CN111153749A - 一种农业废弃物处理加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生态环保技术领域，具体是一种农业废弃物处理加工工艺，包括如下步骤：先将作物秸秆、蔬菜残体、杂草和落叶粉粹，高温灭菌；按比例混合调整至C/N比为（25~30）∶1；加入接种物，加水调整含水率至88~92%，充分混合均匀后送入CSTR发酵罐进行中温湿式厌氧发酵；将残渣输送入槽式的发酵设备，塑料膜覆盖发酵20~30天；加入土壤调理剂和功能菌群，20~24℃保存4~6h，再真空干燥至含水量低于5%，然后传送至制粒机制粒制成有机肥。本发明同时具备厌氧发酵和堆肥两种工艺的优势，真正实现了废物资源化、无害化、减量化和经济化处理，有很大的应用前景。

Description

一种农业废弃物处理加工工艺
技术领域
本发明属于生态环保技术领域，具体涉及一种农业废弃物处理加工工艺。
背景技术
农业废弃物是农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活所排放的废弃物的总称。农业废弃物也称农业垃圾，按其成分，包括植物纤维性废弃物和畜禽粪便两类，是农业生产和再生产链环中资源投入与产出物质和能量的差额，是资源利用中产出的物质能量流失份额。
当前，农业废弃物污染问题已成为全球关注的焦点。据统计，全国每年产生的8.2亿吨农作物秸秆中，有2.15亿吨被焚烧和废弃。不仅浪费能源，使土壤的有机质含量下降，导致土壤板结和蓄水能力下降，同时严重污染大气与水环境。
为解决农业废弃物污染问题，国家出台了《关于印发能源发展规划的通知》，其中，指出积极发展生物质液体燃料、气体燃料、固体成型燃料，推动沼气发电、生物质气化发电。在此背景下，进行农业废弃物治理是十分有必要的。
对于农业废弃物而言，直燃发电是当前最为成熟的处理技术，但生物质发电需在资源禀赋较好的地区才具有可行性，而单种的资源原料量少时，发电规模小经济性差。因此，采取直燃焚烧处理农业废弃物的方法受到诸多限制。
基于上述原因，对农业废弃生物质的各种资源化利用方式不断涌现，但效果均不尽如人意。比如，收割作业时对水稻秸秆粗粉碎，就地翻耕入田，但是往往半年后仍没有腐烂，影响作物生长，所以利用秸秆集中制作有机肥的技术是十分有意义的研究课题。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种工艺简单，设计合理，成本低的用农业废弃物处理加工工艺。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种农业废弃物处理加工工艺，包括如下步骤：
(1)先将农业废弃物作物秸秆、蔬菜残体、杂草和落叶粉粹至1.5～2.5mm，然后置于高温灭菌室在100～120℃高温下灭菌4～6h；
(2)将畜禽粪便置于高温灭菌室在100～120℃高温下灭菌4～6h；
(3)向步骤(1)的废弃物中加入步骤(2)的畜禽粪便，根据畜禽粪便和废弃物的TS含量和元素分析结果，按比例混合调整至C/N比为(25～30)∶1，得到发酵原料；
(4)先向步骤(3)的发酵原料中，加入18～22％发酵原料质量的接种物，再加水调整含水率至88～92％，充分混合均匀后送入CSTR发酵罐进行中温湿式厌氧发酵15～25天，发酵产生沼气和残渣，沼气用于提纯制取CNG或发电出售；
(5)将步骤(4)的残渣输送入槽式发酵设备，温度控制在45～60℃，加入微生物和中药渣，混合均匀并调至pH＝6～8，塑料膜覆盖发酵20～30天；
(6)向步骤(5)发酵结束的物料中，加入土壤调理剂和功能菌群，20～24℃保存4～6h，再真空干燥至含水量低于5％，然后传送至制粒机制粒制成有机肥。
较佳地，所述接种物为城市下水道的污泥，湖泊、池塘底部的污泥，粪坑底部的沉渣或屠宰场污泥中的多种组合。
较佳地，所述中温湿式厌氧发酵的温度为30～35℃，pH＝6.5～8。
较佳地，所述槽式发酵设备的底部通风供氧，每隔1～3天通过翻抛机对混合料翻抛1回。
较佳地，所述微生物是由草螺菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黑曲霉菌按1∶4∶2∶3的质量比混合而成的菌群，其中有效活菌数为12～20×108个/g。
较佳地，所述中药渣的加入量为总料质量的15～20％，是由党参、益母草、植芦根和炙红芪按3∶2∶5∶1的质量比组成。
较佳地，所述土壤调理剂的加入量为总料质量的18～22％，是由泥碳、石蜡、硅钙矿、蛭石粉、草木灰和腐殖酸按5∶1∶2∶3∶1∶1的质量比混合成，均衡有机肥中的元素。
较佳地，所述功能菌群由硅酸盐胶质芽孢杆菌、棕色固氮菌、EM菌等量混合而成，其中有效活菌数为8～12×109个/g，优化土壤结构，促进土壤对有机肥的吸收，对农作物的生长有促进作用。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：
(1)同时具备厌氧发酵和堆肥两种工艺的优势，能够获取厌氧发酵工艺的副产品(沼气)、再利用堆肥工艺对厌氧发酵的残渣提升有机肥肥效，以实现低能耗降低含水率处理；真正地实现了废物资源化、无害化、减量化和经济化处理；能够弥补生物质或生活垃圾单原料不足时焚烧经济性差以及畜禽粪便干化焚烧耗能高的缺点。
(2)农业废弃物制备有机肥的所采用的原料来源广泛，价格便宜，而且在制备过程中能高温杀死病原体和虫卵等；而且加入各种有益菌群，能补充大量的有机营养元素和有机质，并改善土壤结构，缓解化肥滥用造成的土壤污染，同时也能减少病虫害；利于植物吸收，对人体健康无害，有很大的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
一种农业废弃物处理加工工艺，包括如下步骤：
(1)先将农业废弃物作物秸秆、蔬菜残体、杂草和落叶粉粹至2mm，然后置于高温灭菌室在110℃高温下灭菌5h；
(2)将畜禽粪便置于高温灭菌室在110℃高温下灭菌5h；
(3)向步骤(1)的废弃物中加入步骤(2)的畜禽粪便，根据畜禽粪便和废弃物的TS含量和元素分析结果，按比例混合调整至C/N比为27.5∶1，得到发酵原料；
(4)先向步骤(3)的发酵原料中，加入20％发酵原料质量的接种物，再加水调整含水率至90％，充分混合均匀后送入CSTR发酵罐进行中温湿式厌氧发酵 20天，发酵产生沼气和残渣，沼气用于提纯制取CNG或发电出售；
(5)将步骤(4)的残渣输送入槽式发酵设备，温度控制在52.5℃，加入微生物和中药渣，混合均匀并调至pH＝7，塑料膜覆盖发酵25天；
(6)向步骤(5)发酵结束的物料中，加入土壤调理剂和功能菌群，22℃保存5h，再真空干燥至含水量为4％，然后传送至制粒机制粒制成有机肥。
所述接种物为城市下水道的污泥，湖泊、池塘底部的污泥，粪坑底部的沉渣或屠宰场污泥的组合。
所述中温湿式厌氧发酵的温度为32.5℃，pH＝7。
所述槽式发酵设备底部通风供氧，每隔2天通过翻抛机对混合料翻抛1回。
所述微生物是由草螺菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黑曲霉菌按 1∶4∶2∶3的质量比混合而成的菌群，其中有效活菌数为16×108个/g。
所述中药渣的加入量为总料质量的17.5％，是由党参、益母草、植芦根和炙红芪按3∶2∶5∶1的质量比组成。
所述土壤调理剂的加入量为总料质量的20％，是由泥碳、石蜡、硅钙矿、蛭石粉、草木灰和腐殖酸按5∶1∶2∶3∶1∶1的质量比混合成，均衡有机肥中的元素。
所述功能菌群由硅酸盐胶质芽孢杆菌、棕色固氮菌、EM菌等量混合而成，其中有效活菌数为10×109个/g，能优化土壤结构，促进土壤对有机肥的吸收，对农作物的生长有促进作用。
实施例2
一种农业废弃物处理加工工艺，包括如下步骤：
(1)先将农业废弃物作物秸秆、蔬菜残体、杂草和落叶粉粹至2.5mm，然后置于高温灭菌室在120℃高温下灭菌6h；
(2)将畜禽粪便置于高温灭菌室在120℃高温下灭菌6h；
(3)向步骤(1)的废弃物中加入步骤(2)的畜禽粪便，根据畜禽粪便和废弃物的TS含量和元素分析结果，按比例混合调整至C/N比为30∶1，得到发酵原料；
(4)先向步骤(3)的发酵原料中，加入22％发酵原料质量的接种物，再加水调整含水率至92％，充分混合均匀后送入CSTR发酵罐进行中温湿式厌氧发酵 25天，发酵产生沼气和残渣，沼气用于提纯制取CNG或发电出售；
(5)将步骤(4)的残渣输送入槽式发酵设备，温度控制在60℃，加入微生物和中药渣，混合均匀并调至pH＝8，塑料膜覆盖发酵30天；
(6)向步骤(5)发酵结束的物料中，加入土壤调理剂和功能菌群，24℃保存6h，再真空干燥至含水量为5％，然后传送至制粒机制粒制成有机肥。
所述接种物为城市下水道的污泥，湖泊、池塘底部的污泥，粪坑底部的沉渣或屠宰场污泥的组合。
所述中温湿式厌氧发酵的温度为35℃，pH＝8。
所述槽式发酵设备底部通风供氧，每隔1天通过翻抛机对混合料翻抛1回。
所述微生物是由草螺菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黑曲霉菌按 1∶4∶2∶3的质量比混合而成的菌群，其中有效活菌数为20×108个/g。
所述中药渣的加入量为总料质量的20％，是由党参、益母草、植芦根和炙红芪按3∶2∶5∶1的质量比组成。
所述土壤调理剂的加入量为总料质量的22％，是由泥碳、石蜡、硅钙矿、蛭石粉、草木灰和腐殖酸按5∶1∶2∶3∶1∶1的质量比混合成，均衡有机肥中的元素。
所述功能菌群由硅酸盐胶质芽孢杆菌、棕色固氮菌、EM菌等量混合而成，其中有效活菌数为12×109个/g，能优化土壤结构，促进土壤对有机肥的吸收，对农作物的生长有促进作用。
实施例3
一种农业废弃物处理加工工艺，包括如下步骤：
(1)先将农业废弃物作物秸秆、蔬菜残体、杂草和落叶粉粹至1.5mm，然后置于高温灭菌室在100℃高温下灭菌4h；
(2)将畜禽粪便置于高温灭菌室在100℃高温下灭菌4h；
(3)向步骤(1)的废弃物中加入步骤(2)的畜禽粪便，根据畜禽粪便和废弃物的TS含量和元素分析结果，按比例混合调整至C/N比为25∶1，得到发酵原料；
(4)先向步骤(3)的发酵原料中，加入18％发酵原料质量的接种物，再加水调整含水率至88％，充分混合均匀后送入CSTR发酵罐进行中温湿式厌氧发酵 15天，发酵产生沼气和残渣，沼气用于提纯制取CNG或发电出售；
(5)将步骤(4)的残渣输送入槽式发酵设备，温度控制在45℃，加入微生物和中药渣，混合均匀并调至pH＝6，塑料膜覆盖发酵20天；
(6)向步骤(5)发酵结束的物料中，加入土壤调理剂和功能菌群，20℃保存4h，再真空干燥至含水量为3％，然后传送至制粒机制粒制成有机肥。
所述接种物为城市下水道的污泥，湖泊、池塘底部的污泥，粪坑底部的沉渣或屠宰场污泥的组合。
所述中温湿式厌氧发酵的温度为30℃，pH＝6.5。
所述槽式发酵设备底部通风供氧，每隔3天通过翻抛机对混合料翻抛1回。
所述微生物是由草螺菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黑曲霉菌按 1∶4∶2∶3的质量比混合而成的菌群，其中有效活菌数为12×108个/g。
所述中药渣的加入量为总料质量的15％，是由党参、益母草、植芦根和炙红芪按3∶2∶5∶1的质量比组成。
所述土壤调理剂的加入量为总料质量的18％，是由泥碳、石蜡、硅钙矿、蛭石粉、草木灰和腐殖酸按5∶1∶2∶3∶1∶1的质量比混合成，均衡有机肥中的元素。
所述功能菌群由硅酸盐胶质芽孢杆菌、棕色固氮菌、EM菌等量混合而成，其中有效活菌数为8×109个/g，能优化土壤结构，促进土壤对有机肥的吸收，对农作物的生长有促进作用。
实验验证
(1)试验对象：以匿名农场的单块地作为试验对象，并将这块地平均分为 4个小块，然后种植相同的农作物玉米进行试验，玉米品种为先玉335。
(2)试验方法：将4块地分别标记成为A、B、C、D，其中，A、B、C为实验组，D为对照组。种植前A、B、C分别用本发明实施例1～3制备的有机肥施肥，D用等量的其他的有机肥施肥，平均10kg/亩；当玉米生长至6～8叶期时追肥1回，平均5kg/亩；当玉米到达授粉期时再追肥1回，平均4kg/亩；每亩种植株数为5000株左右，按常规方式种植，其他管理条件均相同。
(3)玉米种植试验结果如下表所示；
表1不同肥料处理对玉米成熟期的影响
Figure RE-GDA0002439582720000061
本发明工艺所制成的有机肥在玉米的成熟期表达非常好，玉米的鲜、干重均高于对照处理的。同时，该有机肥能够提高玉米的产量，增加穗长、百粒重等，并增产。
表2不同肥料处理对玉米产量和构成因子的影响
Figure RE-GDA0002439582720000062
观察玉米根腐病的发病情况，对照组玉米种植过程，发现具有大量根腐病的现象，进行农药喷施，得以没有造成大的损失，实验组仅少量有玉米根腐病现象。另外，采用本发明工艺制成的有机肥的土壤质量有所提高，土壤的渗水、保水和透气能力增强。
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）先将农业废弃物作物秸秆、蔬菜残体、杂草和落叶粉粹至1.5~2.5mm，然后置于高温灭菌室在100~120℃高温下灭菌4~6h；
（2）将畜禽粪便置于高温灭菌室在100~120℃高温下灭菌4~6h；
（3）向步骤（1）的废弃物中加入步骤（2）的畜禽粪便，根据畜禽粪便和废弃物的TS含量和元素分析结果，按比例混合调整至C/N比为（25~30）∶1，得到发酵原料；
（4）先向步骤（3）的发酵原料中，加入18~22%发酵原料质量的接种物，再加水调整含水率至88~92%，充分混合均匀后送入CSTR发酵罐进行中温湿式厌氧发酵15~25天，发酵产生沼气和残渣，沼气用于提纯制取CNG或发电出售；
（5）将步骤（4）的残渣输送入槽式发酵设备，温度控制在45~60℃，加入微生物和中药渣，混合均匀并调至pH=6~8，塑料膜覆盖发酵20~30天；
（6）向步骤（5）发酵结束的物料中，加入土壤调理剂和功能菌群，20~24℃保存4~6h，再真空干燥至含水量低于5%，然后传送至制粒机制粒制成有机肥。
2.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述接种物为城市下水道的污泥，湖泊、池塘底部的污泥，粪坑底部的沉渣或屠宰场污泥中的多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述中温湿式厌氧发酵的温度为30~35℃，pH=6.5~8。
4.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述槽式发酵设备的底部通风供氧，每隔1~3天通过翻抛机对混合料翻抛1回。
5.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述微生物是由草螺菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黑曲霉菌按1∶4∶2∶3的质量比混合而成的菌群，其中有效活菌数为12~20×108个/g。
6.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述中药渣的加入量为总料质量的15~20%，是由党参、益母草、植芦根和炙红芪按3∶2∶5∶1的质量比组成。
7.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述土壤调理剂的加入量为总料质量的18~22%，是由泥碳、石蜡、硅钙矿、蛭石粉、草木灰和腐殖酸按5∶1∶2∶3∶1∶1的质量比混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种农业废弃物处理加工工艺，其特征在于，所述功能菌群由硅酸盐胶质芽孢杆菌、棕色固氮菌、EM菌等量混合而成，其中有效活菌数为8~12×109个/g。
9.权利要求1~8任意一项所述农业废弃物处理加工工艺制成的有机肥在玉米种植中的应用。
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