CN110862280A - 一种有机肥发酵生产方法及系统 - Google Patents

一种有机肥发酵生产方法及系统 Download PDF

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CN110862280A CN201911357447.3A CN201911357447A CN110862280A CN 110862280 A CN110862280 A CN 110862280A CN 201911357447 A CN201911357447 A CN 201911357447A CN 110862280 A CN110862280 A CN 110862280A
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Abstract

本申请提供一种有机肥发酵生产方法及系统，该方法包括：筛选出生活垃圾中的有机质；将有机质制备成原肥；构建有机肥的微量元素配位模型；检测原肥中氮磷钾各元素的含量；将检测到的原肥中氮磷钾各元素的含量、原肥的质量、目标有机肥的氮磷钾各元素的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到微量元素配位模型中，获得向原肥中加入配位剂的质量；向原肥中投入获得的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。本申请将有机质制备成原肥，根据微量元素配位模型快速获得加入原肥中的配位剂的质量，提高了有机肥微量元素配位的准确度，提高了有机肥的生产效率。

Description

一种有机肥发酵生产方法及系统
技术领域
本申请涉及垃圾制肥技术领域，尤其涉及一种有机肥发酵生产方法及系统。
背景技术
随着我国人口的不断增长，生活垃圾越来越多，生活垃圾和餐厨类垃圾中含有40％-70％的有机物质，有机物质便是制作有机肥的原料，加工成肥料适用于改良土壤中硝酸盐的危害，生产绿色食品。垃圾制肥是消除垃圾的重要途径，可以使垃圾重新进入自然物质的良性循环，促进资源的再生产。现有的，人工筛选生活垃圾，劳动强度大，效率低、工作环境差。
现有技术中，无法准确快速的将原肥配置成氮磷钾含量一定的目标有机肥，另外，现有技术中通过鼓风机向发酵设备中提供氧气，供好氧微生物分解垃圾，如何合理有效的控制鼓风机的供氧量是十分重要的。
发明内容
本申请的目的在于提供一种有机肥发酵生产方法及系统，该方法将有机质制备成原肥，根据微量元素配位模型快速获得加入原肥中的配位剂的质量，提高了有机肥微量元素配位的准确度，提高了有机肥的生产效率。
为达到上述目的，本申请提供一种有机肥发酵生产方法，该方法包括：筛选出生活垃圾中的有机质；将有机质制备成原肥；构建有机肥的微量元素配位模型；检测原肥中氮磷钾各元素的含量；将检测到的原肥中氮磷钾各元素的含量、原肥的质量、目标有机肥的氮磷钾各元素的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到微量元素配位模型中，获得向原肥中加入配位剂的质量；向原肥中投入获得的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。
如上的，其中，制备原肥的方法包括如下子步骤：将有机质制成有机肥底料；将有机肥底料送入发酵罐中；将发酵菌剂与有机肥底料混合进行好氧发酵处理。
如上的，其中，将有机质制成有机肥底料包括对有机质进行破碎处理。
如上的，其中，将有机肥底料送入发酵罐中后，为有机肥底料进行高温灭菌处理。
如上的，其中，好氧发酵处理包括如下子步骤：高温灭菌处理完成后，对发酵罐进行降温处理；降温处理完成后，向有机肥底料中投入发酵菌剂；向有机肥底料中供氧。
如上的，其中，根据微生物的耗氧速率计算向发酵罐内供氧所需的风量，计算公式为：
Q＝200RV；
其中，Q表示供氧所需的风量，R表示发酵菌剂所需的耗氧速率，V表示有机肥底料的体积；
其中，发酵菌剂所需的耗氧速率R的计算公式为：
Figure BDA0002336324090000021
其中，Mt1表示t1时刻氧气体积浓度；Mt2表示t2时刻氧气体积浓度；t2和t1均表示时间。
如上的，其中，好氧发酵处理的过程中还包括如下子步骤：采用检测模块检测发酵罐中的环境参数，将检测到的环境参数发送给数据分析处理模块；数据分析处理模块判断环境参数是否符合预设的标准范围，根据判断的结果发送调整控制指令给执行模块；执行模块根据调整控制指令调整发酵条件。
如上的，其中，有机肥的微量元素配位模型的计算公式如下：
有机肥氮元素配位计算公式为：
Figure BDA0002336324090000031
其中，Lpei表示配位剂的质量；Lyuan表示原肥的质量；αyuan表示原肥的氮元素含量；αmu表示目标有机肥的氮元素含量；αpei表示配位剂的氮元素含量；
有机肥磷元素的配位计算公式为：
Figure BDA0002336324090000032
其中，βyuan表示原肥的磷元素含量；βmu表示目标有机肥的磷元素含量；βpei表示配位剂的磷元素含量；
有机肥钾元素的配位计算公式为：
Figure BDA0002336324090000033
其中，γyuan表示原肥的磷元素含量；γmu表示目标有机肥的磷元素含量；γpei表示配位剂的磷元素含量。
本申请还提供一种有机肥发酵生产系统，该系统包括：分选有机质设备，用于分选出生活垃圾中的有机质；制备原肥设备，将有机质制备成原肥；模型构建模块，用于构建有机肥的微量元素配位模型；检测模块，用于检测原肥中氮磷钾各元素的含量；获取模块，用于将检测到的原肥中氮磷钾各元素的含量、目标有机肥的氮磷钾的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到微量元素配位模型中，获得向有机肥中加入配位剂的质量；微量元素配位装置，用于向原肥中投入计算得到的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。
如上的，其中，制备原肥设备包括：制底料装置，用于将有机质炼制成有机肥底料；发酵罐，用于对有机肥底料进行好氧发酵处理。
本申请实现的有益效果如下：
(1)本申请构建了有机肥的微量元素配位模型，根据已知的目标肥料、原肥以及配位剂的氮磷钾各元素的含量和原肥的质量可计算得到加入原肥中配位剂的质量，从而直接根据称量计算获得的质量的配位剂，将合适重量的配位剂直接投入到原肥中，保证了目标原肥的氮磷钾各元素的含量符合要求，提高了元素配位的效率和准确性。
(2)本申请计算了供氧所需的风量，从而根据计算的结果很好的控制了风量，使得风量适中，不会过多或过少，如果风量过多则带走过多的热量，如果风量过少则供氧不够，因此，节约了系统能量，减少了能量损失，微生物供氧适中。
(3)本申请对生活垃圾进行处理，去除生活垃圾内的有害物质，生产有机肥，用于农作物增产，对农作物无毒无害，既避免了生活垃圾对环境造成的污染，又提高了生活垃圾的利用率，并且提高了生产效益。
(4)本申请具有发酵时间短、除尘和除臭味效果好、操作方便、生产出的有机肥的肥效质量高(不含有重金属)，有调节和改善土壤的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的一种有机肥发酵生产方法的流程图。
图2为本申请实施例的制备原肥的流程图。
图3为本申请实施例的有机肥底料发酵处理的流程图。
图4为本申请实施例的一种有机肥发酵生产系统的结构示意图。
附图标记：10-分选有机质设备；20-制备原肥设备；30-检测模块；40-模型构建模块；50-获取模块；60-微量元素配位装置；100-有机肥发酵生产系统。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例一
如图1所示，本申请提供了一种有机肥发酵生产方法，该方法包括如下步骤：
步骤T1，筛选出生活垃圾中的有机质。有机质包括厨余垃圾、菜叶、树叶、瓜皮等，厨余垃圾为饭桌上的剩饭剩菜汤水。
具体的，去除生活垃圾中的大件物体、废金属和塑料，筛选出生活垃圾中的有机质。
具体的，步骤T1包括如下子步骤：
步骤T110，去除生活垃圾中的大件物体。
使用钩机勾出生活垃圾中的大件物体，将剩余的生活垃圾通过输送带送入磁滚筒内。
步骤T120，去除生活垃圾中的废金属。
给磁滚筒供电，磁滚筒不断的转动，金属类物件被吸引在磁滚筒内壁上，非金属类垃圾从磁滚筒内滚落至风选装置内。
步骤T130，去除生活垃圾中的塑料。
给风选装置通风，在风选装置内采用风选的方法去除非金属类垃圾中的塑料，筛选出有机质。
步骤T2，将有机质制备成原肥。
如图2所示，步骤T2中包括如下子步骤：
步骤S1，将有机质制成有机肥底料。
对有机质进行破碎处理，破碎后的有机质的细度为小于120目。
步骤S2，将有机肥底料送入发酵罐中，对有机肥底料进行高温灭菌处理。
有机肥底料送入发酵罐中后，对有机肥底料进行无害化处理：为有机肥底料进行三小时的高温灭菌处理，灭菌处理后，将发酵罐内的温度降温至50度，使得中温性微生物快速达到活性状态，提高有机肥底料的发酵速率。
步骤S3，将发酵菌剂与有机肥底料混合进行好氧发酵处理。发酵后的有机肥底料为粉末状。优选的，将发酵菌剂与无害化处理后的有机肥底料进行好氧发酵处理。
如图3所示，步骤S3中包括如下子步骤：
步骤S310，将高温灭菌处理后的有机肥底料进行降温处理。
步骤S320，降温处理完成后，向有机肥底料中投入发酵菌剂。
发酵菌剂中包括好热性微生物和中温性微生物，有利于在有机肥底料高温和低温时都能有效的分解其中的有机物质。发酵初期，有机肥底料温度从20度上升到40度，主要是中温性微生物分解有机物质(例如糖类、淀粉和蛋白质)，随着中温性微生物分解的过程中不断的产生热量，有机肥底料的温度在几天后达到50度以上，则进入高温发酵阶段，在高温发酵阶段，好热性微生物分解有机物(例如纤维素、半纤维素和果胶)，热量不断积累，堆肥温度上升为60度到80度，随着好热微生物的死亡或进入休眠状态，则有机肥底料的温度逐渐下降，进入降温阶段，降温阶段，有机物质大部分已经被分解。根据本发明的一个具体实施例，发酵菌剂为芽孢细菌(中温性微生物)和好热放线菌(好热性微生物)，添加比例均为有机肥底料的0.15％。
发酵菌剂在有氧的条件下对有机肥底料中的有机物质进行分解，代谢产物主要是二氧化碳、水和热量，有机肥底料的温度逐渐升高。有机肥底料中微量的重金属通过微生物发酵而钝化，对土壤无危害。
步骤S330，向有机肥底料中通入氧气。
根据本发明的一个具体实施例，每隔一定时间根据微生物的耗氧速率计算供氧所需的风量，该风量有鼓风机提供。
供氧所需的风量计算公式为：
Q＝200RV；
其中，Q表示供氧所需的风量，R表示发酵菌剂所需的耗氧速率(通过分析仪测得)，V表示有机肥底料的体积。
耗氧速率的计算公式为：
Figure BDA0002336324090000071
其中，Mt1表示t1时刻氧气体积浓度；Mt2表示t2时刻氧气体积浓度；t2和t1均表示时间。
根据本发明的一个具体实施例，堆体冷却所需的风量为供氧所需的风量的6-15倍。
根据本发明的一个具体实施例，在发酵的过程中使用搅拌机对有机肥底料进行不断的搅拌，使有机肥底料中的有机物质充分的分解，提高有机物质的分解速率。
好氧发酵处理的过程中还包括如下子步骤：
步骤S340，采用检测模块检测发酵罐中的环境参数，将检测到的环境参数发送给数据分析处理模块。
其中，检测模块包括温度传感器、湿度传感器、PH值检测计、氧气含量测量计等。
步骤S350，数据分析处理模块判断环境参数是否符合预设的标准范围，根据判断的结果发送调整控制指令给执行模块，并将环境参数显示到显示模块上以利于工作人员观察。
其中，在预设的标准范围条件下发酵罐内的有机肥底料能够正常的发酵。
步骤S360，执行模块根据调整控制指令调整发酵罐中的发酵条件。其中，发酵条件包括温度、湿度、PH值、发酵菌剂的质量、通入发酵罐内的风量等。
其中，执行模块包括加热装置、去湿装置、PH值条件装置和供氧装置。
步骤S4，对发酵处理后的有机肥底料进行高温发酵腐熟。
使有机肥底料成为易于农作物吸收的水溶性有机质和氨基酸的原肥，以便于制肥时和多种生化制剂配位，形成碳、氮加富载体微生物培养基，来促进土壤理化系数变化，以达到提高肥效的目的。
将废料通过铲车运出。
步骤T3，构建有机肥的微量元素配位模型。
以向原肥中加入的配位剂的质量为输出值，微量元素配位模型的计算公式如下：
根据有机肥氮元素配位计算公式获得为配置目标有机肥的氮元素所需的配位剂的质量；根据有机肥磷元素配位计算公式获得为配置目标有机肥的磷元素所需的配位剂的质量；根据有机肥钾元素配位计算公式获得为配置目标有机肥的钾元素所需的配位剂的质量。
有机肥氮元素配位计算公式为：
Figure BDA0002336324090000081
其中，Lpei表示配位剂的质量；Lyuan表示原肥的质量；αyuan表示原肥的氮元素含量；αmu表示目标有机肥的氮元素含量；αpei表示配位剂的氮元素含量。
有机肥磷元素的配位计算公式为：
Figure BDA0002336324090000082
其中，βyuan表示原肥的磷元素含量；βmu表示目标有机肥的磷元素含量；βpei表示配位剂的磷元素含量。
有机肥钾元素的配位计算公式为：
Figure BDA0002336324090000083
其中，γyuan表示原肥的磷元素含量；γmu表示目标有机肥的磷元素含量；γpei表示配位剂的磷元素含量。
步骤T4，检测原肥的氮磷钾各元素的含量。
步骤T5，将检测到的原肥的氮磷钾各元素的含量、原肥的质量、目标有机肥的氮磷钾各元素的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到有机肥微量元素配位模型中，获得向原肥中加入配位剂的质量。
步骤T6，向原肥中投入获得的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。
具体的，根据计算获得的向原肥中加入配位剂的质量，则称取计算得出的质量的配位剂，将称取的配位剂加入到原肥中，配置成目标原肥。
向原肥中加入计算得到的质量份数的尿素，调整碳氮比。
向原肥中加入计算得到的质量份数的磷元素肥料，调整碳磷比。
向原肥中加入计算得到的质量份数的钾元素肥料，调整碳钾比。
根据本发明的一个具体实施例，选定施肥作物后，根据现有技术中的作物养分表获得该作物所使用有机肥的氮磷钾各元素的含量作为目标有机肥的氮磷钾各元素的含量值。根据上述方法计算向原肥中投入的配位剂的质量份数，向原肥中投入该质量份数的配位剂获得目标有机肥，用于施入选定的施肥作物中。
根据本发明的一个具体实施例，一种有机肥的生产方法，包括：从生活垃圾中分选出有机质；对有机质进行细碎处理获得有机肥底料；将有机肥底料送入发酵罐中；对有机肥底料进行高温搅拌3个小时；高温搅拌3个小时结束后，将发酵罐内的温度降温至50度；发酵罐内的温度降温到50度后，向发酵罐内加入发酵菌剂对有机肥底料进行好氧发酵9小时，生产出原肥；然后根据施肥作物需要使用的有机肥的氮磷钾的含量向原肥中添加氮磷钾等元素的配位剂来配置目标有机肥。
实施例二
如图4所示，本申请提供了一种有机肥发酵生产系统100，该系统包括：
分选有机质设备10，用于分选出生活垃圾中的有机质，有机质包括厨余垃圾、菜叶、树叶、瓜皮等有机物质。
分选有机质设备10包括：钩机，用于勾选出生活垃圾中的大件物体；磁滚筒，用于选出生活垃圾中的金属类物件；风选装置，用于筛选出生活垃圾中的塑料物件。
制备原肥设备20，将有机质制备成原肥，原肥用于配制成目标有机肥。
制备原肥设备20包括：制底料装置，用于将有机质炼制成有机肥底料；发酵罐，用于对有机肥底料进行好氧发酵处理；搅拌器，用于对发酵处理的有机肥底料不断的搅拌，提高发酵速率。
制底料装置包括：破碎机，用于对有机质进行破碎处理；有机肥底料池，用于储存有机肥底料，用于将破碎处理好的有机肥底料输送到有机肥底料池中。
模型构建模块40，用于构建有机肥的微量元素配位模型，根据有机肥的微量元素配位模型可以快速的获取配位剂的质量，从而缩短配制目标有机肥的时间，提高生产目标有机肥的效率。
检测模块30，用于检测原肥中氮磷钾各元素的含量，将检测出的结果输入到有机肥的微量元素配位模型中，用于获取配位剂的质量。
获取模块50，用于将检测到的原肥中氮磷钾各元素的含量、目标有机肥的氮磷钾的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到微量元素配位模型中，获得向有机肥中加入配位剂的质量。
微量元素配位装置60，用于称取计算得到的质量的配位剂，向原肥中投入计算得到的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。
本申请实现的有益效果如下：
(1)本申请构建了有机肥的微量元素配位模型，根据已知的目标肥料、原肥以及配位剂的氮磷钾各元素的含量和原肥的质量可计算得到加入原肥中配位剂的质量，从而直接根据称量计算获得的质量的配位剂，将合适重量的配位剂直接投入到原肥中，保证了目标原肥的氮磷钾各元素的含量符合要求，提高了元素配位的效率和准确性。
(2)本申请计算了供氧所需的风量，从而根据计算的结果很好的控制了风量，使得风量适中，不会过多或过少，如果风量过多则带走过多的热量，如果风量过少则供氧不够，因此，节约了系统能量，减少了能量损失，微生物供氧适中。
(3)本申请对有机质进行处理，去除有机质内的有害物质，生产有机肥，用于农作物增产，对农作物无毒无害，既避免了有机质对环境造成的污染，又提高了有机质的利用率，并且提高了生产效益。
(4)本申请具有发酵时间短、除尘和除臭味效果好、操作方便、生产出的有机肥肥效质量高(不含有重金属)，有调节和改善土壤的作用。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种有机肥发酵生产方法，其特征在于，该方法包括：
分选出生活垃圾中的有机质有机质；
将有机质生活垃圾中分选后的有机质制备成原肥；
构建有机肥的微量元素配位模型；
检测原肥中氮磷钾各元素的含量；
将检测到的原肥中氮磷钾各元素的含量、原肥的质量、目标有机肥的氮磷钾各元素的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到微量元素配位模型中，获得向原肥中加入配位剂的质量；
向原肥中投入获得的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。
2.根据权利要求1所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，制备原肥的方法包括如下子步骤：
将有机质制成有机肥底料；
将有机肥底料送入发酵罐中；
将发酵菌剂与有机肥底料混合进行好氧发酵处理。
3.根据权利要求2所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，将有机质制成有机肥底料包括：
对有机质进行破碎处理。
4.根据权利要求2所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，将有机肥底料送入发酵罐中后，为有机肥底料进行高温灭菌处理。
5.根据权利要求4所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，好氧发酵处理包括如下子步骤：
高温灭菌处理完成后，对发酵罐进行降温处理；
降温处理完成后，向有机肥底料中投入发酵菌剂；
向有机肥底料中供氧。
6.根据权利要求5所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，根据微生物的耗氧速率计算向发酵罐内供氧所需的风量，计算公式为：
Q＝200RV；
其中，Q表示供氧所需的风量，R表示发酵菌剂所需的耗氧速率，V表示有机肥底料的体积；
其中，发酵菌剂所需的耗氧速率R的计算公式为：
Figure FDA0002336324080000021
其中，Mt1表示t1时刻氧气体积浓度；Mt2表示t2时刻氧气体积浓度；t2和t1均表示时间。
7.根据权利要求5所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，好氧发酵处理的过程中还包括如下子步骤：
采用检测模块检测发酵罐中的环境参数，将检测到的环境参数发送给数据分析处理模块；
数据分析处理模块判断环境参数是否符合预设的标准范围，根据判断的结果发送调整控制指令给执行模块；
执行模块根据调整控制指令调整发酵条件。
8.根据权利要求1所述的有机肥发酵生产方法，其特征在于，有机肥的微量元素配位模型的计算公式如下：
有机肥氮元素配位计算公式为：
Figure FDA0002336324080000022
其中，Lpei表示配位剂的质量；Lyuan表示原肥的质量；αyuan表示原肥的氮元素含量；αmu表示目标有机肥的氮元素含量；αpei表示配位剂的氮元素含量；
有机肥磷元素的配位计算公式为：
Figure FDA0002336324080000023
其中，βyuan表示原肥的磷元素含量；βmu表示目标有机肥的磷元素含量；βpei表示配位剂的磷元素含量；
有机肥钾元素的配位计算公式为：
Figure FDA0002336324080000031
其中，γyuan表示原肥的磷元素含量；γmu表示目标有机肥的磷元素含量；γpei表示配位剂的磷元素含量。
9.一种有机肥发酵生产系统，其特征在于，该系统包括：
分选有机质设备，用于分选出生活垃圾中的有机质；
制备原肥设备，将有机质制备成原肥；
模型构建模块，用于构建有机肥的微量元素配位模型；
检测模块，用于检测原肥中氮磷钾各元素的含量；
获取模块，用于将检测到的原肥中氮磷钾各元素的含量、目标有机肥的氮磷钾的含量和配位剂的氮磷钾各元素的含量输入到微量元素配位模型中，获得向有机肥中加入配位剂的质量；
微量元素配位装置，用于向原肥中投入计算得到的质量的配位剂，调整发酵后的原肥的碳氮比和碳磷比，制成目标有机肥。
10.根据权利要求9所述的有机肥发酵生产系统，其特征在于，制备原肥设备包括：
制底料装置，用于将有机质炼制成有机肥底料；
发酵罐，用于对有机肥底料进行好氧发酵处理。
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