專利名稱：堆肥的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種堆肥的制備方法，更具體是涉及一種由有機物質(如稻草、鋸屑、樹皮和污泥等)和來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品有效制備人工堆肥的方法。
現有技術至今已通過一種方法來實施有機物質如草(如稻草、麥桿)、稻殼、鋸屑和樹皮等的堆肥制備，在該方法中，將原材料如家畜排泄物或餅肥等加入到該有機物質中，并且在氮源不足的情況下，向其中進一步加入石灰氮(lime nitrogen)或硫酸銨以調節碳比率(碳對氮的比率)，堆積，由此在堆肥發酵中該有機物質的腐敗和熟化可以得到加速。但是，該已知方法有如下所述的一些問題。
那就是，①難以得到商業上大批量的家畜排泄物和餅肥，并且由于這些原料在氮源方面不充足，必需補充石灰氮或硫酸銨。②通過補充僅作為氮源的石灰氮或硫酸銨，使有機物質的腐敗和熟化的發酵反應很弱。③該發酵進程緩慢因而需要長時間才能使其終止，并且產品的質量易于成為半熟堆肥。及④由于其質量大大取決于天氣，通常生產場地需要用頂覆蓋，因此需要大量的投資。
本發明的目的是提供一種在短時間內而且容易地制備堆肥的方法，通過將來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品作為氮源用于有機物質來制備堆肥，該堆肥能用作為土壤調節劑和養分補充物質，該液體副產品能夠工業廉價和大量地得到。
發明概述作為為解決存在于堆肥制備中的上述問題而進行研究的結果，本發明人已經發現通過將來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品作為氮源和有機物質腐敗和熟化加速源用于堆肥制備，可以得到如下所述的一些益處。
-與現有的堆肥制備方法相比，微生物繁殖速率變大，因此生產時間得以縮短，并且能夠制備可用作土壤調節劑和養分補充物質的堆肥。
-該堆肥發酵活躍，因此溫度升高并且水分蒸發變得相當活躍，并且相應地為冷卻和補充水分而進行的翻動堆的次數增加，這使在露天制備堆肥而基本上不受雨天的影響成為可能。
本發明是基于上述發現的。
那就是，本發明是一種制備堆肥的方法，該方法包括將含有氨基酸的液體副產品或含有核苷酸的液體產品作為氮源和腐敗和熟化加速源加到有機物質中，其加入量為使碳比率(碳對氮的比率)成為15-35，所述含有氨基酸的液體副產品得自于通過使用糖蜜或淀粉作為主要原料的氨基酸發酵方法制備的發酵肉湯；或所述含有核苷酸的液體副產品得自于通過使用糖蜜或淀粉作為主要原料的核苷酸發酵方法制備的發酵肉湯，調節得到的混合物的pH至6.5-8.5，及其水分含量至50-65％，然后堆積，使該混合物經過堆肥發酵來制備堆肥。
下面詳述本發明。
用于本發明中的有機物質包括植物的或木制的物質如谷類、稻草、稻殼、甘蔗渣、鋸屑、樹皮和木屑等。另外，也可以使用由廢水處理得到的污泥。
作為來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品，可以是得自于通過使用淀粉或糖蜜作為主要原料的各種氨基酸發酵(如谷氨酸或賴氨酸)方法制備的發酵肉湯，或是得自于通過使用糖蜜或淀粉作為主要原料的各種核苷酸(如肌苷酸、鳥苷酸、肌苷或鳥苷)的發酵方法制備的發酵肉湯。更具體地說，本文中所定義的術語“液體副產品”是指①一種母液或其濃縮物，所述母液是在用無機酸將氨基酸發酵肉湯如谷氨酸發酵肉湯調節至所述氨基酸的等電pH，于是所述氨基酸結晶出來并通過固液分離方法將所述氨基酸晶體從該肉湯中分離出來后得到的②廢液或其濃縮物，所述廢液是在將氨基酸發酵肉湯如賴氨酸發酵肉湯調節至所述pH，然后使其通過填充有強酸陽離子樹脂的柱，于是所述氨基酸被吸附在陽離子樹脂上后得到的③母液或其濃縮物，所述母液得自于核苷酸已通過冷卻結晶出來并利用溶解性差異濃縮及接下來通過的固液分離方法將該沉淀的核苷酸晶體從該肉湯中分離出來后的發酵肉湯除氨基酸或核苷酸外，存在于這些液體副產品中的成分包括糖類、有機酸、微生物、氨基酸有機氮及痕量成分如維生素和礦物質，所有這些均是微生物繁殖所需要的營養物。這些液體副產品非常適合作為氮源和作為腐敗和熟化加速源用于由植物的和木制的物質制備人工堆肥，所述植物的和木制的物質如谷類、稻草、稻殼、甘蔗渣、鋸屑、樹皮和木屑等。
在這點上，日本專利申請特開昭53-127167公開了一種制備堆肥的方法，該方法通過將腐殖酸和有機廢物如由基于活性污泥方法的廢水處理得到的過剩污泥、家畜排泄物、人排泄物、城市生活垃圾等混合，然后使得到的混合物進行堆肥發酵，所述腐殖酸是通過利用糖類、有機酸等作為原料發酵來制備谷氨酸的方法形成的副產品。該已知方法是一種制備堆肥的方法，其中腐殖酸用作堆肥制備中的有機物質的替代物質，所述有機物質如谷類、稻草、樹皮、鋸屑和木屑，并作為水分調節和通風物質以獲得良好的條件，以進行堆肥發酵。與此相反，本發明是一種通過將液體副產品作為如家畜排泄物、餅肥、過剩污泥或石灰氮等氮源的替代物質加入到有機物質如谷類、稻草、樹皮、鋸屑和木屑中而由此加速堆肥發酵的腐敗和熟化以制備堆肥的方法，該液體副產品得自于由氨基酸發酵或由核苷酸發酵制備的發酵肉湯。可以用于本發明的方法的來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的該液體副產品不含腐殖酸，因此這兩種方法基本上是互不相同的。
在大規模生產的情況下，本發明中的堆肥的堆積系統傾向于做成底部為約3m和高度為約1.5-2.0m及其堆積長度設置成與生產場地匹配的半圓形。為了預混合操作，能夠在較小規模下將堆肥物質、液體副產品和石灰混合在一起，并將得到的混合物堆起，或者相反能夠將發酵物質按順序一個接一個地直接堆起成該混合物。
將來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品作為氮源加入到制備堆肥的有機物質(如谷類、稻草、樹皮、鋸屑和木屑)中。根據需要可進一步混入微生物物質如家畜排泄物或過剩污泥等。
由于有機物質具有高的碳比率(碳對氮的比率)，將來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品作為氮源以足夠將碳比率調節至15-35的量加入到有機物質中。然后，將石灰以使得到的混合物的pH調節至6.5-8.5的量加入其中。而且，用水將有機物質中的水分含量調節至50-65％。為了達到所述要求及使堆肥發酵在透氣堆中進行，該混合操作要充分進行以使該堆混合均勻。
該堆的溫度隨微生物的繁殖而升高，因此發酵變得活躍。堆溫度維持在50-70℃。每當堆溫度超過70℃，為了冷卻要進行翻動操作。還有，堆中的水分含量維持在50-65％。每當堆水分含量超過65％，為干燥要進行翻動操作，而每當堆水分含量少于50％時，要進行撒水以補充水分。而且每當堆中氧濃度少于5％，為了通風要進行翻動操作。重復所述的堆肥管理，即使該發酵伴隨溫度降低完成時，也要進行額外的翻動操作由此產品易于干燥至40-50％的水分含量。腐敗和熟化時間約2-4個月(稻草需要的時間短而樹皮需要長的時間)
具體的配方組成示于表1中。
表1
備注C/N比＝25.5*1干物重*2有機氮含量試驗組②
將0.21重量份來自賴氨酸發酵的液體副產品[pH5.5-7.0，水分含量55-65％，總氮(TN)6-7％]和為控制pH的少量的石灰加入到1重量份稻草中，充分混合以得到碳比率(C/N)為15-30、pH為7.0-7.5和水分含量為50-60％的堆。
具體的配方組成示于表2。表2
備注C/N比＝21.8*1和*2參見表1。試驗組③將1重量份肌苷發酵二級液體[pH8.5-9.5，水分含量65-75％、總氮(TN)約1％]加到1重量份稻草中，并充分混合以得到碳比率(C/N)為15-30，pH7.0-8.0和水分含量為50-60％的堆。具體的配方組成示于表3。
表3
備注C/N＝29.1*1和*2參見表1。對照組將0.19重量份雞排泄物[水分含量為13％，總氮(TN)2％]和0.05重量份為補充氮不足的石灰氮加到1重量份稻草中，并充分混合以得到碳比率(C/N)為15-30，pH7.0-8.0和水分含量為50-60％的堆。具體的配方組成示于表4。
表4
備注C/N＝21.4*1和*2參見表1。
將試驗組①-③和對照組得到的每堆均勻混合，然后堆起成1.5m寬×1.5m長×1.5米高的半圓柱形。對各堆肥發酵觀察到的結果示于表5中。
表5堆肥發酵情況結果
備注*1表示直至堆溫升至65℃所經歷的天數。
*2為再堆而進行了翻動操作后，不管該堆溫是否不再進一步升高得到的。
*3表示從堆溫升至65℃一天后至發酵完成期間的平均溫度和平均水分含量。
發酵完成后，該堆變為黑灰色，并得到完全熟化的具有甜氣味的堆肥。雖然為何能得到上述結果的原因不能確定，但認為存在于來自發酵的液體副產品中的成分促進微生物的活性，從這觀點來看，試驗組①的主要原材料為得自于利用糖蜜發酵的液體副產品，試驗組②和③的主要原材料為得自于利用淀粉發酵的液體副產品。
得到的堆肥的分析結果示于表6中。
表6堆肥質量分析結果(每種成分的量是基于干物質的)
備注
*1電導率由原料①、②和③得到的各堆肥經番茄、黃瓜、玉米等的種植試驗。結果，它們均提供了與得自于對照原料的堆肥的試驗結果一樣良好的產量及質量。
發明效果按照本發明將得自于氨基酸發酵肉湯或核苷酸發酵肉湯的液體副產品作為氮源和腐敗和熟化加速源加到有機物質中用于堆肥制備，與目前進行的堆肥制備相比，微生物的繁殖速率增大，因此堆肥的制備時間得以縮短，并且制得的堆肥可用作為土壤調節劑和養分補充物質。
權利要求
1.一種制備堆肥的方法，其包括將含有氨基酸的液體副產品或含有核苷酸的液體副產品作為氮源和腐敗熟化源加到有機物質中來制備堆肥，其加入量使碳比率(碳對氮的比率)變為15-35，所述含有氨基酸的液體副產品或含有核苷酸的液體副產品得自于發酵肉湯，該發酵肉湯是通過發酵方法由糖蜜或淀粉為主要原料生產所述氨基酸或所述核苷酸制備的，將得到的混合物的pH調節至6.5-8.5，水分含量調節至50-65％，然后堆起，使該混合物經過堆肥發酵以制備堆肥。
2.如權利要求1的方法，其中所述的有機物質為選自谷類、稻草、稻殼、甘蔗渣、鋸屑、木屑和污泥中的至少一種。
3.如權利要求1的方法，其中該堆肥發酵是通過翻動操作將堆溫維持在50℃-70℃的溫度范圍進行的。
全文摘要
在此公開一種方法,通過該方法可以有機物質(如稻草、鋸屑和樹皮)和來自氨基酸發酵或核苷酸發酵的液體副產品有效制備一種人工堆肥,該堆肥能用作土壤調節劑和養分補充物質。本發明涉及一種制備堆肥的方法,該方法包括將含有氨基酸的液體副產品或含有核苷酸的液體副產品作為氮源和腐敗熟化源加到有機物質中來制備堆肥,其加入量使碳比率(碳對氮的比率)變為15－35,所述含有氨基酸的液體副產品或含有核苷酸的液體副產品得自于發酵肉湯,該發酵肉湯是通過發酵方法包括糖蜜或淀粉為主要原料生產所述氨基酸或所述核苷酸制備的,將得到的混合物的pH調節至6.5－8.5,水分含量調節至50－65%,然后堆起,使該混合物經過堆肥發酵以制備堆肥。
文檔編號C05F15/00GK1353099SQ0114273
公開日2002年6月12日 申請日期2001年11月9日 優先權日2000年11月9日
發明者湯村孝治, 江崎敏貢, 鈴木延義 申請人:味之素株式會社