西北大学硕士学位论文
牛粪发酵生产生物有机肥的工艺优化及应用研究
姓名：王琦申请学位级别：硕士专业：微生物学指导教师：陈五岭
20080531
西北大学硕士毕业论文中文摘要集约化畜禽养殖业的迅速发展，使畜禽粪便污染加剧并成为环境污染的突出问题。目前，好氧发酵是实现畜禽粪便无害化和资源化的最主要途径，它不仅可以解决畜禽粪便的环境污染问题，而且对于发展生物有机肥，促进农业的可持续发展有着重要的意义。本研究从畜禽粪便的资源化利用角度出发，以工业化生产生物有机肥为目的，采用二次发酵路线，系统地研究了牛粪好氧发酵菌种的筛选、菌种之间的复配及生物有机肥工业化发酵条件的优化，为畜禽粪便的大规模处理提供必要的工艺参数。本论文的主要研究结果如下：１．将从牦牛粪堆肥中筛选出的两株生长速率高，具有高纤维素酶活的绿色木酶（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｖｉｒｉｄｅ）和米曲霉（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｙｚａｅ）与实验室保存的枯草芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）和假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．）混合制成一次发酵用复合微生物菌剂，并通过堆肥试验，确定了菌种的最佳复配比例，绿色木霉：米曲霉：枯草芽孢杆菌：假单胞菌＝２：２：１：１。２．通过对实验室保存的固氮、溶磷和解钾细菌活性的测定，筛选了生物活性较高的菌株，将各菌株等比例混合制成二次发酵用复合菌剂。结果表明，复合菌剂的生物活性高于单一菌株。３．对一次发酵的主要工艺参数进行优化，在单因素试验的基础上，考察了各个因素之间的交互作用，通过正交试验，确定了一次发酵的最优工艺参数，即：含水率为７０％，Ｃ／Ｎ比为３０：１，菌剂接种量为３．５‰，翻堆次数为４ｄ一次。４．在一次发酵温度下降到４０＂Ｃ左右时，将固氮、溶磷和解钾细菌复合菌剂以１％的接种量加入到堆肥中进行二次发酵，经发酵工艺条件优化，最终生物有机肥产品中的有益活菌数达到６．２Ｘ１０９（ｅｆｕ）／ｇ，超过国家标准规定的２×１０８（ｅｆｕ）／ｇ。５．通过５０ｔ规模中试，验证了发酵工艺技术参数。试验结果表明：在本工艺条件下，物料升温快，高温保持时间长，达到无害化的要求，生物有机肥的腐熟度高，发酵周期短，产品中的残留水分含量低。西北大学硕士毕业论文６．在小试和中试所确定的主要工艺参数基础上，通过３００ｔ规模的生产试验，最终确定了牛粪发酵有枧肥生产的各项主要王艺技术指标，即：～次发酵的最优工艺参数为含水率为７０％，Ｃ／Ｎ比为３０：１，菌剂接种量为３．５‰，翻堆次数为４ｄ一次，在一次发酵１５ｄ磊加入量％的氮、磷、钾有益菌群，每天翻堆，发酵５ｄ，终止发酵，总发酵周期为２０ｄ。在此工艺条件下生产的生物有机肥，各项指标均达到匡家标准要求。关键词：牛粪；复合微生物菌剂；好氧发酵；二次发酵；生物有机肥西北大学硕士毕业论文ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｏｆｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｉｖｅｓｔｏｃｋａｎｄｐｏｕｌｔｒｙｆａｒｍｓ，ｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｇｅｔｔｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ．Ｐｒｅｓｅｎｔｌｙ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｍａｉｎａｐｐｒｏａｃｈｔｏｍａｋｅｔｈｅｌｉｖｅｓｔｏｃｋａｎｄｐｏｕｌｔｒｙｍａｎｕｒｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ．ａｓｈａｒｍｌｅｓｓａｎｄｂｅｃｏｍｅｕｓｅｆｕｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏｐｌａｙｓａｎｏｔｏｎｌｙｒｅｓｏｌｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｐａｒｔｉｎｃｏｎｔｉｎｕａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＦｒｏｍｔｈｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｏｕｒｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄｍｉｘｔｕｒｅｏｆｓｔｒａｉｎｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｂｙｔｈｅｄｕｒｉｎｇｗｅｌｌａｓｏｆｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｔｏｆｄａｉｒｙｍａｎｕｒｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｎｕｍｂｅｒｓ，ａｉｍｉｎｇｐｒｏｖｉｄｉｎｇｎｅｃｅｓｓａｒｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｓｗｅｅｐｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｏｆｍａｎｕｒｅａｎｄｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：１．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｗｏｓｔｒａｉｎｓｏｆａｅｒｏｂｉｃｆｕｎｇｉｗｉｍ１ｌｉｇｈｃｅｌｌｕｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄｆｒｏｍｙａｋｍａｎｕｒｅ．Ｂｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｏｎｅｉｓＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｖｉｒｉｄｅａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｉｓＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｙｚａｅ．ＣｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎＷａｓｍａｄｅｂｙｍｉｘｉｎｇｔｈｅｆｕｎｇｉａｎｄＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｔｗｏｓｔｒａｉｎｓｏｆｓｐｅｃｉａｌｂａｃｔｅｒｉａ（Ｂａｃｉｌｌｕｓｆｏｒａｓｕｂｔｉｌｉｓａｎｄｓｐ．）．Ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｌｏｏｋｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍ２．ＴｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓＷａｓＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａｖｉｒｉｄｅ：Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｙｚａｅ：Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ：Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｐ．＝２：２：１：１．ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｏｌｕｂｉｌｉｚｉｎｇｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｓｃｒｅｅｎｅｄｆｉｘａｔｉｏｎｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｗｅｒｅｂｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｉｒａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｙｗｅｒｅｍｉｘｅｄ嬲Ｉ：Ｉｒａｔｉｏｓｔｏｓｅｃｏｎｄｍａｋｅｃｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｆｏｒｔｈｅｔｈａｔｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｍｐｌｅｘｔｏｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｅｔｗｅｅｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｗａｓｍｏｒｅａｃｔｉｖｅ３．Ｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｔｅｃｈｎｉｃａｌｔｈａｎｔｈａｔｏｆｓｉｎｇｌｅｓｔｒａｉｎｄｕｅｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｂａｓｅｄ西北大学硕士毕业论文ｏｎｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅａｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｅ７０％，Ｃ／Ｎａｓ３０：１，３．５％０ａｎｄｔｕｒｎｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｔｉｍｅｅｖｅｒｙｆｏｕｒｄａｙｓ．４。ＴｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｅｃｏｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｃｓＷａｓａｍｅｌｉｏｒａｔｅｄ猫ｆｏｌｌｏｗｓ：ｃｏｍｐｌｅｘｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｏｌｕｂｉｌｉｚｉｎｇｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｅｄｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｎｉｔｒｏｇｅｎｆｉｘａｔｉｏｎｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍａｎｄｐｏｔａＳｓｉｕｍｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，Ｗｅｒｅｏｆ１％．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄａｄｄｅｄｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ、砘ｔｌｌｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｂｅｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａｏｆｎａｔｉｏｎａｌｉｎｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｍｏｕｎｔｅｄｔｏ６．２ｘ１０９（ｃｆｕ）／ｇ，ｏｕｔｗｅｉｇｈｉｎｇｔｈａｔ５．Ｍｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄｓｔａｎｄａｒｄ２ｘ１０８（ｃｆｕ）／ｇ．ｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｔｅｓｔｉｎ５０ｔｓｃａｌｅｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒａｃｈｉｅｖｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｉｍｕｌｍｉｏｎｔｈａｔｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｕｌｄｗａｒｍｕｐｆａｓｔａｎｄｍａｉｎｔａｉｎｆｏｒａｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｌｏｎｇｔｉｍｅａｔａｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｅｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈａｔｔｈｅｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｈａｄａａｈｉｇｈｄｅｇｒｅｅｏｆｍａｔｕｒｉｔｙ、ａｓｈｏｒｔｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｃｙｃｌｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｌｏｗｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｍｏｉｓｔｕｒｅ．ｆａｃｔｏｒｙ６。Ｔｈｒｏｕｇｈ３００ｔ－ｓｃａｌｅｄｔｅｓｔ，ｍａｊｏｒｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｆｉｎａｌｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔａｓｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔａｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｓｏｎｅ７０％，Ｃ／Ｎａｓ３０：１，ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙ３．５９／００ａｎｄｔｕｒｎｉｎｇｔｉｍｅｅｖｅｒｙｆｏｕｒｄａｙｓ，ｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｂｉａｌｔａｘａｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍａｎｄｑｕａｎｔｉｔｙｐｏｔａｓｓｉｕｍｏｆ１％．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｏｌｕｂｉｌｉｚｉｎｇｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ｗｅｒｅａｄｄｅｄｗｉｔｈｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｅｃｏｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｏｏｋｅａｃｈ１５ｄａｙｓａｎｄ５ｄａｙｓ。Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ａｌｌｔａｒｇｅｔｓｏｆｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｗｅｒｅｉｎｌｉｎｅｗｉｔｈｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄａｉｒｙｍａｎｕｒｅ；ｃｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；ａｅｒｏｂｉｃｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．
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