CN111099933B - 一种秸秆基有机肥微分发酵系统及秸秆基有机肥制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种能高效粉碎秸秆，从生物质发酵秸秆的基础基质出发，从接触面积、粉碎手段，温度控制、植物营养吸收率、发酵液的回收化利用这几个角度，提高秸秆基土壤改良有机肥微分发酵的效率的装置，优化生物质有机肥的制备工艺，从理化角度提升秸秆基生物质有机肥的制备效率和质量。本发明还提供一种利用上述发酵系统制备秸秆基有机肥的方法。

Description

一种秸秆基有机肥微分发酵系统及秸秆基有机肥制备方法

技术领域

本发明属于有机肥料制备技术领域，具体涉及一种秸秆基有机肥微分发酵系统及秸秆基有机肥制备方法。

背景技术

随着社会的不断发展，传统农业面临的几个问题凸显：一是我国作为农作物产出大国，在环境保护政策日益规范化、严格化的时代背景下，农作物秸秆的资源化利用的需求日益强烈。二是我国农业生产中，无机肥料的大量使用，使得我国耕地出现了氮、磷、钾等含量残留大幅度提高，但是有机质含量下降，直接后果是病虫害增多，土壤的物理结构特性和微生物系统被严重破坏，周而复始，土壤的整体有机质含量大幅度下降，无机肥类和农药残留大幅度在土壤中增加。土壤出现了酸化、板结、透气性差，保水能力和保肥能力大幅度下降，严重制约了我国农业的可持续发展。因此土壤的生物质修复，土壤生态系统的修复还原，实现有机农业、无公害化农业也是我国农业发展的主导方向。将秸秆的资源化利用适应环保的要求，以及利用秸秆作为生物质有机肥的基质，利用秸秆为原料的生物有机肥，由于其对土壤改良优异的生物活性和针对土壤现行板结、透水等问题的独特修复方式，已经成为全球公认的土壤生物质改性、绿色有机农业可持续发展的优选方案。

目前资源化利用秸秆的生物质发酵方法，面临的共性问题是，生产工业相对复杂，菌种培育目前采用的是常规方法，对温度、湿度、发酵液的循环利用工艺不成熟，成本高、培育速度和效率也有待提高。因此本申请从生物质发酵秸秆的基础基质出发，从接触面积、粉碎手段，温度控制、植物营养吸收率、发酵液的回收化利用这几个角度，提高秸秆基土壤改良有机肥微分发酵的效率，优化生物质有机肥的制备工艺，从理化角度提升秸秆基生物质有机肥的制备效率和质量。

发明内容

基于此，为了实现资源化利用秸秆的生物质发酵的目的，克服传统处理方法中秸秆基土壤改良有机肥微分发酵的效率低、成本高等问题，本发明提供了一种秸秆基有机肥微分发酵系统及秸秆基有机肥制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种秸秆基有机肥微分发酵系统，包括粉碎器和发酵池，所述发酵池由第一壳体、加热部、第一搅拌部和回流部组成，所述加热部为均匀分布在发酵池内的若干连通的注水管道，所述注水管道与壳体外部的加热设备连通；所述回流部由发酵池底部的回收盒和连通回收盒的回流管和回流泵组成，所述回流管由垂直于回收盒的两根第一回流管和平行于回收盒的第二回流管连通而成，所述第二回流管上设有喷头；所述第一搅拌部包括若干Y形搅拌器，设置于回流盒的上方；所述Y形搅拌器与回流盒之间设有孔洞隔板。

进一步的，所述粉碎器包括第二壳体、第二搅拌部、振动筛和集料仓，所述振动筛位于粉碎器壳体内的下方，所述第二搅拌部由横向搅拌器和竖向搅拌器组成，所述横向搅拌器为设置在壳体的一侧的横向推进式搅拌器，所述竖向搅拌器为垂直设于振动筛上方的Y形搅拌器，所述集料仓位于振动筛的下方。

进一步的，所述Y形搅拌器在搅拌的同时能够实现沿轴向往返运动。

进一步的，所述Y形搅拌器包括电机、连接电机的第一转轴、通过传送带与第一转轴连接的第二转轴、与第二转轴连接的第二杆件、通过铰链与第二杆件连接的第一杆件、和第一杆件连接的Y形刚体。Y形搅拌器在电机的带动下上下移动，实现上层与下层颗粒的均匀交换，与此同时，还大大加快了搅拌速率，使秸秆粉碎效率与微生物与秸秆粉末的混合效率得到显著提升。Y形搅拌器受电机控制，动力系统开始供电后，电机的第一转轴开始正常工作并带动第二转轴转动，通过铰链连接的第一杆件与第二杆件在第二转轴的转动下不断运动并对Y形搅拌器施加作用力带动其上下移动。

进一步的，所述孔洞隔板孔洞直径为50至100微米，目前农业制备有机肥的共性问题是，菌剂与基质秸秆采用传统手工拌和的方式，效率不高且接触面积不大，不能最大效率的提供菌剂繁殖所需要的接触面和繁殖效能。本发明将高浓度混合菌剂集中于发酵池底部，通过依靠泵工作的回流管将其提升，再通过喷头喷淋，大大提高了混合菌剂的利用率，也解决了发酵液的高效循环使用问题。

进一步的，所述振动筛包含有筛网，所述筛网的目数为80-200目。所述振动筛是一种过滤性的机械分离设备，由筛网和振子组成，筛网的粗细以目表示，一般50目以下的为粗筛网，80目以上的为细筛网。振子是一个偏心轮，在电动机带动下旋转，使筛架发生振动。由于筛架的振动，秸秆颗粒流到筛面上时较粗的固体颗粒就留在筛面上，并沿斜面从一端排出，较细的固相颗粒通过筛孔流到下方池去。本发明中使用的振动筛选取细筛网，使小于规定粒径的秸秆颗粒通过筛孔进入下方集料仓，大于规定粒径的秸秆颗粒继续受到搅拌，直至全部掉入集料仓为止。

上述技术方案中需要动力系统的装置均连接有动力系统，引用现有技术即可，文中不一一描述。

本发明还提供一种利用上述发酵系统制备秸秆基有机肥的方法，包括如下步骤：

（1）在所述粉碎器内加入秸秆，将秸秆粉碎后在集料仓内得到秸秆颗粒；秸秆经粉碎器粉碎后的尺寸为200微米∽0.1厘米；

（2）将步骤（1）得到的秸秆颗粒加入到所述发酵池内，同时加入混合菌剂，启动发酵池，发酵温度40-60℃，发酵5-30天得到秸秆发酵料，所述混合菌剂包括EM菌剂、尿素、磷酸二铵和硫酸钾；

（3）将步骤（2）得到的秸秆发酵料与膨润土、凹凸棒土混合搅拌，制得粗料；

（4）将步骤（3）得到的粗料进行造粒、烘干后得到秸秆基有机肥；

进一步的，上述方法中的原料配比如下：

秸秆 500∽860份

尿素 2∽10份

磷酸二铵 1.2∽6份

硫酸钾 1.5∽7.5份

膨润土 100∽150份

凹凸棒土 50∽100份

EM菌剂 2∽8份

水 500∽900份。

所述EM菌剂，它将自然界中主要的五大类有益菌（包含光合菌群、乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性放线菌及发酵系的丝状菌群）十个属、八十多种微生物有机地集合在一起，形成一个强大的功能群体，这个功能群体在生长中产生的有益物质及其分泌物成为各自或相互生长的基础，通过这种增殖关系，组成了复杂而稳定的微生物生态系统。

所述发酵池内的注水管道，通过加热系统，保证发酵池系统温度维持于菌落最适生长温度40-60℃，通过微生物菌群繁殖的合适温度，实现快速繁殖，可以根据气温、环境温度按需设置，这样就保证了再菌群繁殖的不同阶段，都能提供稳定的繁殖发酵温度，进一步加速菌群的快速繁殖进程。

与现有技术相比，本发明的创新之处在于：设计了一种能高效粉碎秸秆，从生物质发酵秸秆的基础基质出发，从接触面积、粉碎手段，温度控制、植物营养吸收率、发酵液的回收化利用这几个角度，提高秸秆基土壤改良有机肥微分发酵的效率的装置，优化生物质有机肥的制备工艺，从理化角度提升秸秆基生物质有机肥的制备效率和质量。通过粉碎器中Y形搅拌器的作用，实现上下层秸秆颗粒的均匀交换，节约人力；进入发酵池的秸秆颗粒通过粉碎器的处理变成细颗粒材料，增加了与微生物混合的表面积，大大提高有机肥料的产出效率；回流管与喷头的设置解决了传统菌剂处理所存在的菌剂利用率极低的现状，最终可制得有机肥料。

附图说明

图1所示为本发明的粉碎器结构示意图；

图2所示为本发明的发酵池剖面示意图；

图3所示为本发明的Y形搅拌器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1 秸秆基有机肥微分发酵系统

一种秸秆基有机肥微分发酵系统，包括粉碎器（图1）和发酵池（图2），发酵池由第一壳体2-7、加热部、第一搅拌部和回流部组成，所述加热部为均匀分布在发酵池内的若干连通的注水管道2-5，注水管道2-5有竖向四根和一跟横向的管道连通，注水管道与壳体外部的加热设备连通，管道内充有循环水，通过外部加热设备控制温度，使发酵池保持恒温；回流部由发酵池底部的回收盒2-3和连通回收盒2-3的回流管2-4和回流泵（未在图中示出）组成，回流管2-4由垂直于回收盒2-3的两根第一回流管2-4-1和平行于回收盒的第二回流管2-4-2连通而成，第二回流管2-4-2上设有喷头2-6；第一搅拌部包括若干Y形搅拌器2-1，设置于回收盒2-3的上方，在两根注水管道之间设有一个Y形搅拌器2-1； Y形搅拌器2-1与回流盒2-3之间设有孔洞隔板2-2，孔洞隔板孔洞直径为50至100微米。

粉碎器包括第二壳体1-1、第二搅拌部、振动筛1-4和集料仓1-5，振动筛1-4位于粉碎器壳体内的下方，第二搅拌部由横向搅拌器1-2和竖向搅拌器1-3组成，横向搅拌器1-2为设置在壳体的一侧的横向推进式搅拌器，竖向搅拌器为1-3垂直设于振动筛上方的Y形搅拌器，集料仓1-5位于振动筛1-4的下方。振动筛1-4包含有筛网1-4-1，所述筛网的目数为80目。

Y形搅拌器2-1在搅拌的同时能够实现沿轴向往返运动，本实施例Y形搅拌器2-1（图3）包括电机2-1-5、连接电机2-1-5的第一转轴2-1-6、通过传送带与第一转轴连接2-1-6的第二转轴2-1-7、与第二转轴2-1-7连接的第二杆件2-1-4、通过铰链2-1-3与第二杆件2-1-4连接的第一杆件2-1-2、和第一杆件2-1-2连接的Y形刚体2-1-1。Y形搅拌器2-1在电机的带动下上下移动，实现上层与下层颗粒的均匀交换，与此同时，还大大加快了搅拌速率，使秸秆粉碎效率与微生物与秸秆粉末的混合效率得到显著提升。Y形搅拌器2-1受电机控制，动力系统开始供电后，电机的第一转轴2-1-6开始正常工作并带动第二转轴2-1-7转动，通过铰链2-1-3连接的第一杆件2-1-2与第二杆件2-1-4在第二转轴2-1-7的转动下不断运动并对Y形搅拌器施加作用力带动其上下移动。

上述技术方案中需要动力系统的装置均连接有动力系统，引用现有技术即可，文中不一一描述。

实施例2 利用实施例1的发酵系统制备秸秆基有机肥的方法

具体步骤：

（1）在粉碎器内加入秸秆，将秸秆粉碎后在集料仓内得到秸秆颗粒；秸秆经粉碎器粉碎后的尺寸为200微米∽0.1厘米；

（2）将步骤（1）得到的秸秆颗粒加入到所述发酵池内，同时加入混合菌剂，启动发酵池即Y形搅拌器启动搅拌，发酵温度60℃，发酵时间10天得到秸秆发酵料，所述混合菌剂包括EM菌剂、尿素、磷酸二铵和硫酸钾；Y形搅拌器不断上下移动大大提升混合菌剂与秸秆颗粒混合速率，部分混合菌剂下渗进入下方收集盒中，通过回流管的吸力提升，由上部喷头喷淋处微分混合菌剂，重新进行与秸秆颗粒混合过程，实现混合菌剂的循环利用，提升了有机肥料的产出效率，大大加大了混合菌剂的利用率。

（3）将步骤（2）得到的秸秆发酵料与膨润土、凹凸棒土混合搅拌，制得粗料；

（4）将步骤（3）得到的粗料进行造粒、烘干后得到秸秆基有机肥；

上述方法中的原料配比如下：

秸秆760份，尿素6份，磷酸二铵 3份，硫酸钾4份，膨润土120份，凹凸棒土 60份，EM菌剂 6份，水800份。

实施例3 利用实施例1的发酵系统制备秸秆基有机肥的方法

具体步骤：

（1）在粉碎器内加入秸秆，将秸秆粉碎后在集料仓内得到秸秆颗粒；秸秆经粉碎器粉碎后的尺寸为200微米∽0.1厘米；

（2）将步骤（1）得到的秸秆颗粒加入到所述发酵池内，同时加入混合菌剂，启动发酵池，发酵温度50℃，发酵20天得到秸秆发酵料，所述混合菌剂包括EM菌剂、尿素、磷酸二铵和硫酸钾；

（3）将步骤（2）得到的秸秆发酵料与膨润土、凹凸棒土混合搅拌，制得粗料；

（4）将步骤（3）得到的粗料进行造粒、烘干后得到秸秆基有机肥；

上述方法中的原料配比如下：秸秆680份，尿素7份，磷酸二铵 2.1份，硫酸钾5.7份，膨润土140份，凹凸棒土60份，EM菌剂7份，水680份。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种秸秆基有机肥微分发酵系统，包括粉碎器和发酵池，其特征在于，所述发酵池由第一壳体、加热部、第一搅拌部和回流部组成，所述加热部为均匀分布在发酵池内的若干连通的注水管道，所述注水管道与壳体外部的加热设备连通；所述回流部由发酵池底部的回收盒和连通回收盒的回流管和回流泵组成，所述回流管由垂直于回收盒的两根第一回流管和平行于回收盒的第二回流管连通而成，所述第二回流管上设有喷头；所述第一搅拌部包括若干Y形搅拌器，设置于回流盒的上方；所述Y形搅拌器与回流盒之间设有孔洞隔板；所述粉碎器包括第二壳体、第二搅拌部、振动筛和集料仓，所述振动筛位于粉碎器壳体内的下方，所述第二搅拌部由横向搅拌器和竖向搅拌器组成，所述横向搅拌器为设置在壳体的一侧的横向推进式搅拌器，所述竖向搅拌器垂直设于振动筛上方的Y形搅拌器，所述集料仓位于振动筛的下方；所述Y形搅拌器在搅拌的同时能够实现沿轴向往返运动；所述Y形搅拌器包括电机、连接电机的第一转轴、通过传送带与第一转轴连接的第二转轴、与第二转轴连接的第二杆件、通过铰链与第二杆件连接的第一杆件、和第一杆件连接的Y形刚体；所述孔洞隔板孔洞直径为50至100微米；所述振动筛包含有筛网，所述筛网的目数为80-200目。

2.一种利用权利要求1所述的发酵系统制备秸秆基有机肥的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在所述粉碎器内加入秸秆，将秸秆粉碎后在集料仓内得到秸秆颗粒；

（2）将步骤（1）得到的秸秆颗粒加入到所述发酵池内，同时加入混合菌剂，启动发酵池，发酵温度40-60℃，进行发酵5-30天得到秸秆发酵料，所述混合菌剂包括EM菌剂、尿素、磷酸二铵和硫酸钾；

（3）将步骤（2）得到的秸秆发酵料与膨润土、凹凸棒土混合搅拌，制得粗料；

（4）将步骤（3）得到的粗料进行造粒、烘干后得到秸秆基有机肥。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，原料配比如下：

秸秆 500∽860份

尿素 2∽10份

磷酸二铵 1.2∽6份

硫酸钾 1.5∽7.5份

膨润土 100∽150份

凹凸棒土 50∽100份

EM菌剂 2∽8份

水 500∽900份。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述秸秆经粉碎器粉碎后的尺寸为200微米~0.1厘米。