CN108046855A - 一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，属于有机固体废物污染治理领域，包括以下步骤：首先对畜禽粪便和农作物秸秆进行预处理，混合后调质均化，得混合物料；将混合物料蒸汽加热消毒；待温度降至60～65℃时喷洒发酵菌液，直接进入高温发酵阶段；之后再进行一次二次发酵，得发酵物料；将发酵物料破碎，加入黏结剂造粒；低温烘干后制备出成品进行包装。上述生产工艺，通过人工干预微生物生长环境，将高温发酵前置，解决了畜禽粪便和秸秆分别单独堆肥物料调质困难，发酵周期长、生产效率低、产品质量不稳定的问题。

Description

一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺

技术领域

本发明属于有机固体废物污染治理技术领域，尤其涉及一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺。

背景技术

畜禽粪便的随意排放已成为我国有机物面源污染的主要来源之一，畜禽粪便（猪、牛粪等）具有含水率高和氮、磷等营养元素含量丰富的特点，如果处理不当不仅浪费资源也将给环境带来严重威胁。农作物秸秆是分布广泛的大宗固体废物，农忙季节的秸秆焚烧一直是困扰城镇化建设的顽疾。堆肥是实现畜禽粪便和秸秆资源化利用的有效途径。单独使用畜禽粪便堆肥存在脱水困难、氮素损失严重的缺陷。单独使用秸秆堆肥，由于其难降解纤维素、半纤维素含量和C/N值高的特点，普遍存在有机物转化降解缓慢的问题。

目前有机肥生产主要采用好氧发酵工艺，包括传统自然堆肥、条垛式堆肥、槽式堆肥、仓式堆肥等。其理论基础是有机物在有氧条件下，利用好氧微生物所分泌的外酶将可生物降解有机固体废物分解为溶解性有机物渗入细胞中，不同微生物通过代谢活动将其转化成能量和新的细胞体。传统生产工艺按照堆肥升温、高温、腐熟三阶段设计，由于工艺模拟的是微生物自然生长规律，在规模化生产中普遍存在对环境条件要求高、生产效率低、产品质量不稳定的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于通过人工干预微生物生长环境，提供一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，解决畜禽粪便和秸秆分别单独堆肥物料调质困难，发酵周期长、生产效率低、产品质量不稳定的问题。

一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，包括以下步骤：

a．收集新鲜畜禽粪便，用弧形筛脱水，控制含水率不大于80%；

b．收集农作物秸秆，将其粉碎至直径20～40mm；

c．将脱水后的畜禽粪便与粉碎后的农作物秸秆混合后搅拌调质均化，得混合物料，使混合物料的含水率控制在50～70%，C/N值控制在25～30:1；

d．将混合物料蒸汽加热消毒，得消毒物料；

e．将消毒物料移入一次发酵槽；当消毒物料温度下降到60～65℃时向其均匀喷洒发酵菌液，静止发酵6～8小时，期间采用间歇强制通风供氧；

f．将一次发酵槽内的消毒物料移入储料间，进行为期7天的二次发酵，并分别在二次发酵的第3天和第5天分别进行翻堆供氧，二次发酵结束后得发酵物料；

g．将发酵物料进行破碎筛分，得破碎物料；向破碎物料中加入黏结剂并送进挤压造粒机中制成直径和长度相等的柱状颗粒；

h．柱状颗粒经圆粒抛光整形机抛光整形成球状颗粒，颗粒直径3.5～4mm；

i. 将球状颗粒进行低温烘干，使水分降到30%以下，冷却；

j. 将冷却后的球状颗粒通过圆筒筛筛出成品颗粒送至成品仓；

k. 成品仓中的颗粒经包装系统计量包装入库。

作为进一步的优化，步骤c所述脱水后的畜禽粪便与粉碎后的农作物秸秆按重量比为1:0.8的比例混合。

作为进一步的优化，步骤d所述将混合物料用150℃的蒸汽加热消毒2小时。

作为进一步的优化，步骤e所述发酵菌液中发酵菌的菌属包括芽孢菌属、酵母菌属和放线菌属。

作为进一步的优化，所述发酵菌液中发酵菌含量不小于1亿个/mL；

作为更进一步的优化，所述发酵菌液的喷洒量为消毒物料体积的5‰。

作为进一步的优化，步骤e所述间歇强制通风供氧，使消毒物料中氧气浓度大于5%。

作为进一步的优化，步骤g所述破碎物料粒度在20目以下；向破碎物料中加入的黏结剂为富铁改性玉米淀粉，黏结剂的用量为破碎物料质量的0.6%。

作为进一步的优化，步骤i所述低温烘干的温度≤60℃。

与传统有机肥好氧发酵生产工艺相比，本发明有以下优点：

1、畜禽粪便由单独发酵要求含水率60%提高到混合发酵允许含水率80%，大大降低了畜禽粪便脱水难度。秸秆单独发酵时C/N为40～100:1，需要额外加入调理剂才能达到好氧降解过程最佳C/N比（25～30:1）的要求，按1:0.8的比例使畜禽粪便与秸秆混合可以直接达到最佳C/N比。

2、将高温发酵阶段前置，利用消毒过程中的蒸汽为发酵提供热量，使之直接进入高温发酵阶段，这样用辅助加热代替目前依靠升温阶段嗜温微生物自然增殖产热升高堆温，再通过集中投加嗜热发酵菌剂大幅强化了对物料中复杂有机物的分解，提高了生产效率。一次发酵时间由槽式堆肥的不低于5天，缩短为不超过1天。综合二次发酵陈化时间，总生产效率提高30%以上。

3、发酵前增加高温消毒工序不仅为高温发酵阶段提供了热源，还可以提前杀死杂菌、病毒、虫卵，为嗜热微生物的快速繁殖创造了良好环境，蛔虫卵死亡率和粪大肠菌群指标达标得到了有效保证。

4、用挤压抛光整形联合工艺代替传统有机肥圆盘或圆筒造粒工艺，不仅降低了对二次发酵物粉碎粒度的要求（由小于80目降低到达到20目即可），大幅减少了黏结剂用量（由2%左右降低到了0.6%），还有效提高了成球率（大于90%）和外观质量。

附图说明

图1为本发明所述一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，包括以下步骤：

用泵将畜禽养殖场粪便池中收集的新鲜粪便，送到弧形振动筛，脱除物料中的大部分自由水，使物料含水率降到80%以下。

用粉碎机将农作物秸秆粉碎到20～40mm，并用皮带机将其送入混料机内，皮带机安装有称重装置，以计量秸秆的输送量。

用带计量装置的螺旋给料机，按1:0.8重量比称重并输送，将脱水后的畜禽粪便与粉碎后的农作物秸秆在混料机内通过移动式螺旋搅拌机对物料调质均化，使混合后物料水分控制在60%左右，C/N值控制在25～30:1。

将混合物料通过斗提机送入消毒仓内并通入150℃蒸汽，在搅拌机缓慢转动下加热2小时，将物料中的病菌、杂菌、虫卵以及草籽杀死，得消毒物料。

消毒物料通过给料机进入一次发酵槽内，在搅拌输送装置作用下形成厚1.5m左右的料层，同时使消毒物料温度降到60～65℃。

将以芽孢菌属、梭状芽孢杆菌、酵母菌、放线菌为主的发酵菌原液（微生物含量不小于100亿/ml），用不含杀菌剂（漂白粉等）的清水稀释100倍。其中，发酵菌原液可以通过购买成品和从高温阶段堆肥中通过菌种分离提纯扩培制取。

按5‰比例通过计量泵和喷头，向料层的消毒物料中喷洒稀释后的发酵菌液，并在搅拌输送装置作用下使两者充分混合，保持静止6～8小时，期间采用间歇强制通风供氧，通风间隔每小时10～15min，风量8～10m³/min，使料层中氧气浓度大于5%，最终使物料温度降至40～45℃。

一次发酵槽内的物料在搅拌输送装置的推动下通过槽体底部一端的液压闸门落到皮带机上，由皮带机将物料输送至储料间，在皮带机卸料小车作用下，将物料堆成2.5m宽、2m高、5m长的料堆。

物料在储料间内进行为期7天的二次发酵，储料间内环境温度应保持在15℃以上。用铲车分别在第3天、第5天进行翻堆供氧。储料间内产生的异味通过引风机和管道进入生物滤池去除。

用半湿式破碎机将二次发酵后的物料破碎至粒度20目以下。

对20目以下物料进行筛分，筛分过程中加入0.6%的富铁改性玉米淀粉粘结剂，由圆盘给料机均匀连续的喂入挤压造粒机中制成长径比相等的柱状颗粒。

柱状颗粒由溜槽落入圆粒抛光整形机内抛光整形成球状颗粒，颗粒直径3.5～4mm。

球状颗粒由溜槽落入滚筒干燥机，进行低温大风量烘干（风温≤60℃），使水分降到30%以下。

将烘干后的球状颗粒通过圆筒筛筛分出成品颗粒送入成品仓，粉料和大颗粒返回破碎机前进入生产线重新加工造粒。

成品仓中的颗粒经提升机输送到包装系统计量、包装入库。

下面通过具体的实施例对本发明的技术效果做进一步的解释说明。

实施例1：按照上述步骤，采用猪粪、鸡粪（比例3:2；水分89%；C/N为8:1）和玉米秸秆（水分15%；C/N为117:1）为原料，一次发酵时间为6小时，二次发酵陈化时间为7天，制备的有机颗粒肥生产技术指标为：有机质的质量分数（以烘干基计）为56%；总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数（以烘干基计）为8.5%；水分质量分数19%；酸碱度，PH6.3；造粒成球率92%，粘结剂用量0.6%。

实施例2，按照上述步骤，采用奶牛粪（水分91%；C/N为19:1）和小麦秸秆（水分18%；C/N为108:1）为原料，一次发酵时间为8小时，二次发酵陈化时间为7天，制备的有机颗粒肥生产技术指标为：有机质的质量分数（以烘干基计）为47%；总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数（以烘干基计）为5.8%；水分质量分数23%；酸碱度，PH6.8；造粒成球率89%，粘结剂用量0.6%。

需要说明的是，上述实施例仅为说明性的，并不用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做出的任何修改、等同替换或改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于:包括以下步骤：

a．收集新鲜畜禽粪便，用弧形筛脱水，控制含水率不大于80%；

b．收集农作物秸秆，将其粉碎至直径20～40mm；

c．将脱水后的畜禽粪便与粉碎后的农作物秸秆混合后搅拌调质均化，得混合物料，使混合物料的含水率控制在50～70%，C/N值控制在25～30:1；

d．将混合物料蒸汽加热消毒，得消毒物料；

e．将消毒物料移入一次发酵槽；当消毒物料温度下降到60～65℃时向其均匀喷洒发酵菌液，静止发酵6～8小时，期间采用间歇强制通风供氧；

f．将一次发酵槽内的消毒物料移入储料间，进行为期7天的二次发酵，并分别在二次发酵的第3天和第5天分别进行翻堆供氧，二次发酵结束后得发酵物料；

g．将发酵物料进行破碎筛分，得破碎物料；向破碎物料中加入黏结剂并送进挤压造粒机中制成直径和长度相等的柱状颗粒；

h．柱状颗粒经圆粒抛光整形机抛光整形成球状颗粒，颗粒直径3.5-4mm；

i. 将球状颗粒进行低温烘干，使水分降到30%以下，冷却；

j. 将冷却后的球状颗粒通过圆筒筛筛出成品颗粒送至成品仓；

k. 成品仓中的颗粒经包装系统计量包装入库。

2.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：步骤c所述脱水后的畜禽粪便与粉碎后的农作物秸秆按重量比为1:0.8的比例混合。

3.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：步骤d所述将混合物料用150℃的蒸汽加热消毒2小时。

4.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：步骤e所述发酵菌液中发酵菌的菌属包括芽孢菌属、酵母菌属和放线菌属。

5.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：所述发酵菌液中发酵菌含量不小于1亿个/mL。

6.如权利要求5所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：所述发酵菌液的喷洒量为消毒物料体积的5‰。

7.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：步骤e所述间歇强制通风供氧，使消毒物料中氧气浓度大于5%。

8.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：步骤g所述破碎物料粒度在20目以下；向破碎物料中加入的黏结剂为富铁改性玉米淀粉，黏结剂的用量为破碎物料质量的0.6%。

9.如权利要求1所述的一种高温发酵前置强化有机肥生产工艺，其特征在于：步骤i所述低温烘干的温度≤60℃。