CN110922012A

CN110922012A - 一种畜禽粪污固体发酵设备及方法

Info

Publication number: CN110922012A
Application number: CN201911258779.6A
Authority: CN
Inventors: 黄�俊; 李少杰; 段洪中; 张龙; 张振颖; 杨晓燕
Original assignee: Zhucheng Damuyuan Machinery Co ltd; Shandong Jinniu Group Co ltd; Institute of Microbiology of CAS
Current assignee: Zhucheng Damuyuan Machinery Co ltd; Shandong Jinniu Group Co ltd; Institute of Microbiology of CAS
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-03-27

Abstract

本发明涉及一种畜禽粪污固体发酵设备及方法，包括以下步骤：将物料的水分调到50‑60％，pH在6.0‑8.0之间；添加有机物料腐熟剂；在滚筒式好氧发酵罐中进行好氧发酵；检测发酵完物料的有机质、水分、pH、蛔虫卵及粪大肠菌群数。本发明能促进畜禽粪污在3‑7内快速腐熟分解，和常规方法30‑120天相比大大提高了发酵速率，降低了能耗；并且能够彻底的将原料中的病菌、虫卵等杀灭，达到生物有机肥原料的国家标准；发酵设备机械化、自动化程度高，发酵过程中透气性好，无臭味及其他刺激性味道，无二次污染。

Description

一种畜禽粪污固体发酵设备及方法

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种畜禽粪污固体发酵设备及方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现阶段我国对畜禽粪污、餐厨垃圾、木林废弃物等的处理主要采用焚烧与掩埋的方法，当然也有一些企业利用腐熟剂处理畜禽粪污和农作物秸秆等，但大多采用传统开放式堆肥处理方式，也有一些企业采用厌氧方式处理。开放式堆肥处理方式既需要大型设备，并且需要占用较大的场地，且整个过程释放恶臭气体，或多或少的会带来二次污染，成为影响生态环境的一大问题，因此节能减排、低碳化处理迫在眉睫。传统堆肥方法，物料在开放系统中，氧气、温度、湿度在表层和内部差异很大，发酵无法持续处于最佳条件，所以发酵周期长(30-120天)，急需一种能快速腐熟物料的封闭式装置及相应技术。

专利CN109867425A公开了一种畜禽粪污厌氧发酵模拟装置及方法，包括装有畜禽粪污的发酵瓶、上盖和集气袋，所述发酵瓶上端连接有所述上盖，所述上盖上设有五个贯穿于上下表面的通孔，所述五个通孔上分别贯穿安装有温度计、pH计、出气管、进料管和用于向发酵瓶内粪污进行喷雾的喷雾管，所述出气管将发酵瓶和集气袋的进气口连通，所述进料管用于在试验过程中向发酵瓶内添加各类发酵促进剂或抑制剂，进料管位于发酵瓶外的一端通过密封塞密封。该发酵模拟装置及方法采用的是厌氧发酵，厌氧发酵有机质的分解速度慢、周期长、异味浓；释放热能少，难以将原料中的病菌、虫卵等彻底杀灭；且其分解产物除植物养分外，尚易积累有机酸及CH₄、H₂S等还原性物质，当其达到一定程度时，则对作物生长不利甚至有害。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种快速高效腐熟畜禽粪污的设备及方法，该方法采用的是好氧发酵。好氧发酵过程中产生较多热量，能促进畜禽粪污快速腐熟分解，有机质迅速转化生成较多的二氧化碳、水及其它养分物质；发酵温度较高能将原料中的病菌、虫卵等彻底杀灭；发酵过程机械化、自动化、周期短，无臭味及其他刺激性味道，无二次污染。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种畜禽粪污固体发酵方法，包括以下步骤：

将物料的水分调到50-60％，pH在6.0-8.0之间；

添加有机物料腐熟剂；

在滚筒式好氧发酵罐中进行好氧发酵；

检测发酵完物料的有机质、水分、pH、蛔虫卵和粪大肠菌群数。

本发明旨在高效快速分解畜禽粪污等有机废弃物，使其变废为宝，成为利于农业发展的物料，再辅以不同有益微生物使其成为优良的微生物肥料。本申请利用原位生态处理方式实现3-7天内快速分解，能保证废弃物在新鲜状态下处理，避免有害生物菌和毒素的产生；实现在有机废弃物的源头进行无害化和资源化处理。

在一些实施例中，检测物料的有机质、水分、pH指标，根据检测数据调节物料的水分和pH，使获得的粗产品能够满足国标的相应要求。

在一些实施例中，有机物料腐熟剂的加入可以加速各种有机物料(包括畜禽粪便、农作物秸秆、生活垃圾及城市污泥等)腐熟分解。

在一些实施例中，在环境温度低于20℃时，给予35℃的起始温度，进行3-7天的快速分解阶段，该阶段通入空气，每天定时搅拌，实时检测，在温度为60℃左右维持2-3天，发酵过程中温度最高到65℃左右，观察物料湿度、颜色、质地等，待物质含水约30-40％、无臭味、有些微氨氮气味、颜色呈棕褐色、质地松软蓬松，视为发酵结束。

在一些实施例中，各种有机物料包括畜禽粪便、农作物秸秆、生活垃圾及城市污泥等。

本发明还提供了一种滚筒式好氧发酵设备，包括：罐体，所述罐体的两端分别设置有漏水网板，所述罐体内部间隔设置有挡料圆盘和方向挡板，所述罐体一端还与进料绞龙相连，所述罐体的一端还设置有出料口，所述罐体内横向上还均匀设置有加热管道。

研究发现：通过采用本申请滚筒式好氧发酵设备可以使物料的混合、透气和温度保持的更为均匀、稳定，从而提高了物料的整体的发酵效果和效率，产品质量得到提高。

在一些实施例中，所述挡料圆盘的直径1600～1700mm，厚度16～18mm。用于阻挡、减缓物料移动速度，以免使还没有充分发酵的物料被排出罐外。

在一些实施例中，所述方向挡板：长1160～1180mm，宽180～190mm，轴向斜角15～17°。罐体内壁沿罐体轴向上设置有多组方向挡板，优选的，共分为6组，每组沿罐体圆周设置有6根方向挡板，总共36根，跟随罐体旋转，增加机械搅拌力，起到移动、打散物料的作用。如果没有此装置，物料很难在罐体内形成一个均一的状态，并且很容易堆积到某个部位，形成发酵死角，导致发酵不彻底。

随着方向挡板数量的增加，方向挡板对物料的搅拌、移动、打散的效果增强，但若方向挡板数量过多，不仅增加能耗和设备投资，且会对物料的移动产生一定的反作用，因此，在一些实施例中，罐体内壁沿罐体轴向上设置有多组方向挡板，每组沿罐体圆周设置有4-6根方向挡板，以提高物料的搅拌、移动、打散的效率。

在一些实施例中，所述漏水网板厚4～5mm，宽150～160mm，高100～110mm，共12根，环形网状不锈钢材料，连接罐体与两端，起到阻挡固体物料漏出，并疏漏发酵过程中蒸发出的水分。发酵过程中，尤其是温度升到50℃以后，会产生大量蒸汽，这些蒸汽可以顺着漏水网板排到罐体外，如果没有此装置，则蒸汽在罐体内壁凝结成水以后又重新滴到物料上，这样发酵过程中产生的多余水分就无法排出罐外，形成了无效循环，更无法使物料的水分从进罐前50-60％降到30％左右。

本发明的有益效果在于：

(1)滚筒式好氧发酵设备自动化程度高、易于操作、透气性好，工艺参数简单，能够节省大量人力物力，发酵周期短，提高生产效率。有机物料腐熟剂菌种搭配合理、活性高、功能强大。所得的粗产品不仅无病害、无虫卵、无异味，且有机质及氮指标都不会减少，产品质量得到显著提高。

(2)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请的工艺流程图；

图2是装置的内部结构透视图；

其中，1挡料圆盘、2方向挡板、3进料绞龙、4出料口、5漏水网板、6加热管道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，针对传统堆肥方法，物料在开放系统中，氧气、温度、湿度在表层和内部差异很大，发酵无法持续处于最佳条件，发酵周期长的问题。因此，本发明提出一种畜禽粪污固体发酵设备及技术，包括以下步骤：

(1)分析物料特性：检测物料的有机质、水分、pH等理化指标；

(2)调节物料比例：根据检测数据，将物料的水分调到50-60％，pH在6.0-8.0之间；

(3)添加有机物料腐熟剂：按每吨原料加1kg有机物料腐熟剂的比例添加菌剂，并混合均匀；

(4)好氧发酵：将调配好的原料进入到滚筒式好氧发酵罐中，在环境温度低于20℃时(11月到次年4月)，给予35℃的起始温度，进行3-7天的快速分解阶段，该阶段通入空气，每天定时搅拌，实时检测，在温度为60℃左右维持2-3天，发酵过程中温度最高到65℃左右，观察物料湿度、颜色、质地等，待物质含水约30-40％、无臭味、有些微氨氮气味、颜色呈棕褐色、质地松软蓬松，视为发酵结束。

(5)粗产品检测：检测发酵完物料的有机质、水分、pH等理化指标。

本发明还提供了一种滚筒式好氧发酵设备，罐体长8500mm，直径2400，壁厚16mm。正转进料，反转出料，实现好氧发酵过程。

挡料圆盘：直径1600mm，厚度16mm，用于阻挡、减缓物料移动速度，以免使还没有充分发酵的物料被排出罐外。

方向挡板：长1160mm，宽180mm，轴向斜角15°，位于罐体内壁，通过跟随罐体旋转起到移动、打散物料的作用。

进料绞龙：由一根Φ220长1200mm的绞龙承担进料功能，将调配后的物料加入罐体内。

出料口，由减速电机带动螺杆控制出料口门升降，达到开关出料口的功能。

漏水网板：环形网状不锈钢材料(厚5mm)连接罐体与两端，起到阻挡固体物料漏出，并疏漏多余水分的功能。

加热管道：直径83mm厚8mm由热风机生成并注入热风，通过布于罐体内的加热管道均匀加热物料，使得罐体内温度处于适宜发酵的温度。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

(1)新入场的牛粪随机取样，检测牛粪的有机质为70.43％，水分为74.6％，pH6.7；

(2)取20m³的牛粪和10m³的蘑菇渣(含水16.15％)混合均匀，将含水量调到55％；

(3)取混合好的物料26m³，按比例加入26kg有机物料腐熟剂(含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，二者的活菌数制备为2：1，总有效活菌数5亿/克)，混合均匀，开启罐体搅拌系统(正转)，从罐体进料口通过进料绞龙进入到滚筒式好氧发酵罐中，开启罐体加热系统，将罐内温度提升到35℃，然后关闭加热，保温，发酵开始，每隔2h开启罐体搅拌系统，搅拌20min，每隔6h开启鼓风系统，向罐体内部通入新鲜空气10min(同时需保证此时罐体搅拌系统打开)；

(4)发酵36h时，温度升到45℃，关闭加热装置，48h温度50℃，60h温度57℃，最高升到62℃，到115h时温度开始下降，128h温度下降到40℃，取样检测；

(5)检测结果：发酵后物料无臭味、有些微氨氮气味、颜色呈深棕色、质地松软蓬松，有机质为46.34％、水分为28.46％、pH6.8、未检出蛔虫卵、粪大肠菌群阴性；

(6)结果判断：基本符合作为生物有机肥的指标，可作为原材料使用；

(7)出料：开启罐体搅拌系统(反转)，并开启出料绞龙，从出料口出料。

实施例2

(1)新入场的鸭粪随机取样，检测鸭粪的有机质为63.56％，水分为67.3％，pH6.9；

(2)取20m³的鸭粪和6m³的蘑菇渣(含水16.15％)混合均匀，将含水量调到55.5％；

(3)将混合好的物料26m³，按比例加入26kg有机物料腐熟剂(含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，二者的活菌数制备为1：1，总有效活菌数5亿/克)，混合均匀，开启罐体搅拌系统(正转)，从罐体进料口通过进料绞龙进入到滚筒式好氧发酵罐中，发酵开始，每隔6h开启罐体搅拌系统，搅拌30min，同时开启鼓风系统，向罐体内部通入新鲜空气30min；

(4)发酵28h时，温度升到42℃，36h温度50℃，50h温度57℃，最高升到64℃，到98h时温度开始下降，112h温度下降到38℃，取样检测；

(5)检测结果：发酵后物料无臭味、有些微氨氮气味、颜色呈棕褐色、质地松软蓬松，有机质为48.33％、水分为26.78％、pH7.0、未检出蛔虫卵、粪大肠菌群阴性；

实施例3：

一种滚筒式好氧发酵设备，包括：罐体，所述罐体的两端分别设置有漏水网板5，所述罐体内部间隔设置有挡料圆盘1和方向挡板2，所述罐体一端还与进料绞龙3相连，所述罐体的一端还设置有出料口4，所述罐体内横向上还均匀设置有加热管道6。

使用时，将混合好的物料按比例加入有机物料腐熟剂，混合均匀，开启罐体搅拌系统(正转)，从罐体进料口通过进料绞龙3进入到滚筒式好氧发酵罐中，发酵开始，每隔6h开启罐体搅拌系统，搅拌30min，同时开启鼓风系统，向罐体内部通入新鲜空气30min；

待发酵结束后，出料：开启罐体搅拌系统(反转)，并开启出料绞龙，从出料口4出料。

实施例4：

所述挡料圆盘1的直径1600～1700mm，厚度16～18mm。用于阻挡、减缓物料移动速度，以免使还没有充分发酵的物料被排出罐外。

实施例5：

所述方向挡板2：长1160～1180mm，宽180～190mm，轴向斜角15～17°。罐体内壁沿罐体轴向上设置有多组方向挡板2，优选的，共分为6组，每组沿罐体圆周设置有6根方向挡板2，总共36根，跟随罐体旋转，增加机械搅拌力，起到移动、打散物料的作用。如果没有此装置，物料很难在罐体内形成一个均一的状态，并且很容易堆积到某个部位，形成发酵死角，导致发酵不彻底。

实施例6：

随着方向挡板2数量的增加，方向挡板2对物料的搅拌、移动、打散的效果增强，但若方向挡板2数量过多，不仅增加能耗和设备投资，且会对物料的移动产生一定的反作用，因此，在一些实施例中，罐体内壁沿罐体轴向上设置有多组方向挡板2，每组沿罐体圆周设置有4-6根方向挡板2，以提高物料的搅拌、移动、打散的效率。

实施例7：

所述漏水网板5厚4～5mm，宽150～160mm，高100～110mm，共12根，环形网状不锈钢材料，连接罐体与两端，起到阻挡固体物料漏出，并疏漏发酵过程中蒸发出的水分。发酵过程中，尤其是温度升到50℃以后，会产生大量蒸汽，这些蒸汽可以顺着漏水网板5排到罐体外，如果没有此装置，则蒸汽在罐体内壁凝结成水以后又重新滴到物料上，这样发酵过程中产生的多余水分就无法排出罐外，形成了无效循环，更无法使物料的水分从进罐前50-60％降到30％左右。

实施例8：

所述罐体可以根据需要设计总体积，满足不同场景的使用要求，因此，在本实施例中，所述罐体的总体积为10～80m3，其中，物料的充填比例为50％～70％。

实施例9：

一种滚筒式好氧发酵设备，罐体长8500mm，直径2400，壁厚16mm。正转进料，反转出料，实现好氧发酵过程。

出料口：由减速电机带动螺杆控制出料口门升降，达到开关出料口的功能。

加热管道直径83mm厚8mm由热风机生成并注入热风，通过布于罐体内的加热管道均匀加热物料，使得罐体内温度处于适宜发酵的温度。

对比例1

与实施例1的不同之处在于，采用堆肥发酵，发酵时间为30-120天。

(1)、(2)同实施例1；

(3)取混合好的物料26m³，按比例加入26kg有机物料腐熟剂，混合均匀，堆成长8米、宽4米、高约0.8米的垛，开始发酵，每天9：00点和18：00点各测量堆芯温度一次；

(4)因环境温度低于20℃，发酵起始较慢，发酵第8天时，温度升到45℃，每隔5天翻垛一次，发酵第15天时，温度升到55℃，在55℃左右持续了5天，在50℃左右持续了7天，温度开始缓慢下降，到发酵35天时温度下降到40℃，取样检测；

(5)检测结果：发酵后物料基本无臭味、有些微氨氮气味、大部分颜色较深，有局部颜色较浅，接近未发酵的颜色(说明有些地方发酵不是很彻底)，总体颜色呈棕色、质地松软蓬松，有机质为39.78％、水分为35.61％、pH6.9。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种畜禽粪污固体发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：

将物料的水分调到50-60％，pH在6.0-8.0之间；

添加有机物料腐熟剂；

在滚筒式好氧发酵罐中进行好氧发酵；

检测发酵完物料的有机质、水分、pH。

2.如权利要求1所述的畜禽粪污固体发酵方法，其特征在于，检测物料的有机质、水分、pH指标，根据检测数据调节物料的水分和pH。

3.如权利要求1所述的畜禽粪污固体发酵方法，其特征在于，所处理的物料为污染性的畜禽粪便。

4.如权利要求1所述的畜禽粪污固体发酵方法，其特征在于，所述污染性的畜禽粪便包括：牛粪、鸭粪。

5.如权利要求1所述的畜禽粪污固体发酵方法，其特征在于，在环境温度低于20℃时，给予35℃的起始温度，进行3-7天的快速分解阶段，该阶段通入空气，每天定时搅拌，实时检测，在温度为60℃左右维持2-3天，发酵过程中温度最高到65℃左右，观察物料湿度、颜色、质地等，待物质含水约30-40％、无臭味、有些微氨氮气味、颜色呈棕褐色、质地松软蓬松，视为发酵结束。

6.一种滚筒式好氧发酵设备，其特征在于，包括：罐体，所述罐体的两端分别设置有漏水网板，所述罐体内部间隔设置有挡料圆盘和方向挡板，所述罐体一端还与进料绞龙相连，所述罐体的一端还设置有出料口，所述罐体内横向上还均匀设置有加热管道。

7.如权利要求6所述的滚筒式好氧发酵设备，其特征在于，所述挡料圆盘的直径1600～1700mm，厚度16～18mm。

8.如权利要求6所述的滚筒式好氧发酵设备，其特征在于，所述方向挡板：长1160～1180mm，宽180～190mm，轴向斜角15～17°。

9.如权利要求6所述的滚筒式好氧发酵设备，其特征在于，所述罐体内壁沿罐体轴向上设置有多组方向挡板，每组沿罐体圆周设置有4～6根方向挡板。

10.如权利要求6所述的滚筒式好氧发酵设备，其特征在于，所述漏水网板厚4～5mm，宽150～160mm，高100～110mm。