步降低水分含量。
[0007]固液分离广泛用于畜牧业中，作为例如减少污水池或废物储存池中的有机负荷，减少污水池中的污泥累积，从浆料粪肥中去除固体以促进粪肥液体的泵送，产生分离的固体并将其用作制备堆肥或回收动物垫料的成分，产生可处理的废水以冲洗来自动物居住区的粪肥，提高固体和分离的液体中植物养分的均匀性，从分离的液体中去除过量的营养物诸如磷和氮，以及改善分离的液体中的养分平衡以更好地匹配作物所需的方法。
[0008]分离技术可分为利用颗粒密度差异的方法，包括重力沉降、离心机和水力旋流器，以及利用粒度差异的方法，包括固定的倾斜筛、水道内的螺旋式输送筛、旋转筛、螺旋压力机、带式压滤机和旋转压力机。
[0009]这些机械分离方法中的一部分可通过引入凝结步骤来增强。粪肥中的悬浮胶体固体带有表面负电荷，可分散颗粒并使它们保持悬浮。凝结剂通常是阳离子物质诸如铝、铁和/或钙的金属盐，可引起这些悬浮颗粒的凝结，并可同时引起溶解的营养物诸如磷酸盐和
氮的沉淀。通过沉淀磷酸盐和氮，可将磷酸盐和氮与较粗大的固体一起收集，从而提高固体部分的营养物含量并减少它们在液体部分中的存在。这为农场提供了天然肥料以及用于例如灌溉的清洁工艺用水。凝结剂也可降低粪肥的pH，这可有助于减少氨排放。
[0010]加入絮凝步骤有时也有助于分离过程。絮凝步骤中，将能够与颗粒物结合形成更大、更致密的絮凝物的物质添加到粪肥中。然后，这些颗粒的絮凝物更容易通过机械方法除去。高分子量聚合物，诸如聚丙烯酰胺(PAM)或壳聚糖，通常用于絮凝。
[0011]虽然凝结和絮凝是用于提高粪肥分离和脱水效率的有用工具，但结果通常是在分离的粪肥部分中存在残留的盐和/或聚合物。这降低了这些部分用作例如肥料和土壤改良剂的价值，因为这些化合物在施用于田地时会损害土壤和作物的健康。另外，一些凝结剂，诸如含铁的凝结剂，可通过粪肥中存在的细菌增加温室气体甲烷的产生。因此，凝结和/或絮凝可增加运营成本并减少畜牧业者的粪肥管理对环境的积极影响。
[0012]粪肥管理在实践和环境上都是有益的。它可以帮助降低污染地表水、地下水或饮用水的风险，减少温室气体排放，改善土壤质量、结构和持水量，并回收重要的营养化合物。从经济的观点来看，粪肥管理也可减少生产者购买肥料以散布在牧场田地和作物上的需要。
[0013]然而，目前用于固体和营养物分离的技术具有固有的局限性，操作昂贵，并且需要大量的燃料和劳动力才能获得固体和液体流出物，该固体和液体流出物可进行例如再循环，散布在农田上是环境上可接受的，和/或可用作饮用水。因此，需要改进的用于粪肥分离和脱水的方法。

技术实现思路

[0014]本专利技术提供了改进的粪肥管理方法。更具体地说，本专利技术提供了使用微生物基产品进行粪肥的固液分离的改进的方法。有利地，本专利技术的方法是环境友好的、操作友好的和经济的。
[0015]在优选的实施例中，本专利技术提供了用于粪肥的固液分离的方法，其中将包含微生物表面活性剂和/或有益微生物的微生物基产品施用于粪肥，从而促进液体部分和固体部分的形成。
[0016]在某些实施例中，液体部分包含水和可溶性化合物，包括例如一些植物可利用的氮、磷酸盐、钠、氯化物、铵和/或钾。
[0017]在某些实施例中，固体部分包含有机材料、未消化的植物物质、草垫纤维、微生物细胞和其他不溶性材料，例如有机氮、有机磷和磷酸钙。
[0018]在某些实施例中，使用本领域已知的机械分离方法，例如离心、筛分等，从处理过的粪肥中收集固体部分。有利地，与使用没有根据本专利技术方法的预处理的机械分离所实现的相比，本专利技术方法可用于增加总固体(TS)含量和/或降低固体部分的水分含量(质量百分比)。在某些实施例中，本专利技术方法可使用安全且环境友好的技术和成分将粪肥的水分含量降低至按质量计低于50％，优选地低于40％，更优选地低于25％。
[0019]在一些实施例中，固体部分和/或液体部分可以根据本专利技术方法用微生物基产品再处理，以实现固体(包括溶解的固体)和液体的进一步分离。
[0020]在某些实施例中，本专利技术方法可用于使厌氧消化器中处理的浆料粪肥增稠(即脱
水)。通过降低含水量，一次可将更大体积的粪肥放入厌氧消化池中，从而提高处理的生产效率。
[0021]根据本专利技术方法处理的粪肥可为原粪肥、液体粪肥、浆料粪肥和/或粪肥的分离部分(例如，液体或固体部分)。在一些实施例中，粪肥或其部分已预先进行过处理，例如，混合或切碎、厌氧消化、净化、机械分离、重力分离或根据本专利技术方法的分离。
[0022]在优选的实施例中，根据本专利技术方法使用的生物表面活性剂是糖脂。在一些实施例中，使用不同生物表面活性剂的组合。生物表面活性剂可为纯化形式，或包含来自产生生物表面活性剂的培养物的残余材料的粗品形式。
[0023]在某些优选的实施例中，生物表面活性剂是槐糖脂。槐糖脂(SLP)是糖脂，其包含由两个葡萄糖分子组成的槐糖，这两个葡萄糖分子通过糖苷醚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种处理粪肥的方法，所述方法包括：将包含微生物表面活性剂和/或有益微生物的微生物基产品施用于所述粪肥，其中所述生物表面活性剂和/或所述微生物促进所述粪肥中固体和液体的分离，从而产生固体部分和液体部分；以及分别收集所述固体部分和液体部分，其中所分离的固体部分按质量计具有小于40％的水分含量。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在将所述微生物基产品施用于所述粪肥之后将所述微生物基产品与所述粪肥混合约1分钟至6小时；以及任选地将所述混合物静置1小时至72小时。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述固体部分的收集通过选自以下的一种或多种方法进行：离心机、水力旋流器、固定的倾斜筛、水道内的螺旋式输送筛、旋转筛、螺旋压力机、带式压滤机和旋转压力机。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物表面活性剂是槐糖脂。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述槐糖脂是酸性槐糖脂或内酯型槐糖脂。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述产生物表面活性剂微生物是解淀粉芽孢杆菌菌株NRRLB
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67928。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述产生物表面活性剂微生物是枯草芽孢杆菌菌株NRRLB

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：轨迹方案IPCO有限责任公司，
类型：发明
国别省市：