農(nóng)業(yè)廢棄物高溫快速發(fā)酵生產(chǎn)有機肥的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)廢棄物污染控制與治理領(lǐng)域，涉及農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)有機肥方法及裝置，特別涉及到一種農(nóng)業(yè)廢棄物高溫快速發(fā)酵生產(chǎn)有機肥方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)統(tǒng)計，全球每年產(chǎn)生約17億噸的農(nóng)作物秸桿。1998-2000年期間，西歐累計排放農(nóng)業(yè)廢棄物達(dá)7億噸；法國在1995-2006年年均產(chǎn)生約
3.65億噸的農(nóng)業(yè)廢棄物；德國在2000年累計排放農(nóng)業(yè)廢棄物達(dá)1.75億噸。我國是世界上農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)出量最大的國家，每年大約產(chǎn)出40多億t，其中農(nóng)作物秸桿7.0億t，畜禽糞便排放量26.1億t，廢棄農(nóng)膜等塑料2.5萬t，蔬菜廢棄物I億?1.5億t，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人糞便2.5億t，肉類加工廠廢棄物0.5億?0.65億t，餅柏類0.25億t，林業(yè)廢棄物每年約3 700萬m3 ;農(nóng)業(yè)廢棄物的處理與利用技術(shù)主要包括以下4種:
(I)農(nóng)業(yè)廢棄物資源綜合利用技術(shù)
農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)適當(dāng)處理還可作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很好的基質(zhì)原料，可用來栽培食用菌和花卉，養(yǎng)殖高蛋白蠅蛆、蚯蚓等。農(nóng)業(yè)廢棄物資源的綜合生態(tài)化利用是根據(jù)生態(tài)學(xué)的食物鏈原理，將農(nóng)業(yè)廢棄物作為產(chǎn)業(yè)鏈中的一個重要環(huán)節(jié)，進而實現(xiàn)物質(zhì)的多重循環(huán)和多次轉(zhuǎn)化利用，提高資源利用率及整體效益。以“秸桿一食用菌一豬一沼氣一肥田”模式為例，其能量利用率可達(dá)50%以上，有機質(zhì)和營養(yǎng)元素的利用率可達(dá)95%。但若秸桿只經(jīng)過牲畜過腹還田，則其能量利用率僅為20%，氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的利用率僅為60%。目前，我國這方面的生態(tài)農(nóng)業(yè)利用模式很多，如豬一沼一果模式、豬一沼一魚模式等，最大程度的利用農(nóng)業(yè)廢棄物中有益的物質(zhì)循環(huán)利用，是未來農(nóng)業(yè)廢棄物利用的一個重要方向。
[0003](2)農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用技術(shù)
農(nóng)業(yè)廢棄物能源化利用技術(shù)在農(nóng)村最典型的運用方式就是沼氣。目前關(guān)于農(nóng)業(yè)廢棄物能源化方面主要集中在高效沼氣發(fā)酵裝置與配套設(shè)備及其發(fā)電工程系統(tǒng)的研究；中熱值秸桿氣化裝置和燃?xì)鈨艋夹g(shù)的研究；秸桿直接燃燒供熱系統(tǒng)技術(shù)的研究；纖維素原料生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)的研究；生物質(zhì)熱解液化制備燃料油、間接液化生產(chǎn)合成柴油和副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)的研究；有機垃圾混合燃燒發(fā)電技術(shù)的研究，以及“能源一環(huán)境工程”生態(tài)農(nóng)業(yè)綜合利用模式的研究等方面。以能源為導(dǎo)向的沼氣發(fā)展戰(zhàn)略已經(jīng)成為世界上許多國家的共識。發(fā)展以能源開發(fā)為主的有機生物質(zhì)綜合開發(fā)必將成為廢棄物資源化的熱點。
[0004](3)農(nóng)業(yè)廢棄物飼料化利用技術(shù)
農(nóng)業(yè)廢棄物飼料化利用技術(shù)包括植物纖維性廢棄物的飼料化和動物性廢棄物的飼料化。植物纖維性廢棄物主要指農(nóng)作物秸桿類物質(zhì)，其中含有纖維類物質(zhì)和少量的蛋白質(zhì)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，便可作為飼料應(yīng)用。主要的技術(shù)有通過微生物處理轉(zhuǎn)化，將秸桿、木屑等植物廢棄物加工變?yōu)槲⑸锏鞍桩a(chǎn)品的技術(shù)；通過發(fā)酵對青綠秸桿處理的青貯飼料化技術(shù)；通過對秸桿氨化處理，改善原料適口性和營養(yǎng)價值的氨化技術(shù)。
[0005](4)農(nóng)業(yè)廢棄物肥料化利用技術(shù)農(nóng)業(yè)廢棄物肥料化利用技術(shù)主要包括秸桿肥料化技術(shù)和畜禽糞便肥料化技術(shù)。歐美國家的種植制度多為一年一季，收獲時，在聯(lián)合收割機后面懸掛稻桿粉碎機或直接懸掛深翻犁翻入土壤內(nèi)，直接還田。美國從20世紀(jì)40年代開始研究覆蓋免耕技術(shù)，現(xiàn)有70 %的耕地實行農(nóng)作物秸桿免耕覆蓋種植。美國也有農(nóng)場將秸桿青貯發(fā)酵，用作飼料，過腹還田。在日本畜禽糞便堆肥化已實現(xiàn)工廠化，他們研制的臥式轉(zhuǎn)筒式和立式多層式快速堆肥裝置，發(fā)酵時間約I?2周，具有占地少、發(fā)酵快、質(zhì)地優(yōu)等特點。俄羅斯研制的有機發(fā)酵裝置每天生產(chǎn)100 t有機肥，最后成品肥每噸中約含N、P、K量為45 kg。美國B10TEC2120高溫堆肥系統(tǒng)，由10個大型旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器組成，通過微生物發(fā)酵可以在72 h內(nèi)處理1300 t的畜禽糞便或垃圾，使之成為優(yōu)質(zhì)有機肥料，這種方法對于高濕物料具有特殊的作用。韓國采用槽式發(fā)酵和螺旋式攪拌在國際上屬于較先進的糞便發(fā)酵技術(shù)。國外在堆肥發(fā)酵工藝、技術(shù)和設(shè)備上已日趨完善，基本上達(dá)到了規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)業(yè)廢棄物高溫快速發(fā)酵生產(chǎn)有機肥方法及裝置，利用電加熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)發(fā)酵裝置內(nèi)溫度，滅活農(nóng)業(yè)廢棄物中的有害微生物和病原體，同時激活嗜熱復(fù)合微生物菌劑活性，加速農(nóng)業(yè)廢棄物有機質(zhì)的降解和腐殖質(zhì)的形成，生產(chǎn)出穩(wěn)定化、腐熟化、無害化的有機肥產(chǎn)品，實現(xiàn)整個發(fā)酵時間控制在9小時之內(nèi)，較普通堆肥發(fā)酵大幅提高產(chǎn)肥效率，形成高溫滅菌、快速發(fā)酵、資源再生和節(jié)能環(huán)保的發(fā)酵裝置及方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明由儲料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、抽濕與生物除臭系統(tǒng)、充氧系統(tǒng)、進出料系統(tǒng)、電氣自動控制系統(tǒng)組成，所述的儲料系統(tǒng)為不銹鋼的U型發(fā)酵箱I置于整體機架2上；所述的加熱系統(tǒng)由加熱保溫夾套3、導(dǎo)熱油4和電加熱管5組成，加熱保溫夾套3位于U型發(fā)酵箱I外壁，導(dǎo)熱油和電加熱管位于夾套內(nèi)，通過連接線與電氣控制設(shè)備箱6連接，為裝置加熱和控制溫度；所述的攪拌系統(tǒng)由減速電機7、攪拌軸8和雙層螺旋攪拌葉片9組成，雙層螺旋攪拌葉片固定在攪拌軸8上，攪拌軸與減速電機7連接，減速電機通過連接線與電氣控制設(shè)備箱連接，能調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和運行時間；所述的抽濕與生物除臭系統(tǒng)由抽濕機10和生物除臭濾料11組成，生物除臭濾料位于抽濕機內(nèi)，由活性炭、火山巖組成；其中它們的重量份數(shù)比為1:1。
[0008]所述充氧系統(tǒng)由空壓機12、輸氧管道13組成，通過空壓機和輸氧管道間歇性地向U型發(fā)酵箱充氧；所述的進出料系統(tǒng)由進料口 14和出料口 15組成，進料口位于U型發(fā)酵箱上方中心位置，出料口位于U型發(fā)酵箱I底部中心位置，進料口和出料口均采用氣動方式實現(xiàn)自動開閉；各單元電氣自動控制系統(tǒng)均統(tǒng)一連接到電氣控制設(shè)備箱6中，實現(xiàn)各個單元的自動控制功能。將收集到的畜禽糞便、秸桿等農(nóng)業(yè)廢棄物與嗜熱復(fù)合微生物菌劑投入到高溫快速發(fā)酵裝置中，利用高溫能有效滅活廢棄物中有害微生物和病原體，同時激活嗜熱復(fù)合微生物菌劑活性，利用嗜熱復(fù)合微生物菌群加速廢棄物有機質(zhì)的降解和腐殖質(zhì)的形成，生產(chǎn)出穩(wěn)定化、腐熟化、無害化的有機肥產(chǎn)品。
[0009]所述的U型發(fā)酵箱為封閉式箱體，材質(zhì)為具有防腐蝕和耐高溫的304或316L不銹鋼，發(fā)酵箱體上部2/3處設(shè)置有物料容積報警器16。
[0010]所述的加熱保溫夾套由不銹鋼外殼包裹保溫材料與U型發(fā)酵箱外殼共同連接而成，加熱保溫夾套設(shè)置有導(dǎo)熱油的進口 17和排空口 18。
[0011]所述的加熱保溫夾套連接著溫控系統(tǒng)，用于控制夾套內(nèi)的反應(yīng)溫度，溫度可在300C _250°C間調(diào)節(jié)。
[0012]所述的攪拌系統(tǒng)由減速電機、攪拌軸和雙層螺旋攪拌葉片連接為一體，能進行變頻調(diào)速運行。
[0013]所述雙層螺旋攪拌葉片，工作時內(nèi)螺旋帶動靠近軸心處物料做軸心旋轉(zhuǎn)，軸向由內(nèi)至兩側(cè)推動，外螺旋帶動靠近桶壁物料做軸心旋轉(zhuǎn)，軸向由兩側(cè)至內(nèi)推動，從而保證了混合物料能夠在較短時間內(nèi)均勻混合。
[0014]所述的抽濕與生物除臭系統(tǒng)通過變頻控制實現(xiàn)間歇性的運行。
[0015]所述的充氧系統(tǒng)在發(fā)酵箱體內(nèi)設(shè)有含氧量在線檢測探頭(19)，通過傳輸線連接到電氣控制設(shè)備箱顯示屏上。
[0016]所述的進出料系統(tǒng)中進料口同時作為清理、檢修設(shè)備時的人孔，出料口作為排空□。
[0017]將收集到的畜禽糞便、秸桿等農(nóng)業(yè)廢棄物與嗜熱復(fù)合微生物菌劑投入到高溫快速發(fā)酵裝置中，利用高溫能有效滅活廢棄物中有害微生物和病原體，同時激活嗜熱復(fù)合微生物菌劑活性，利用嗜熱復(fù)合微生物菌群加速廢棄物有機質(zhì)的降解和腐殖質(zhì)的形成，生產(chǎn)出穩(wěn)定化、腐熟化、無害化的有機肥產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明進一步公開了采用農(nóng)業(yè)廢棄物高溫快速發(fā)酵生產(chǎn)有機肥的裝置生產(chǎn)有機肥的方法，其特征在于:要求畜禽糞便、秸桿農(nóng)業(yè)廢棄物混合物的含水率< 60%，C/N比為20-30之間，所使用的菌劑為嗜熱復(fù)合微生物菌群，所述的復(fù)合菌群含有的混合菌包括波茨坦短芽抱桿菌(Brevibacillus borstelensis)、芽胞桿菌(Bacillus sp.)、地芽抱桿菌(Geobacillus sp.)、極端嗜熱菌(Calditerricola yamamurae)和釀酒酵母(Saccharomyces.Cerevisiae),所述復(fù)合菌比例為 0.1-0.3:0.1-0.2:0.3-0.4:0.1-0.4:0.1-0.3，最高嗜熱溫度>80°C，并能在9h內(nèi)通過高溫發(fā)酵生產(chǎn)出穩(wěn)定化、腐熟化、無害化的有機肥廣品；
其詳細(xì)步驟如下:
(1)使用高溫快速發(fā)酵裝置時，首先把畜禽糞便、秸桿、有機生活垃圾農(nóng)業(yè)廢棄物和嗜熱微生物菌群按比例混合，混合比例為每公斤農(nóng)業(yè)廢棄物添加生物菌群總有效菌數(shù)為1.5X107至1.8X10 8，所述的嗜熱微生物菌群指的是波茨坦短芽孢桿菌(Brevibacillusborstelensis)、芽胞桿菌(Bacillus sp.)、地芽抱桿菌(Geobacillus sp.)、極端嗜熱菌(Calditerricola yamamurae)和釀酒酵母(Saccharomyces.Cerevisiae),所述復(fù)合菌比例為上述各種菌0.1-0.3:0.1-0.2:0.3-0.4:0.1-0.4:0.1-0.3，通過皮帶輸送機從進料口加到設(shè)備中；
(2)啟動電源,通電加熱使裝置內(nèi)溫度在80-100°C范圍內(nèi)運行3h，然后斷電，讓其溫度保持在60— 80°C之間，激活嗜熱微生物菌群活性；同時，啟