CN1483707A - 就地处理禽畜粪与秸秆的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种就地处理禽畜粪和秸杆的方法和实施该方法的系统。

Description

就地处理禽畜粪与秸秆的方法和系统

                           发明领域

本发明涉及就地处理禽畜粪与秸杆等废弃物，以生产高效有机肥的方法和系统。

                           背景技术

堆肥技术分类方法多种多样，按微生物对氧的要求，可分为好氧堆肥和厌氧堆肥，按物料运动方式可分为静态堆肥和动态堆肥，按堆置方式又可分为野积式堆肥和装置式堆肥，等等。

我国长期以来沿用野积式堆肥，即把收集来的原料分批堆积，让其中的微生物参与化学反应，使废弃物变为腐殖土样的产物，即为有机肥。堆积前期一般需要5周时间，每周需翻动2-3次，然后再经过6-10周熟化发酵，每周需翻动一次，全过程需要60-90天。目前许多地方采用的槽式发酵也属于野积式堆肥。

国内外装置式堆肥技术发展至今，主要有卧式连续滚筒发酵、立式堆肥发酵、筒仓式堆肥发酵等几种。国外装置价格昂贵，运行费用高，不成系统，不太适合我国国情。而国内目前开发的一些装置，产品质量不理想，而且也存在着只注重单台设备开发而忽略系统技术、成组配套的问题。

随着环保越来越受到重视，各级政府都花大力气治理禽畜粪和秸杆等废弃物对环境的污染，上海还专门成立了禽畜粪治理指挥部，近年来每年都投入1个多个亿资金进行专项治理。有不少新设立的有机肥料厂，试图将禽畜粪等废弃物转化成有机肥。这些努力虽然取得了一定的成效，但仍未能达到预期目标。主要存在以下一些问题：

(1)禽畜粪治理的设备设施一次性投资较大，禽畜牧场承受不起；

(2)运行费用较高，使用单位只有付出，少有收益，没有积极性，以至于即使建成了设施，但仍难以持久使用；

(3)未能将禽畜粪和秸杆的治理有机结合起来，而且都偏重于污染治理而忽视了资源的再生利用；

(4)现有的有机肥生产大多采用野积式堆肥发酵工艺，由于占地面积大、设备使用多、运输费用高，因此都无法做到就地处理，由此而来的鲜粪运输会产生严重的二次污染问题。

(5)由于投资大，营运费用高，往返运输成本大，造成有机肥销价高居不下，影响了有机肥市场的拓展。

(6)国外有机肥生产机械价格昂贵，运行费用高，且都为单台设备，未能形成系统技术，无法覆盖就地处理禽畜粪与秸杆的全部工艺流程。

                           发明内容

发明目的

本发明目的之一在于提供一种就地处理禽畜粪和秸杆的方法。

本发明的目的还包括提供一种就地处理禽畜粪和秸杆的系统。

技术方案

为了实现本发明的目的和效果，本发明实施了以下技术方案。

本发明提供了一种就地处理禽畜粪和秸杆的方法，该方法依次包括以下步骤：

1)将秸秆粉碎，

2)将步骤1)所得的碎秸秆与禽畜粪以20∶1-35∶1的摩尔碳氮比混合均匀，

3)步骤2)所得混合物边搅拌边进行初步有氧发酵，初步发酵期间的湿度为50-65％，直至温度升至35-40℃且pH保持上升趋势，和/或无臭，

4)步骤3)中的初步发酵产物进行静态发酵，静态发酵期间的湿度为50-65％，温度不超过70℃，发酵进行至温度回落至室温且pH降至稳定。

在所述步骤1中，如果秸秆粉碎得太粗，物料混合时的有效接触表面积降低，会影响发酵效率；相反，如果粉碎得太细则会提高粉碎过程的能耗，降低本方法的在能耗和成本方面的优势。对于本发明领域技术人员来说，综合考虑以上因素，通过简单试验即可确定合适的粉碎度。例如，本发明实施方式之一中，秸秆的粉碎度为3-5cm。

所述步骤2)中还可以混入其他农业有机肥。如果摩尔碳氮比(C/N)低于20∶1，则碳源缺乏而氮源过剩，此时会生成铵态氮而挥发，导致氮元素的大量流失，继而造成成品肥效降低；另一方面，如果C/N超过35∶1，则氮源缺乏而碳源过剩，会造成发酵周期过长，成品的C/N过高，施用后反而可能与作物竞争土壤中的氮元素而对作物不利。本发明实施方式之一将所述碳氮比调定为30∶1。所述碳氮比为原料混合物取样后测得的个组分总碳与总氮之比。至于各组分各自的C/N之比既可以参考相关文献记载，也可以自行测定。测定C/N比的技术已是业内相当成熟的已知技术，在文献和教科书中多有记载。

所述步骤3)中，为了提高发酵效率，缩短运行周期，可以进行补强性接种。例如，本发明实施方式之一在首批发酵，或连续发酵的启动批次中，在初步发酵步骤中进行补强接种，接种物中包括至少一种同样存在于禽畜粪和秸杆原料中以下细菌：枯草杆菌属，苔藓杆菌属，放线菌属和酵母菌属组成，不限于特定的菌种或菌株。接种量为500亿个/吨物料。需要指出的是，正如本领域所熟知的，在天然原料发酵过程中，由于原料本身是丰富的微生物包括发酵所需菌株/群来源，较为理想的是根据发酵目的确定生产菌/菌群，然后根据所确定的生产菌/菌群调定发酵条件，由此自然培植形成以生产菌/菌群为优势菌群的微生态，从而以更为经济、安全、环保的方式实现发酵生产目的。但是，所述培植过程的效率可能受原料来源地和生产地原本微生物基本分布以及气候等因素的影响，因此所述的接种是基于产业化生产效率考虑的可选性补强措施，并非必需。

在所述步骤4)中，由于本发明的耗氧发酵是一个放热过程，因此需将发酵温度控制在70℃以下，以免对生产菌造成不利影响。例如，当温度超过70℃时，可以通过搅拌，强制通风等方法来降温。

另一方面，本发明还提供了一种就地处理禽畜粪和秸杆的系统，该系统包括：

粉碎装置，

混拌装置，接受来自粉碎机的碎秸秆，禽畜粪，搅拌并初步发酵

发酵装置，接受来自物料混合机的初发酵产物，进行静态发酵。

显然，本发明的系统对于各具体设备没有限制。

例如，凡是能将秸杆类物料粉碎的装置，包括人工粉碎，都可作为本发明的粉碎装置。然而，本发明优选具有揉搓功能的自动粉碎装置，例如锤片式粉碎机。

同理，凡是能搅动本发明所禽畜粪与秸杆粉碎物混合物料从而实现均匀混合和与氧接触目的的装置，包括人工搅拌，均可作为本发明的混拌装置。然而，由于该混拌装置同时也是本发明的预发酵装置，又由于，如图2所示，本发明的发酵在初期即可能经历了一个由酸至碱的较宽范围的pH变化，因此，所述混拌装置宜具有耐酸碱腐蚀性。为此，可以采用例如不锈钢，工程塑料等耐腐蚀材料。此外，由于初步发酵是一个耗氧过程，因此，所述混拌装置应具有供气性能，这可以通过采用开放式容器并/或外接强制通气设备来实现。此外，为了维持初步发酵过程中的湿度和温度条件，所述混拌装置可以附加保温和/或供热，保湿和/或供水装置。

至于本发明的发酵装置，如果采用开放式堆放，则所述装置即为发酵堆本身。如果采用封闭式发酵，则如前就混拌装置所述，除了可以不具备搅拌功能之外，凡是具有耐宽范围酸碱腐蚀性，具有保温、保湿性能，或外接供热、供水装置，且具有高透气性的容器皆可用作本发明的静态发酵装置，例如竹木编结容器，天然或人造纤维制织造或非织造透气织物制成的袋装或包状容器。本发明实施方式之一采用了专利号为CN01253924.4的发酵包。

本发明实施方式之一中，本发明系统还可以包括筛选装置，其作用在于：将细度分布80％小于2mm的发酵产物作为成品肥包装出厂，筛上物则返回搅拌装置重新进行初步发酵。本发明实施方式之一选用滚筒筛。

本发明系统内各装置之间的物料传送可以采用人工运送，也可以采用开放或封闭形式的自动传送，例如传送带，螺杆输送，气力输送等等。

有益效果

本发明的方法和系统能同时处理农副业生产过程中所产生的禽畜粪和秸杆等两大类废弃物，化废为宝，生产出高效的活性有机肥，在很大程度上改变了原来禽畜粪处理与秸杆处理相分离、污染治理与资源再生相脱节的状况。本发明方法和系统能将当天产生的禽畜粪与废秸杆就地处理，达到除臭、减量的效果，并经短期发酵即可生成有机肥料，既可就地施用，就地实现生态循环，避免了鲜粪和秸杆运输途中的二次污染，从而就地有机肥成本，也可送至深加工中心造粒或配制加工成各种专用复合肥，以实现禽畜粪和秸杆的规模化治理，提高经济效益。这有利于改善农业生态环境，促进农业可持续发展。

                          附图说明

图1是本发明所述方法和系统实施方式之一的流程图。

图2是本发明发酵过程中的温度和pH变化图。

                         具体实施方式

以下将结合附图对本发明方法和系统的具体实施方式给予一个详细的例子。但可以理解的是，这些例举性的描述并非对本发明范围的限定，因为，对于本领域一般技术人员来说显而易见的是，根据本发明的构思，根据本发明所公开的范围，很容易得出众多与之等效的改换形式，这些理应包含在有权利要求所体现的本发明范围之内。

将秸秆粉碎至3-5cm，运送至搅拌装置容器内。经取样测定，干麦杆的C/N＝35∶1，干稻草的C/N＝67∶1，禽畜粪的C/N＝12.5∶1，以此为依据，按照30∶1的混合料碳氮比，加入禽畜粪，总投料量为800kg。启动搅拌，启动温度为15℃。期间对温度和pH进行监测发现，反应物温度和pH均迅速升高。3-5小时后温度升至38℃，pH仍保持呈上升趋势，此时，原料的臭味消除，以此判断为初步发酵的终点。

在本发明的另一次批处理中，还在禽畜粪与秸杆混合物进行了接种，用的是“东江菌”粉末剂(上海玉墨生物工程公司)，接种量为30g/T，其中包含了枯草杆菌，苔藓杆菌，放线菌和酵母菌属下的多菌种菌株的混合物。

静态发酵方式之一：将所得初步发酵产物开放式就地堆放，堆成底长不超过2.5m，高不超过1.5m锥形或梯形。启动温度约为35℃，每隔2-3天进行翻堆通风，也可以采用鼓风机和通风管向堆内通风。每日监测温度和湿度，将湿度保持为50％，当温度接近或超过70℃时，进行翻堆降温。

静态发酵的另一方式：将初步发酵产物装入发酵包(CN01253924.4)，每包约420kg。全过程除偶然平移搬动外，基本为静置发酵。

45-60天后，堆肥和发酵包中的温度降至常温(20-25℃)，堆肥的湿度降至32％，发酵包内的湿度降至40-45％。发酵产物呈深褐色，粉末状，无臭味。经称量核算，每3吨堆肥获得1吨发酵产物，发酵包的成品重量为250kg。

可以将此发酵产物作为粗制肥料直接施用。也可以用例如滚筒筛进行筛选，将细度分布为80％以上小于2mm的粗制肥作为成品包装出厂，筛上物则返还到搅拌机中继续发酵。

以上流程可以分批进行，也可以连续进行。

本发明成品肥经上海市肥料检验农业技术推广服务中心土壤肥料农业环保实验室鉴定，结果如下：

检验项目	单位	标准要求	检验结果	检验依据
					总养分(N+P+K)	％	≥6.0	7.73	DB31/250--2000
水分(游离水)	％	≤30.0	26.1
					细度(2mm)	％	≥80.0	/
有机质含量	％	≥35.0	41.1
					全氮(N)含量	g/kg	≥2.00	2.09
全磷(P)含量	g/kg	≥2.00	3.63
					全钾(K)含量	g/kg	≥2.00	2.01
PH值		≤5.0-8.5	7.28

Claims (10)

1.本发明提供了一种就地处理禽畜粪和秸杆的方法，该方法依次包括以下步骤：

1)将秸秆粉碎，

2)将步骤1)所得的碎秸秆与禽畜粪以20∶1至35∶1的摩尔碳氮比混合均匀，

3)步骤2)所得混合物边搅拌边进行初步有氧发酵，初步发酵期间的湿度为50-65％，直至温度升至35-40℃且pH保持上升趋势，和/或无臭，

4)步骤3)中的初步发酵产物进行静态发酵，静态发酵期间的湿度为50-65％，温度不超过70℃，发酵进行至温度回落至室温且pH降至稳定。

2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤1中将秸杆粉碎至3-5cm。

3.根据权利要求1所述的方法，所述步骤2中的摩尔碳氮比为30∶1。

4.根据权利要求1所述的方法，所述步骤3中还包括接种至少一种以下细菌：枯草杆菌，苔藓杆菌，放线菌和酵母菌。

5.根据权利要求1所述的方法，所述步骤4中的静态发酵为开放式堆肥发酵。

6.根据权利要求1所述的方法，所述步骤4中的静态发酵为封闭式静态发酵。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括静态发酵后的筛选步骤，并收集细度分布为80％以上小于2mm的发酵产物。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括将其中的筛上物返回步骤2)。

9.一种就地处理禽畜粪和秸杆的系统，它包括：

粉碎装置，

混拌装置，接受来自粉碎机的碎秸秆，禽畜粪，搅拌并初步发酵

发酵装置，接受来自物料混合机的初发酵产物，进行静态发酵。

10.根据权利要求9所述的系统，还包括筛选装置，它对静态发酵产物进行筛选，收集细度分布80％大于2mm的发酵产物。