CN111099940A - 避免臭气产生的液态有机肥制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种避免臭气产生的液态有机肥制备方法，包括以下加工步骤：(1)分离硫细菌：从禽畜粪便中分离出能够降解硫化氢的硫细菌，驯化、培养，得到硫细菌培养液；(2)制备降解球：对步骤(1)中得到培养的硫细菌进行固定，得到降解球，降解球内部富含三维孔道；(3)原料处理：准备液态有机肥的发酵原料，对发酵原料进行预处理；(4)发酵：将发酵原料、发酵菌剂和降解球放入中进行发酵，降解球与发酵原料的质量份数比为1:40‑120；(5)固液分离：发酵完成后，进行固液分离，得到的液体为液态有机肥。使用本方案制备液态有机肥，有效减少硫化氢的产生，减轻发酵过程中的臭味。
Description
技术领域
本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种避免臭气产生的液态有机肥制备方法。
背景技术
液态有机肥料是有机废弃物(粪便、饼粕、农副产品、食品加工产生的动物下脚料等)经微生物发酵、除臭和腐熟后制作而成的有机肥料，一般用于有机农产品生产的中后期追肥。液态有机肥料含有多种功能性微生物和富含丰富的微量元素，可以改良土壤结构、改善土壤性质、提高土壤肥力水平，并且为作物生长提供充足的营养，使作物茁壮成长。
发酵是制备液体有机肥的一个必经步骤，在发酵过程中需要控制发酵的温度、底物的PH、含氧量等参数，使发酵能够顺利进行。物料在发酵过程中，一些微生物硫酸盐还原菌利用各种有机质或烃类来还原硫酸盐，在异化作用下形成硫化氢。硫化氢有臭鸡蛋气味，而且有剧毒，排放出来不但污染环境，而且对人体健康有很大影响。针对上述问题，现有的解决方案是在发酵装置上专门设置硫化氢除去机构，但由于发酵过程中产生的硫化氢浓度较低，硫化氢除去机构并不能很好的除去硫化气体。
发明内容
本发明意在提供一种避免臭气产生的液态有机肥制备方法，以解决液态有机肥发酵过程中产生硫化氢的问题。
为了达到上述目的，本发明的方案为：避免臭气产生的液态有机肥制备方法，包括以下加工步骤：
(1)分离硫细菌：从禽畜粪便中分离出能够降解硫化氢的硫细菌，驯化、培养，得到硫细菌培养液；
(2)制备降解球：对步骤(1)中得到培养的硫细菌进行固定，得到降解球，降解球内部富含三维孔道；
(3)原料处理：准备液态有机肥的发酵原料，对发酵原料进行预处理；
(4)发酵：将发酵原料、发酵菌剂和降解球放入中进行发酵，降解球与发酵原料的质量份数比为1:40-120；
(5)固液分离：发酵完成后，进行固液分离，得到的液体为液态有机肥。
本方案的工作原理及有益效果在于：
禽畜粪便中存在较为丰富的不同类型的硫细菌，从禽畜粪便中分离、驯化、培养硫细菌，得到的硫细菌具有较强的硫降解能力。将硫细菌固定在具有三维孔道结构的降解球中，三维孔道结构为硫细菌的繁殖提供了空间，硫细菌大量分布在这些三维孔道结构内，能够迅速繁殖、生长。发酵过程中投入降解球，降解球中的硫细菌能够分解硫及硫化物，有效减少硫化氢的产生，减轻发酵过程中的臭味。发酵完成后，进行固液分离，将降解球分离出来可以再次重复使用，有效降低成本。
可选地，步骤(2)中降解球的制备步骤为：
1)将陶瓷原料与水均匀混合形成团状固体，团状固体的含水量控制在42-54％；对团状固体进行焙烧，焙烧10-18h，焙烧温度800-950℃；
2)对焙烧后的团状固体进行破碎，将粒径控制在1.5-4mm，得到载体；
3)在硫细菌培养液中加入载体、蔗糖溶液和海藻酸钠溶液，搅拌，然后加入成型剂得到初成品；将初成品在硬化剂中浸泡5-10min进行硬化处理，捞出、清洗后得到降解球。
发酵过程中会持续的搅拌发酵原料，利用陶瓷原料经焙烧后制得载体，载体的强度高，能够有效对硫细菌、海藻酸钠等进行支撑，有效避免载体在搅拌过程中发生坍塌。陶瓷原料经焙烧后形成三维孔道的结构，使载体能够更多的承载硫细菌、海藻酸钠。利用海藻酸钠与硫细菌培养液混合，最后使得硫细菌被包裹在海藻酸钠凝胶内，能够有效固定硫细菌，避免硫细菌脱落。
可选地，在陶瓷原料与水均匀混合的过程中加入造孔剂，造孔剂与陶瓷原料的质量份数比为1:50-100。添加造孔剂，造孔剂能使载体产生更多的孔洞结构，有利于增加载体的孔隙率，使得载体能够携带更多的硫细菌。
可选地，海藻酸钠溶液的浓度控制在3-6％，蔗糖溶液的浓度控制在40-60％；硫细菌培养液中硫细菌的浓度控制为108cfu/ml-8×108cfu/ml；成型剂为浓度是1.2-2.2％的氯化钙溶液，硬化剂为浓度是3-4％的氯化钙溶液。经申请人研究发现，将上述原料的浓度控制在上述范围，硫细菌能够较好的进行生长繁殖。
可选地，硫细菌培养液、海藻酸钠溶液、载体、蔗糖溶液按质量份数比1：2-5:4-8:2-5的比例混合。
可选地，陶瓷原料包括碳化硅粉和粘土，碳化硅粉与粘土的质量份数比为2.5-6:1。申请人通过实验确定，选用碳化硅粉、粘土作为陶瓷原料进行复配配合，最后得到的载体结构具有较多孔道，而且强度较高。
可选地，发酵原料包括以下质量份数的物料：植物饼渣30-60份、秸秆20-38份、玉米芯12-26份、饲料残渣15-24份、厨卫垃圾18-30份和水150-200份。上述发酵原料来源广泛，价格低廉，有效降低液态有机肥的生产成本；而且将上述物料控制在以上质量份数，发酵的效果较好。
可选地，步骤(4)发酵的步骤中，将温度控制在28-38℃，保持底物氧含量在8-15％的水平。经申请人研究发现，将发酵的条件控制在上述参数，发酵的效果较好，而且硫细菌也能较好的繁殖。
可选地，步骤(4)中的发酵装置包括动力机构和发酵筒，发酵筒内从外到内依次设有环形转板、环形隔板，环形隔板固定在发酵筒内，环形转板转动连接在发酵筒内，环形转板的外壁上设有能与发酵筒内壁接触的外绞龙叶片，环形隔板内转动连接有转轴，转轴上设有内绞龙叶片；环形隔板侧壁的下部开有第一进料口，上部开有第一出料口；环形转板侧壁的下部开有第二进料口，上部开有第二出料口；发酵筒侧壁的上部开有固体出口，下部开有液体出口，固体出口上设有第一阀门，液体出口上设有第二阀门和过滤网；环形转板上设有能够封堵第二出料口的第三阀门；动力机构用于驱动转轴、环形转板转动。
进行发酵时，关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门，将待发酵的物料放置在环形隔板内。启动动力机构，驱动转轴、环形转板发生转动。转轴转动时带动内绞龙叶片一同运动，在内绞龙叶片的作用下，固体物料被向上输送，最后从第一出料口排出，排出的固体物料落在环形隔板与环形转板之间。一部分固体物料通过第一进料口再次进入环形隔板内；另一部分固体物料通过第二进料口进入环形转板与发酵筒围成的空间，被外绞龙叶片向上输送，最后从第二出料口排出，排出的固体物料再次落在环形隔板与环形转板之间，最后分别进入环形隔板内、环形转板与发酵筒围成的空间内，再由内绞龙叶片、外绞龙叶片分别输送。固体物料在环形隔板内、环形隔板与环形转板围成的空间内、环形转板与发酵筒围成的空间内不断循环流动，避免固体物料堆积在发酵筒的底部，有利于物料与氧气等充分接触；而且固体物料在循环流动的过程中，固体物料会不断的实现分流、合流，使得各物料能够充分混合均匀，具有非常良好的搅拌效果；同时也确保了降解球与发酵筒内的原料充分接触，使降解球中的硫细菌能够充分的分解硫及硫化物，避免臭气产生。物料发酵完成后，打开第二阀门，由于设置了过滤网，固体物料被隔绝，只有发酵后得到的液体能够自动从液体出口排出。液体收集完成后，关闭第二阀门和第三阀门，再次启动动力机构，固体物料逐渐被外绞龙叶片输送到固体出口，最后从固体出口排出，实现固体物料的自动排出。
可选地，发酵筒上设有活塞筒，活塞筒内滑动连接有活塞；发酵筒上转动连接有转杆，转杆上设有凸轮，活塞上设有能与凸轮接触的连接杆；活塞筒内设有用于使活塞复位的弹性件；活塞筒上设有单向进气阀和连接有通气管，通气管的一端与发酵筒连通；通气管上设有单向排气阀。
液态有机肥发酵以及硫化菌进行代谢反应均需要氧气，设置活塞筒，在发酵装置工作过程中，凸轮和弹性件使得活塞沿着活塞筒内壁持续的往复滑动，在这个过程中，外界的气体通过单向进气阀进入活塞筒中，然后通过通气管进入发酵筒内，为发酵的顺利进行提供充足的氧气。
附图说明
图1为本发明实施例一中发酵装置主视方向的剖视图；
图2是图中A部分的放大图。
具体实施方式
下面以实施例1为例详细描述避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其他实施例在表1中体现，未示出的部分与实施例1相同。
说明书附图中的附图标记包括：发酵筒10、环形隔板11、第一进料口111、第一出料口112、固体出口12、第一阀门121、液体出口13、第二阀门131、转轴20、内绞龙叶片21、主动齿轮22、环形转板30、外绞龙叶片31、加热件32、内齿圈33、环形腔34、第二进料口35、第二出料口36、第三阀门37、电机40、减速机41、第一半环斜块51、第一排气通道511、第二半环斜块52、空腔53、转杆60、凸轮61、从动齿轮62、活塞筒70、活塞71、连接杆72、弹性件73、通气管74、单向排气阀741、单向进气阀75。
实施例一
避免臭气产生的液态有机肥制备方法，包括以下加工步骤：
(1)分离硫细菌：从禽畜粪便中分离出能够降解硫化氢的硫细菌，驯化、培养，得到硫细菌培养液。
(2)制备降解球：对步骤(1)中得到培养的硫细菌进行固定，得到降解球，降解球内部富含三维孔道；具体的固定步骤如下：
a、将陶瓷原料、造孔剂和水均匀混合形成团状固体，团状固体的含水量控制在48％；对团状固体进行焙烧，焙烧15h，焙烧温度900℃；造孔剂与陶瓷原料的质量份数比为1:80。其中，陶瓷原料包括碳化硅粉和粘土，碳化硅粉与粘土的质量份数比为4:1；造孔剂选用碳酸氢铵。
b、对焙烧后的团状固体进行破碎，将粒径控制在2-3mm，得到载体。
c、在硫细菌培养液中加入载体、蔗糖溶液和海藻酸钠溶液，搅拌，然后加入浓度为1.5％的氯化钙溶液得到初成品；将初成品浸泡在浓度为3.5％的氯化钙溶液中10min进行硬化处理，捞出、清洗后得到降解球。海藻酸钠溶液的浓度控制在4％，蔗糖溶液的浓度控制在50％；硫细菌培养液中硫细菌的浓度控制为108cfu/ml-8×108cfu/ml。其中，硫细菌培养液、海藻酸钠溶液、载体、蔗糖溶液按质量份数比1：3.3:5:3.5的比例混合。
(3)准备以下质量份数的发酵原料：植物饼渣50份、秸秆24份、玉米芯18份、饲料残渣20份、厨卫垃圾20份和水180份；对植物饼渣、秸秆、玉米芯、饲料残渣和厨卫垃圾进行粉碎混合。
(4)发酵：将发酵原料、发酵菌剂和降解球放入中进行发酵，降解球与发酵原料的质量份数比为1:60。发酵过程中，将温度控制在32-36℃，保持底物氧含量在8-12％的水平。
(5)固液分离：发酵完成后，进行固液分离，得到的液体为液态有机肥，最后对液体有机肥进行均质处理、杀菌处理。
如图1、2所示，本方案中用到的发酵装置包括动力机构和发酵筒10，发酵筒10的上部开有排气口，发酵筒10内从外到内依次设有环形转板30、环形隔板11，环形隔板11的下端固定在发酵筒10的底部，环形转板30转动且密封连接在发酵筒10内。环形转板30的外壁上焊接有外绞龙叶片31，外绞龙叶片31的侧边能与发酵筒10内壁接触。环形转板30内开有环形腔34，环形腔34内设有液压油和用于加热液压油的加热件32，本实施例中加热件32为电加热丝，在实施例中主要通过电池为电加热丝供电使电加热丝发热。环形隔板11内转动连接有转轴20，转轴20的上侧穿过发酵筒10并位于发酵筒10的上方，转轴20上焊接有内绞龙叶片21，内绞龙叶片21的侧边与环形隔板11的内壁接触。
环形隔板11左侧侧壁的下部开有第一进料口111，右侧侧壁的上部开有第一出料口112；环形转板30侧壁的下部开有第二进料口35，上部开有第二出料口36，环形转板30上可拆卸的安装有能够封堵第二出料口36的第三阀门37，在本实施例中，第三阀门37通过卡合的方式可拆卸的连接在环形转板30上。发酵筒10右侧侧壁的上部开有固体出口12，固体出口12上连接有出料管，出料管上安装有第一阀门121；发酵筒10右侧侧壁的下部开有液体出口13，液体出口13上连接有出液管，出液管上安装有第二阀门131和过滤网。
动力机构包括电机40、减速机41和转动连接在发酵筒10上方的转杆60，电机40和减速机41共同驱动转轴20、转杆60发生转动。在本实施例中具体连接方式为：电机40和减速机41均固定在发酵筒10上并位于发酵筒10的上方，电机40的输出轴与减速机41的输入轴固定连接，减速机41的输出轴与转轴20固定连接，转轴20上焊接有主动齿轮22，转杆60上焊接有与主动齿轮22啮合的从动齿轮62。环形转板30的上侧穿过发酵筒10的上方，环形转板30的内壁上焊接有内齿圈38，内齿圈38与从动齿轮62啮合。
发酵筒10的上方还设置有左侧开口的活塞筒70，活塞筒70固定在发酵筒10上，活塞筒70内滑动且密封连接有活塞71。转杆60上固定有凸轮61，活塞71上焊接有能与凸轮61接触的连接杆72。活塞筒70内设有用于使活塞71复位的弹性件73，在本实施例中弹性件73为第二弹簧，第二弹簧的一端固定在活塞71的右侧面上，另一端固定在活塞筒70的底部。活塞筒70的右侧壁上安装有单向进气阀75和连接有通气管74，通气管74上设有单向排气阀741。当活塞筒70内的压强增大时，单向排气阀741自动打开，活塞筒70内的气体通过通气管74排出；当活塞筒70内的压强减少时，单向进气阀75自动打开，外界的空气能够通过单向进气阀75进入活塞筒70内。
发酵筒10的底部固定有位于环形隔板11与环形转板30之间的第一半环斜块51和第二半环斜块52，第一半环斜块51的上表面朝第一进料口111一侧倾斜；第二半环斜块52朝环形转板30一侧倾斜。第一半环斜块51和第二半环斜块52上开有相互连通的空腔53，通气管74的自由端与空腔53连通。第一半环斜块51上开设有第一排气通道511，第一排气通道511朝第一进料口111一侧倾斜设置；第二半环斜块52上开设有第二排气通道，第二排气通道朝环形转板30一侧倾斜设置；第一排气通道511与第二排气通道均与空腔53连通。
表1
Claims (10)
1.避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：包括以下加工步骤：
(1)分离硫细菌：从禽畜粪便中分离出能够降解硫化氢的硫细菌，驯化、培养，得到硫细菌培养液；
(2)制备降解球：对步骤(1)中得到培养的硫细菌进行固定，得到降解球，降解球内部富含三维孔道；
(3)原料处理：准备液态有机肥的发酵原料，对发酵原料进行预处理；
(4)发酵：将发酵原料、发酵菌剂和降解球放入中进行发酵，降解球与发酵原料的质量份数比为1:40-120；
(5)固液分离：发酵完成后，进行固液分离，得到的液体为液态有机肥。
2.根据权利要求1所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：步骤(2)中降解球的制备步骤为：
1)将陶瓷原料与水均匀混合形成团状固体，团状固体的含水量控制在42-54％；对团状固体进行焙烧，焙烧10-18h，焙烧温度800-950℃；
2)对焙烧后的团状固体进行破碎，将粒径控制在1.5-4mm，得到载体；
3)在硫细菌培养液中加入载体、蔗糖溶液和海藻酸钠溶液，搅拌，然后加入成型剂得到初成品；将初成品在硬化剂中浸泡5-10min进行硬化处理，捞出、清洗后得到降解球。
3.根据权利要求2所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：在陶瓷原料与水均匀混合的过程中加入造孔剂，造孔剂与陶瓷原料的质量份数比为1:50-100。
4.根据权利要求3所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：海藻酸钠溶液的浓度控制在3-6％，蔗糖溶液的浓度控制在40-60％；硫细菌培养液中硫细菌的浓度控制为108cfu/ml-8×108cfu/ml；成型剂为浓度是1.2-2.2％的氯化钙溶液，硬化剂为浓度是3-4％的氯化钙溶液。
5.根据权利要求4所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：硫细菌培养液、海藻酸钠溶液、载体、蔗糖溶液按质量份数比1：2-5:4-8:2-5的比例混合。
6.根据权利要求2所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：陶瓷原料包括碳化硅粉和粘土，碳化硅粉与粘土的质量份数比为2.5-6:1。
7.根据权利要求1所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：发酵原料包括以下质量份数的物料：植物饼渣30-60份、秸秆20-38份、玉米芯12-26份、饲料残渣15-24份、厨卫垃圾18-30份和水150-200份。
8.根据权利要求1所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：步骤(4)发酵的步骤中，将温度控制在28-38℃，保持底物氧含量在8-15％的水平。
9.根据权利要求1-8任一项所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：步骤(4)中的发酵装置包括动力机构和发酵筒，发酵筒内从外到内依次设有环形转板、环形隔板，环形隔板固定在发酵筒内，环形转板转动连接在发酵筒内，环形转板的外壁上设有能与发酵筒内壁接触的外绞龙叶片，环形隔板内转动连接有转轴，转轴上设有内绞龙叶片；环形隔板侧壁的下部开有第一进料口，上部开有第一出料口；环形转板侧壁的下部开有第二进料口，上部开有第二出料口；发酵筒侧壁的上部开有固体出口，下部开有液体出口，固体出口上设有第一阀门，液体出口上设有第二阀门和过滤网；环形转板上设有能够封堵第二出料口的第三阀门；动力机构用于驱动转轴、环形转板转动。
10.根据权利要求9所述的避免臭气产生的液态有机肥制备方法，其特征在于：发酵筒上设有活塞筒，活塞筒内滑动连接有活塞；发酵筒上转动连接有转杆，转杆上设有凸轮，活塞上设有能与凸轮接触的连接杆；活塞筒内设有用于使活塞复位的弹性件；活塞筒上设有单向进气阀和连接有通气管，通气管的一端与发酵筒连通；通气管上设有单向排气阀。
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|---|---|---|---|---|
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