畜禽粪便饲料资源化专用沸石生物处理剂

畜禽粪便饲料资源化专用沸石生物处理剂

1技术领域

1.1畜牧业领域

1.1.1利用畜禽粪便开发饲料资源

1)以牛(肉牛、奶牛、水牛、黄牛、牦牛)粪为原料，利用本发明进行饲料资源开发。

2)以猪粪为原料，利用本发明进行饲料资源开发。

3)以羊(山羊、绵羊)粪为原料，利用本发明进行饲料资源开发。

4)以禽(鸡、鸭、鹅)粪为原料，利用本发明进行饲料资源开发。

1.1.2利用有机废弃物开发饲料资源

1)以农作物(玉米、小麦、水稻、大豆等)秸杆为原料，利用本发明进行饲料资源开发。

2)以食品加工业(粮食、面粉、糕点、方便面、醋、酱、酒、罐头、果汁、饮料、蔬菜、制糖、味精、肉制品、鱼类制品等)产生的有机废弃物为原料，利用本发明进行饲料资源开发。

1.1.3饲料添加剂

将本发明按一定比例添加在饲料中，进行种类畜禽及水产动物养殖。

1.2在环保领域

1.2.1利用本发明消除畜牧业产生的畜禽粪便、剩余饲料等对环境造成的污染。

1.2.2利用本发明消除农业产生的农作物秸杆等有机废弃物对环境造成的污染。

1.2.3利用本发明消除食品加工业产生的有机废弃物对环境造成的污染。

2背景技术

2.1发明背景

本发明是在我国国民经济的发展受资源短缺的限制，环境污染的制约，农牧业生产产生的有机废弃物已成为造成环境污染的主要元凶的背景条件下。结合我国节能减排战略的实施，循环经济发展的需要，在传统畜牧业向现代畜牧业转型的关键时刻，开发的一项解决饲料资源短缺与环境污染问题的创新科技产品。它以“保全地球生态、促进节能减排、实现循环经济、生产绿食品”为宗旨，以农牧业产生的畜禽粪便等有机废弃物为主要原料，利用本发明产品进行饲料资源化处理，形成符合饲料卫生标准的饲料资源，生产无害化生物饲料系列产品。这不仅可以有效地解决了有机废弃物大量排放造成的环境污染问题，而且为现代畜牧业生产提供充足的生物饲料资源，解决饲料短缺问题，从而实现畜牧业资源的循环利用，确保国民经济健康发展。

我国是一个农业大国，近年中央出台的以“四取消”、和“四补贴”为代表的支农惠农政策，减轻了农民负担，增加了农民收入，保持了连续性和稳定性，提高了农业生产保障和服务能力，切实保护和调动了农民发展农业生产的积极性。粮食生产逐年增加，与此同时，农业的兴盛，产生了大量的农作物秸杆，成为造成农村环境污染的主要污染源。全国有1.2×10⁹t农作物秸杆，用于饲料的不足25％。在利用方式上基本是不加任何处理的原始利用，利用效率极低。

在畜牧业生产方面，近年发展迅速，每年饲养各类畜禽1.7×10¹⁰头(只)，畜禽粪便排放总数达到3.2×10⁹t。随着畜牧业的发展，其情况还会更加严重。从环境的角度看，畜禽粪便、农作物秸杆等有机废弃物的大量排放，对人类、其它生物以及畜禽自身生存环境的污染愈来愈突出，对大气、水域、土壤的污染也愈来愈严重，已成为地球生态环境恶化的主要元凶。从资源的角度看，畜禽粪便等有机废弃物是良好的可再生资源。如能将其转化为饲料，实现畜牧业资源的循环利用，不仅可以解决目前人类面临的资源短缺和环境污染两大难题，而且对于缓解人畜争粮的矛盾，实现畜牧业循环经济，建设社会主义新农村都具有十分重要的意义。

利用本发明如能将我国3.2×10⁹t畜禽粪便的1/5重新转化为饲料，可增加6.4×10⁸t饲料资源，是全国商品饲料销售量的4.5倍，也是全国粮食总产量(4.5×10⁸t)的1.4倍。也就是说还可以再养活一个中国。

畜禽粪便等有机废弃物的大量排放，对地球生态环境造成严重污染，直接影响着人类的健康和生存，因此，畜牧养殖场的环境质量控制，已被各国人民和政府所关注。自上世纪50年代，发达国家开始大规模的集约化养殖，在城镇郊区建立了一大批规模化畜禽养殖场。但由于每天有大量畜禽粪便及污水产生，难以贮存、处理和循环利用，造成了严重的环境污染。日本用“畜产公害”高度概括了这一问题的严重性，与此同时许多发达国家迅速采取措施研究解决办法，并通过立法加以规范化管理。美国首先以鸡粪作羊补充饲料试验成功后，日、英、法、德、丹麦、前苏联、泰国、西班牙、澳大利亚等十几个国家和地区开展了畜禽粪便再利用研究。目前已有许多国家利用鸡粪加工饲料，德国、美国的鸡粪饲料“托普蓝”已作为蛋白饲料出售，英国和德国的鸡粪饲料进入了国际市场。猪粪也被用来喂牛、喂鱼、喂羊等。

我国进入上世纪80年代后才开始重视这一资源的利用。最初的应用主要是用来弥补饲料资源的短缺，其利用方式基本上是只作简单处理或不经任何处理的直接补饲。只因除臭和灭菌两大问题难以解决，长期以来，对这一资源的饲料化研究与开发只处于研究阶段，尚未形成产业化开发条件和技术水平。

2.2技术原理

为了解决上述问题，我们开发研制了畜禽粪便等有机废弃物饲料资源化专用沸石生物处理剂。本发明采用以菌治菌的战略，利用有益微生物厌氧发酵技术和添加饲用沸石的物理吸附技术相结合的技术路线，达到除臭和抑制病原微生物，使其无害化、饲料资源化之目的。

2.2.1畜禽粪便饲料资源化专用沸石生物处理剂

在畜禽粪便等有机废弃物饲料资源化处理中，考虑到在处理前期有益微生物的优势力量尚未形成，尚不能完全捕获恶臭物质的实际，恶臭气体中的有机物质首先要经历由气相转移为固体表面生物膜的传质过程。采用有益微生物厌氧发酵技术和添加饲用沸石物理吸附技术相结合的技术路线，首先让大量的有益微生物生活在多孔沸石中，形成有益微生物占主导地位的畜禽粪便饲料资源化专用沸石生物处理剂。

2.2.2专用沸石生物处理剂除臭机理

畜禽粪便产生的恶臭成分有230多种，但通常大致分为三类：含硫的、含氮化的和碳、氢化合物。由于这些恶臭物质是在畜禽消化分解饲料或是畜禽体内代谢过程中产生的 低分子化合物，稳定性较差，遇氧会讯速氧化，产生由NH₃、H₂S、CO₂、CH₄、CH₃SH(甲硫醇)、(CH₃)₃N(三甲胺)、CH₃SCH₃(二甲基硫)、CH₃SSCH₃(二甲二硫醚)、乙醛、苯乙烯、吲哚、等10多种恶臭物质组成的混合气体，这就是人们通常所说的恶臭气体，它以气体的形式释放，使有效养分大量损失。专用沸石生物处理剂除臭是利用微生物以恶臭气体中的有机组分作为其生命活动的能源或其他养分，经代谢降解，转化为简单的无机物(CO₂、水等)及细胞组成物质。专用沸石生物处理剂在厌氧条件下，进行畜禽粪便等有机废弃物进行饲料资源化处理过程中，由于有沸石物理吸附和有益微生物对恶臭青睐双重功效，对于恶臭气体具有极强的吸附能力，能在有益微生物对恶臭气体作为基质进行转化利用之前将其捕获，在固体表面形成生物层，完成气相到固相的转换过程，然后有益微生物在发酵分解畜禽粪便等有机废弃物的过程中，将NH₃、H₂S、CO₂、CH₄、CH₃SH等恶臭气体作为基质进行转化利用，合成糖类、有机酸、蛋白质等生理代谢物质。其中的一部分溶入介质被固定，一部分作为其他微生物的能源，另一部分作为细胞物质或细胞代谢能源。恶臭气体通过上述过程不断减少，从而达到净化、除臭之目的。这样一方面解决了畜禽粪便在饲料资源化处理过程中的除臭难题，除去恶臭异味，提高了饲料品质和处理饲料的适口性。另一方面以糖类、有机酸、菌体蛋白等形式将其固定，保留于处理饲料中，增加了处理饲料的蛋白等养分含量，提高了饲料品质。同时减少了有害气体向大气的排放，有效地解决了畜禽粪便所造成的环境污染问题。

2.2.3专用沸石生物处理剂灭菌原理

畜禽粪便中含有大量的病原微生物，这也是畜禽粪便饲料资源化处理的另一大难题。本发明利用自主研制的沸石生物厌氧发酵处理剂技术，是利用强大的有益微生物力量去抑制有害微生物和杂菌的活性。在处理过程中除了接菌加强有益微生物的力量之外，还想方设法为有益微生物创造适宜的生活环境，使其最大限度的发挥有益效能。采用厌氧发酵技术，是根据大多数病原微生物的好氧特性，使其在厌氧环境中失去了生存的条件和发作的可能。相反为有益微生物创造了最适的生存环境，使其大量繁殖，占据优势地位，以强大的优势力量去抑制病原微生物的活性。同时在厌氧发酵过程中，乳酸菌产生的有机酸形成的酸性环境，有益微生物产生的抗氧化物质等，均会有效地抑制杀灭病原微生物，达到无害化、饲料资源化之目的。

2.2.4专用沸石生物处理剂的厌氧发酵分解有机质

畜禽粪便等有机废弃物的分解，在自然界中有腐败分解和发酵分解两种形式。所谓腐败分解，是有机质在腐生菌等有害微生物的控制下，进行的有机氧化过程。其分解产物主要有热量、NH₃、H₂S、CO₂、CH₄及其它C.H化合物等。这些物质大多以有害气体的形式释放，使大量的养分流失，并造成环境污染。利用沸石生物处理剂对畜禽粪便等有机废弃物进行厌氧发酵分解，是有益微生物对有机质进行的一种低温分解过程，其中合成型微生物将分解型微生物在发酵分解过程中产生的热量、NH₃、H₂S、CO₂、CH₄等作为基质进行有机合成，形成大量的菌体蛋白和生理活性物质，大大增加饲料养分含量和活性成份。这种厌氧发酵分解过程不仅减少了有害气体的排放，消除了环境污染，而且完整地保存和更多的合成了饲料营养，形成了高质量的生物饲料。

3发明内容

3.1专用沸石生物处理剂的制作主要原料

3.1.1饲用沸石粉

饲用沸石粉的主要成分是碳酸钙、碳酸氢钙等，在畜禽饲料中主要向畜禽补充钙质，在商品饲料生产中都需要加入一定量的石粉或沸石粉以平衡钙磷比例。国家对饲用沸石粉的产品质量做了明确规定，制定了(GB 21695)天然饲用沸石粉质量标准。本发明选用饲用沸石粉作为沸石生物处理剂制作的主要原料，不仅符合国家饲用添加剂要求，主要是利用饲用沸石具有多孔特性对恶臭物质的极强吸附能力，在畜禽粪便等有机废弃物饲料资源化处理中一是捕获恶臭气体，二是在固体表面形成生物膜，完成气相到固相的转质过程。

3.1.2有益微生物

本发明选用含有乳酸菌、酵母菌、光合菌的复合商品有益微生物液体菌种。可从广州市睦邦科技有限公司等单位购入。

3.2专用沸石生物处理剂的制作

为了提高畜禽粪便等有机废弃物饲料资源化处理效果，在恶臭捕获后能尽快被有益微生物分解。首先将饲用沸石制作成含有大量有益微生物的沸石生物处理剂，让许许多多的有益微生物生活在沸石的多孔里，形成强大有益微生物优势，发酵分解畜禽粪便等有机废弃物的同时，对恶臭物质进行快速分解转化。

3.2.1专用沸石生物处理剂的制作原料组成(祥见表1)。

表1

3.2.1专用沸石生物处理剂的制作方法

1)液体原料配置

先将糖蜜溶解于自来水中，搅拌均匀后加入液体菌种，再次搅拌均匀备用。

2)固体原料混合

将其它固体原料混合后搅拌均匀备用。

3)固液混合搅拌

将液体原料加入固体原料中，充分搅拌均匀，含水量调解为35～40％。

4)封装发酵

装入可密封容器中压实密封，在常温(25～40℃)下进行厌氧发酵，7～10天即可制成畜禽粪便饲料资源化专用沸石生物处理剂。

4具体实施方式

4.1畜禽粪便饲料资源化处理实施方案

4.1.1原料的前处理

1)主原料的前处理

主原料指含水量为60～80％新鲜(12小时内)畜禽粪便，前处理主要完成以下两项任务。

一是接菌除臭。其目的是抑制腐败分解，减少恶臭气体排放，保全养分，消除恶臭异味，并对有益微生物进行环境适应性培养。具体方法是在运入工厂的新鲜畜禽粪便中，用人工或辅助设备将沸石生物处理剂均匀地撒布于畜禽粪便中。用量按2kg/t。采用边进料边接菌的方式。

二是清杂。将除臭接菌后的畜禽粪便，用装载机附带人工翻动的方法来清除其中的铁丝、砖瓦、水泥块、塑料、木材、玻璃、破布等一切杂物。清杂工作的完成也起到了菌种拌合的作用。

2)辅助原料的前处理

对于辅助原料主要是进行粉碎处理，对于粒径较大的硬质物料用硬质物料粉碎机，饲料原料用饲料粉碎机进行粉碎，细料可直接进入处理配料阶段。

4.1.2生物厌氧发酵处理

1)配料拌合

对于含水量较高的新鲜畜禽粪便处理的最佳比例为40％，将40％的畜禽粪便和其它辅料放入搅拌机中进行混合，搅拌均匀。入料程序应先将量大的饲料原料如玉米、米糠等放入，然后再放入畜禽粪便，最后放入其它量少的辅助原料和专用沸石生物处理剂，搅拌均匀，调节水分含量为35～40％。

2)出料过筛和二次清杂

将拌合均匀的物料用皮带运输机送入转动筛进行筛分处理，筛孔为5～6mm。由于物料含水量较高，有粘堵筛网的可能，所以在筛网上需加设毛刷。筛分过程同时也完成了二次清杂工作，使鸡毛、毛发、树叶等其它小粒杂质彻底分离。

3)厌氧发酵

是在厌氧发酵池内完成。用皮带将过筛后的处理物料装入厌氧发酵池，然后密封进行厌氧发酵。发酵时间在夏季常温需要20天即可完成。

4)粉碎

因为在厌氧发酵过程中，物料可能有结块现象，将发酵后的物料用链式粉碎机进行粉碎，进入配合饲料生产线。同时，取样进行处理效果和养分检验。

5)干燥冷却

作为商品饲料必须要完成烘于和冷却处理，烘干和冷却用低温烘干机，烘干时的物料温度为80℃，会保留一定数量的有益微生物。通过这一工序，水分含量降到15％以下。

6)产品检验

在产品包装前要取样进行产品质量检验，检验标准按企业产品质量标准进行，主要应包括饲料的营养指标和卫生指标。卫生指标应符合BG 13078要求。

4.2农作物秸杆等饲料资源化处理实施方案

对于自然状态下的农作物秸杆、食品加工业废弃物等，处理前主要要进行粉碎或脱水处理。生物厌氧发酵处理过程及技术要求与4.1.2相同。