CN109678628A - 一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法及有机肥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法及有机肥，先对禽畜粪便进行固液分离处理，获得含水率为45‑50wt%的固体粪便；再向固体粪便中加入消毒剂，搅拌10‑15min；再加入秸秆粉末和风化煤，使得所述固体粪便中有机质的含量大于45wt%；加入催熟剂，搅拌10‑12min，获得含有腐植酸的有机肥基质；将有机肥基质与土壤改良剂按100:15‑20的质量比混合，搅拌10‑15min，获得改良有机肥基质；对改良有机肥基质进行造粒、干燥处理，获得有机肥成品。本发明既可满足国家对养殖业的粪污资源化利用、农作物秸秆资源化利用的迫切需求，同时又可生产出符合国家标准NY525‑2012的商品有机肥，解决了环保的痛点，以有机肥替代化肥，有效防止土壤的二次污染问题，彻底完成自古以来的种养结合的闭环生态系统。

Description

一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法及有机肥
技术领域
本发明涉及一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法及有机肥，属于肥料制作领域。
背景技术
据统计，全国养殖业每年出栏牛5050万头，羊近3亿只，猪6.8861亿头，鸡79亿只，鸭30多亿只，每年禽畜产生的粪便多达38亿吨。这些粪便若不能能进行无害化处理，将对环境造成极大损害。
其一、污染空气。
养殖场产生100多种有害气体。而饲料中约70%的含氮物质未被充分利用而排泄出来，产生氨气和硫化氢等臭味气体，降低了空气中的氧气含量，严重时形成酸雨，使动物和人的免疫力下降，呼吸道疾病频发，禽畜产品质量降低。
其二、水体污染。
禽畜排泄出的大量废弃物是水体污染的源头，含有大量氮、磷、钾的粪渣进入水体中，使各种藻类和浮游生物大量繁殖，导致水体恶化和富营养化，进而引起鱼类和其他浮游生物大量死亡。水中溶解氧降低，水体变黑发臭，严重威胁水产业的发展。并可能诱发癌症的发生。
其三、土壤污染。
禽畜粪便中含大量钠盐与钾盐，直接排放农田，会通过反聚作用造成土壤微孔减少，破坏土壤结构，危害作物。
其四、影响人体健康和畜牧业发展。
禽畜粪便是人禽畜共患病的主要载体，含有大量病原微生物、寄生虫卵及滋生蚊蝇。造成环境中病原种类增多，菌量增大，使人、畜传染病蔓延。禽畜长期处于上述环境中，会造成仔禽畜成活率低，增重慢，产蛋少，料肉比增高，严重阻碍了养殖业的发展。
综合上述，禽畜粪便的无害化处理刻不容缓。
我国目前耕地面积保有量18亿亩，每年施用化肥约7000万吨。长期过量使用化肥对土壤会造成严重后果。
其一、土壤有机质减少。
土壤结构破坏，微孔减少，土壤肥力下降，理化和生物性质恶化，土壤净化能力减退。
其二、土壤板结。
土壤团粒结构破坏，而土壤板结，导致作物根系缺氧、缺水、缺肥，影响作物的物质转移和能量交换。
其三、土壤酸化。
土壤中的Ca、Mg等碱性物质被作物吸收利用而减少，得不到必要的补充，使土壤酸化，加速土壤贫瘠并容易富集有害重金属，使有害微生物增加，土传病害严重。
其四、土壤次生盐碱化。
土壤中盐分不断积累，尤其是硝酸盐积累更甚。这些盐分随水分上行聚集到地表，形成土壤表层次生盐碱化，影响种子发芽出苗，阻碍养分吸收，作物生长不良，甚至造成生理干旱，营养阻碍，盐害，死亡。
其五、土壤营养失调。
作物需要9种大量元素和7种微量元素，长期使用化肥，容易造成营养元素比例失调，造成有肥无用。
其六、土壤污染。
由于农业系统外的“三废”污染，作物过量使用化肥、农药、农膜残留污染，以及未经处理的有机肥污染，超出土壤自净化能力而“溢出”，破坏土壤生态平衡，造成大量有益生物死亡，土壤生物种群减少，土壤活性下降，土壤功能变差，最终土壤失出生产能力，失去利用价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法及有机肥，实现禽畜粪便和秸秆的有效利用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法，包括如下步骤：
S1、对禽畜粪便进行固液分离处理，获得含水率为45-50wt%的固体粪便；
S2、向S1获得的固体粪便中加入消毒剂，搅拌10-15min；再加入秸秆粉末、风化煤，搅拌，使得所述固体粪便中有机质的含量大于45wt%；然后，加入催熟剂，搅拌20-30min，获得含有腐植酸的有机肥基质；
其中，所述消毒剂的添加量为固体粪便质量的2-3%；所述催熟剂的添加量为固体粪便质量的0.4-0.5%；
S3、将S2获得的有机肥基质与土壤改良剂按100:15-20的质量比混合，搅拌10-15min，获得改良有机肥基质；
其中，所述改良有机肥基质的含水率为30-32%，PH值为6-7；
S4、对S3获得的改良有机肥基质进行造粒、干燥处理，获得有机肥成品。
进一步地，S1之前，包括收集步骤，即将养殖场的禽畜排泄物以及冲栏污水蓄积到蓄污池，利用粪池搅拌器（如FJ3000）将蓄污池内的粪便翻搅均匀，以防止沉淀。
进一步地，S1中，利用毛发切削泵DR40将蓄泥池内的粪水吸入固液分离机40m3/h型机内进行脱水，分离出含水量为45-50%的固体粪便。
S2中，按质量份计，所述消毒剂包括95-105份H2SO4、30-40份H2O2、70-80份C3H4O2（丙烯酸）、0.5-1.5份分子筛和0.15-0.45份C6H15NO3（三乙醇胺）；优选地，所述分子筛为5A分子筛。
优选地，所述消毒剂中H2SO4、C3H4O2、H2O2的摩尔比为1: 1: 1。
所述消毒剂的制备方法如下：先将H2O2投入反应釜中，加入分子筛，搅拌均匀，再加入C6H15NO3搅拌均匀，然后缓慢加入H2SO4，最后加入C3H4O2，静置45min-75min，获得消毒剂，备用；期间，控制反应温度在20℃以下。进一步地，其中，H2O2来自浓度≤50wt%的双氧水溶液，H2SO4来自于浓度为96-98wt%的浓硫酸，C3H4O2来自于浓度≥98%的C3H4O2溶液，C6H15NO3来自浓度≥98%的C6H15NO3浓度。
该消毒剂为无色、略有刺激性气味透明液体，相对密度约为1.36，活性氧含量约6.7%，PH<2。
本发明中，消毒剂的添加可对粪便进行消毒杀菌除臭，使固态粪便中的有益元素如Cu、Zn、Fe、Mg、Ca等变成硫酸盐，作为作物生长所需要的营养成分。
S2中，秸秆粉末的添加量为固体粪便质量的30%-40%；所述风化煤的添加量为固体粪便质量的110%-120%，其中，风化煤中有机质含量大于80wt%，腐植酸含量大于40wt%。
S2中，按质量份计，所述催熟剂包括10-16份FeSO4·7H2O、1-3份MgSO4·7H2O、0.5-1.5份糠麸和2-6份H2O。优选地，按质量份计，所述催熟剂包括13份FeSO4·7H2O、2份MgSO4·7H2O、1份糠麸和4份H2O。
S2中，所述催熟剂的制备方法为：先将FeSO4·7H2O与MgSO4·7H2O混合均匀，然后加入糠麸，混合均匀后，加入H2O，混合均匀，获得催熟剂，备用。优选地，其中，FeSO4·7H2O的纯度≥98wt%，MgSO4·7H2O的纯度≥99wt%。
催熟剂的颜色黄白相间，有一定粘性的半疏松状分散体，PH为6~7，相对密度为1.67。
催熟剂的添加及搅拌的操作的进行，可使有机质快速腐熟，获得含有腐植酸的有机肥基质。
进一步地，所述秸秆粉末由农业秸秆破碎获得。将农业秸秆破碎成粉末，进一步地，秸秆粉末为条状，长度不大于3mm，减少粪便中的含水量，可增加有机肥的有机质，又实现了农业秸秆资源化利用，实现农业秸秆还田。
S3中，按质量份计，所述土壤改良剂含有PVA0.5-1.5份、珍珠岩2-6份、有机膨润土15-25份和沸石3-7份。进一步地，按质量份计，所述土壤改良剂包括PVA1份、珍珠岩4份、有机膨润土20份和沸石5份。进一步地，所述珍珠岩的粒径为60-80目。进一步地，所述有机膨润土的粒径为60-80目。进一步地，所述沸石的粒径为60-80目。
优选地，按质量份计，所述土壤改良剂含有PVA1份、珍珠岩4份、有机膨润土20份和沸石5份。
制备时，用搅拌机将上述各原料按配比进行混合即可。
上述土壤改良剂为灰白色，轻质，多孔，具备良好的离子交换性，有一定粘性。
进一步地，在S4之前，还包括向改良有机肥基质中添加养分添加剂的步骤，以使得改良有机肥基质满足商品有机肥标准，具体可根据需要选择、调整，可选地，向改良有机肥基质中添加养分添加剂，搅拌15-18min，使得改良有机肥基质符合NY525-2012标准。可选地，所述养分添加剂可选用市购养分添加剂。
进一步地，所述PVA的聚合度为1700，醇解度为80%。
进一步地，转鼓搅齿复合造粒机进行造粒。
进一步地，有机肥成品的含水率低于30wt%。
进一步地，还包括对有机肥成品进行包装的步骤，即将造粒完成的有机肥成品送入包装成袋机（ZKYT-JBM-60K）进行计量包装，送入成品仓库入库。
一种有机肥，由如上所述的方法制备而成。
本发明对禽畜粪便进行“消毒、熟化、改良”，既解决了养殖业的粪污与种植业的秸秆的环保问题，同时又制造出有机肥。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明将养殖场的粪便全部进行无害化处理，彻底消除了养殖场粪便对环境的损害。
（2）本发明将养殖场的粪便进行资源化利用，生产出一种新的含有多种营养元素（包括微量元素）的有机肥。
（3）本发明所制成的有机肥中有机质高达45%，将农业秸秆资源化利用，实现农业秸秆还田。
（4）本发明所制成的有机肥对土壤具有修复与改良功能。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
以下将以养猪场禽畜为例，对本发明进行进一步说明。
本实施方式中，有机肥的制备方法如下：
收集：将养猪场的排泄物以及冲栏污水蓄积到一个蓄污池，利用粪池搅拌器FJ3000将蓄污池内的粪便翻搅均匀防止沉淀；
固液分离：利用毛发切削泵DR40将池内的粪水吸入固液分离机40m3/h型机内进行脱水，分离出含水45-50%的固体粪便堆积在一个固定场所进入下一步处理流程，污水蓄积在粪水池进行另一种新型液态有机肥的后续处理；
配制：第一步、将含水45-50%的粪便加入到双叶螺旋搅拌机中然后加入消毒剂，消毒剂用量为固态粪便质量的2~3%，不断翻转搅拌10~15分钟，对粪便进行消毒杀菌除臭，使固体粪便中的有益元素，如Cu、Zn、Fe、Mg、Ca等，变成硫酸盐，作为作物生长所需要的营养成分。第二步、向固体粪便中加入秸秆粉末和风化煤，搅拌8~10分钟使固体粪便的有机质含量大于45%，其中，秸秆粉末由农业秸秆用破碎机进行破碎后得到，秸秆粉末长度不大于3mm，所述秸秆粉末用量为固态粪便质量的35%，风化煤中有机质含量大于80wt%、腐植酸含量大于40wt%，风化煤的添加量为固体粪便质量的115%。第三步、加入催熟剂进行腐熟处理，催熟剂用量为固态粪便质量的0.4~0.5%，搅拌10~12分钟使有机质快速腐熟为含有腐植酸的有机肥基质。第四步、加入土壤改良剂，土壤改良剂用量为固态粪便质量的15~20%，搅拌10~15分钟，把混合有机肥的水分降低到30~32%，将PH值调到6~7，获得改良有机肥基质。第五步、向所述改良有机肥基质中加入养分添加剂，养分添加剂用量为固态粪便质量的10~12%，搅拌15~18分钟，整个搅拌过程为53~70分钟，完成固态粪便到符合NY525-2012标准的商品有机肥；
造粒：将经过双叶螺旋搅拌机均匀搅拌后含水30~32%的有机肥输送到转鼓搅齿复合造粒机，进行造粒，烘干将水分降低到30%以下；
包装：将造粒完成的商品有机肥送入包装成袋机（ZKYT-JBM-60K）进行计量包装，送入成品仓库入库。
本实施方式采用的设备如下：
1)收集：养殖场用来蓄存禽畜排泄物的水泥池。
2)粪池搅拌器：FJ3000。
3)毛发切削泵:DR40
4)固液分离机：螺旋叠压挤出固液分离机 40m3/h型。
5)双叶螺旋搅拌机 10T/time型，单次物料处理量可达10t。
6)转鼓搅齿复合造粒机：Φ600*6000型。
7)包装成袋机：ZKYT-JBM-60K。
8)破碎机：HCR600。
9)反应釜：双冷式化工反应釜，材质为不锈钢1Cr18Ni9Ti 。
10)搅拌机：YT-5/25。
所述消毒剂由如下原料制成：
浓度为96~98%的浓硫酸
浓度≥98%的 C3H4O2溶液；
体积浓度为50% 双氧水；
5A分子筛100目，作为催化剂；
浓度≥98%的C6H15NO3，作为稳定剂；
消毒剂中，H2SO4:C3H4O2:H2O2=1:1:1（摩尔比）
消毒剂的制备过程为：用带冷却和搅拌装置的反应釜，将双氧水投入反应釜中，加入5A分子筛（用量为H2SO4质量的1%），拌匀，再加入C6H15NO3（用量为H2SO4质量的0.3%），启动冷却系统，然后缓慢加入浓硫酸，反应温度控制在200C以下，最后再加入C3H4O2溶液，然后静置1小时，得到所需的消毒剂。
按质量份计，所述催熟剂包含13份FeSO4·7H2O、2份MgSO4·7H2O、1份糠麸和4份H2O。按质量份计，所述土壤改良剂包括PVA1份、珍珠岩4份、有机膨润土20份和沸石5份。
本发明的有机肥中无机盐(N、P2O5、K2O)含量≥5wt%，有机质≥45wt%，水分<30wt%，符合NY525-2012标准，且含有多种营养元素，如Fe、Cu、Zn、Mg、Ca等，对作物生长发育具有有益促进作用。综合来看，本发明的方法既可满足国家对养殖业的粪污资源化利用、农作物秸秆资源化利用的迫切需求，同时又可生产出符合国家标准NY525-2012的商品有机肥，解决了环保的痛点，以有机肥替代化肥，可有效防止土壤的二次污染问题，彻底完成自古以来的种养结合的闭环生态系统。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对禽畜粪便进行固液分离处理，获得含水率为45-50wt%的固体粪便；
S2、向S1获得的固体粪便中加入消毒剂，搅拌10-15min；再加入秸秆粉末、风化煤，搅拌，使得所述固体粪便中有机质的含量大于45wt%；然后，加入催熟剂，搅拌20-30min，获得含有腐植酸的有机肥基质；
其中，所述消毒剂的添加量为固体粪便质量的2-3%；所述催熟剂的添加量为固体粪便质量的0.4-0.5%；
S3、将S2获得的有机肥基质与土壤改良剂按100:15-20的质量比混合，搅拌10-15min，获得改良有机肥基质；
其中，所述改良有机肥基质的含水率为30-32%，PH值为6-7；
S4、对S3获得的改良有机肥基质进行造粒、干燥处理，获得有机肥成品。
2.根据权利要求1所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，S2中，按质量份计，所述消毒剂含有95-105份H2SO4、30-40份H2O2、70-80份C3H4O2、0.5-1.5份分子筛和0.15-0.45份C6H15NO3；优选地，所述分子筛为5A分子筛。
3.根据权利要求2所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，所述消毒剂的制备方法如下：先将H2O2投入反应釜中，加入分子筛，搅拌均匀，再加入C6H15NO3搅拌均匀，然后加入H2SO4，最后加入C3H4O2，静置45min-75min，获得消毒剂，备用；期间，控制反应温度在20℃以下。
4.根据权利要求1所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，S2中，秸秆粉末的添加量为固体粪便质量的30%-40%；所述风化煤的添加量为固体粪便质量的110%-120%，其中，风化煤中有机质含量大于80wt%，腐植酸含量大于40wt%。
5.根据权利要求1所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，S2中，按质量份计，所述催熟剂包括10-16份FeSO4·7H2O、1-3份MgSO4·7H2O、0.5-1.5份糠麸和2-6份H2O。
6.根据权利要求5所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，S2中，所述催熟剂的制备方法为：先将FeSO4·7H2O与MgSO4·7H2O混合均匀，然后加入糠麸，混合均匀后，加入H2O，混合均匀，获得催熟剂，备用。
7.根据权利要求1所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，S3中，按质量份计，所述土壤改良剂含有PVA0.5-1.5份、珍珠岩2-6份、有机膨润土15-25份和沸石3-7份。
8.根据权利要求7所述的利用禽畜粪便制备有机肥的方法，其特征在于，所述PVA的聚合度为1700，醇解度为80%。
9.一种有机肥，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的方法制备而成。
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