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异位发酵床养殖粪污微生物治理工程化技术的研究与应用

文献类型： 获奖成果

作者：

作者机构：

获奖名称： 科学技术进步奖

获奖等级： 二等奖

第一完成单位： 福建省农业科学院农业生物资源研究所

获奖时间： 2017

摘要： 　　异位发酵床利用微生物发酵床处理粪污的原理，在养殖舍外围建立养殖粪污微生物发酵处理装备，具有投资省、运行费用低、处理效率高、操作简便、实用性广等优点，实现养殖粪污零排放与发酵产物资源化利用，被政府部门、养殖企业广泛推荐、采纳、应用。异位发酵床养殖粪污微生物治理工程化技术，针对养殖污染治理和副产物资源化利用的需求，从工程化技术体系构建、粪污降解机理、副产物资源化利用等方面开展研究，主要研究成果为： 　　1、创新设计了养殖粪污微生物治理异位发酵床处理系统及装备 　　首创了模块化设计异位发酵床平行集粪池、条式发酵槽、行走式粪污流加泵、自适应升降式翻抛机、阳光保温棚以及运行参数远程监测系统，制定了标准施工方案，建立了异位发酵床设计建造经济学模型；研发了系统技术与装备，利用垫料发酵降解养殖粪污，大幅提高粪污处理效率，降低治污成本，消除臭味；具有操作智能化程度高、能耗低、运行成本低、适应性广的特点，实现了养殖粪污零排放处理。 　　2、研发了使用于异位发酵床的专用菌剂 　　建立了粪污降解微生物资源库，提出了发酵床菌种“适应高温、缺氮生长、缺碳生长”筛选三标准，筛选出一批具有自主知识产权适应于不同垫料的粪污降解菌株等，系统研究了菌株生长竞争、培养条件、产酶特性、降解机理、除臭机制；优化了菌剂发酵条件和生产工艺，创制出异位发酵床专用粪污降解菌剂产品，提升了粪污降解效果。 　　3、探索了异位发酵床粪污降解机理和除臭机制 　　首次利用宏基因组技术，研究了发酵过程、冬夏季节、腐熟程度、垫料深度等不同条件下微生物组的变化特性及其与粪污降解的相关性；分析了粪污发酵过程微生物群落演替，明确了各阶段的标志性功能微生物；分析了粪污降解过程中物质组分和粪臭素的变化，揭示了发酵床物质组分变化规律和粪污降解除臭机制，为异位发酵床粪污发酵调控提供了科学依据。 　　4、制定了异位发酵床的建设与管理技术标准 　　建立了基于理化性质、挥发性物质、盐梯度悬浮率、色差等参数的发酵床垫料发酵程度判别模型，研发了垫料腐熟程度检测方法和快速判别技术。编制了异位发酵床的建设和管理技术规范，完成制定福建省地方标准“畜禽粪污异位微生物发酵床处理技术规范”。 　　5、开展了发酵床副产物资源化利用研究和推广应用 　　首次提出整合微生物组菌剂的概念，以异位发酵床为生产装备，建立了整合微生物组菌剂生产规程、质量标准、检测方法，生产出整合微生物组菌剂连作障碍修复产品，应用于菊花、番茄、瓜类连作障碍修复，取得了理想的防效。以异位发酵床腐熟垫料为原料，优化了哈茨木霉、地衣芽孢杆菌、淡紫拟青霉等功能性微生物固体发酵的培养基配方和发酵条件，设计了生物基质自动生产线，研制出4大类17个功能性生物基质和生物肥料产品，在基质育苗、基质栽培、土壤修复、土壤培肥、连作障碍解除等方面大面积应用，取得了良好的应用效果。 　　近三年来，上述技术与产品在全国福建、江西、江苏、安徽、湖北、贵州、四川7个省推广了820家猪场，建立异位发酵床56万立方米，处理养殖粪污规模达302.8万头生猪（年出栏），生产副产物资源化产品生物基质、生物肥料等，取得了良好的社会、环境、生态效益。 　　项目获发明专利3项、实用新型3项，发表论文30篇，出版专著1本，制定福建省地方标准1项。由院士等组成的专家评审组认为“该研究成果在畜禽养殖粪污有效治理和资源化高效利用的工程化方面达到国际领先水平”。 　　

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