【技术领域】
本发明涉及生物发酵技术领域，具体涉及一种农业固废物生物发酵方法。
背景技术：
沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵，是指在有机物质在厌氧条件下，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷、二氧化碳等混合可燃性气体的过程。沼气发酵大致经过三个阶段：液化阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。液化阶段是通过微生物分泌胞外酶，包括纤维素酶、脂肪酶、肽酶等，进行酶解，将大分子多糖、脂肪、蛋白质等分解为可溶性的小分子化合物，即将多糖分解为可溶性单糖和二糖，将蛋白质分解为短链肽和氨基酸，将脂肪分解为甘油和脂肪酸，这些可溶性小分子化合物可以被微生物直接利用。这些小分子进入细胞内之后，可以被进一步分解为低级挥发性脂肪酸、醛类、醇类和中性化合物等。产酸阶段是将进入微生物体内的可溶性物质，在多种酶的作用下，进一步分解代谢，生成多种挥发性脂肪酸的过程，其中主要产物为乙酸，乙酸可以被甲烷菌直接利用。产甲烷阶段是由甲烷菌分解或氧化产酸阶段的生成的乙酸，生成可燃性气体甲烷的过程。甲烷菌分为两类，一类是分解乙酸的甲烷菌，直接将乙酸分解为甲烷和二氧化碳，另一类是氧化的甲烷菌，利用乙酸和二氧化碳，生成甲烷。沼液是沼气发酵后剩余的液体，成份上含有大量的氮磷钾营养元素和生理活性物质，但随意排放或浇灌未经处理的沼液，会对土壤环境、地面水体和地下水系统造成污染，同时引起作物烧根烧苗。沼渣是沼气发酵后剩余的固体部分，与沼液一样含有丰富的营养元素，未经处理的沼渣具有刺鼻的臭味。
目前，大多数的沼气发酵采用的是粪便或厨余垃圾作为原料进行沼气发酵，采用其他农业固废物作为原料进行沼气发酵，大多受到发酵速度慢、发酵不充分的限制。农业规模化生产带来了大量农作物秸秆、枯枝、落叶、木屑、花生壳等农业固废物，这些农业固废物的细胞壁多数含有较多的木质素和纤维素，阻止细胞与微生物、降解酶接触，同时，厌氧微生物对木质素、半纤维素和纤维素的降解能力较弱、消化效率低，故无法进行高效的沼气发酵。
技术实现要素：
本发明的发明目的在于：针对目前沼气发酵原料来源窄、农业固废物利用率不高和沼渣沼液利用不充分的问题，提供一种可以利用农业固废物进行沼气发酵并利用沼渣、沼液制备肥料的农业固废物生物发酵方法。
1.一种农业固废物生物发酵方法,其特征在于，包括以下步骤：
s1.对农业固废物先进行粉碎处理，接着进行堆沤处理，得到堆沤农业固废物；
s2.向堆沤农业固废物加入新鲜沼液，进行沼气发酵，得到沼气发酵混合物；
s3.将沼气发酵混合物进行过滤，得到沼渣、沼液；
s4.对所述沼液进行二次发酵，得到二次发酵混合物，并对所述沼渣进行通风处理，得到通风沼渣；
s5.对二次发酵混合物进行二次过滤，并分离出二次发酵液，配制为沼液肥料，对所述通风沼渣进行堆肥处理，得到沼渣肥料。
进一步的，在步骤s1中，所述粉碎处理的粒度为5-10mm。
进一步的，在步骤s1中，所述堆沤处理的方法如下：往所述农业固废物中加入糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂，将上述物料搅拌均匀得混合物料，加水调节混合物料的含水量至50-80％，所述堆沤处理的时间为10-15天，每2天进行一次翻动；按重量份比，所述农业固废物、糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂的重量份比为1000：200-250：3-5：3-5：4-6：3-5：3-5：5-8。
进一步的，所述微生物菌剂由以下物质混合而成：按百分含量，微生物菌剂中含有15-20％根霉、30-40％黑曲霉、20-25％白腐菌、5-10％柠檬酸杆菌、10-15％灰略红链霉菌。
进一步的，在步骤s2中，所述沼气发酵的方法如下：往堆沤农业固废物中加入新鲜沼液和水，并搅拌均匀，所述沼气发酵的温度为33-39℃，时间为20-30天，条件为避光、隔绝空气，ph值为7-7.4；按重量份比，所述新鲜沼液的加入量与步骤s1中所述农业固废物的重量份比为20-30：100，所述水和新鲜沼液的重量份比为330-400：100。
进一步的，在步骤s3中，所述过滤使用的滤网的孔径为2-4mm。
进一步的，在步骤s4中，二次发酵的方法如下：往所述沼液中加入沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂，并搅拌均匀，所述二次发酵的温度为33-39℃，时间为7-10天，条件为避光、曝气发酵；按重量份比，所述沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂的重量份比为1000：10-12：1-2：0.5-1。
进一步的，所述侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂中，按重量份比，所述侧孢芽孢杆菌和灰略红链霉菌的重量份比为3：1。
进一步的，在步骤s5中，所述二次过滤使用的滤网的孔径为0.5-1mm。
进一步的，在步骤s5中，堆肥处理的方法如下：往所述通风沼渣中加入硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂，并搅拌均匀，所述堆肥处理的温度为40-45℃，时间为15-18天，条件为避光通风；按重量份比，所述通风沼渣、硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂的重量份比比为1000：80-100：20-30：4-5：2-3：2-3：1-2：1-2：0.5-0.8：0.5-0.8。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.农作物秸秆、枯枝、枯叶、木屑、花生壳等农业固废物的细胞壁含有较多的木质素、纤维素，木质素与纤维素、半纤维素的结合非常稳定，不易降解，阻止细胞与微生物、降解酶接触，同时沼气发酵时厌氧微生物对木质素、纤维素的降解能力较弱、消化效率低。本发明在沼气发酵前，对农业固废物采用粉碎处理和堆沤处理。粉碎处理可以增加农业固废物的比表面积，加快降解反应速率。同时，本发明在堆沤处理中加入了根霉、黑曲霉、白腐菌、柠檬酸杆菌和灰略红链霉菌，其中根霉、黑曲霉、白腐菌和灰略红链霉菌具有分解纤维素和木质素的能力，预先破坏农业固废物中纤维素和木质素，可以增加沼气发酵的反应效率，缩短沼气发酵时间，提高效率。同时黑曲霉会产生柠檬酸代谢产物，柠檬酸的酸性较强，柠檬酸杆菌可以利用柠檬酸作为碳源，保持堆沤时农业固废物处于弱酸性，有利于保持其他菌种的高活性。另外灰略红链霉菌在分解纤维素和木质素的同时，对革兰氏阳性细菌和青霉具有抑制作用，对革兰氏阴性细菌无作用。故本发明选用的堆沤处理细菌属于革兰氏阴性菌，不会受到灰略红链霉菌的影响，同时灰略红链霉菌可以抑制革兰氏阳性细菌对堆沤农业固废物造成细菌污染产生内毒素。另外，本发明在堆沤处理时加入了糖渣，可以向细菌或微生物提供糖类作为碳源，进一步提高细菌或微生物的活性，同时糖渣也含有大量的蛋白质和纤维素，可以作为本发明的发酵底物。
2.未经处理的沼渣、沼液具有较强的刺激性气味，还含有未反应完全的中间产物，对作物直接进行施肥，可能会造成烧根、烧苗的情况，不能实现沼渣、沼液的充分利用。本发明采用过滤的方法分离沼渣和沼液，分别对沼渣、沼液进行后续处理。在沼液二次发酵中，加入了侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂，侧孢芽孢杆菌有较强的有机质分解能力，增殖的同时会施放高活性的分解酵素，将大分子有机质分解为可以被植物吸收的小分子有机质，另外还可以施放多种包括吲哚类在内的，具有生理活性的代谢产物，灰略红链霉菌也同样具有较强的降解能力，同时可以抑制革兰氏阳性细菌污染二次发酵液。本发明还在二次发酵中采用了曝气的方法，进一步抑制了厌氧菌的活性，有效的停止了沼气发酵，另外也增加了其他好氧菌的生长活性，提高降解效率，最后将二次发酵液配制为可以直接使用的沼液肥料。在沼渣的处理过程中，先进行通风抑制厌氧菌的活性并适当干燥，随后添加em菌液、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂进行堆肥处理，同时加入草木灰调节ph以及提供钾元素、磷元素，加入了生化黄腐酸进一步提高沼渣肥料的促进植物生长作用，即得到可以直接使用的沼渣肥料。另外，过滤后的沼液可以作为新鲜沼液，用作后续农业固废物沼气发酵的接种液。本发明在二次发酵和堆肥处理中加入了硅藻土，硅藻土是一种多孔物质，一方面硅藻土可以减少沼渣、沼液的刺激性气味，另一方面硅藻土可以作为保湿剂，提高使用本发明制备的肥料后的土壤的保水能力。
3.本发明在堆沤处理、二次发酵、堆肥处理中加入了酵母提取物，酵母提取物含有丰富微生物或细菌所必须的生长元素，包括氨基酸、b族维生素、核苷酸、多肽及微量元素，可以极大提高细菌或微生物的增殖速率。另外本发明在堆沤处理、二次发酵、堆肥处理中，还添加了包括无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵、一水硫酸锰、钼酸铵，这些无机盐都具有促进细菌或微生物生长活性的作用，有利于提高发酵效率。利用酵母提取物促进微生物或细菌的增殖，加大无机盐的利用率，同时无机盐也可以进一步促进微生物或细菌的活性。
4.本发明对农业固废物进行了一系列的生物发酵处理，进行了充分的利用，得到了沼气、沼液肥料、沼渣肥料三种产物，在收集得到沼气的同时，也可以利用制备的沼液肥料和沼渣肥料提高农作物的产量，大大提高了农业固废物的带来的经济收益。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种农业固废物生物发酵方法,包括以下步骤：
s1.对农业固废物先进行粉碎处理，所述粉碎处理的粒度为5mm；接着进行堆沤处理，往所述农业固废物中加入糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂，将上述物料搅拌均匀得混合物料，加水调节混合物料的含水量至50％，所述堆沤处理的时间为10天，每2天进行一次翻动，得到堆沤农业固废物；其中，按重量份比，所述农业固废物、糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂的重量份比为1000：200：3：3：4：3：3：5，所述微生物菌剂由以下物质混合而成：按百分含量，微生物菌剂中含有20％根霉、30％黑曲霉、25％白腐菌、10％柠檬酸杆菌、15％灰略红链霉菌。
s2.对堆沤农业固废物进行沼气发酵，往堆沤农业固废物中加入新鲜沼液和水，并搅拌均匀，所述沼气发酵的温度为33℃，时间为30天，条件为避光、隔绝空气，ph值为7.4，得到沼气发酵混合物；其中，按重量份比，所述新鲜沼液的加入量与步骤s1中所述农业固废物的重量份比为20：100，所述水和新鲜沼液的重量份比为400：100。
s3.使用孔径为2mm的滤网对沼气发酵混合物进行过滤，得到沼渣、沼液。
s4.对所述沼液进行二次发酵,往所述沼液中加入沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂，并搅拌均匀，所述二次发酵的温度为33℃，时间为10天，条件为避光、曝气发酵，得到二次发酵混合物；其中，按重量份比，所述沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂的重量份比为1000：10：1：0.5，所述侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂中，按重量份比，所述侧孢芽孢杆菌和灰略红链霉菌的重量份比为3：1。同时对所述沼渣进行通风处理，得到通风沼渣。
s5.使用孔径为0.5mm的滤网对二次发酵混合物进行二次过滤，并分离出二次发酵液，配制为沼液肥料，对所述通风沼渣进行堆肥处理，往所述通风沼渣中加入硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂，并搅拌均匀，所述堆肥处理的温度为40℃，时间为18天，条件为避光通风，得到沼渣肥料；其中，按重量份比，所述通风沼渣、硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂的重量份比比为1000：80：20：4：2：2：1：1：0.5：0.5。
实施例2
一种农业固废物生物发酵方法,包括以下步骤：
s1.对农业固废物先进行粉碎处理，所述粉碎处理的粒度为7mm；接着进行堆沤处理，往所述农业固废物中加入糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂，将上述物料搅拌均匀得混合物料，加水调节混合物料的含水量至65％，所述堆沤处理的时间为12天，每2天进行一次翻动，得到堆沤农业固废物。其中，按重量份比，所述农业固废物、糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂的重量份比为1000：220：4：5：5：4：4：6，所述微生物菌剂由以下物质混合而成：按百分含量，微生物菌剂中含有15％根霉、40％黑曲霉、25％白腐菌、7％柠檬酸杆菌、13％灰略红链霉菌。
s2.对堆沤农业固废物进行沼气发酵，往堆沤农业固废物中加入新鲜沼液和水，并搅拌均匀，所述沼气发酵的温度为34℃，时间为28天，条件为避光、隔绝空气，ph值为7.1，得到沼气发酵混合物。其中，按重量份比，所述新鲜沼液的加入量与步骤s1中所述农业固废物的重量份比为23：100，所述水和新鲜沼液的重量份比为380：100；
s3.使用孔径为3mm的滤网对沼气发酵混合物进行过滤，得到沼渣、沼液。
s4.对所述沼液进行二次发酵,往所述沼液中加入沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂，并搅拌均匀，所述二次发酵的温度为35℃，时间为9天，条件为避光、曝气发酵，得到二次发酵混合物；其中按重量份比，所述沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂的重量份比为1000：11：1.5：0.7，所述侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂中，按重量份比，所述侧孢芽孢杆菌和灰略红链霉菌的重量份比为3：1。同时对所述沼渣进行通风处理，得到通风沼渣；
s5.使用孔径为0.7mm的滤网对二次发酵混合物进行二次过滤，并分离出二次发酵液，配制为沼液肥料，对所述通风沼渣进行堆肥处理，往所述通风沼渣中加入硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂，并搅拌均匀，所述堆肥处理的温度为42℃，时间为17天，条件为避光通风，得到沼渣肥料；其中，按重量份比，所述通风沼渣、硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂的重量份比比为1000：85：24：4.5：2.4：2.4：1.4：1.4：0.6：0.6。
实施例3
一种农业固废物生物发酵方法,包括以下步骤：
s1.对农业固废物先进行粉碎处理，所述粉碎处理的粒度为9mm；接着进行堆沤处理，往所述农业固废物中加入糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂，将上述物料搅拌均匀得混合物料，加水调节混合物料的含水量至75％，所述堆沤处理的时间为14天，每2天进行一次翻动，得到堆沤农业固废物。其中，按重量份比，所述农业固废物、糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂的重量份比为1000：240：4.5：4.5：5.5：4.5：4.7：7，所述微生物菌剂由以下物质混合而成：按百分含量，微生物菌剂中含有20％根霉、38％黑曲霉、22％白腐菌、6％柠檬酸杆菌、14％灰略红链霉菌。
s2.对堆沤农业固废物进行沼气发酵，往堆沤农业固废物中加入新鲜沼液和水，并搅拌均匀，所述沼气发酵的温度为37℃，时间为24天，条件为避光、隔绝空气，ph值为7.3，得到沼气发酵混合物。其中，按重量份比，所述新鲜沼液的加入量与步骤s1中所述农业固废物的重量份比为28：100，所述水和新鲜沼液的重量份比为350：100；
s3.使用孔径为3.5mm的滤网对沼气发酵混合物进行过滤，得到沼渣、沼液。
s4.对所述沼液进行二次发酵,往所述沼液中加入沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂，并搅拌均匀，所述二次发酵的温度为37℃，时间为8天，条件为避光、曝气发酵，得到二次发酵混合物；其中按重量份比，所述沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂的重量份比为1000：11.5：1.8：0.9，所述侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂中，按重量份比，所述侧孢芽孢杆菌和灰略红链霉菌的重量份比为3：1。同时对所述沼渣进行通风处理，得到通风沼渣；
s5.使用孔径为0.9mm的滤网对二次发酵混合物进行二次过滤，并分离出二次发酵液，配制为沼液肥料，对所述通风沼渣进行堆肥处理，往所述通风沼渣中加入硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂，并搅拌均匀，所述堆肥处理的温度为44℃，时间为16天，条件为避光通风，得到沼渣肥料；其中，按重量份比，所述通风沼渣、硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂的重量份比比为1000：95：29：4.9：2.7：2.8：1.9：1.8：0.7：0.7。
实施例4
一种农业固废物生物发酵方法,包括以下步骤：
s1.对农业固废物先进行粉碎处理，所述粉碎处理的粒度为10mm；接着进行堆沤处理，往所述农业固废物中加入糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂，将上述物料搅拌均匀得混合物料，加水调节混合物料的含水量至80％，所述堆沤处理的时间为15天，每2天进行一次翻动，得到堆沤农业固废物。其中，按重量份比，所述农业固废物、糖渣、酵母提取物、无水磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钠、氯化铵和微生物菌剂的重量份比为1000：250：5：5：6：5：5：8，所述微生物菌剂由以下物质混合而成：按百分含量，微生物菌剂中含有15％根霉、35％黑曲霉、25％白腐菌、10％柠檬酸杆菌、15％灰略红链霉菌。
s2.对堆沤农业固废物进行沼气发酵，往堆沤农业固废物中加入新鲜沼液和水，并搅拌均匀，所述沼气发酵的温度为39℃，时间为20天，条件为避光、隔绝空气，ph值为7.4，得到沼气发酵混合物。其中，按重量份比，所述新鲜沼液的加入量与步骤s1中所述农业固废物的重量份比为30：100，所述水和新鲜沼液的重量份比为330：100；
s3.使用孔径为4mm的滤网对沼气发酵混合物进行过滤，得到沼渣、沼液。
s4.对所述沼液进行二次发酵,往所述沼液中加入沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂，并搅拌均匀，所述二次发酵的温度为39℃，时间为7天，条件为避光、曝气发酵，得到二次发酵混合物；其中按重量份比，所述沼液、硅藻土、酵母提取物、侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂的重量份比为1000：12：2：1，所述侧孢芽孢杆菌-灰略红链霉菌混合菌剂中，按重量份比，所述侧孢芽孢杆菌和灰略红链霉菌的重量份比为3：1。同时对所述沼渣进行通风处理，得到通风沼渣；
s5.使用孔径为1mm的滤网对二次发酵混合物进行二次过滤，并分离出二次发酵液，配制为沼液肥料，对所述通风沼渣进行堆肥处理，往所述通风沼渣中加入硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂，并搅拌均匀，所述堆肥处理的温度为45℃，时间为15天，条件为避光通风，得到沼渣肥料；其中，按重量份比，所述通风沼渣、硅藻土、草木灰、一水硫酸锰、钼酸铵、生化黄腐酸、em菌液、酵母提取物、短小芽孢杆菌菌剂、醋杆菌菌剂的重量份比比为1000：100：30：5：3：3：2：2：0.8：0.8。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。