CN103430906A - 农业废弃物资源化集成利用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农业废弃物资源化集成利用的方法，包括如下步骤：步骤一、对农业废弃物进行高温好氧发酵；步骤二、将高温好氧发酵后的产物养殖蚯蚓；步骤三、发酵产生沼气。本发明实现畜禽粪便和农作物秸秆资源化开发利用，经处理的农业废弃物全部转化为高蛋白饲料（或食品、药品）、无公害有机肥料和沼气能源，污染物零排放，既增加了农产品种类，又生产了无公害的农业生产资料和清洁的生物能源，还保护了农村环境，社会效益、经济效益和生态效益都非常显著。同时，利用了发明人自己研发的轮窑式沼气干式发酵装置和好氧发酵装置，更增加了本发明的效果。

Description

农业废弃物资源化集成利用的方法

技术领域

本发明涉及一种农业废弃物的资源化集成利用的方法，属于农业系统工程中农业环境保护领域。 

背景技术

随着农村行政体制改革，农村产业结构调整，农村剩余劳动力转移；养殖业特别是规模养殖的蓬勃发展，畜禽养殖废弃物排放总量急剧上升达，这些养殖废弃物没有得到适当的处理,造成有机氮、磷的流失和严重的环境污染,畜牧业生产中产生的大量甲烷、二氧化碳、二氧化氮等气体会导致温室效应；农村大量青壮劳动力离开了传统种植业生产和农村生活能源利用的改变，传统的秸秆作生活能源，制作有机肥料的利用和转化方法已不再实施，代之而起的是在田间焚烧秸秆，而且屡禁不止；焚烧秸秆时，大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项污染指数急剧增长，对人的眼睛、鼻子和咽喉造成刺激，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪，重则导致呼吸系统疾病，形成烟雾遮天，直接影响能见度，造成严重交通事故；空气悬浮颗粒物增多,也是形成酸雨、“黑雨”的主要因素。畜禽养殖业废弃物和农作物秸秆已成为农村新的污染源，并对农村环境已造成严重污染。 

目前，固体废弃物的堆肥化处理技术：是对城市垃圾或畜禽粪便，使微生物繁殖并降解有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化。好氧堆肥堆体温度高，一般在50至65℃，故亦称为高温堆肥。由于高温堆肥可以最大限度地杀灭病原菌，同时，对有机质的降解速度快，目前，大多都采用高温好氧堆肥。单一采用堆肥化处理技术，由于C/N比、PH不一定符合要求，往往处理进行不彻底，或速度慢、效果差；堆肥处理后用作有机肥料，还有可能产生二次发酵，影响植物生长。 

沼气发酵技术：沼气发酵是有机废物的厌氧发酵过程，就是有机物质在特定的厌氧条件下，微生物将有机质进行分解，其中一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳的过程。在这个转化过程中，被分解的有机碳化物中的能量大部分储存在甲烷中，仅一小部分有机碳化物氧化成二氧化碳，释放的能量作为微生物生命活动的需要。沼气发酵处理技术还可分为固体发酵和液体发酵两类。参与反应的微生物有水解菌、酸化菌、产乙酸菌、氢甲烷菌和乙酸甲烷菌等几个主要类群。现在正推广的养殖场大型沼气和户用小型沼气，往往发生沼气水不便利用成为新的农村污染和配料不当产气难两大问题，阻碍沼气推广。 

目前，普遍使用的各种单项技术处理农村废弃物，无论是单独进行好氧发酵进行肥料化 处理，还是进行厌氧发酵沼气化处理，还是进行蚯蚓、蝇蛆养殖，都不完全适宜，都存在如下问题： 

1、处理不能顺利进行，或速度慢、效果差。由于各种农业废弃物主要成分不同，特别是C/N比不同，PH不同，使用单一农业废弃物，无论是进行好氧发酵生产肥料，还是进行厌氧发酵生产沼气，还是进行蚯蚓、蝇蛆养殖，都不适宜，处理不能顺利进行，或速度慢、效果差。必须根据相关生物生长、繁殖的具体要求，添加秸秆或添加N素，调节C/N比，调节PH值等。 

2、农村废弃物利用不充分，经济效益低，仍有废弃物残留。养殖废弃物好氧发酵肥料化处理，是最简便的方法，但使用不方便，经济效益低。养殖业废弃物厌氧液体发酵制作沼气，产生新能源、沼水、沼渣；沼水、沼渣是很好的肥料，但贮藏、使用很不方便；如不能即时施用，又成为新的污染源；而且，没有经济效益。目前养殖蚯蚓、蝇蛆，都采用麦夫、谷糠等作为饲料，养殖废弃物、秸秆一般都不能直接用来养殖蚯蚓、蝇蛆。采用单一生态农业技术农村废弃物利用不充分，经济效益低，或仍有废弃物残留。 

3、农村废弃物处理不彻底，仍有新生废弃物 

采用单一生态农业技术处理农村废弃物，往往养殖业废弃物和农作物秸秆资源化利用不充分，处理程度不彻底，或者仍有新的废弃产生。 

发明内容

本发明的目的是针对农村上述问题，提供一种通过利用微生物、无脊椎（低等）动物等，对畜禽粪便和农作物秸秆资源化开发利用，保护农业生产环境，提高资源利用率，提高经济效益；以根本解决禽畜粪便和秸秆处理不当造成的污染、增加经济效益为目标,利用生态工程的方法,使畜禽粪便和农作物秸秆转化为养殖业或种植业的原料或能源,实现畜禽粪便和农作物秸秆的潜在经济价值,同时达到农业废弃物零排放，实现无公害生产，确保农产品质量安全，推动有机农业的发展的农业废弃物资源化集成利用的方法。 

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为： 

一种农业废弃物资源化集成利用的方法，包括如下步骤： 

步骤一、对农业废弃物进行高温好氧发酵，首先，将畜禽粪便、粉碎的农作物秸秆按照重量比1:1的比例混合，然后加入好氧发酵菌剂混合均匀，加入到好氧发酵装置中，进行高温发酵，达到消灭有毒有害病菌，降解低等动物难以利用的纤维素、木质素等物质的双重目的，生产出符合低等动物养殖要求的低等动物养殖基料；一般而言，要求发酵温度在60℃±5℃，如果出现发酵温度降低的情况，则进行强制供氧，直到发酵温度稳定，保持发酵温度在 60℃±5℃的范围发酵5至10天； 

步骤二、将高温好氧发酵后的产物自然摊开降温，然后洒水至产物中含水量为70%至80%，将产物在水泥池中堆成30cm高的基层，撒入蚯蚓种，然后再覆盖一层农作物秸秆，控制基层温度在15至25℃，养殖时间为2个月，养殖过程中，要随时检测基层含水量，控制含水量为70%至80%；在养殖完成后，将蚯蚓和剩余基料分开，收集蚯蚓； 

步骤三、在剩余基料中，添加沼气发酵菌剂并混合均匀，加入到轮窑式干式沼气发酵装置中，进行干式厌氧发酵，生产的生物能源——沼气供生产或生活使用；剩余的沼渣，通过添加有益于植物生长的菌剂等，经干燥、成型等工艺，生产无公害有机肥料。 

本发明中，所述的好氧发酵装置包括至少一个发酵间，发酵间为由三面墙体和无墙体的一面组成，发酵间的高度200cm，宽度100至300cm，长度至少300cm，在墙体的墙脚留内外相通的排水孔，相距100cm一个，排水孔外连通到一个排水沟，在好氧发酵装置内部，安装有至少一组通气管，通气管由水平通气管和垂直通气管组成，水平通气管与边墙平行布置在地面上，另一头伸出好氧发酵装置并与鼓风机连接，另一头距离顶头墙50cm，每根水平通气管长度为100cm，水平通气管最靠近顶头墙的一端通过直角弯头连接一个垂直通气管，同一直线上的水平通气管之间用三通管连接，三通管上同时连接一个垂直通气管，垂直通气管长度为200cm，垂直通气管上管口备有封口帽；在好氧发酵装置无墙体的一面，安装有一个插板。所述的发酵间为5个。所述通气管的数量为两组，两组通气管平行设置且距离为100cm。所述水平通气管和垂直通气管上开有4行气孔，气孔直径0.5cm，每一行上相邻气孔圆心间距10cm，相邻行气孔位置错开5cm。 

本发明中，所述的轮窑式沼气干式发酵装置，主要由圆形发酵间分隔而成的轮窑式发酵间组成，所述的轮窑式发酵间是由一个圆形发酵间从圆心放射状分隔成4间或6间而成的，所述圆形发酵间直径600cm，高度200至300cm，圆形发酵间顶部中心封圆顶，圆顶直径450cm，圆顶边与圆形发酵间外圈之间为圆环形进料口；圆顶上安装有贮存沼气的贮气囊，在贮气囊上配套安装有供气管道和阀门；在每个轮窑式发酵间顶部与贮气囊之间的圆顶上留通气孔，通气孔内安装有控制沼气只能从发酵间进入贮气囊的单向控制阀或闸阀；在进料口上密封安装有弹性膜，在每个轮窑式发酵间的外侧，安装有高150cm、宽100cm的出料门；在每个轮窑式发酵间内安装有用于输送发酵堆积物内沼气的集气管；在圆形发酵间基部外围设出水口、集水沟、贮水池组成的发酵液回收系统，出水口上有可以控制出水口开启和关闭的阀门。所述弹性膜采用水密封结构使弹性膜与发酵间结合部密封。所述集气管为直径2至3cm的塑料管，塑料管上开有4行气孔，气孔直径0.5cm，每一行上相邻气孔圆心间距10cm，相邻行气孔位置错开5cm；集气管包括水平集气管和斜直集气管，水平集气管每根长100cm，斜直集气 管每根长度与圆形发酵间高度相同，水平集气管与斜直集气管通过弯头或三通连接，斜直集气管管口斜向圆心并露在堆积的发酵物以上。 

所述的好氧发酵菌剂、沼气发酵菌剂都可以采用本领域常规的菌剂，比如好氧发酵菌剂可以采用绿色木霉菌，也可以采用市售的复合菌剂等等，而沼气发酵菌剂也可以采用常规市售菌剂，比如秸秆沼气发酵复合菌剂（秸秸灵）等等，菌剂的采用并不影响本发明的技术效果。而且菌剂的用量可以根据情况酌情添加，只要在合理的范围之内，都能满足要求。如好氧发酵菌剂的用量一般在畜禽粪便和粉碎的农作物秸秆总重量的1%左右，沼气发酵菌剂的用量一般不超过基料重量的2%。 

本发明实现畜禽粪便和农作物秸秆资源化开发利用，经处理的农业废弃物全部转化为高蛋白饲料（或食品、药品）、无公害有机肥料和沼气能源，污染物零排放，既增加了农产品种类，又生产了无公害的农业生产资料和清洁的生物能源，还保护了农村环境，社会效益、经济效益和生态效益都非常显著。 

同时，利用了发明人自己研发的轮窑式沼气干式发酵装置和好氧发酵装置，更增加了本发明的效果。 

附图说明

图1为本发明的流程框图； 

图2为本发明中好氧发酵装置结构示意图； 

图3为本发明中好氧发酵装置中通气管结构示意图； 

图4为本发明中轮窑式沼气干式发酵装置没有贮气囊时的俯视结构示意图； 

图5为本发明中轮窑式沼气干式发酵装置有贮气囊时的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。 

如附图1所示，一种农业废弃物资源化集成利用的方法，包括如下步骤： 

步骤一、对农业废弃物进行高温好氧发酵，首先，将畜禽粪便、粉碎的农作物秸秆按照重量比1:1的比例混合，然后加入占混合物总重量1%的好氧发酵菌剂混合均匀，加入到好氧发酵装置中，进行高温发酵，达到消灭有毒有害病菌，降解低等动物难以利用的纤维素、木质素等物质的双重目的，生产出符合低等动物养殖要求的低等动物养殖基料；一般而言，要求发酵温度在60℃±5℃，如果出现发酵温度降低的情况，则进行强制供氧，直到发酵温度 稳定，保持发酵温度在60℃±5℃的范围发酵5至10天； 

步骤二、将高温好氧发酵后的产物自然摊开降温，然后洒水至产物中含水量为70%至80%，将产物在水泥池中堆成30cm高的基层，撒入蚯蚓种，然后再覆盖一层农作物秸秆，控制基层温度在15至25℃，养殖时间为2个月，养殖过程中，要随时检测基层含水量，控制含水量为70%至80%；在养殖完成后，将蚯蚓和剩余基料分开，收集蚯蚓； 

步骤三、在剩余基料中，添加占剩余基料总重量1.8%的沼气发酵菌剂并混合均匀，加入到轮窑式干式沼气发酵装置中，进行干式厌氧发酵，生产的生物能源——沼气供生产或生活使用；剩余的沼渣，通过添加有益于植物生长的菌剂等，经干燥、成型等工艺，生产无公害有机肥料。 

如附图2、3所示，本发明中，所述的好氧发酵装置包括至少一个发酵间1，发酵间为由三面墙体2和无墙体的一面组成，发酵间的高度200cm，宽度100至300cm，长度至少300cm，在墙体2的墙脚留内外相通的排水孔3，相距100cm一个，排水孔外连通到一个排水沟4，在好氧发酵装置内部，安装有至少一组通气管，通气管由水平通气管5和垂直通气管6组成，水平通气管与边墙平行布置在地面上，另一头伸出好氧发酵装置并与鼓风机7连接，另一头距离顶头墙50cm，每根水平通气管长度为100cm，水平通气管最靠近顶头墙的一端通过直角弯头8连接一个垂直通气管，同一直线上的水平通气管之间用三通管9连接，三通管上同时连接一个垂直通气管，垂直通气管长度为200cm，垂直通气管上管口备有封口帽10；在好氧发酵装置无墙体的一面，安装有一个插板。所述的发酵间为5个。所述通气管的数量为两组，两组通气管平行设置且距离为100cm。所述水平通气管5和垂直通气管6上开有4行气孔11，气孔直径0.5cm，每一行上相邻气孔圆心间距10cm，相邻行气孔位置错开5cm。 

如附图4、5所示，本发明中，所述的轮窑式沼气干式发酵装置，主要由圆形发酵间分隔而成的轮窑式发酵间21组成，所述的轮窑式发酵间是由一个圆形发酵间从圆心放射状分隔成4间或6间而成的，所述圆形发酵间直径600cm，高度200至300cm，圆形发酵间顶部中心封圆顶23，圆顶直径450cm，圆顶边与圆形发酵间外圈之间为圆环形进料口22；圆顶上安装有贮存沼气的贮气囊29，在贮气囊上配套安装有供气管道和阀门；在每个轮窑式发酵间21顶部与贮气囊之间的圆顶23上留通气孔28，通气孔内安装有控制沼气只能从发酵间进入贮气囊的单向控制阀或闸阀；在进料口上密封安装有弹性膜，在每个轮窑式发酵间的外侧，安装有高150cm、宽100cm的出料门210；在每个轮窑式发酵间内安装有用于输送发酵堆积物内沼气的集气管24；在圆形发酵间基部外围设出水口25、集水沟26、贮水池27组成的发酵液回收系统，出水口上有可以控制出水口开启和关闭的阀门。所述弹性膜采用水密封结构使弹性膜与发酵间结合部密封。所述集气管为直径2至3cm的塑料管，塑料管上开有4行气孔，气 孔直径0.5cm，每一行上相邻气孔圆心间距10cm，相邻行气孔位置错开5cm；集气管包括水平集气管和斜直集气管，水平集气管每根长100cm，斜直集气管每根长度与圆形发酵间高度相同，水平集气管与斜直集气管通过弯头或三通连接，斜直集气管管口斜向圆心并露在堆积的发酵物以上。 

Claims (3)

1.一种农业废弃物资源化集成利用的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、对农业废弃物进行高温好氧发酵，首先，将畜禽粪便、粉碎的农作物秸秆按照重量比1:1的比例混合，然后加入好氧发酵菌剂混合均匀，加入到好氧发酵装置中，进行高温发酵，达到消灭有毒有害病菌，降解低等动物难以利用的纤维素、木质素等物质的双重目的，生产出符合低等动物养殖要求的低等动物养殖基料；一般而言，要求发酵温度在60℃±5℃，如果出现发酵温度降低的情况，则进行强制供氧，直到发酵温度稳定，保持发酵温度在60℃±5℃的范围发酵5至10天；

步骤二、将高温好氧发酵后的产物自然摊开降温，然后洒水至产物中含水量为70%至80%，将产物在水泥池中堆成30cm高的基层，撒入蚯蚓种，然后再覆盖一层农作物秸秆，控制基层温度在15至25℃，养殖时间为2个月，养殖过程中，要随时检测基层含水量，控制含水量为70%至80%；在养殖完成后，将蚯蚓和剩余基料分开，收集蚯蚓；

步骤三、在剩余基料中，添加沼气发酵菌剂并混合均匀，加入到轮窑式干式沼气发酵装置中，进行干式厌氧发酵，生产的生物能源——沼气供生产或生活使用；剩余的沼渣，通过添加有益于植物生长的菌剂等，经干燥、成型等工艺，生产无公害有机肥料。

2.根据权利要求1所述农业废弃物资源化集成利用的方法，其特征在于所述的好氧发酵装置包括至少一个发酵间，发酵间为由三面墙体和无墙体的一面组成，发酵间的高度200cm，宽度100至300cm，长度至少300cm，在墙体的墙脚留内外相通的排水孔，相距100cm一个，排水孔外连通到一个排水沟，在好氧发酵装置内部，安装有至少一组通气管，通气管由水平通气管和垂直通气管组成，水平通气管与边墙平行布置在地面上，另一头伸出好氧发酵装置并与鼓风机连接，另一头距离顶头墙50cm，每根水平通气管长度为100cm，水平通气管最靠近顶头墙的一端通过直角弯头连接一个垂直通气管，同一直线上的水平通气管之间用三通管连接，三通管上同时连接一个垂直通气管，垂直通气管长度为200cm，垂直通气管上管口备有封口帽；在好氧发酵装置无墙体的一面，安装有一个插板；所述的发酵间为5个；所述通气管的数量为两组，两组通气管平行设置且距离为100cm；所述水平通气管和垂直通气管上开有4行气孔，气孔直径0.5cm，每一行上相邻气孔圆心间距10cm，相邻行气孔位置错开5cm。

3.根据权利要求1所述农业废弃物资源化集成利用的方法，其特征在于所述的所述的轮窑式沼气干式发酵装置，主要由圆形发酵间分隔而成的轮窑式发酵间组成，所述的轮窑式发酵间是由一个圆形发酵间从圆心放射状分隔成4间或6间而成的，所述圆形发酵间直径600cm，高度200至300cm，圆形发酵间顶部中心封圆顶，圆顶直径450cm，圆顶边与圆形发酵间外圈之间为圆环形进料口；圆顶上安装有贮存沼气的贮气囊，在贮气囊上配套安装有供气管道和阀门；在每个轮窑式发酵间顶部与贮气囊之间的圆顶上留通气孔，通气孔内安装有控制沼气只能从发酵间进入贮气囊的单向控制阀或闸阀；在进料口上密封安装有弹性膜，在每个轮窑式发酵间的外侧，安装有高150cm、宽100cm的出料门；在每个轮窑式发酵间内安装有用于输送发酵堆积物内沼气的集气管；在圆形发酵间基部外围设出水口、集水沟、贮水池组成的发酵液回收系统，出水口上有可以控制出水口开启和关闭的阀门；所述弹性膜采用水密封结构使弹性膜与发酵间结合部密封；所述集气管为直径2至3cm的塑料管，塑料管上开有4行气孔，气孔直径0.5cm，每一行上相邻气孔圆心间距10cm，相邻行气孔位置错开5cm；集气管包括水平集气管和斜直集气管，水平集气管每根长100cm，斜直集气管每根长度与圆形发酵间高度相同，水平集气管与斜直集气管通过弯头或三通连接，斜直集气管管口斜向圆心并露在堆积的发酵物以上。

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