CN113754478A - 一种曝气式固液态滩涂有机肥、制备方法及发酵装置 - Google Patents

一种曝气式固液态滩涂有机肥、制备方法及发酵装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曝气式固液态滩涂有机肥，所述有机肥以秸秆、EM原液生物菌剂、木屑和谷糠粉为原料制备而成。本发明还提供一种曝气式固液态滩涂有机肥的制备方法，其发酵装置采用旋流曝气式搅拌，使秸秆颗粒（固）、EM菌液（液）、空气（气）充分接触反应彻底，大大缩短了发酵周期、增加了发酵产物的养分含量，从理化角度提升秸秆基生物质有机肥的制备效率和质量；资源化利用秸秆，使其发酵成液态有机肥和固态有机肥，既能减少秸秆焚烧造成的环境污染,又能提高滩涂的有机质含量,有利于发展绿色农业,促进农业的可持续发展。

Description

一种曝气式固液态滩涂有机肥、制备方法及发酵装置
技术领域
本发明属于秸秆基有机肥料制备和应用技术领域，具体涉及一种曝气式固液态滩涂有机肥、制备方法及发酵装置。
背景技术
我国现有滩涂面积350多万公顷，而江苏沿海滩涂面积约68.7万公顷，且每年仍以50~200米的速度向东淤进，这一广袤的滩涂资源是我国东部地区最具潜力、最有价值的土地后备资源。因此，迅速改良与开发利用沿海滩涂生地，对补充我国耕地资源不足、确保国家粮食安全，具有不可替代的作用。但沿海滩涂土壤盐分高，有机质匮乏，肥力差，成为限制农业生产的主要原因。
目前滩涂改良的主要方法为秸秆还田，是把不宜直接作饲料的秸秆（玉米秸秆、高粱秸秆等）直接或堆积腐熟后施入土壤中的一种技术。由于秸秆中含有丰富的有机物，N、P、K等元素含量也较大，可以提高盐碱土壤中的有机质，改善盐碱农作物的生长状况，提高农作物的产量，增强盐碱土壤的保水能力，促进土壤团粒化过程。但这一过程较为缓慢，若方法不当，也会导致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗、僵苗等不良现象。
现有技术中有人以秸秆作为基质制备固液态有机肥，一般都是通过在密闭环境中，静置秸秆使其发酵，该发酵方式效率慢，且部分秸秆无法进行有效发酵，如专利CN113200803A,其将原料处理后混合发酵，一次发酵15天，二次发酵18天，期间进行一次机械化抛翻，发酵时间长，机械搅拌混合效果差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术制备秸秆有机肥发酵效率低等问题，体统一种以秸秆作为基质的固液态有机肥的制备方法，设计出一种改良滩涂有机质的曝气式固液态有机肥发酵系统，将秸秆充分资源化利用，克服秸秆直接还田的弊端，同时有效解决了传统有机肥制作工艺种存在的发酵周期长、机械搅拌混合效果差等问题。
技术方案：
本发明提供一种曝气式固液态滩涂有机肥，所述有机肥以秸秆、EM原液生物菌剂、木屑和谷糠粉为原料制备而成。
本发明还提供一种曝气式固液态滩涂有机肥的制备方法，包括如下几个步骤：
1）秸秆颗粒的制备：对秸秆进行清洗、自然风干、烘箱干燥，用粉碎机破碎成0.2~0.5cm的粒状；
2）发酵：将原料按比例加入到发酵池，再加入水，含水量保持在50-55%,持续有氧发酵8-10天；
3）固态有机肥：将步骤2得到的液态有机肥过滤后，晾干、粉碎、筛选、造粒、烘干、冷却，制成固态有机肥。
进一步的，所述步骤2的发酵温度为40~60℃。
进一步的，所述步骤3的所有处理步骤温度均为30-40℃。
本发明还提供一种固液态滩涂有机肥的发酵装置，包括发酵池和发酵池内的曝气筒，所述发酵池包括圆柱形壳体、位于壳体的顶部的进料管和位于壳体侧下方的出料管，所述壳体顶部设有定压排气阀与安全阀，所述发酵池内部设有恒温水浴管；所述曝气筒位于壳体内部，所述曝气筒内部设有切割器，底部连接有进气管。
排气阀用于排出发酵过程中产生的气体和部分曝气进入的空气，当发酵池内储压达到设定值（0.1~0.5MPa）时自动打开排气；所述安全阀进一步保证设备的安全，防止压强过大造成设备爆炸。
恒温水浴管内灌注温度恒定的液体，保证发酵池温度维持在菌落最适生长温度40~60℃，实现其快速繁殖。同时恒温水浴管内的液体，可以根据气温、环境温度按需设置，这样就保证了在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。
进一步的，所述切割器包括第一切割器和位于第一切割器上方的第二切割器，所述第一切割器由若干切割素子单元构成，所述切割素子单元是把长方形板扭转180°的螺旋形状，分为左旋和右旋；把这两种单元相互90°交叉，将其排列固定在曝气筒中；所述第二切割器为若干个均匀分布在曝气筒内部的蘑菇状切割头。
进一步的，所述曝气筒中心轴与发酵池的中心对称轴重合。
进一步的，所述出料管的管口安装有过滤网，用于液态有机肥和固态有机肥半成熟品的分离。
进一步的，所述进气管口径为25-35mm，能使比重远小于水的空气以很强的动量上升。
有益效果：
本发明的固液态滩涂有机肥中添加EM菌液，改变传统农业过分依赖无机化学而造成的农药残留、土壤污染、水体污染严重的情况，提高土壤保水性和肥力；
本发明的发酵装置采用旋流曝气式搅拌，使秸秆颗粒（固）、EM菌液（液）、空气（气）充分接触反应彻底，大大缩短了发酵周期、增加了发酵产物的养分含量，从理化角度提升秸秆基生物质有机肥的制备效率和质量；资源化利用秸秆，使其发酵成液态有机肥和固态有机肥，既能减少秸秆焚烧造成的环境污染,又能提高滩涂的有机质含量,有利于发展绿色农业,促进农业的可持续发展。
附图说明
图1是本发明的发酵装置的示意图。
图中标记为：包括壳体1、发酵池2、进料管3、出料管4、定压排气阀5、安全阀6、动力旋钮7、恒温水浴管8、进气管9、曝气筒10、第一切割器11、第二切割器12。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
参见图1，固液态滩涂有机肥的发酵装置，包括发酵池2和发酵池2内的曝气筒10，发酵池2包括圆柱形壳体1、位于壳体1的顶部的进料管3和位于壳体1侧下方的出料管4，壳体1顶部设有定压排气阀5与安全阀6，发酵池2内部设有恒温水浴管8；曝气筒10位于壳体1内部，曝气筒10内部设有切割器，底部连接有进气管9。曝气筒10中心轴与发酵池2的中心对称轴重合。
定压排气阀5用于排出发酵过程中产生的气体和部分曝气进入的空气，当发酵池内储压达到设定值（0.1~0.5MPa）时自动打开排气；安全阀6进一步保证设备的安全，防止压强过大造成设备爆炸。
恒温水浴管8内灌注温度恒定的液体，保证发酵池温度维持在菌落最适生长温度40~60℃，实现其快速繁殖。同时恒温水浴管内的液体，可以根据气温、环境温度按需设置，这样就保证了在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。
切割器包括第一切割器11和位于第一切割器11上方的第二切割器12，第一切割器11由若干切割素子单元构成，所述切割素子单元是把长方形板扭转180°的螺旋形状，分为左旋和右旋；把这两种单元相互90°交叉，将其排列固定在曝气筒中；第二切割器12为若干个均匀分布在曝气筒内部的蘑菇状切割头。出料管4的管口安装有过滤网，用于液态有机肥和固态有机肥半成熟品的分离。
实施例2 使用发酵设备制备固液态滩涂有机肥的方法
1）秸秆颗粒的制备：对秸秆进行清洗、自然风干、烘箱干燥，用粉碎机破碎成0.2~0.5cm的粒状；
2）发酵：按质量份数将第一步得到的秸秆颗粒80~90份、EM原液生物菌剂1份、木屑5份、谷糠粉5份从发酵装置的进料管3加入发酵池2，另加入水，使含水量保持在50%~55%，得到秸秆、EM菌等的固液混合物；
壳体1内的恒温水浴管8内灌注温度恒定的液体，保证发酵池2温度维持在EM菌种的最适生长温度40~60℃，实现其快速繁殖。进料管3、出料管4用盖体封闭。
摁下动力旋钮7使鼓风机开始运作，再转动动力旋钮7控制鼓风机的工作功率，空气从大口径的进气管9进入曝气筒10底部，曝气筒10内产生很强的负压，约有空气量1.5倍的固液混合物被吸入曝气筒10内，实现第一次高效混合。空气流沿曝气筒10向上加速回旋形成螺旋流效果，由于气提作用，固（秸秆颗粒）、液（EM菌液）、气（空气）在曝气筒10内、外循环流动（图1中带箭头的虚线表示循环过程）。固液气上升过程中，被曝气筒10内部的第一切割器11、第二切割器12多次碰撞切割，实现第二、第三次高效混合，形成大量超微气泡，氧气被迫溶于EM菌液中。强烈的循环水流使部分小气泡和水流返回池底，因而整个发酵池2内无充氧盲区，大大提高了氧气与EM菌、秸秆颗粒的接触面积，一方面使反应更彻底，另一方面大大缩短了发酵周期。
持续有氧发酵8~10天。在发酵过程中，会产生大量的气体，如CO２，造成发酵池内压强迅速升高，为了保证设备的安全，定压排气阀5可排出发酵过程中产生的气体和部分曝气进入的空气，当发酵池2内储压达到设定值（0.1~0.5MPa）时自动打开排气。
3）固态有机肥：将步骤2得到的液态有机肥经过出料管4过滤后，取出固态有机肥的半成熟品，晾干、粉碎、筛选、造粒、烘干、冷却，制成固态有机肥。为了更好地便于微生物繁殖、生存，步骤3处理时的温度均为35℃。
特别说明的是，本发明设计的曝气式固液态有机肥发酵装置并不局限于有氧发酵，当通入气体为CO2、N2等可实现肥料的厌氧发酵。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (9)

1.一种曝气式固液态滩涂有机肥，其特征在于，所述有机肥以秸秆、EM原液生物菌剂、木屑和谷糠粉为原料制备而成。
2.一种曝气式固液态滩涂有机肥的制备方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
1）秸秆颗粒的制备：对秸秆进行清洗、自然风干、烘箱干燥，用粉碎机破碎成0.2~0.5cm的粒状；
2）发酵：将原料按比例加入到发酵池，再加入水，含水量保持在50-55%,持续有氧发酵8-10天；
3）固态有机肥：将步骤2得到的液态有机肥过滤后，晾干、粉碎、筛选、造粒、烘干、冷却，制成固态有机肥。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2的发酵温度为40-60℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3的所有处理步骤温度均为30-40℃。
5.制备如权利要求1或2所述的固液态滩涂有机肥的发酵装置，其特征在于，包括发酵池和发酵池内的曝气筒，所述发酵池包括圆柱形壳体、位于壳体的顶部的进料管和位于壳体侧下方的出料管，所述壳体顶部设有定压排气阀与安全阀，所述发酵池内部设有恒温水浴管；所述曝气筒位于壳体内部，所述曝气筒内部设有切割器，底部连接有进气管。
6.根据权利要求5所述的发酵装置，其特征在于，所述切割器包括第一切割器和位于第一切割器上方的第二切割器，所述第一切割器由若干切割素子单元构成，所述切割素子单元是把长方形板扭转180°的螺旋形状，分为左旋和右旋；把这两种单元相互90°交叉，将其排列固定在曝气筒中；所述第二切割器为若干个均匀分布在曝气筒内部的蘑菇状切割头。
7.根据权利要求5所述的发酵装置，其特征在于，所述曝气筒中心轴与发酵池的中心对称轴重合。
8.根据权利要求5所述的发酵装置，其特征在于，所述出料管的管口安装有过滤网。
9.根据权利要求5所述的发酵装置，其特征在于，所述进气管口径为25-35mm。
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