CN115611691A - 有机肥的发酵方法及系统设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种有机肥的发酵方法及系统设备，该方法包括：发酵原料预处理、发酵菌准备、进料及发酵步骤。进料步骤的混合发酵原料包括发酵菌、发酵原料、水及配料，配料包括矿源腐殖酸、动物骨粉、废烟叶。该系统设备包括发酵槽、进料装置、翻抛喷淋装置、曝气装置、电控装置、温湿度传感器及出料装置。混合发酵原料进入发酵步骤第4‑7天为高温发酵阶段，在发酵步骤的第5‑7天，当混合发酵原料中的水份≤40％和/或温度≤56℃时，向混合发酵原料补充发酵菌液；当温度≥65℃和/或水份≥40％时，延长曝气时间至3‑4h/d，发酵步骤的第6‑7天温度控制为56‑65℃。本申请实现了有机肥发酵过程的温度控制，提高了有机肥的肥效。

Description

有机肥的发酵方法及系统设备

技术领域

本申请涉及有机肥发酵领域，尤其涉及一种有机肥的发酵方法及系统设备。

背景技术

有机肥(Organic Fertilizers)是利用有机废弃物(畜禽粪便、动植物残体、植物秸秆、食品加工下脚料、发酵工业糟渣等)为原料，利用特定功能的微生物进行发酵处理成为腐熟的肥料，富含有机质、营养元素、腐殖质等。有机废弃物经过微生物发酵的过程会产生高温，从而杀灭病原菌、害虫及其卵、杂草籽等，达到无害化处理和资源化利用的目的。

畜禽粪便经过处理后是很好的农业肥料，但若把未腐熟的畜禽粪便施入农田，不仅会消耗植物根际土壤中的氧，产生高温灼伤植物根系，同时还会产生低分子量的有害物质，引入各种病原菌，甚至造成地表水和地下水的污染，因此在施用前需要对畜禽粪便进行发酵处理，使其无害化和腐熟化。

有机肥在发酵过程中需要精确控制温度，以便于提高有机肥的肥效和质量，目前现有技术中对有机废弃物进行堆肥发酵，发酵过程中堆肥内外的温差较大，通常通过人工翻堆来使得堆肥温度均匀，这样存在温度控制较差的问题，导致发酵不够彻底，肥料中有害菌群、虫卵、草籽等不能彻底消除，有机物不能彻底腐熟，从而影响有机肥的肥效和质量。

发明内容

本申请提供一种有机肥的发酵方法及系统设备，用以解决现有技术中存在的上述问题。

一方面，本申请提供一种有机肥的发酵方法，包括如下步骤：

S1、发酵原料预处理步骤：以畜禽粪便为发酵原料，将畜禽粪便通过破碎机粉碎至粉末状并过筛，过筛采用的筛网孔径为80-100mm。

S2、发酵菌准备步骤：称取放线菌、酵母菌及乳酸菌，发酵菌与发酵原料的重量比为0.01-0.02‰。

S3、进料步骤：通过加料装置将发酵菌、发酵原料、水及配料输送至发酵槽内，形成混合发酵原料，配料为矿源腐殖酸，矿源腐殖酸与发酵原料的重量比为10-15％。

S4、发酵步骤：将混合发酵原料依次进行常温发酵、高温发酵和中温发酵，得到发酵料；

常温发酵阶段的操作如下：通过翻抛喷淋装置对混合发酵原料进行翻抛移位，并控制发酵的温度为20-30℃，时间为3天，常温发酵阶段处于发酵步骤的第1-3天。

高温发酵阶段的操作如下：通过曝气装置向发酵槽中的混合发酵原料进行曝气，并控制发酵温度为40-65℃，曝气频率为1.5-2h/d，每立方米混合发酵原料的曝气量为10-20m³/h，高温发酵阶段所用时间为4天，得到发酵料，高温发酵阶段处于发酵步骤的第4-7天。

中温发酵即为陈化，中温发酵阶段的操作如下：停止曝气，将发酵槽内的发酵料出料至陈化车间进行堆垛陈化，得到有机肥，中温发酵阶段所用时间为26-30天。

高温发酵阶段还包括：发酵步骤的第5-7天中，当混合发酵原料中的水份≤40％和/或温度≤56℃时，启动翻抛喷淋装置向发酵槽内的混合发酵原料补充发酵菌液；当混合发酵原料中的温度≥65℃和/或水份≥40％时，启动曝气装置并延长曝气时间至3-4h/d，发酵步骤的第6-7天温度控制为56-65℃，发酵菌液中所用发酵菌与步骤S2中的发酵菌成分相同。

可选的，1kg发酵菌液中，含有发酵菌的有效活性菌数目为500-1000亿个。

可选的，放线菌、酵母菌及乳酸菌的重量比为50-60:20-30:10-30。

可选的，配料还包括动物骨粉和废烟叶。

可选的，动物骨粉与发酵原料的重量比为5-10％，废烟叶与发酵原料的重量比为5-10％。

可选的，进料步骤结束后，得到的混合发酵原料的水份控制为45-55％。

可选的，发酵步骤的第4天中，混合发酵原料的温度为40-45℃，水份为45-50％。

可选的，发酵步骤中，翻抛喷淋装置的翻抛频率为1次/d，陈化期间需要对堆垛进行翻堆，翻堆频率为1次/10-15d。

可选的，中温发酵阶段中，当发酵料的温度≤40℃时，发酵步骤完成，得到有机肥。

另一方面，本申请提供一种有机肥的发酵系统设备，包括发酵槽、进料装置、翻抛喷淋装置、曝气装置、电控装置、温湿度传感器及出料装置。

发酵槽的正上方设置有进料装置，翻抛喷淋装置通过发酵槽两侧的轨道设置在发酵槽的正上方，进料装置位于翻抛喷淋装置的上方；曝气装置设置在发酵槽的底部，出料装置与翻抛喷淋装置连接，电控装置分别与翻抛喷淋装置、温湿度传感器、水份传感器及曝气装置连接。

进料装置包括粪便传送带、顶部滑轨、发酵菌添加箱、配料添加箱、下料箱及加水管；粪便传送带与顶部滑轨滑动连接，下料箱固定设置在粪便传送带端部的下方，酵菌添加箱和配料添加箱均固定设置在下料箱的上方，加水管为固定设置在下料箱底部的环状水管，环状水管的直径大于下料箱底部任一边长，且环状水管上等距离设置有多个喷头，喷头的喷水方向均朝向环状水管的圆心，加水管还连接有高压水泵，高压水泵与电控装置连接。

曝气装置包括依次连接的高压供氧泵、输气管和曝气管，曝气管固定设置在发酵槽的底部，高压供氧泵与电控装置连接，曝气管的管壁上开设有气孔。

本申请提供的有机肥的发酵方法及系统设备，实现了有机肥的可控性发酵，相比于现有技术，具有如下有益效果：

(1)发酵时通过向畜禽粪便中加入发酵菌，发酵菌的大量繁殖，能够促进有机质分解成植物生长所需要的养分，加快畜禽粪便的发酵腐熟，去除肥料中的有害病菌、虫卵及杂草种子。

(2)向有机肥中加入含矿源腐殖酸、动物骨粉、废烟叶的配料，有利于微生物的代谢，提高肥料有机质及养分，促进土壤中有机物的分解并产生植物生长所需的营养物质，提高有机肥的肥效，还能促进植物对有机肥的吸收。

(3)本申请通过将电控装置分别与翻抛喷淋装置、温湿度传感器、及曝气装置连接，严格控制混合发酵原料的水份和温度，使得发酵菌能够最大程度繁殖，有利于充分分解畜禽粪便中的有机物，提高有机肥的发酵腐熟程度，并防止发酵不到位或发酵过度(高温使得有机物碳化)，从而提高有机肥的肥效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备的A-A方向的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备的B-B方向的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备中下料箱和加水管的俯视结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的电控装置连接示意图；

图6为不同有机肥对于土壤保水性的影响结果示意图。

附图标记说明：

1：发酵槽；

110：轨道；

210：粪便传送带；

220：顶部滑轨；

230：发酵菌添加箱；

240：配料添加箱；

250：下料箱；

260：加水管；

2601：喷头；

2602：高压水泵；

3：翻抛喷淋装置；

410：高压供氧泵；

420：输气管；

430：曝气管；

4301：气孔；

5：电控装置；

6：温湿度传感器；

7：出料装置。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本申请保护的范围。

本申请提供一种有机肥的发酵方法，包括如下步骤：

S1、发酵原料预处理步骤：以畜禽粪便为发酵原料，将畜禽粪便通过破碎机粉碎至粉末状并过筛，过筛采用的筛网孔径为80-100mm。

S2、发酵菌准备步骤：称取放线菌、酵母菌及乳酸菌，发酵菌与发酵原料的重量比为0.01-0.02‰。

S3、进料步骤：通过加料装置将发酵菌、发酵原料、水及配料输送至发酵槽内，形成混合发酵原料，配料为矿源腐殖酸，矿源腐殖酸与发酵原料的重量比为10-15％。

S4、发酵步骤：将混合发酵原料依次进行常温发酵、高温发酵和中温发酵，得到发酵料。

常温发酵阶段的操作如下：通过翻抛喷淋装置对混合发酵原料进行翻抛移位，并控制发酵温度为20-30℃，时间为3天，常温发酵阶段处于发酵步骤的第1-3天。

高温发酵阶段的操作如下：通过曝气装置向发酵槽中的混合发酵原料进行曝气，并控制发酵温度为40-65℃，曝气频率为1.5-2h/d，每立方米混合发酵原料的曝气量为10-20m³/h，高温发酵阶段所用时间为4天，得到发酵料，高温发酵阶段处于发酵步骤的第4-7天。

中温发酵即为陈化，中温发酵阶段的操作如下：停止曝气，将发酵槽内的发酵料出料至陈化车间进行堆垛陈化，得到有机肥，中温发酵阶段所用时间为26-30天。

高温发酵阶段还包括：发酵步骤的第5-7天中，当混合发酵原料中的水份≤40％和/或温度≤56℃时，启动翻抛喷淋装置向发酵槽内的混合发酵原料补充发酵菌液；当混合发酵原料中的温度≥65℃和/或水份≥40％时，启动曝气装置并延长曝气时间至3-4h/d，高温发酵阶段中温度以10-15℃/d的频率上升，发酵步骤的第6-7天温度控制为56-65℃，发酵菌液中所用发酵菌与步骤S2中的发酵菌成分相同。

图1为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备的结构示意图，图2为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备的A-A方向的结构示意图，图3为本申请一实施例提供的有机肥的发酵系统设备的B-B方向的结构示意图。本实施例的方法可以应用于图1、图2和图3所示的有机肥的发酵系统设备，本实施例的有机肥的发酵系统设备，包括：发酵槽1、进料装置、翻抛喷淋装置3、曝气装置、电控装置5、温湿度传感器6、及出料装置7。

发酵槽1的正上方设置有进料装置，翻抛喷淋装置3通过发酵槽1两侧的轨道110设置在发酵槽1的正上方，进料装置位于翻抛喷淋装置3的上方；曝气装置设置在发酵槽1的底部，出料装置7与翻抛喷淋装置3连接，电控装置5分别与翻抛喷淋装置3、温湿度传感器6、曝气装置及出料装置连接。

进料装置包括粪便传送带210、顶部滑轨220、发酵菌添加箱230、配料添加箱240、下料箱250及加水管260；粪便传送带210与顶部滑轨220滑动连接，下料箱250固定设置在粪便传送带210端部的下方，发酵菌添加箱230和配料添加箱240均固定设置在下料箱250的上方，加水管260为固定设置在下料箱250底部的环状水管，环状水管的直径大于下料箱250底部任一边长，且环状水管上等距离设置有多个喷头2601，喷头的喷水方向均朝向环状水管的圆心，加水管260还连接有高压水泵2602，高压水泵2602与电控装置5连接。

曝气装置包括依次连接的高压供氧泵410、输气管420和曝气管430，曝气管430固定设置在发酵槽1的底部，高压供氧泵410与电控装置5连接，曝气管430的管壁上开设有气孔4301。

具体地，畜禽粪便中富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素，不仅能为植物提供营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进土壤中微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分。但未发酵的生粪不能直接用于农业生产，因为生粪中含有大量的病害病原体，会引发植物病虫害，其次，生粪直接施入土壤中会发生自然发酵，自然发酵会产生大量的热量，导致植物烧根。

畜禽粪便包括但不限于牛粪、羊粪、马粪、猪粪、鸡粪中的一种或几种。

将畜禽粪便通过破碎机粉碎至粉状，大块的畜禽粪便不利于发酵，粉碎后的粉状畜禽粪便便于与发酵菌和配料混合，有利于发酵的顺利进行。并通过条筛把畜禽粪便中的垃圾(塑料条、布条等异物)去掉。若畜禽粪便含水量＞55％，则在发酵前将畜禽粪便进行干燥至含水量小于等于55％。将粉状畜禽粪便通过粪便传送带210运至发酵槽1的正上方，同时打开发酵菌添加箱230、配料添加箱240，将发酵菌、配料和畜禽粪便一起输至下料箱250，并经下料箱250通过重力作用下落至发酵槽1内。发酵菌、配料和畜禽粪便下料的同时，电控装置5开启高压水泵2602，向加水管260通水，并通过加水管260上的多个喷头2601向畜禽粪便中以喷淋的方式加水，得到混合发酵原料，环状水管的直径大于下料箱250底部任一边长，这样设置使得混合发酵原料中的水份分布更加均匀，有利于发酵的稳定进行。喷头的喷水方向均朝向环状水管的圆心，便于水与畜禽粪便的均匀混合。

粪便传送带210与顶部滑轨220滑动连接，粪便传送带210沿发酵槽1的宽度方向设置，用于将禽畜粪便传送至发酵槽1，顶部滑轨220沿发酵槽1的长度方向设置，顶部滑轨220用于带动粪便传送带210沿发酵槽1的长度方向进行运动，这样设置使得混合发酵原料在发酵槽1内均匀分布，不至于形成过大的堆集堆，有利于后续发酵过程中进行温度、水份的控制。本申请的附图中以两个发酵槽为例进行示意，在实际生产中，发酵槽的数量不仅限于此，可根据场地大小或有机肥发酵量设置一个或多个发酵槽。

其中，向畜禽粪便中加入发酵菌，包括放线菌、酵母菌及乳酸菌。放线菌能分泌大量用于降解难以分解化合物的酶，如纤维素酶，放线菌所形成的抗生素对有害病菌的生长有一定的抑制作用。放线菌的代谢物质能够促进植物根系发育，提高幼苗抗寒性，加快低温育苗速度。当把含放线菌的有机肥施入土壤中，在水分、温度及通气适宜的条件下，放线菌大量繁殖，有机肥中营养成分也会使土壤中的其他有益微生物大量繁殖，从而使根系周围都充满有益放线菌和其他有益微生物。酵母菌是腐殖质形成过程中重要的微生物，能加速土壤中的有机质分解成植物生长所需要的养分，改善土壤板结现象，能够加快畜禽粪便的发酵腐熟，减少发酵所用时间。乳酸菌对修复土壤、疏松土壤、维持土壤生态平衡有着重要的作用，乳酸菌能够分泌多种有机酸，有机酸通过螯合作用促使难溶性的磷及封闭状态的钾的释放，有利于根际土壤养分的转化，便于营养物质的吸收利用。乳酸菌还能分解土壤中的有机物质，释放出糖类，促进固氮菌的生长，进一步提高土壤养分的有效性。将含有发酵菌的有机肥施入土壤后，其养分可以被植物所吸收，有益微生物会在土壤中大量繁殖，对土壤中的有害微生物起拮抗和抑制作用，对植物的生长和发育起有益作用。

配料矿源腐殖酸不仅能够为微生物代谢提供碳源、矿物质及有机质，还能够促进土壤速效吸肥，从而增加植物对肥料的吸收和利用率，也具有改良土壤、促进植物生长、提高植物抗逆的能力。矿源腐殖酸偏酸性，适量使用可以改善土壤的酸碱性，增加植物对磷肥等营养元素的吸收。但是矿源腐殖酸过量，会与土壤中的碱性物质结合生成盐，加剧土壤盐分积累，盐分直接影响植物根系对养分和水分的吸收。另外矿源腐殖酸过分超量会影响土壤物理结构，造成植物抗风能力降低，引起植物倒伏。因此，添加的矿源腐殖酸与发酵原料的重量比为10-15％

将发酵槽1内的混合发酵原料进行发酵，并通过翻抛喷淋装置3对混合发酵原料进行定期翻抛。发酵可分为常温发酵阶段、高温发酵阶段和中温发酵阶段。本申请中自常温发酵阶段开始为发酵步骤的第一天，按天数计至高温发酵阶段结束为发酵步骤的第七天，第八天将经过高温发酵的发酵料出料至陈化车间。常温发酵阶段为3天(第一、二、三天)，常温发酵阶段中，混合发酵原料中的微生物启动畜禽粪便的发酵过程，分解易分解有机物质(如单糖类、淀粉、蛋白质等)，此时为兼氧发酵过程，温度为20-30℃，是适宜发酵菌生长的环境，并产生少量热量，不断提高堆肥温度。随着温度的提高，好热性的微生物起主导作用，随着发酵不断进行，温度持续上升，进入高温发酵阶段。

第四天进入高温发酵阶段，共四天(第四、五、六、七、天)。高温发酵阶段中，微生物对复杂的有机物质(如纤维素、半纤维素、果胶物质等)进行强烈分解，热量积累，温度为56-65℃时，能够杀死畜禽粪便中的有害病虫和杂草种子，达到畜禽粪便的无害化处理，不仅对减少植物的病虫害有利，还对加快畜禽粪便的腐熟有很重要的作用。

当高温发酵阶段持续一定时间后，纤维素、半纤维素、果胶物质大部分已被分解，剩下很难分解的复杂成分(如木质素)和新形成的腐殖质，得到发酵料。此时发酵菌及其他微生物的活动减弱，温度逐渐下降，进入中温发酵阶段。

第八天电控装置5通过翻抛喷淋装置3将发酵槽1内的发酵料送入出料装置7，再控制出料装置7输至陈化车间堆垛陈化，进一步腐熟，陈化时间为26-30天，能够降解难降解的有机物，进一步降低水分，同时使得畜禽粪便腐熟更加充分，陈化后得到有机肥。陈化后的有机肥呈现深褐色，无臭味且散发淡淡的草香味，含水率降至30％以下(手握肥料松开后有机肥呈现缓慢散开状)。最后将有机肥加入到造粒设备中，造粒设备对有机肥进行造粒，便于包装和运输。

其中，在发酵过程中，每次将发酵槽1内的发酵料通过出料装置7输至陈化车间后，可通过进料装置补充新的等量的混合发酵原料至发酵槽1内，这样设置能够实现有机肥发酵的连续发酵，提高有机肥产量和生产效率。陈化步骤所用时间26-30天，使得有机肥能够充分腐熟，有利于提高有机肥的肥效。

其中，高温发酵阶段中，控制发酵槽1内混合发酵原料的温度对有机肥的肥效至关重要。若温度过高，畜禽粪便中的有机物发生碳化，会导致发酵失败，养分损失；若温度过低，不仅不能杀死畜禽粪便中的有害病虫、杂草种子，还会导致畜禽粪便腐熟不彻底的问题，降低有机肥肥效。高温发酵阶段处于发酵步骤第四、五、六、七天，第四、五天混合发酵原料逐渐升温，高温发酵阶段中温度以10-15℃/d的频率上升，发酵第六、七天控制高温发酵的温度为56-65℃，该温度为最佳发酵温度，在该温度下发酵菌的代谢活动最活跃，能持续对畜禽粪便中的复杂有机质进行分解，积累热量、同时杀死粪便中的有害菌、草籽及虫卵。通过温湿度传感器6对混合发酵原料的温度、水份进行实时监测并传输至电控装置5，电控装置5根据接收到的温度数值和/或水份数值，控制翻抛喷淋装置3和/或曝气装置的启停。其中，由于发酵过程中，混合发酵原料由内向外存在温度差，因此，温湿度传感器6需由外向内插入混合发酵原料深30-40cm处进行监测，有利于监测数据的准确性。其中，翻抛喷淋装置3包括翻抛机和加装在翻抛机上的喷淋部件，此装置为现有技术，可参考翻抛机制备相关资料，此处不做赘述。

发酵第五、六、七天混合发酵原料的温度≤56℃和/或混合发酵原料的水份≤40％时，说明混合发酵原料内缺水、缺氧和/或发酵菌不足，导致发酵菌未能顺利繁殖，电控装置5启动翻抛喷淋装置3进行翻抛并补充发酵菌液，使得混合发酵原料的温度等于56℃且混合发酵原料的水份等于40％时，电控装置5控制翻抛喷淋装置3关闭，同时翻抛喷淋过程中能够提高混合发酵原料的含氧量，有利于发酵菌的繁殖。电控装置5根据实际接收的温度和水份数据，可控制启动或停止翻抛喷淋装置3和高压供氧泵410。当发酵第五、六、七天任一时间电控装置5接收的混合发酵原料中的温度≥65℃，和/或水份≥40％时，电控装置5启动高压供氧泵410进行曝气，并延长曝气时间至3-4h/d。每立方米混合发酵原料的曝气量为10-20m³/h，曝气能够对混合发酵原料进行降温，同时为混合发酵原料提供微生物繁殖所需的氧气，有利于微生物的繁殖。若混合发酵原料中发酵菌含量少，会导致腐败菌繁殖量大，腐败菌分解有机物，就会产生较多的氨气，因此，补充发酵菌液不仅能够对混合发酵原料降温抑尘，发酵菌液还能起到除臭的作用，使得发酵产生的氨气随发酵菌液下落至混合发酵原料中作为微生物代谢所需氮源，达到固氮的效果。高温发酵过程中，严格控制混合发酵原料的水份和温度，使得发酵菌能够最大程度繁殖，有利于充分分解畜禽粪便中的有机物，提高有机肥中营养物质含量，同时杀死混合发酵原料中的有害虫卵及杂草种子，提高有机肥的发酵腐熟程度，从而提高有机肥的肥效。

通过上述方案，以畜禽粪便为发酵原料，实现了有机肥的发酵，发酵时通过向畜禽粪便中加入发酵菌，发酵菌的大量繁殖，能够促进有机质分解成植物生长所需要的养分，加快畜禽粪便的发酵腐熟，对有害病菌的生长有一定的抑制作用。同时，向有机肥中加入矿源腐殖酸，增加微生物代谢所需有机质和碳源，有利于微生物的繁殖，提高肥料有机质、养分。作用于土壤中时能够促进土壤中有机物的分解并产生植物生长所需的营养物质，提高有机肥的肥效，还能促进植物对有机肥的吸收。除此，本申请严格控制混合发酵原料的水份和温度，使得发酵菌能够最大程度繁殖，有利于充分分解畜禽粪便中的有机物，提高有机肥中营养物质含量，同时提高有机肥的发酵腐熟程度，从而提高有机肥的肥效。同时准确控制发酵过程中的温度和湿度，有利于最大程度杀死混合发酵原料中的有害虫卵及杂草种子。本申请得到的有机肥作为植物底肥使用，还可根据植物种类不同，向有机肥中加入植物生长所需的其它元素，如加入铁盐、锌盐等，还可与合成化肥配合使用。

可选的，1kg发酵菌液中，含有发酵菌的有效活性菌数目为500-1000亿个。

具体地，保证菌液中活性发酵菌的数目，有利于畜禽粪便中有机物的分解，有利于提高混合发酵原料的腐熟程度，产生更多植物生长所需的营养物质，有利于提高有机肥的肥效。

可选的，放线菌、酵母菌及乳酸菌的重量比为50-60:20-30:10-30。

具体地，放线菌的主要作用为抗病促生，乳酸菌具有较强的杀菌能力，抑制有害微生物的活性，分解难分解的木质素和纤维素，酵母菌是腐殖酸形成过程中重要微生物，能加速土壤中的有机质分解成植物生长所需要的养分，改善土壤板结现象。三种菌在促进有机物分解、抗病促生及杀菌三方面相互协作，从而提高有机肥的肥效。

可选的，配料还包括动物骨粉和废烟叶。

可选的，动物骨粉与发酵原料的重量比为5-10％，废烟叶与发酵原料的重量比为5-10％。

具体地，动物骨粉富含磷元素和钙元素，能够提高有机肥中的钙元素和磷元素的含量，并修复土壤的酸碱平衡，有助于土壤的修复。废烟叶中含有大量生物钾，为微生物发酵提供钾元素，从而有利于提高土壤中的钾含量，有利于植物生长，同时废烟叶中的烟碱具有杀虫作用，能够抑制有害菌的繁殖。同时对废烟叶废物利用，达到了变废为宝的效果。

可选的，进料步骤结束后，得到的混合发酵原料的水份控制为45-55％。

具体地，发酵过程中，混合发酵原料中的水份也是影响有机肥肥效的重要因素，微生物生命活动需要不断从周围环境中吸收水分，以维持正常的新陈代谢，水分过高或过低，都不利于发酵菌的繁殖，进而影响有机物的分解速度，减少营养物质的产生，降低有机肥的肥效。水份过高时，水分取代空气而占据了堆料的孔隙，导致氧气含量不足，不利于微生物的生长繁殖；当水份较低时，有机物中的营养成分无法充分溶解，阻碍微生物的生长。因此，在进料步骤中，当环境温度低于30℃时，混合发酵原料的水份为45-50％，环境温度高于30℃时，水份容易蒸发，混合发酵原料的水份为50-55％。

可选的，发酵步骤的第4天中，混合发酵原料的温度为40-45℃，水份为45-50％。

具体地，常温发酵结束后，第4天进入高温发酵阶段，混合发酵原料的温度处于不断上升期，此时保持混合发酵原料的温度为40-45℃，若维度大于45℃，则升温过快，导致后续高温发酵阶段持续时间缩短，达不到对有害菌、草籽及虫卵的杀除作用；若温度小于40℃，则说明升温过慢，导致发酵周期过长，不利于生产效率的提高。同时保持水份为45-50％，有利于发酵菌的繁殖。

可选的，中温发酵阶段中，当发酵料的温度≤40℃时，发酵步骤完成，得到有机肥。

具体地，中温发酵阶段也就是陈化，陈化的主要作用是使有机肥里含有的草籽及有机物在厌气状态下进一步腐熟，期间发酵料温度逐渐下降。中温发酵阶段初期，即中温发酵的第10-15天，发酵料温度降至45-55℃，中温发酵阶段中期，即中温发酵的第16-26天，发酵料温度降至40-45℃，中温发酵阶段后期，即中温发酵的第26-30天，发酵料温度降至40℃以下，发酵完成，得到有机肥。陈化完成后的有机肥呈现深褐色，无臭味且散发淡淡的草香味，含水率降≤30％(手握肥料松开后肥料呈现缓慢散开状)。

可选的，发酵步骤中，翻抛喷淋装置的翻抛频率为1次/d，陈化期间需要对堆垛进行翻堆，翻堆频率为1次/10-15d。

具体地，发酵过程中，定期翻抛有利于整体混合发酵原料的均匀发酵，陈化步骤中，堆垛的中心温度较高，而外部的温度较低，如果没有翻抛作业，就会出现内部腐熟较为完全，但堆垛外部还处于半发酵状态，翻堆能够使发酵料内外腐熟程度均匀，并防止有机物碳化，提高有机肥腐熟质量。

可选的，翻抛喷淋装置3和进料装置的移动速度为0.6-1.0m/min。

具体地，控制进料装置和翻抛喷淋装置3的移动速度，使得发酵槽1内的混合发酵原料分布均匀，有利于整体的均匀发酵，也便于发酵过程中进行整体的温度及水份的控制。

下面以具体的实施例对本申请的技术方案进行详细举例说明。

实施例1

本实施例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

本申请在具体实施例中选用的发酵原料为位于内蒙古锡林郭勒盟西北部的荒漠化草原的散养羊的羊粪砖，主要收集于苏尼特左旗、苏尼特右旗及二连浩特市的荒漠化草原。羊粪中的主要成分有纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质以及分解产物，还包括各种有机脂肪酸、无机盐，所含养分比较丰富，既有容易分解、可被植物吸收利用的有效养分，又有不易分解的迟效养分，能够提供长效持久的肥力。

S1、发酵原料预处理步骤：以羊粪为发酵原料，因为羊粪便通常为块状的羊粪砖，将羊粪砖通过破碎机粉碎至粉状并过筛，过筛采用的筛网孔径为80mm。

S2、发酵菌准备步骤：称取放线菌、酵母菌及乳酸菌进行混合，得到发酵菌，将发酵菌送至发酵菌添加箱230，放线菌、酵母菌及乳酸菌的重量比为50:20:10。

S3、进料步骤：将粉状羊粪通过粪便传送带210运至发酵槽1的正上方，同时打开发酵菌添加箱230、配料添加箱240，将发酵菌、配料和羊粪一起输至下料箱250，并经下料箱250通过重力作用下落至发酵槽1内。发酵菌、配料和羊粪下料的同时，电控装置5开启高压水泵2602，向加水管260通水，并通过加水管260上的多个喷头2601向羊粪中以喷淋的方式加水，得到混合发酵原料。喷头的喷水方向均朝向环状水管的圆心，便于水与羊粪的混合，控制混合发酵原料的水份为50％。粪便传送带210与顶部滑轨220滑动连接，顶部滑轨220用于带动粪便传送带210沿发酵槽1的长度方向进行运动。进料装置的移动速度为0.6m/min。配料为矿源腐殖酸，矿源腐殖酸与羊粪砖的重量比为10％

S4、发酵步骤：发酵过程分为如下三个阶段：

常温发酵阶段：通过翻抛喷淋装置对混合发酵原料进行翻抛，翻抛频率为1次/d，常温发酵阶段所用时间为3天，控制温度20-30℃。

高温发酵阶段：通过曝气装置向发酵槽中的混合发酵原料进行曝气，曝气频率为1.5h/d，高温发酵阶段所用时间为4天，若电控装置5接收到的温度、水份数值在设定范围内，则翻抛频率为1次/d，得到发酵料。

其中，通过温湿度传感器6对混合发酵原料的温度和水份进行实时监测并传输至电控装置5，电控装置5根据接收到的温度数值和/或水份数值控制翻抛喷淋装置3和/或曝气装置的启停。当发酵第五、六、七天混合发酵原料的温度≤56℃和/或混合发酵原料的水份≤40％时，电控装置5启动翻抛喷淋装置3进行补充发酵菌液，使得混合发酵原料的温度等于56℃且混合发酵原料的水份等于40％时，电控装置5控制翻抛喷淋装置3关闭。电控装置5根据实际接收的温度和水份数据，可控制启动翻抛喷淋装置3和高压供氧泵410；当发酵第五、六、七天任一时间电控装置5接收的混合发酵原料中的温度≥65℃和/或水份≥40％时，电控装置5启动高压供氧泵410向输气管420内通入空气，并通过曝气管430上的气孔4301将空气输至混合发酵原料内，每立方混合发酵原料的曝气量为10m³/h，曝气3-4h后，电控装置5控制高压供氧泵410关闭，高温发酵的最佳温度为56-65℃。补充发酵菌液中1kg水中含有效活性发酵菌的数目为500亿个。翻抛喷淋装置3的移动速度为0.7m/min。

中温发酵阶段：停止曝气，电控装置5启动翻抛喷淋装置3将发酵槽1内的发酵料送入出料装置7，并控制出料装置7将发酵料输至陈化车间堆垛陈化，陈化时间为26天，陈化步骤中翻堆频率1次/10d。其中，每次将发酵槽1内的发酵料通过出料装置7输至陈化车间后，可通过进料装置补充新的等量的混合发酵原料至发酵槽1内。最后将陈化结束的有机肥加入到造粒设备中，造粒设备对有机肥进行造粒。

中温发酵阶段初期(中温发酵的第10-15天)发酵料温度降至45-55℃，中期(中温发酵的第16-26天)，发酵料温度降至40-45℃，后期(中温发酵的第26-30天)，发酵料温度降至40℃以下，发酵完成，得到有机肥。陈化完成后的有机肥呈现深褐色，无臭味且散发淡淡的草香味，含水率降≤30％(手握肥料松开后肥料呈现缓慢散开状)。

实施例2

本实施例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例1的不同之处在于：

S2、发酵菌准备步骤：放线菌、酵母菌及乳酸菌的重量比为55:25:20，配料为矿源腐殖酸，矿源腐殖酸与羊粪砖的重量比为13％。

S3、进料步骤：控制混合发酵原料的水份为52％。

S4、发酵步骤：

高温发酵阶段：补充发酵菌液中1kg水中含有效活性发酵菌的数目为700亿个，每立方混合发酵原料的曝气量为15m³/h。

中温发酵阶段：中温发酵阶段所用时间为30天，翻抛频率为1次/12d。

实施例3

本实施例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例2的不同之处在于：

S2、发酵菌准备步骤：放线菌、酵母菌及乳酸菌的重量比为60:30:30，。

S3、进料步骤：使得水份控制为55％。配料为矿源腐殖酸，矿源腐殖酸与羊粪砖的重量比为15％。

S4、发酵步骤：

高温发酵阶段：补充发酵菌液中1kg水中含活性发酵菌的数目为1000亿个，每立方混合发酵原料的曝气量为20m³/h。

中温发酵阶段：中温发酵阶段所用时间为30天，翻抛频率为1次/15d。

实施例4

本实施例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例2的不同之处在于：

S3、进料步骤：配料包括矿源腐殖酸、动物骨粉和废烟叶，矿源腐殖酸与羊粪砖的重量比为13％。动物骨粉与发酵原料的重量比为5％，废烟叶与发酵原料的重量比为5％。

实施例5

本实施例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例2的不同之处在于：

S3、进料步骤：配料包括矿源腐殖酸、动物骨粉和废烟叶，矿源腐殖酸与羊粪砖的重量比为13％。动物骨粉与发酵原料的重量比为7％，废烟叶与发酵原料的重量比为7％。

实施例6

本实施例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例2的不同之处在于：

S3、进料步骤：配料包括矿源腐殖酸、动物骨粉和废烟叶，矿源腐殖酸与羊粪砖的重量比为13％。动物骨粉与发酵原料的重量比为10％，废烟叶与发酵原料的重量比为10％。

对比例1

本对比例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例2的不同之处在于：

有机肥中不含有配料。

对比例2

本对比例中有机肥的发酵方法及系统设备，在具体工作时的运行流程如下：

与实施例2的不同之处在于：

发酵过程中采用人工翻抛的方式对混合发酵原料进行翻抛。

实验例1

通过实施例1至实施例3和对比例1至对比例4提供的有机肥发酵方法及系统设备制备得到不同的有机肥，对各组有机肥的杂草种子活性、有机质、粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率进行检测，检测方法按照《NY/T 525-2021有机肥》中的方法测定。每个实施例设有3个平行实验，取平均值，得到如表一所示结果。

表一

由表一可知，本申请的有机肥中，杂草种子活性为0，大肠杆菌群数达到3个/g以下，蛔虫卵死亡率达到100％。说明本申请通过将电控装置分别与翻抛喷淋装置、温度传感器、温湿度传感器、曝气装置及出料装置连接，严格控制混合发酵原料在发酵过程中的温度和水份，最大程度灭杀羊粪中的有害病虫和杂草种子，大大减少有机肥施用后大肠杆菌被人体吸收的概率，同时准确控制发酵时的温度和湿度，使得发酵菌能够最大程度繁殖，有利于充分分解羊粪中的有机物，提高有机肥中营养物质含量，从而提高有机肥的肥效。同时放线菌、酵母菌及乳酸菌的大量繁殖，能够加快羊粪的发酵腐熟，促进有机质分解成植物生长所需要的养分。

实验例2

通过实施例1至实施例6和对比例1和对比例2提供的有机肥发酵方法及系统设备制备得到不同的有机肥，将各组有机肥干燥后施入土壤，对土壤进行保水性测定。检测方法：分别取实施例1至实施例6和对比例1至对比例2制备的有机肥2.0g，分别与200g土壤混合均匀，将混合好的样品置于玻璃烧杯中，然后将50mL自来水缓慢喷入烧杯中并称重W₀，同时进行了土壤中未加有机肥的对照实验，将烧杯常温下放置，分别于第1、3、5天进行称重W_t，土壤保水性(R)＝(W₀-W_t)/50×100％。每个实施例设有3个平行实验，取平均值，得到如图6所示结果。

由图6可知，通过实施例1至实施例3与对照实验比较，在土壤中施用本申请提供的有机肥相比于不施加有机肥，土壤的保水性有了明显提高。且通过将实施例1至实施例6与比例1至对比例2相比较，有机肥中含有配料时，土壤的保水性更优。通过严格控制混合发酵原料在发酵过程中的水份和温度，有利于提高有机肥中的有机质及养分，有利于改善土壤板结，使得土壤更加疏松。疏松的土壤使得水分更容易进入土壤，则会促进土壤中有机物的分解并产生植物生长所需的营养物质，提高有机肥的肥效，还能促进植物对有机肥的吸收。

实验例3

通过实施例1至实施例3和对比例1至对比例4提供的有机肥发酵方法及系统设备制备得到不同的有机肥，将各组有机肥施用于黄瓜种植，根据每亩施用40-60公斤的量进行，施肥深度为20-30cm，土壤的初始pH值为6.5，且检测不同有机肥对于黄瓜不同生长时期(幼苗期、初花期、结瓜期)的土壤平均含氧量、单株瓜数及黄瓜单瓜重量的影响，同时进行了土壤中未加有机肥的对照实验。

通过人工控水保证黄瓜所需的水分，幼苗期所需土壤水份为60-70％，初花期所需土壤水份为75-80％，结瓜期所需土壤水份为80-90％。利用水分测定仪直接测定土壤中的含水率，每天测定1次，当含水率接近或达到每阶段土壤水份的控制下限时，开始加水，加水量达到每阶段土壤水份的上限值时，停止加水。

土壤含氧量检测方法：将测氧仪伸入土壤不同深度(距离土壤表层20cm、30cm)进行含氧量检测。每个实施例设有3个平行实验，取平均值，得到如表二所示结果。

表二

由表二可知，含有配料的有机肥对黄瓜各个生长时期的土壤含氧量及黄瓜结瓜质量影响较大，因为配料中的矿源腐殖酸能够提高羊粪砖中的碳源、矿物质和有机质含量，有利于发酵菌的繁殖，使得有机肥的腐熟程度较高，将本申请的有机肥施用于黄瓜生长时，使得黄瓜根际土壤更加疏松，提高土壤的透气性，有利于黄瓜根部氧气的吸收。动物骨粉富含磷元素和钙元素，废烟叶中含有大量生物钾，同时本申请的有机肥使得土壤具有较好的保水性，能够促进黄瓜根部对肥料及微量元素的吸收和利用率，进而促进黄瓜的生长，提高了黄瓜产量。

最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种有机肥的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、发酵原料预处理步骤：以畜禽粪便为发酵原料，将所述畜禽粪便通过破碎机粉碎至粉末状并过筛，过筛采用的筛网孔径为80-100mm；

S2、发酵菌准备步骤：称取放线菌、酵母菌及乳酸菌进行混合，得到发酵菌，所述发酵菌与所述发酵原料的重量比为0.01-0.02‰；

S3、进料步骤：通过进料装置将所述发酵菌、所述发酵原料、水及配料输送至发酵槽内，形成混合发酵原料，所述配料为矿源腐殖酸，所述矿源腐殖酸与所述发酵原料的重量比为10-15％；

S4、发酵步骤：对所述混合发酵原料依次进行常温发酵、高温发酵和中温发酵；

所述常温发酵阶段的操作如下：通过翻抛喷淋装置对所述混合发酵原料进行翻抛移位，并控制发酵温度为20-30℃，时间为3天，所述常温发酵阶段处于所述发酵步骤的第1-3天；

所述高温发酵阶段的操作如下：通过曝气装置向所述发酵槽中的所述混合发酵原料进行曝气，并控制发酵温度为40-65℃，曝气频率为1.5-2h/d，每立方米所述混合发酵原料的曝气量为10-20m³/h，所述高温发酵阶段所用时间为4天，得到发酵料，所述高温发酵阶段处于所述发酵步骤的第4-7天；

所述中温发酵即为陈化，所述中温发酵阶段的操作如下：停止曝气，将发酵槽内的发酵料出料至陈化车间进行堆垛陈化，得到有机肥，所述中温发酵阶段所用时间为26-30天；

所述高温发酵阶段还包括：所述发酵步骤的第5-7天中，当所述混合发酵原料中的水份≤40％和/或温度≤56℃时，启动翻抛喷淋装置向所述发酵槽内的所述混合发酵原料补充发酵菌液；当所述混合发酵原料中的温度≥65℃时和/或水份≥40％时，启动曝气装置并延长曝气时间至3-4h/d，所述发酵步骤的第6-7天温度控制为56-65℃，所述发酵菌液中所用发酵菌与步骤S2中的所述发酵菌成分相同。

2.根据权利要求1所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，1kg所述发酵菌液中，含有发酵菌的有效活性菌数目为500-1000亿个。

3.根据权利要求1所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述放线菌、酵母菌及乳酸菌的重量比为50-60:20-30:10-30。

4.根据权利要求1所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述配料还包括动物骨粉和废烟叶。

5.根据权利要求4所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述动物骨粉与所述发酵原料的重量比为5-10％，所述废烟叶与所述发酵原料的重量比为5-10％。

6.根据权利要求1所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述进料步骤结束后，得到的所述混合发酵原料的水份控制为45-55％。

7.根据权利要求1所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述发酵步骤的第4天中，所述混合发酵原料的温度为40-45℃，水份为45-50％。

8.根据权利要求1所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述中温发酵阶段中，当所述发酵料的温度≤40℃时，发酵步骤完成，得到有机肥。

9.根据权利要求1-8任一项所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，所述发酵步骤中，所述翻抛喷淋装置的翻抛频率为1次/d；所述陈化期间对堆垛进行翻堆，翻堆频率为1次/10-15d。

10.一种有机肥的发酵系统设备，应用于权利要求1-9任一项所述的有机肥的发酵方法，其特征在于，包括发酵槽(1)、进料装置、翻抛喷淋装置(3)、曝气装置、电控装置(5)、温湿度传感器(6)及出料装置(7)；

所述发酵槽(1)的正上方设置有进料装置，所述翻抛喷淋装置(3)通过所述发酵槽(1)两侧的轨道(110)设置在所述发酵槽(1)的正上方，所述进料装置位于所述翻抛喷淋装置(3)的上方；所述曝气装置设置在所述发酵槽(1)的底部，所述出料装置(7)与所述翻抛喷淋装置(3)连接，所述电控装置(5)分别与所述翻抛喷淋装置(3)、所述温湿度传感器(6)、所述曝气装置及所述出料装置(7)连接；

所述进料装置包括粪便传送带(210)、顶部滑轨(220)、发酵菌添加箱(230)、配料添加箱(240)、下料箱(250)及加水管(260)；所述粪便传送带(210)与顶部滑轨(220)滑动连接，所述下料箱(250)固定设置在所述粪便传送带(210)端部的下方，所述发酵菌添加箱(230)和配料添加箱(240)均固定设置在所述下料箱(250)的上方，所述加水管(260)为固定设置在所述下料箱(250)底部的环状水管，所述环状水管的直径大于所述下料箱(250)底部任一边长，且所述环状水管上等距离设置有多个喷头(2601)，所述喷头的喷水方向均朝向所述环状水管的圆心，所述加水管(260)还连接有高压水泵(2602)，高压水泵(2602)与所述电控装置(5)连接；

所述曝气装置包括依次连接的高压供氧泵(410)、输气管(420)和曝气管(430)，所述曝气管(430)固定设置在所述发酵槽(1)的底部，所述高压供氧泵(410)与所述电控装置(5)连接，所述曝气管(430)的管壁上开设有气孔(4301)。

Images