牛粪发酵生产生物有机肥的工艺优化及应用研究 - 图文

西北大学硕士毕业论文２．１．４复合微生物菌剂接种量对牛粪发酵的影响７０６５∞，５５，、５０ｐ通艏赠４０３５３０２５２００１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７１８１９２０２１趁时问（ｄ）图４．７复合菌剂对发酵温度的影响Ｆｉｇ。４－７Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｎｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ由图４．７可知，添加复合菌剂的处理发酵温度明显高于空白对照组，对照组最高温度不到５５℃。而接种１‰、３％ｏ和５０／ｏｏ复合菌剂的处理最高温度分别为５７℃、６４＂Ｃ和６５℃，达到５５℃所用时间分别为９ｄ、７ｄ和５ｄ。由图４．７和表４．４可知，随着复合微生物菌剂添加量的增加，发酵的最高温度增高，升温速度加快，高温维持的时间增长，物料的腐熟度提高，种子发芽指数增高。表４．４复合微生物菌剂接种量对发芽指数的影响Ｔａｂ．４＿４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｃｕｌａｔｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｍｉｃｒｏｂｅｓｏｎｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ４０西ｊ艺火学硕士毕业论文始弱∞弱一舞一穑舡峰暴忙∞醇∞Ｏ１Ｚ罩４５口，嚣警１０”１Ｚ１３１４１３１簪１，１§１譬挪２１ＺＺ时阕（国圈４．８复合菌剂对发酵过程中有枧质含量的影响Ｆｉｇ．４—８Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｍｐｌｅｘｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙｏｎａｍｏｕｎｔｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ由图４．８可知，添加复合菌剂的处理有机质降解速度明显高于空白对照组，且不同接种量对有机质的降解率也反应出随着接耪量的增大有枕质降解的速度加快，有机质的降解度越大。综合试验结果，随着复合微生物菌剂添加量的增加，发酵的最高温度增高，井温速度加快，高温维持昀时闻增长，有机质降解速度加快，物料的腐熟度提高，种子发芽指数增高。但接种量大于３‰时，对发酵的温度与腐熟度的变化无显著的影响，其中３‰和５‰接种量的处理种子发芽指数均在８０％以上，符合物料腐熟的要求。基于降低成本的考虑，选择３‰酶菌剂添加量为最佳接种量。２．２正交试验为进一步优讫发酵王艺，根据单因素试验所得靛各因素的最适作震范围，做４因素３水平的正交试验，以种子发芽指数为考察指标，确定最佳发酵条件。表４．５发酵的因素和水平Ｔａｂ。４．５稚ｌｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｌｅｖｅｒｓｏｆｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ４１西北大学硕士毕业论文由表４．６极差分析可知，各因素的主次关系为Ｄ＞Ａ＞Ｂ＞Ｃ，即复合菌剂的添加量对发酵的影响最大，含水率的影响次之，Ｃ／Ｎ比和翻堆次数的影响较小。最佳发酵工艺条件组合为Ａ２８２Ｃ３Ｄ３。即含水率为７０％，Ｃ／ＮＬ匕为３０：１，菌剂接种量为３．５‰，翻堆次数为４ｄ一次。由于所选的处理组合不在试验中，因此对Ａ２８２Ｃ３Ｄ３组合进行验证试验。试验结果表明，在此条件下，物料可以顺利实现升温，第３ｄ温度上升至５５。Ｃ，并维持１０ｄ，满足了堆肥卫生学和堆肥腐熟的要求，发芽指数为９４．２％，有机质含量降低了２４％。２．３二次发酵过程中氮、磷、钾细菌活菌数的变化经过一次发酵的高温阶段，物料中的土著氮、磷、钾细菌大部分已被杀死。在二次发酵阶段，添加有益菌复合菌剂，接种量为１％，其在二次发酵过程中的变化曲线如图４．９所示。二次发酵初期，三种菌的数量均明显上升，在第３ｄ达到西北大学硕士毕业论文最高值，随后开始下降，其中，固氮细菌的下降速度最快，这是由于圆褐固氮菌无芽孢，在营养物质匮乏，环境条件不利的情况下，菌体自溶。磷细菌和钾细菌的下降速度较慢，在第５ｄ时菌体大部分形成芽孢，数量趋于稳定。因此在第６ｄ时终止二次发酵，能够保证发酵产物有益菌的数量。∞阳∞∞∞∞／ｎ乞∞｛弓竹。竹时间（ｄ）图４－９二次发酵过程中有益菌活菌数的变化Ｆｉｇ．４－９Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｎｕｍｂｅｒｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓｉｎｔｈｅｓｅｃｏｎｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ３本章小结牛粪发酵是一个极其复杂的生化反应系统，影响发酵质量的因素有很多，各个因素间既有独立作用，又相互影响，，发酵工艺参数的控制直接影响到发酵的进程及发酵产品的质量。本实验选取了复合微生物菌剂接种量、含水率、Ｃ／ＮＬＰ，、翻堆次数４个对发酵影响较大的因素进行研究，在单因素研究的基础上，对４个因素的相互作用进行了正交优化，得到一次发酵最佳工艺参数，即含水率为７０％，Ｃ／ＮＬＢ为３０：１，菌剂接种量为３．５‰，翻堆次数为４ｄ一次。由于发芽指数测定堆肥毒性，是检验堆肥化有机质腐熟度的最精确和最有效的方法（Ｚｕｃｃｏｎｉ，１９８１），其不但能检测堆肥样品中残留植物毒性，而且能预计堆肥样品的毒性的发展，一般认为当发芽指数达到８０％～８５％时，就可以认为堆肥没有植物毒性或者说堆肥已经腐熟了（王景伟，２００６），因此本研究在正交试验中选择了种子发芽指数对发酵结果进行最终评价。４３西北大学硕士毕业论文本研究在传统二次发酵理论的基础上，对工艺的具体实施进行了改进，即在不同的发酵阶段添加不同的复合菌剂。试验结果证明，在发酵１５ｄ时，温度下降到了４５。Ｃ，下降速度开始减慢，有机质的降解速度也开始减慢，因此本研究将一次发酵的时间控制在１５ｄ，即选择一次发酵进行至ｌＪｌ５ｄ时的产物作为二次发酵的原料，添加功能性微生物菌剂，混合均匀后，摊开至堆料厚度为４０ｅｍ。每天翻堆一次，控制温度使其大量繁殖，根据二次发酵过程中氮、磷、钾细菌的变化情况，确定了二次发酵的终止时间，提高了产品中的有益活菌数。