CN111777458A - 一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法及其有机肥料产物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法，包括以下步骤：S1获取段状物料：将双层纸张夹带生物炭卷曲多层后沿轴向切割成段，该段状物料至少包括大物料和小物料，大物料与小物料的体积比为(2‑4)：1；S2原料混合：将100‑200质量份的家禽粪便、10‑15质量份的段状物料、5‑10质量份生物炭和2‑5质量份的微生物菌剂混合，搅拌均匀。本发明通过在发酵原料中混入多种体积的段状物料和生物炭，在稠浆状家禽粪便中形成至少三级孔隙调整，提高空气流通度，提高可利用氧气量，促进有机质降解，缩短降解进程，提高有效产量；并且该段状物料结构分解较慢，同样能够在肥料中形成支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，改善土壤理化性质。

Description

一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法及其有机肥料产物
技术领域
本发明涉及肥料生产领域，尤其涉及一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法及其有机肥料产物。
背景技术
随着新农村的建设，家禽养殖逐渐产业化，规模化养殖场的数量逐年增加，但随之集中大量产生的家禽粪便利用率低，处理困难，污染严重。而家禽粪便又是传统的农家肥原料，其有机物含量高，营养丰富，但传统的直接粪便堆肥有效产量低，因此，养殖户处理积极性不高。
我国还是农业大国，农业生产中产生了大量秸秆，其中玉米、水稻、小麦等大宗作物的秸秆每年高达7亿吨，其中仅有不到1/3实现了还田，秸秆肥料化利用率不足20％，被焚烧或废弃的秸秆达20％以上。而生物炭通常是指利用农林废弃物等生物质，在缺氧和一定温度条件下热解形成的稳定的富碳产物。它有较大的孔隙度和比表面积，较强的吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力，因此可广泛应用于土壤改良、肥料缓释剂、固碳减排等。
传统的堆肥方式是在通风良好、氧气充足的条件下，通过好氧菌对废物进行吸收、氧化以及分解以产生肥料，并且好氧堆肥温度较高，能够最大限度地杀灭病原菌。但家禽粪便一般呈稠浆状，并且堆肥时堆积挤压进一步造成其内部孔隙缩小，造成内部氧气量不足，转变为厌氧发酵从而造成有效产量降低。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种家禽粪便混合生物炭有机肥料，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法，包括以下步骤：
S1获取段状物料：将双层纸张夹带生物炭卷曲多层后沿轴向切割成段，该段状物料至少包括大物料和小物料，所述大物料与所述小物料的体积比为(2-4)：1；
S2原料混合：将100-200质量份的家禽粪便、10-15质量份的段状物料、5-10质量份生物炭和2-5质量份的微生物菌剂混合，搅拌均匀；
S3发酵：将混合物后放入发酵池发酵，定时翻搅降温，温度控制在60-80℃，时间10-15天，测pH为7.2-8.3时得到发酵料；
S4造粒：将发酵料放入成型机中制为粒装或块状。
优选地，在步骤S1中，所述大物料与所述小物料的数量比为1：(1-2)。
优选地，在步骤S1中，将至少一层纸张通过压制辊压制为波纹状，并且波纹高度为0.2-0.5cm。
优选地，在步骤S1中，所述双层纸张夹带生物炭卷曲至少3-5圈。
优选地，在步骤S1中，将所述生物炭与浆料混合后均匀铺设与双层纸张之间。
优选地，所述浆料为泥浆。
优选地，所述泥浆含水率为70％-80％。
优选地，所述浆料含有淀粉类高分子吸水树脂。
优选地，所述淀粉类高分子吸水树脂的质量占所述浆料质量的0.5％-1％。
优选地，所述纸张采用麻类植物纤维制成。
优选地，在步骤S1中，所述双层纸张夹带生物炭后空心卷起，其空心直径为1-1.5cm。
优选地，所述微生物菌剂至少包括枯草芽孢杆菌和紫色非硫细菌。
本发明还提供了一种家禽粪便混合生物炭有机肥料，通过家禽粪便、生物炭和微生物菌剂混合发酵而成，发酵原料中还包括段状物料，所述段状物料由双层纸张夹带至少部分所述生物炭卷曲多层后沿轴向切割而成，再与所述家禽粪便、剩余所述生物炭和所述微生物菌剂混合，该物料至少包括大物料和小物料，所述大物料与所述小物料的体积比为(2-4)：1。
优选地，至少部分所述生物炭与浆料混合后涂覆在所述纸张表面。
优选地，所述双层纸张中的至少一层为波纹纸，所述波纹纸高度为0.2-0.5cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过在发酵原料中混入多种体积的段状物料和生物炭，在稠浆状家禽粪便中形成至少三级孔隙调整，通过大物料提供堆体的整体架构支撑，通过小物料增加其内部宏观孔隙度，通过生物炭增加微观孔隙度，提高空气流通度，提高可利用氧气量，促进有机质降解，缩短降解进程，提高有效产量；并且该段状物料和生物炭结构分解较慢，同样能够在肥料中形成支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，改善土壤理化性质；同时，生物炭能够吸附固定发酵产生的温室气体等有害物质，减少发酵过程中的有害气体排放。
(2)本发明一方面通过浆料稳定双层纸张卷曲形态，另一方面，浆料具有一定含水作用，调节发酵过程中水分含量，促进有机质降解和堆肥腐熟化进程；并且进一步采用泥浆或淀粉类高分子吸水树脂，对环境无污染，肥料也能够具有一定保水作用，提高土壤透气性。
(3)本发明使得家禽粪便发酵程度高、腐熟快，肥料无恶臭，并能够改善土壤理化性质，调节根际土壤有益微生物比例，可完全替代化学农药及化肥，提高废弃资源利用率，降低生产成本。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
实施例1：
一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法，包括步骤：
S1获取段状物料：将双层纸张夹带生物炭卷曲多层后沿轴向切割成段，该段状物料至少包括大物料和小物料，所述大物料与所述小物料的体积比为2：1。
其中，大物料与小物料的体积差别，既可以由不同的切割长度造成，也可以由不同的卷曲圈层数造成，优选将物料设置为长度和直径较为相近的立方体结构，以增强结构强度。
并且，通过纸张的支撑结构，减少生物炭用量，降低生产成本，并且通过纸张包裹部分生物炭，保持生物炭孔隙结构较为通透，能够较好的吸附气体。
优选将生物炭与浆料混合后均匀铺设与双层纸张之间，通过浆料使得生物炭粘合为整体，并增强与纸张的粘合力度以及卷曲成型稳定性。该浆料具体可采用泥浆，该泥浆可以来自于养殖场的日常清理或者河道清淤，含有大量营养物质，提高肥效。该泥浆优选控制其含水率为70％-80％，使其具有塑性形态。浆料具有一定含水作用，调节发酵过程中水分含量，减少流动水，提高通风性，促进有机质降解和发酵进程，并且对环境无污染，肥料也能够具有一定保水作用，提高土壤透气性。浆料中还可混入一定量的淀粉类高分子吸水树脂，以提高含水作用，并且对环境无污染，肥料也能够具有一定保水作用，提高土壤透气性。该用量优选为淀粉类高分子吸水树脂的质量占浆料质量的0.5％-1％，以平衡含水作用和成本支出。
S2原料混合：将100质量份的家禽粪便、10质量份的段状物料、5质量份生物炭和2质量份的微生物菌剂混合，搅拌均匀。
S3发酵：将混合物后放入发酵池发酵，定时翻搅降温，温度控制在60-80℃，时间10-15天，测pH为7.2-8.3时得到发酵料。
S4造粒：将发酵料放入成型机中制为粒装或块状。
其中，纸张优选采用麻类植物纤维制成，纤维较长，纸面粗糙，与浆料粘合较好，不易发酵分解，并且成本低。该纸张不仅在发酵过程中提高发酵原料的孔隙率，提高空气流通度，提高可利用氧气量，促进有机质降解和发酵进程，并防止原料内部过热过度腐化，产生有害病菌，并且由于纤维不易分解，使得其在肥料产物中还是大量存在，一方面同样提高肥料孔隙率，促进有益物质与土壤、根系接触，另一方面，提高土壤透气性，改善土壤理化性质。
为了进一步提高孔隙率，采用双层纸张，并进一步优选采用波纹纸，具体采用高度在0.2-0.5cm左右的波纹纸，波纹纸的纸面呈现波浪形条纹，其高度即指波浪高度，波纹纸不仅提高孔隙率，并且波纹纸卷曲后与浆料、另一纸张相互支撑，提供更好的支撑强度，受挤压也不易变形。
其中，该纸张可以优选采用厚度范围为0.1-0.5cm，并进一步地，两层纸张夹带浆料卷曲后整体直径为3-5cm，或卷曲3-5圈层，以增强结构强度，提供支撑结构。优选地，大物料与小物料的数量比为1：(1-2)，通过大物料提供堆体的整体架构支撑，通过小物料增加其内部孔隙度。
为增加纸卷与发酵原料的接触，优选纸张填充浆料后空心卷起，其空心直径为1-1.5cm，使得家禽粪便能够部分进入该空心部分，使得纸卷充分浸入发酵原料中，提供结构支撑，并使得肥料中部分固体基肥处于物料的内部，能够缓慢释放肥效。
该微生物菌剂至少包括枯草芽孢杆菌和紫色非硫细菌。枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一种细菌，为革兰氏阳性的好气性菌，普遍存在于土壤及植物体表，菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。枯草杆菌能够在作物根际或体内定殖，进而培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生。紫色非硫细菌在光照厌氧和黑暗好氧条件下均能降解有机物，减小肥料异味，并且菌体细胞富含蛋白质、维生素等营养物，增强肥效。该微生物菌剂可根据具体家禽粪便种类直接采购市场上成熟的菌剂。
实施例2：
制备大物料与小物料的体积比为3：1。
将150质量份的家禽粪便、13质量份的段状物料、7质量份生物炭和3质量份的微生物菌剂混合，搅拌均匀。
其它步骤相同。
实施例3：
制备大物料与小物料的体积比为4：1。
将200质量份的家禽粪便、15质量份的段状物料10质量份生物炭和5质量份的微生物菌剂混合，搅拌均匀。
其它步骤相同。
综上所述，本发明通过在发酵原料中混入段状物料和生物炭，在稠浆状家禽粪便中形成大尺寸支撑，增加其孔隙度，提高空气流通度，提高可利用氧气量，促进有机质降解和堆肥腐熟化进程，提高有效产量；并且该段状物料结构分解较慢，同样能够在肥料中形成支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，改善土壤理化性质，可完全替代化学农药及化肥，提高废弃资源利用率，降低生产成本。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1获取段状物料：将双层纸张夹带生物炭卷曲多层后沿轴向切割成段，该段状物料至少包括大物料和小物料，所述大物料与所述小物料的体积比为(2-4)：1；
S2原料混合：将100-200质量份的家禽粪便、10-15质量份的段状物料、5-10质量份生物炭和2-5质量份的微生物菌剂混合，搅拌均匀；
S3发酵：将混合物后放入发酵池发酵，定时翻搅降温，温度控制在60-80℃，时间10-15天，测pH为7.2-8.3时得到发酵料；
S4造粒：将发酵料放入成型机中制为粒装或块状。
2.根据权利要求1所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，在步骤S1中，所述大物料与所述小物料的数量比为1：(1-2)。
3.根据权利要求1所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，在步骤S1中，将至少一层纸张通过压制辊压制为波纹状，并且波纹高度为0.2-0.5cm。
4.根据权利要求1所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，在步骤S1中，所述双层纸张夹带生物炭卷曲至少3-5圈。
5.根据权利要求1所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，在步骤S1中，将所述生物炭与浆料混合后均匀铺设与双层纸张之间。
6.根据权利要求5所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，所述浆料为泥浆。
7.根据权利要求1所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法，其特征在于，所述微生物菌剂至少包括枯草芽孢杆菌和紫色非硫细菌。
8.根据权利要求1-7任一所述的家禽粪便混合生物炭的发酵方法制备的有机肥料，通过家禽粪便、生物炭和微生物菌剂混合发酵而成，其特征在于，发酵原料中还包括段状物料，所述段状物料由双层纸张夹带至少部分所述生物炭卷曲多层后沿轴向切割而成，再与所述家禽粪便、剩余所述生物炭和所述微生物菌剂混合，该物料至少包括大物料和小物料，所述大物料与所述小物料的体积比为(2-4)：1。
9.根据权利要求8所述的有机肥料，其特征在于，至少部分所述生物炭与浆料混合后涂覆在所述纸张表面。
10.根据权利要求8所述的有机肥料，其特征在于，所述双层纸张中的至少一层为波纹纸，所述波纹纸高度为0.2-0.5cm。
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