CN103739333B

CN103739333B - 一种三段式生物菌有机肥的生产方法与设备

Info

Publication number: CN103739333B
Application number: CN201310687875.9A
Authority: CN
Inventors: 朱维民
Original assignee: XIANGYANG CHONGZHENG BIOLOGICAL SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: XIANGYANG CHONGZHENG BIOLOGICAL SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-04-29
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: CN103739333A

Abstract

一种三段式生物菌有机肥的生产方法与设备，利用沼气发酵、厌氧菌种扩繁发酵一体化连续快速发酵装置和三段式快速发酵工艺，对城市工业有机废料、农作物秸秆及人畜粪便进行无害化处理生产高效生物菌有机肥。本发明第一段利用高氮炭比的禽畜粪便扩繁发酵制得二级液体菌种；利用高氮炭比二级液体菌种作为第二段高温好氧发酵主要氮源，第二段高温好氧发酵后进行第三段厌氧发酵。本发明利用人畜粪便水份含量高、高氮低碳的特点采用沼气发酵来快速分解产生大量的腐植酸、氨基酸及速效氮、速效磷、速效钾。利用沼气发酵液来扩繁、发酵生物菌种、简化了菌种扩繁工艺和生产设备，又节约了大量发酵原材料，加快了菌种扩繁的效率；提高了有益生物菌成活率。

Description

一种三段式生物菌有机肥的生产方法与设备

技术领域

本发明涉及一种沼气发酵、菌种扩繁发酵一体化专用设备与工艺，特别是运用三段式发酵方法转化工业有机废料、农作物秸秆等及人畜粪便为高效生物菌有机肥，其特征是以工业有机废料、农作物秸秆、人畜粪便为主，经过无害化处理，高效资源化利用。

背景技术

近年来利用工业有机废料、农作物秸秆及人畜粪便生产生物有机肥的研究成果越来越多，如中国发明专利说明书公开号CN1336353A提供了一种《全价营养专用肥料》介绍的利用人畜粪便、工业有机废料、农作物秸秆生产生物有机肥的实例，其缺点：

（1）大多数采用的发酵工艺过程不完善，菌种扩繁工艺复杂成本高，生产周期长；

（2）不能有效利用微生物分解纤维素、木质素而提高利用率，没有综合考虑微生物生成的生态环境和条件；

（3）生产的生物有机肥中有益生物菌太少，肥效不高、无法达到商品化推广应用；

（4）发酵温度低、发酵周期长、产量低，不能大规模连续流水作业生产；

（5）排放污水、臭味重、污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三段式生物菌有机肥的生产方法，运用三段式快速发酵工艺和利用沼气发酵、厌氧菌种扩繁发酵一体化连续快速发酵装置和工艺，对城市工业有机废料、农作物秸秆及人畜粪便进行无害化处理生产高效生物菌有机肥。

本发明的目的还在于提供用于上述生产方法的设备。

本文中除特别说明外，所有物料配比均为重量比。

本发明的技术方案是：其特征在于包括第一段——菌种扩繁发酵：沼气发酵，主要是将高氮低碳的禽畜粪便作为发酵物料，含水在50％～70％（重量比）禽畜粪便加入沼气发酵池，进行沼气发酵，调整发酵物料含水量为90％，调整发酵物料PH值为6.5～7.5,加入沼气菌种（沼气菌种的量为发酵物料的20％重量比）, 开起回流式搅拌器，使物料均衡上下流动，起到搅拌物料加快分解发酵的作用，在沼气菌的作用下进行分解发酵反应，保持物料温度在20℃～30℃，（在物料温度不够时可以利用沼气加温装置给物料加温）经过沼气发酵后，产生大量的沼气由输气管收集到储气罐，人畜粪便经过水解腐熟得到高含量的速效氮、速效磷、速效钾、和大量腐殖酸、氨基酸等有效养分，发酵时间10—15天；二级液体菌种扩繁发酵，经过沼气发酵好的物料，由沼气发酵池开启回流式搅拌器，分别开启阀门经过管道在重力的作用下自动流入菌种扩繁池，当沼气发酵池与菌种扩繁池液体物料的液位达到平行时，关闭阀门，在菌种扩繁池中分别加入发酵物料的10％～5％重量比的过磷酸钙、各种5％重量比的微量元素，开启回流式搅拌器搅拌时10分钟，调整PH值为5.5－6.5，再加入发酵物料5％重量比的一级菌种，封池厌氧发酵保持温度20℃～35℃（在物料温度不够时可以利用沼气加温装置给物料加温）；在回流式搅拌器搅拌的作用下物料回流，快速发酵2－3天，得到二级液体菌种，预储待用；

第二段——高温好氧发酵：主要是将第一段发酵得到的二级液体菌种作为第二段高温好氧发酵主要氮源。分选粉碎后的工业有机废料、农作物秸秆混合二级液体菌种组成有机物料，利用二级液体菌种调整有机物料水份在50％－60％重量比；将有机物料送入塑料大棚式发酵槽内发酵，由翻堆机翻堆、通气、松散、混合，每天翻堆二次；发酵温度60℃～75℃，有机物质快速分解发酵15天，使物料自然降温在30℃，水份20～30％重量比，进入下一个发酵阶段；

第三段——厌氧发酵：主要是将第一段发酵得到的二级液体菌种作为第三段厌氧发酵的主要氮源。高温分解发酵好的物料加入重量比10％～5％过磷酸钙、重量比10％～50％二级液体菌种，利用二级液体菌种调整高温分解发酵好的物料，使物料水份在45％－50％重量比，送入厌氧发酵池，采取压紧封闭厌氧发酵，这时的生物菌群大量繁殖，进一步分解、熟化、发酵；保持发酵15天，完成整个发酵过程；最后经过烘干机干燥、冷却机冷却、筛分机筛分、包装机包装成品。

本发明第一段--菌种扩繁发酵的沼气发酵中，开起回流式搅拌器，物料由发酵池底部经替式泥浆泵、管道出口流向上部，通过回流隔板回到底部，在泥浆泵的作用下使物料均衡上下流动，起到搅拌物料加快分解发酵的作用。

本发明所述第一段——菌种扩繁发酵的沼气发酵中，所述调整发酵物料PH值的原料为石灰、草木灰、碳酸氢铵。

本发明所述第一段--菌种扩繁发酵的沼气发酵中，所述沼气发酵池为一个以上。

本发明所述第一段--菌种扩繁发酵的沼气发酵中，所述沼气发酵池为3个。

本发明所述第一段——菌种扩繁发酵中，所述微量元素为镁元素、锌元素、硼元素、铁元素、钼元素中的一种或几种。

所述菌种扩繁发酵中，在菌种扩繁池中加入发酵物料重量比的4～7％的微量元素为1～2％硫酸亚铁、1～2％硫酸镁、0.5～1％硫酸锌、0.5～1％硼酸、0.2～0.5钼酸铵元素。

本发明所述第一段——菌种扩繁发酵中，所述的一级菌种为一种多种有益微生物合成的微生态制剂，由光合细菌、乳酸菌群、酵母菌群、放线菌群、丝状菌群等5种10属80余种微生物组成。

本发明的设备为液体一体化连续快速发酵装置。包括一个以上沼气发酵池、菌种扩繁池；沼气发酵池和菌种扩繁池内均装有回流式搅拌器，菌种扩繁池的底部低于沼气发酵池，各沼气发酵池与菌种扩繁池经管道相连通，菌种扩繁池中的回流式搅拌器上平面与管道在一个水平面或低于管道。

本发明回流式搅拌器包括替式泥浆泵、管道、回流隔板；管道装于回流隔板下方且穿过回流隔板，替式泥浆泵出料口经管道与回流隔板上平面相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）利用人畜粪便高氮低碳的特点采用沼气发酵来快速分解产生大量的腐植酸、氨基酸及速效氮、速效磷、速效钾。

（2）利用沼气发酵液来扩繁、发酵生物菌种、简化了菌种扩繁工艺和生产设备，又节约了大量发酵原材料，降低了成本，加快了菌种扩繁的效率。

（3）中微量元素、过磷酸钙用沼气液作络合剂，可提高中微量元素过磷酸钙利用率，又能使中微量元素、过磷酸钙中的游离酸与沼气液肥中的氨态氮化合成为硫酸铵和磷酸铵等，提高了肥效。

（4）由于在应用工业有机废料、农作物秸秆、人畜粪便等三个发酵阶段中，大比例使用沼气液扩繁的液体菌种，提高了有机物料分解发酵速度和氮、磷、钾的含量，提高了生物菌成活率。

（5）在整个发酵工艺中无排放、无污染、无臭味、清洁卫生。

（6）在沼气发酵中产生的沼气经储气罐回收再利用，如利用沼气发电给整个工艺生产中的设备共电，给沼气发酵池、二级液体菌种扩繁发酵共热，提高发酵速度等等。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明的设备结构示意图。

图3为本发明的沼气发酵池和菌种扩繁池的布置图。

图4为本发明的回流式搅拌器结构示意图。

图5为图4的俯视图。

具体实施方式

图1为本发明的工艺流程，见实施例所述。

图2中，1为沼气发酵池3的进料口1；2为沼气发酵池3的回流式搅拌器；3为沼气发酵池；5为菌种扩繁池D8与沼气发酵池3之间的管道，4为管道5的阀门；6为菌种扩繁池D8的回流式搅拌器； 7为菌种扩繁池D8中的浮式封闭隔板；9为菌种扩繁池D8的进出料口， 10为地平线。

图3中，A、B、C三个沼气发酵池3由管道在池底联通到菌种扩繁池D8。

图4、图5中，回流式搅拌器包括替式泥浆泵14、管道13、回流隔板11；管道13装于回流隔板11下方且穿过回流隔板11，替式泥浆泵14出料口经管道13与回流隔板11上平面相连通，12为管道13的出口。

实施例

第一段 菌种扩繁发酵：本发明的设备由A、B、C三个沼气发酵池及菌种扩繁池D共4个厌氧发酵池组成。A、B、C三个沼气发酵池由管道5在池底联通到菌种扩繁池D8，浮式封闭隔板7的目的是隔离空气（封闭隔板随物料液位高低自动升降），9为菌种扩繁池D进出料口，管道相联处有阀门4控制，回流式搅拌器由替式泥浆泵14、管道13、回流隔板11组成，物料分别由A、B、C三个沼气发酵池进料口1进入，进行沼气发酵，根据A、B、C池发酵完成情况通过管道由阀门分别进入菌种扩繁池D。菌种扩繁池D为生物菌种扩繁发酵池。

1、沼气发酵

含水在50％～70％禽畜粪便运入菌种发酵扩繁车间的原料预留池，在重力的作用下缓慢蠕动流入A、B、C三个沼气发酵池3，从进料口1进入，进行沼气发酵，调整发酵物料含水量为90％，调整发酵物料PH值为6.5～7.5（可加入石灰、草木灰、碳酸氢铵等调整PH值）, 新池第一次发酵时加入发酵物料总量的20％沼气菌种, 开起沼气发酵池的回流式搅拌器2，物料由沼气发酵池底部经替式泥浆泵14、管道出口12流向沼气发酵池上部，通过回流隔板11回到沼气发酵池底部，在泥浆泵的作用下使物料均衡上下流动，起到搅拌物料加快分解发酵的作用，在沼气菌种的作用下进行分解发酵反应，保持物料温度在20℃～30℃之间。经过沼气发酵后，产生大量的沼气由输气管收集到储气罐（沼气罐）。人畜粪便经过水解腐熟得到高含量的速效氮、速效磷、速效钾、和大量腐殖酸、氨基酸等有效养分，经10—15天左右沼气发酵处理后，进入下一个生物菌种扩繁发酵阶段。

2、生物菌种扩繁发酵

经过沼气发酵好的物料，由沼气A、B、C沼气发酵池3，开启回流式搅拌器2，分别开启阀门4经过管道在重力的作用下自动流入菌种扩繁池D8进行二级菌种发酵，当A、B、C沼气发酵池与菌种扩繁池D液体物料的液位达到平行时，关闭阀门，这样就进入了下一个发酵阶段，二级液体菌种扩繁发酵。由菌种扩繁池D添加剂入口分别加入5％过磷酸钙、1～2％硫酸亚铁、1～2％硫酸镁、0.5～1％硫酸锌、0.5～1％硼酸、0.2～0.5钼酸铵等元素，开启回流式搅拌器搅拌时10分钟，调整PH值为5．5－6.5，再加入5％的一级菌种封池厌氧发酵，保持温度20℃～35℃。在菌种扩繁池的回流式搅拌器6搅拌的作用下物料回流，快速发酵2－3天，得到二级液体菌种（有效活菌数在5亿－10亿个菌体／mI菌液），预储待用。根据生产产量的大小来增加发酵罐的体积或发酵罐组合的多少。

第二段高温好氧发酵：将分选粉碎后的工业有机废料、农作物秸秆混合二级液体菌种，利用二级液体菌种调整有机物料水份在50％－60％。由小型铲车送入塑料大棚式发酵槽内发酵，由自行式翻堆机翻堆、通气、松散、混合，每天翻堆二次。由于高温发酵的作用（发酵温度60℃～75℃），大量有害细菌被杀死，有机物质快速分解发酵15天，使物料温度在30℃，水份在20％，进入下一个发阶段。

第三段 厌氧发酵：高温分解发酵好的物料混合5％～10％过磷酸钙、二级液体菌种（利用二级液体菌种调整使水份在45％－50％），由小型铲车送入厌氧发酵池，采取压紧封闭厌氧发酵，这时的生物菌群大量繁殖，进一步分解、熟化、发酵。保持发酵45天，完成整个发酵过程。最后经过烘干机干燥、冷却机冷却、筛分机筛分、包装机包装成品。

Claims

1.一种三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于包括第一段——菌种扩繁发酵：沼气发酵，含水重量比在50％～70％禽畜粪便加入沼气发酵池，进行沼气发酵，调整发酵物料含水量重量比为90％，调整发酵物料pH值为6.5～7.5,加入发酵物料20％重量比沼气菌种, 开启沼气发酵池内的回流式搅拌器，使物料均衡上下流动，起到搅拌物料加快分解发酵的作用，在沼气菌种的作用下进行分解发酵反应，保持物料温度在20℃～30℃，经过沼气发酵后，产生大量的沼气由输气管收集到储气罐，人畜粪便经过水解腐熟得到速效氮、速效磷、速效钾、和大量腐殖酸、氨基酸等有效养分，发酵时间10—15天；二级液体生产菌种的扩繁发酵，经过沼气发酵好的物料，由沼气发酵池开启回流式搅拌器，分别开启阀门经过管道在重力的作用下自动流入菌种扩繁池，当沼气发酵池与菌种扩繁池液体物料的液位达到平行时，关闭阀门，在菌种扩繁池中分别加入发酵物料的5％～10％重量比的过磷酸钙、4～7％重量比的微量元素，开启菌种扩繁池中的回流式搅拌器搅拌时10分钟，调整菌种扩繁池内物料pH值为5.5－6.5，再加入发酵物料重量比5％的一级菌种，封池厌氧发酵保持温度20℃～35℃；在菌种扩繁池中的回流式搅拌器搅拌的作用下物料回流，快速发酵2－3天，得到二级液体菌种，预储待用；

第二段——高温好氧发酵：分选粉碎后的工业有机废料、农作物秸秆混合二级液体菌种组成有机物料，利用二级液体菌种调整有机物料水份在重量比50％－60％；将有机物料送入发酵槽内发酵，由翻堆机翻堆、通气、松散、混合，每天翻堆二次；发酵温度60℃～75℃，有机物质快速分解发酵15天，使物料自然降温在30℃，水份20～30％重量比，进入下一个发酵阶段；

第三段——厌氧发酵：高温分解发酵好的物料加入其重量比5％～10％过磷酸钙、重量比在10％～50％二级液体菌种，利用二级液体菌种调整高温分解发酵好的物料，使物料水份在重量比45％－50％，送入厌氧发酵池，采取压紧封闭厌氧发酵，这时的生物菌群大量繁殖，进一步分解、熟化、发酵；保持发酵15天，完成整个发酵过程；最后经过烘干机干燥、冷却机冷却、筛分机筛分、包装机包装成品。

2.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述第一段--菌种扩繁发酵的沼气发酵中，开起回流式搅拌器，物料由发酵池底部经立式泥浆泵（14）、管道出口（12）流向上部，通过回流隔板（11）回到底部，在泥浆泵的作用下使物料均衡上下流动，起到搅拌物料加快分解发酵的作用。

3.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述第一段——菌种扩繁发酵的沼气发酵中，所述调整发酵物料pH值的原料为碳酸氢铵。

4.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述第一段--菌种扩繁发酵的沼气发酵中，所述沼气发酵池为一个以上。

5.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述第一段--菌种扩繁发酵的沼气发酵中，所述沼气发酵池为3个。

6.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述第一段——菌种扩繁发酵中，所述微量元素为镁元素、锌元素、硼元素、铁元素、钼元素中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述菌种扩繁发酵中，在菌种扩繁池中加入发酵物料重量比的4～7％的微量元素为1～2％硫酸亚铁、1～2％硫酸镁、0.5～1％硫酸锌、0.5～1％硼酸、0.2～0.5钼酸铵元素。

8.根据权利要求1所述三段式生物菌有机肥的生产方法，其特征在于：所述第一段——菌种扩繁发酵中，所述的一级菌种为一种多种有益微生物合成的微生态制剂，由光合细菌、乳酸菌群、酵母菌群、放线菌群、丝状菌群5种10属80余种微生物组成。

9.一种用于权利要求1所述三段式生物菌有机肥生产方法的设备，其特征在于：包括一个以上沼气发酵池、菌种扩繁池；沼气发酵池和菌种扩繁池内均装有回流式搅拌器，菌种扩繁池的底部低于沼气发酵池，各沼气发酵池与菌种扩繁池经管道相连通，菌种扩繁池中的回流式搅拌器上平面与管道在一个水平面或低于管道。

10.根据权利要求9所述三段式生物菌有机肥生产方法的设备，其特征在于：回流式搅拌器包括立式泥浆泵、管道、回流隔板；管道装于回流隔板下方且穿过回流隔板，立式泥浆泵出料口经管道与回流隔板上平面相连通。