2023年度山东省科学技术奖申报项目公示

根据省科技厅《关于开展2023年度山东省科学技术奖提名工作的通知》相关规定，现将“集约化养殖粪水微生物巢处理技术创新及应用”项目情况予以公示。

公示时间：2023年02月17日——2023年02月23日。

公示期间，若对公示内容有异议，请以书面方式向山东省饲料兽药质量检验中心综合财务室提出。联系人：陆庆泉（0531-51788756）。

附件：项目公示材料

开云网页版(官网)欢迎您

2023年02月17日

附件：

（一）项目简介

本项目是畜禽粪污“减量化、资源化、无害化”领域的引领技术，是基于微生物发酵原理的好氧生物处理，主要应用于规模化生猪场、奶牛场和鸭场等产生的高浓度粪水（COD≥8000 mg/L）。技术以蜂巢概念为基本模型，在养殖舍外建设微生物发酵槽，利用锯末、稻壳和作物秸秆等农作物下脚料为垫料，通过添加专用型高效复合菌剂，制成消纳粪水的微生物反应堆。当把一定量的粪水注入反应堆后，翻抛机翻拌好氧发酵，微生物把粪水中含碳氮的大分子有机物分解掉，并逐渐转化为腐殖质、氨态氮和硝态氮等易于植物吸收的营养物质，同时释放出大量热能（最高温度可达到75℃），巢系统始终保持着动态胶着性，整个反应堆俨然一个巨大蓬松的蜂巢。经过微生物巢的持续分解，新加入粪水的固形物被微生物有效“吃掉”，水分则以高温蒸发模式蒸发掉，实现了粪水的持续清理。

主要创新点以下：

（一）创新性研制了功能性微生物菌剂及产品。筛选出了能够有效降低粪便中有机物和氮的微生物功能菌株3株（嗜热芽孢杆菌），即高效异养硝化-好氧反硝化菌（代尔夫特菌Delftia tsuruhatensis SDU2、施氏假单胞菌Pseudomonas stutzeri SDU10、粪产碱杆菌Alcaligenes faecalis SDU20），筛选出了能够使微生物巢在北方寒冷冬季快速启动的微生物功能菌株1株（低温嗜冷假单细胞菌Pseudomonas sp. B6-15）。研发出专用复合微生物菌剂（简称CM），确定了CM的最佳接种比例为0.2～0.4%，环境温度-1℃～8℃条件下堆体24小时快速上升至68℃以上。

（二）首次开展了养殖粪水微生物巢处理一体化技术研究，实现了技术专利化，专利标准化，标准产业化。设计了微生物巢工艺模型，无需固液分离直接处理高浓度粪水。研发了智能化控制技术与装备，建成了粪水收集、喷淋、输送、布料、补料、搅拌和出料一体化生产线，适宜C/N比（25～50:1）条件下处理能力强，单位巢料处理粪水能力达30kg/m³.d。随着粪水的持续加入，微生物巢的垫料温度稳定在55～70℃，巢体整体动态平衡下每天水分蒸发率在2.1%左右、C/N呈显著下降的趋势。

（三）系统揭示了微生物巢微生物类群变化规律，首次从分子水平上阐明了微生物巢的除臭机理。对微生物菌群进行全生命周期监测，大多数微生物在50℃～70℃最活跃，高于70℃仅剩嗜热性微生物活动。通过采用Illimina MiSeq高通量测序技术对样品中总细菌16SrRNA基因片段的V3-V4区进行测序，粪水经微生物巢发酵处理3天后，拟杆菌属、密螺旋体属等潜在恶臭产生菌群和动物病原菌等所占比例显著减少，而不动杆菌属、芽孢杆菌属等优势菌占比明显上升，从分子水平上阐明了微生物巢的除臭机理。

（四）研发了巢料资源化种养循环模式。国内率先研发出巢料生产生物有机肥的工艺模式和装备，破解了修复重金属污染土壤的重大技术难题。设计出适于不同作物的生物有机肥配方同时在配方中添加功能微生物菌剂，可有效防治常见农作物病害（如根腐病、白粉病和果腐病等），提高作物产量。建立的粪水处理零排放模式，以种养循环低成本方式解决了集约化养殖带来的环境污染和耕地有机质退化问题。

成果获国际发明专利5件、国家发明专利25件、实用新型12件，发布行业标准1项、地方标准2项、有机肥登记证书4个、微生物菌剂登记证书3个、有机物料腐熟剂登记证书3个，软件著作权7项，发表论文58篇，技术总体达到国际领先水平。项目技术入选山东省科学技术厅“2018年山东省水污染防治目录”和“2021年山东省绿色低碳技术成果目录”，被农业农村部发布为“2018年全国十项重大引领性农业技术”，成功在烟台福祖、山东益客和新希望六和等200多家大型规模养殖场建设了示范基地，先后主办各种培训班200余期，累计处理各类养殖粪水19000余万吨，综合经济效益130亿元以上，对推动我国养殖业绿色、健康、生态和可持续发展发挥了重要作用。

（二）主要知识产权和标准规范等

（三）主要完成人

（四）主要完成单位情况

序号	完成单位名称
1	开云网页版(官网)欢迎您
2	山东省饲料兽药质量检验中心
3	青岛蔚蓝生物股份有限公司
4	鲁东大学生命科学学院