CN107082662B - 一种快速堆肥发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及肥料制作技术领域，公开了一种快速堆肥发酵方法，包括以下步骤：将堆肥材料投入堆肥发酵混合机搅拌混合，所述堆肥材料的碳氮比为20～35，水分含量为35～50％；将微生物菌剂加入所述堆肥发酵混合机中，加入所述微生物菌剂与所述堆肥材料的重量比为3.75～7.5kg/t，控制转子速度在25～30转/分钟，连续搅拌发酵1～1.5小时；再次加入微生物菌剂至所述堆肥发酵混合机，加入所述微生物菌剂与所述堆肥材料的重量比为3.75～7.5kg/t，控制转子速度在25～30转/分钟，连续搅拌发酵2.0～3小时，冷却后制得有机肥。每批次发酵周期仅需3～4小时，有效节约时间，工艺简单，可控性强，生产效率极高，可有效实现规模化生产。

Description

一种快速堆肥发酵方法
技术领域
本发明涉及肥料制作技术领域，特别涉及一种堆肥发酵方法。
背景技术
对农业废弃物及禽畜粪便处理不当会对环境产生极大的污染，如秸秆的处理一般都在田里火烧，造成空气污染；禽畜粪便未经发酵处理直接下地、下水，对土壤及水源产生污染。现有技术中对农业废弃物和禽畜粪便最有效的处理方法就是用来生产有机肥料。
目前采用添加人畜粪尿和农业废弃物进行堆肥发酵有机肥的方法，是先将秸秆粉碎，加水堆积，使其自然发酵约20天，然后加腐熟人畜粪尿混合均匀后堆闷发酵。待堆肥温度不再升高，且逐渐降为常温、水分含量降至30％以下时，即为成熟堆肥。该有机肥料的工艺较为落后，总发酵时间约40～90天，发酵时间长，严重限制了有机肥的发酵生产。
发明内容
针对现有技术中传统发酵发酵时间长的缺点，本发明提供了一种快速堆肥发酵方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种快速堆肥发酵方法，包括以下步骤：
(1)将堆肥材料投入堆肥发酵混合机搅拌混合，所述堆肥材料的碳氮比为20～35，水分含量为35～50wt％；
(2)将微生物菌剂加入步骤(1)所述堆肥发酵混合机中，加入所述微生物菌剂与所述堆肥材料的重量比为3.75～7.5kg/t，控制转子速度在25～30转/分钟，连续搅拌发酵1～1.5小时；
(3)再次加入微生物菌剂至所述堆肥发酵混合机，加入所述微生物菌剂与所述堆肥材料的重量比为3.75～7.5kg/t，控制转子速度在25～30转/分钟，连续搅拌发酵2.0～3小时，冷却后制得有机肥。
优选的，所述步骤(2)中，连续搅拌1～1.5小时后，所述堆肥发酵混合机中物料的温度为40～50℃。
优选的，所述步骤(3)中，连续搅拌2.0～3小时后，所述堆肥发酵混合机中物料的温度为55～70℃。
优选的，所述堆肥材料包括氮类有机堆肥材料和碳类有机堆肥材料。
进一步优选的，所述氮类有机堆肥材料为畜禽粪便和生活垃圾中的一种或两种以上的混合物。
进一步优选的，所述碳类有机堆肥材料为木屑、大豆秆、蔗渣、小麦秆、稻秆、麦皮、豆皮和秸秆的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述微生物菌剂中含有1×106～1×109CFU/g的枯草芽孢杆菌和/或凝结芽孢杆菌。
进一步优选的，步骤(2)中，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的数量比为1:1～2。
进一步优选的，步骤(3)中，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的数量比为1:2～3。
本发明的快速堆肥发酵工艺，采用动态式发酵，分步添加微生物菌剂，通过堆肥发酵混合机自动发酵生产。在连续搅拌物料的同时，进行好氧发酵，利用发酵过程代谢热和搅拌过程中的摩擦热使堆肥材料发热升温，消毒杀死杂菌，从而在混合设备内实现快速发酵，每批次发酵周期仅需3～4小时，有效节约时间，满足工业化生产需求。发酵完成后，通过输送系统将肥料输出，输送的同时冷却肥料，从而加快生产效率。工艺简单，可控性强，生产效率极高，可有效实现规模化生产，满足不同的使用需求。
具体实施方式
本发明提供了一种快速堆肥发酵方法，将堆肥材料投入堆肥发酵混合机中进行发酵，3～4个小时即可完成堆肥材料的熟化，制作出有机肥料。具体的制作过程如下：
首先调整发酵堆肥材料的碳氮比，使所述堆肥材料的碳氮比满足微生物菌剂堆肥发酵过程的最优配比。在本发明中，发酵堆肥材料的碳氮比为20～35，优选为22～32，进一步优选为25～30。在本发明中如无特殊规定，所述发酵堆肥材料包括氮类有机堆肥材料和碳类有机堆肥材料。其中，所述氮类有机堆肥材料为畜禽粪便和生活垃圾中的一种或两种以上的混合物，如厨余垃圾等。所述碳类有机堆肥材料为木屑、大豆秆、蔗渣、小麦秆、稻秆、麦皮、豆皮和秸秆的一种或两种以上的混合物。本发明中，所述氮类有机堆肥材和碳类有机堆肥材料的用量比优选为2～4：1，进一步优选为2.5～3.5：1，更优选为3：1，以满足上述碳氮比。
将调整好碳氮比的所述堆肥材料投入堆肥发酵混合机中进行搅拌，使所述堆肥材料混合均匀。根据所述堆肥材料中含有水分不同，适度调整其水分含量。本发明中所述堆肥材料的水分含量在35％～50％，优选为37％～48％，进一步优选为39％～46％，满足微生物发酵所需的含水量。本发明对调整所述堆肥材料的方式没有特殊限定，可以在堆肥材料投入堆肥发酵混合机之前调整其水分含量，也可以在混合搅拌的初期向堆肥发酵混合机中添加水分。优选在堆肥发酵之前调整好堆肥材料的水分含量。在混合搅拌的过程中，视堆肥材料的水分含量适度补充或去除水分。
待所述堆肥发酵材料在堆肥发酵混合机中搅拌2～3min后，将微生物菌剂加入所述堆肥发酵混合机中进行连续混合搅拌。
本发明中，所述微生物菌剂中含有枯草芽孢杆菌和/或凝结芽孢杆菌，其总浓度优选为1×106～1×109CFU/g，进一步优选为1×107～1×108CFU/g。本发明对上述微生物菌种的来源没有具体限定，可以采用市场上的购买菌种。当使用两种菌种时，本发明对上述两种菌种的混合比例没有特殊的限制，采用任意比例混合的枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌都在本发明的保护范围之内。在初加入的微生物菌剂中，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的数量比优选为1:1～2，进一步优选为1:1～1.5，更进一步为1:1。在本发明中，加入的上述微生物菌剂与所述堆肥发酵材料的重量比为3.75～7.5kg/t，优选为4.0～7.0kg/t，进一步优选为4.5～6.5kg/t。
本发明中，加入所述微生物菌剂后，所述堆肥发酵混合机的转子速度控制在25～30转/分钟，以使堆肥发酵混合机中的发酵条件控制在一定的上升速率中，使微生物在发酵时间内能够保持发酵所需的氧分。本发明优选堆肥发酵混合机的转子速度为26～29转/分钟，进一步为27～28转/分钟。随着发酵过程的继续，摩擦热连同微生物发酵所放出的代谢热量使堆肥发酵混合机中物料的温度上升。在此阶段中，连续搅拌发酵的时间为1～1.5小时，优选为1.2～1.4小时。
待物料温度上升至一定温度时，在所述堆肥发酵混合机中再次加入微生物菌剂继续搅拌发酵。在本发明中，当所述物料温度为40℃～50℃，优选为43℃～48℃，进一步优选为44℃～46℃时，再次加入微生物菌剂。再次加入的微生物菌剂的量，按堆肥发酵材料来计算，每吨堆肥发酵材料加入微生物菌剂3.75～7.5kg，优选为3.75～7.0kg，进一步优选为3.75～6.5kg。此次加入的微生物菌剂为枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌中的一种或两种，并不需要严格限制与首次加入的量或比例相同。若加入两种微生物菌剂进行发酵，优选的，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的混合比例为1：2～3，进一步优选为1：2.2～2.8，更优选为1：2.5。
堆肥发酵混合机在再次加入微生物菌剂后继续搅拌，搅拌速度为25～30转/分钟，优选为26～29转/分钟，进一步为27～28转/分钟。保持上述搅拌速度一段时间后，物料温度持续上升，待物料温度上升至一定温度后结束发酵。本发明中，再次加入微生物菌剂后连续搅拌时间为2.0～3小时，优选为2.1～2.8小时，进一步优选为2.2～2.5小时。再次连续搅拌后，物料温度上升至55～70℃。本发明优选物料温度在58～67℃，更优选为62～64℃时结束发酵。
发酵后的物料经输送系统冷却，得到有机肥料。
本发明的快速堆肥发酵工艺，采用动态式发酵，经3～4个小时即可完成发酵，大大缩短了发酵周期，提高了生产效率。
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将700kg禽畜粪便和300kg木屑投入堆肥发酵混合机搅拌3min，使堆肥发酵混合机中堆肥材料的碳氮比为25，水分含量为50％；
(2)将7.5kg含有1×106CFU/g枯草芽孢杆菌的微生物菌剂加入上述堆肥发酵混合机中，转子速度控制在25转/分钟，连续搅拌1.5小时，待物料温度上升至45℃后，再次加入7.5kg含有1×106CFU/g凝结芽孢杆菌的微生物菌剂至堆肥发酵混合机，控制转子速度在26转/分钟，连续搅拌2小时，待物料温度上升至60℃后，经输送系统冷却，发酵完成制得有机肥。
实施例2
(1)将700kg禽畜粪便、250kg秸秆和50kg木屑投入堆肥发酵混合机搅拌2min，使堆肥发酵混合机中堆肥材料的碳氮比为23，水分含量为45％；
(2)将7.5kg含有1×109CFU/g凝结芽孢杆菌的微生物菌剂加入上述堆肥发酵混合机中，转子速度控制在30转/分钟，连续搅拌1小时，待物料温度上升至50℃后，再次加入7.5kg含有1×109CFU/g凝结芽孢杆菌的微生物菌剂至堆肥发酵混合机，控制转子速度在29转/分钟，连续搅拌2～3小时，待物料温度上升至70℃后，经输送系统冷却，发酵完成制得有机肥。
实施例3
(1)将700kg禽畜粪便、150kg木屑和150kg小麦秆投入堆肥发酵混合机搅拌2min，使堆肥发酵混合机中堆肥材料的碳氮比为30，水分含量为40％；
(2)将3.75kg含有1×107CFU/g枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌以1:1比例混合的微生物菌剂加入上述堆肥发酵混合机中，转子速度控制在27转/分钟，连续搅拌1.2小时，待物料温度上升至47℃后，再次加入3.75kg含有1×107CFU/g枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌以1:2比例混合的微生物菌剂至堆肥发酵混合机，控制转子速度在27转/分钟，连续搅拌2.6小时，待物料温度上升至65℃后，经输送系统冷却，发酵完成制得有机肥。
实施例4
(1)将800kg禽畜粪便、100kg大豆秆、50kg木屑和50kg蔗渣投入堆肥发酵混合机搅拌2min，使堆肥发酵混合机中堆肥材料的碳氮比为20，水分含量为35％；
(2)将7.5kg含有1×107CFU/g枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌以1:2比例混合的微生物菌剂加入上述堆肥发酵混合机中，转子速度控制在26转/分钟，连续搅拌1.3小时，待物料温度上升至44℃后，再次加入7.5kg含有1×108CFU/g枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌以1:3比例混合的微生物菌剂至堆肥发酵混合机，控制转子速度在26转/分钟，连续搅拌2.3小时，待物料温度上升至62℃后，经输送系统冷却，发酵完成制得有机肥。
从表1可以看出，本申请快速堆肥发酵方法能够大大缩短发酵时间，每批次发酵周期仅需3～4小时，使发酵堆肥的投入成本降低，且产能提高，可控性强，生产效率极高，可有效实现规模化生产，满足工业化生产需求。
从表2可以看出，本发明堆肥发酵方法生产出来的有机发酵堆肥，腐熟情况良好，没有了常规堆肥过程所产生的酸臭味道，pH值为微酸性或中性，适合于各种土壤类型的施用。
表1不同发酵方式的比较
表2本发明生产的有机堆肥与常规堆肥特性比较
项目 本发明堆肥 常规堆肥
腐熟度 完全腐熟 未完全腐熟
微生物 好氧菌类繁殖 兼氧菌类繁殖
分解 氧化 还原
气体 产生二氧化碳 产生甲烷及氨气
杂草种子 无法发芽 会发芽
pH值 微酸性或中性 酸性或碱性
气味 芳香、甘甜味 恶臭、腐酸味
颜色 茶褐色 黑色
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种快速堆肥发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将堆肥材料投入堆肥发酵混合机搅拌混合，所述堆肥材料的碳氮比为20～35，水分含量为35～50wt％；
(2)将微生物菌剂加入步骤(1)所述堆肥发酵混合机中，加入所述微生物菌剂与所述堆肥材料的重量比为3.75～7.5kg/t，控制转子速度在25～30转/分钟，连续搅拌发酵1～1.5小时，堆肥发酵混合机中物料的温度为40～50℃；
(3)再次加入微生物菌剂至所述堆肥发酵混合机，加入所述微生物菌剂与所述堆肥材料的重量比为3.75～7.5kg/t，控制转子速度在25～30转/分钟，连续搅拌发酵2.0～3小时，堆肥发酵混合机中物料的温度为55～70℃，冷却后制得有机肥；
所述微生物菌剂中含有枯草芽孢杆菌和/或凝结芽孢杆菌。
2.根据权利要求1所述的快速堆肥发酵方法，其特征在于，所述堆肥材料包括氮类有机堆肥材料和碳类有机堆肥材料。
3.根据权利要求2所述的快速堆肥发酵方法，其特征在于，所述氮类有机堆肥材料为畜禽粪便和生活垃圾中的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求2或3所述的快速堆肥发酵方法，其特征在于，所述碳类有机堆肥材料为木屑、大豆秆、蔗渣、小麦秆、稻秆、麦皮、豆皮和秸秆 的一种或两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的快速堆肥发酵方法，其特征在于，所述微生物菌剂中含有1×106～1×109CFU/g的枯草芽孢杆菌和/或凝结芽孢杆菌。
6.根据权利要求5所述的快速堆肥发酵方法，其特征在于，步骤(2)中，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的数量比为1:1～2。
7.根据权利要求5所述的快速堆肥发酵方法，其特征在于，步骤(3)中，所述枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌的数量比为1:2～3。
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