CN103288504A - 一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业废弃物循环利用技术领域，提供了一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法，采用干式厌氧发酵技术，将畜禽废弃物及农作物秸秆经厌氧发酵生产沼气，利用自然微生物和接种微生物对物料脱臭和腐熟，发酵速度快、周期短，易于实现机械化操作，同时沼液经回收用于下次厌氧发酵接种物，沼气经发电提供能源为低温季节厌氧发酵池加热，同时为有机肥生产提供电能，沼渣通过调节养分、水分并添加发酵剂经二次动静态堆肥工艺，转化为有机肥，整个生产过程物质与能量循环利用，没有产生二次污染，实现了废弃物资源化、无害化和生态化，实现了物质与能量循环利用，可产生巨大的社会、生态和经济效益，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法

技术领域

本发明属于农业废弃物循环利用技术领域，尤其涉及一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法。 

背景技术

近几年，我国养殖业发展迅猛，并朝着专业化、规摸化、集约化方向发展，与此同时，养殖业排放的废弃物也越来越多，畜禽粪便含有大量的有机污染物。 

规模化畜禽养殖已成为我国农村环境污染的主要来源，给生态环境造成巨大压力，同时也成了制约养殖业持续发展的主要障碍之一。同时，由于发达地区普遍使用燃气取代传统的作物秸秆作为燃料。 

因此，秸秆的综合利用也同样成为农作物废弃物集中处理的主要环节，传统的畜禽粪便厌氧发酵生产沼气受季节影响大，同时沼液利用技术还不够成熟，生产有机肥受气候影响大，臭味控制差，堆制时间长，对废弃物中的病原菌和虫卵等杀死不彻底，影响有机肥产品质量。 

发明内容

本发明提供了一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法，旨在解决规模化畜禽养殖已成为我国农村环境污染的主要来源，给生态环境造成巨大压力，也制约了养殖业持续发展，同时传统的畜禽粪便厌氧发酵生产沼气受季节影响大，沼液利用技术不够成熟，生产有机肥受气候影响大，臭味控制差，堆制时间长，对废弃物中的病原菌和虫卵等杀死不彻底，影响有机肥产品质量的问题。 

本发明的目的在于提供一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法，该 方法包括以下步骤： 

将畜禽废弃物和农作物秸秆进行厌氧干式发酵，生产沼气、沼渣及沼液； 

将沼气用于发电，将沼液用作接种物，将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发酵及堆肥； 

将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，进行静态发酵及堆肥； 

将静态发酵及堆肥结束的物料进行筛分及挤压造粒处理，得到符合标准的有机肥。 

进一步，所述将畜禽废弃物和农作物秸秆进行厌氧干式发酵，生产沼气、沼渣及沼液的实现方法为： 

将畜禽废弃物和农作物秸秆按照一定比例混合，投入厌氧发酵池； 

调节碳氮比、水分、酸碱度及颗粒大小； 

添加适当比例的活性污泥和已有的发酵菌剂，进行厌氧干式发酵生产沼气、沼渣及沼液。 

进一步，所述将沼液用作接种物的实现方法为： 

将厌氧干式发酵产生的少量沼液按照1∶3-9的比例投放于新投放物料发酵池作为接种物。 

进一步，所述将沼液用作接种物的实现方法为： 

将厌氧干式发酵产生的少量沼液按照1∶3-9的比例投放于新投放物料发酵池作为接种物。 

进一步，所述将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发 

酵及堆肥的实现方法为： 

将沼渣与新鲜的畜禽粪便按照适当比例混合，投入动态发酵池； 

根据天气情况确定发酵数天，发酵温度维持在60度以上； 

采用旋耕式翻料方式，使新鲜粪便与粪便沼渣、水分调理剂、微生物接种 剂充分地混合。 

进一步，所述物料中的水分经过动态发酵及堆肥后由最初的65％下降到40％左右。 

进一步，所述将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，进行静态发酵及堆肥的实现方法为： 

将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，采用装载车将物料堆制成高度三米左右； 

对物料进行强制通风，每间隔七天移动一次物料，进行静态深化腐熟发酵。 

进一步，所述物料中的水分经过静态发酵及堆肥后降低到了30％。 

进一步，该方法包括物质循环过程及能量循环过程； 

所述物质循环过程的具体实现步骤为：将粪草按利用干发酵技术进行厌氧发酵，生产沼气，将沼气发酵后的沼渣加工成有机肥料，用于种植业生产，厌氧干发酵产生的沼液通过沼液收集槽和沼液收集池经过菌种制备装置和菌种喷淋装置回收作为接种物用于下次发酵； 

所述能量循环过程的具体实现步骤为：厌氧干发酵产生的沼气，通过沼气安全监控系统、沼气自动控制系统和沼气净化装置进入储气罐，用于发电回收，发电余热回收用于厌氧发酵加热，电能用于供应于畜禽粪便干湿分离、秸秆粉碎、物料翻搅及有机肥生产加工过程中机械的能源消耗，实现能量循环； 

所述物质循环过程进一步包括：原料预备过程、厌氧干式发酵过程、有机肥发酵过程； 

所述原料预备过程的具体实现步骤为：利用畜禽粪便干湿分离机将畜禽粪便干湿分离至含水量60％左右用于动态发酵，利用秸秆粉碎机将秸秆粉碎至0.5-3cm，用运输车将新鲜猪粪和秸秆粉运至厌氧干式发酵池，将干湿分离的猪粪和秸秆粉运送至动态发酵池； 

所述厌氧干式发酵过程：农业废弃物投入厌氧发酵池后使用翻搅机搅拌均匀，产生的沼气进入储气罐，产生的沼液进入沼液收集池，沼渣用于下一步有 机肥动态发酵过程，加热管在低温季节加温，缩短发酵周期； 

所述有机肥发酵过程的具体实现步骤为：将厌氧发酵的沼渣和新鲜干湿分离的畜禽废弃物、秸秆粉按照一定比例在动态发酵池混合，并进行动态发酵，当料堆温度升至60℃时，利用翻抛机翻料，10-15天左右当料堆水分在40％时，转移至静态堆场，每隔5-7天左右翻料一次，当水分达到30％左右时，作为有机肥成品，加热管用于低温季节加温，缩短发酵周期。 

本发明提供的循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法，采用干式厌氧发酵技术，将数量巨大的畜禽废弃物及农作物秸秆经厌氧发酵生产沼气，利用自然微生物和接种微生物对物料迅速脱臭和腐熟，发酵速度快、周期短，易于实现机械化操作，同时产生的少量沼液经回收利用于下次厌氧发酵接种物，沼气经发电提供能源为低温季节厌氧发酵池加热，同时为有机肥生产提供电能，沼渣通过调节养分、水分并添加发酵剂经过二次动静态堆肥工艺，较快地转化为有机肥，整个生产过程物质与能量循环利用，没有产生二次污染，实现了废弃物资源化、无害化和生态化，实现了物质与能量的循环利用，可产生巨大的社会、生态和经济效益，具有较强的推广与应用价值。 

附图说明

图1是本发明实施例提供的循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法的实现流程图； 

图2是本发明实施例提供的将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发酵及堆肥的实现方法的流程图； 

图3是本发明实施例提供的动态发酵池的结构示意图； 

图4是本发明实施例提供的循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法的具体实现流程图。 

图中：1、混合层；2、池壁；3、通气孔；4、内壁层；5、碎石层；6、外壁层；7、中间层。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。 

图1示出了本发明实施例提供的循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法的实现流程。 

该方法包括以下步骤： 

在步骤S101中，将畜禽废弃物和农作物秸秆进行厌氧干式发酵，生产沼气、沼渣及沼液； 

在步骤S102中，将沼气用于发电，将沼液用作接种物，将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发酵及堆肥； 

在步骤S103中，将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，进行静态发酵及堆肥； 

在步骤S104中，将静态发酵及堆肥结束的物料进行筛分及挤压造粒处理，得到符合标准的有机肥。 

在本发明实施例中，将畜禽废弃物和农作物秸秆进行厌氧干式发酵，生产沼气、沼渣及沼液的实现方法为： 

将畜禽废弃物和农作物秸秆按照一定比例混合，投入厌氧发酵池； 

调节碳氮比、水分、酸碱度及颗粒大小； 

添加适当比例的活性污泥和已有的发酵菌剂，进行厌氧干式发酵生产沼气、沼渣及沼液。 

在本发明实施例中，将沼液用作接种物的实现方法为： 

将厌氧干式发酵产生的少量沼液按照1∶3-9的比例投放于新投放物料发酵 池作为接种物。 

如图2所示，在本发明实施例中，将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发酵及堆肥的实现方法为： 

在步骤S201中，将沼渣与新鲜的畜禽粪便按照适当比例混合，投入动态发酵池； 

在步骤S202中，根据天气情况确定发酵数天，发酵温度维持在60度以上； 

在步骤S203中，采用旋耕式翻料方式，使新鲜粪便与粪便沼渣、水分调理剂、微生物接种剂充分地混合。 

在本发明实施例中，物料中的水分经过动态发酵及堆肥后由最初的65％下降到40％左右。 

在本发明实施例中，将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，进行静态发酵及堆肥的实现方法为： 

将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，采用装载车将物料堆制成高度三米左右； 

对物料进行强制通风，每间隔七天移动一次物料，进行静态深化腐熟发酵。 

在本发明实施例中，物料中的水分经过静态发酵及堆肥后降低到30％。 

在本发明实施例中，该方法包括物质循环过程及能量循环过程； 

物质循环过程的具体实现步骤为：将粪草按利用干发酵技术进行厌氧发酵，生产沼气，将沼气发酵后的沼渣加工成有机肥料，用于种植业生产，厌氧干发酵产生的沼液通过沼液收集槽和沼液收集池经过菌种制备装置和菌种喷淋装置回收作为接种物用于下次发酵； 

能量循环过程的具体实现步骤为：厌氧干发酵产生的沼气，通过沼气安全监控系统、沼气自动控制系统和沼气净化装置进入储气罐，用于发电回收，发电余热回收用于厌氧发酵池及有机肥动态发酵池加热，电能用于供应于畜禽粪便干湿分离、秸秆粉碎、物料翻搅及有机肥生产加工过程中机械的能源消耗，实现能量循环； 

物质循环过程进一步包括：原料预备过程、厌氧干式发酵过程、有机肥发酵过程； 

原料预备过程的具体实现步骤为：①利用秸秆粉碎机将秸秆粉碎至0.5-3cm，用运输车将新鲜猪粪和秸秆粉运至厌氧干式发酵池进行厌氧干式发酵，调节水份，用于动态发酵；②将新鲜畜禽粪便干湿分离至含水量60％左右备用。 

厌氧干式发酵过程：农业废弃物投入厌氧发酵池后使用翻搅机搅拌均匀，产生的沼气进入储气罐，产生的沼液进入沼液收集池，沼渣用于下一步有机肥动态发酵过程，加热管在低温季节加温，缩短发酵周期； 

有机肥发酵过程的具体实现步骤为：将厌氧发酵的沼渣和上述新鲜干湿分离的畜禽废弃物、秸秆粉按照一定比例在动态发酵池混合，并进行动态发酵，当料堆温度升至60℃时，利用翻抛机翻料，10-15天左右当料堆水分在40％时，转移至静态堆场，每隔5-7天左右翻料一次，当水分达到30％左右时，作为有机肥成品，加热管用于低温季节加温，缩短发酵周期。 

该项发明的优势在于，在固体有机废弃物厌氧发酵生产沼气用于发电，实现能量的循环利用，同时将发酵剩余物加工成为固体有机肥料，用于农业生产，厌氧干发酵只产生少量沼液经回收用于下一次发酵接种，生产过程只消耗少量清洁水，零污水排放，实现物质循环。 

如图3所示，本发明的另一目的在于提供一种用于循环利用农业废弃物及生产有机肥的动态发酵池，该动态发酵池包括：混合层1、碎石层5、内壁层4、外壁层6、中间层7、池壁2； 

碎石层5设置在混合层1的下部，碎石层5及混合层1构成了动态发酵池的底层，内壁层4位于动态发酵池池壁2的内侧，外壁层6位于动态发酵池池壁2的外侧，中间层7位于内壁层4与外壁层6之间。 

在本发明实施例中，动态发酵池上方建有4米高的简易钢架结构温室大棚，四周通风，顶部用透明玻璃做屋顶，便于升温去湿。 

在本发明实施例中，动态发酵池为长方体形，长×宽×高为70-150米×4米×1.2米。 

在本发明实施例中，碎石层5的厚度为20cm，由粒径为5-20mm的碎石并充填粒径为0-2mm的细砂构成； 

混合层1的厚度为30cm，由石灰和犁碎石层土壤混合而成，混合层预埋导热管，利用多余沼气发电循环水在低温季节保温。 

池壁2的厚度为30cm，其中内壁层4的厚度为7.5cm，外壁层6的厚度为7.5cm，保温层的厚度为15cm，内壁层4、外壁层6及中间层7均采用水泥钢筋结构。 

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。 

如图4所示，将畜禽废弃物和农作物秸秆按照一定比例混合，投入厌氧发酵池，通过调节碳氮比、水分、酸碱度、颗粒大小，添加适当比例的活性污泥和已有的发酵菌剂(视实际情况定，可不添加)，进行厌氧干式发酵生产沼气； 

将产生的少量沼液按照1∶3-9投放于新投放物料发酵池作为接种物，实现回收利用； 

将沼气回收用于发电，用于厌氧发酵池低温季节的加热，调节产气量和产气高峰，同时调节不同厌氧发酵池投料时间，实现沼气连续不间断生产； 

将沼渣与新鲜的畜禽粪便按照适当比例混合，投入70-150米左右长的动态发酵池，料高1米，采用旋耕式翻料方式，使新鲜粪便能与粪便沼渣、水分调理剂、微生物接种剂等充分地混合，发酵根据天气情况发酵数天左右，这一动态发酵过程，可基本保证物料完成卫生无害化过程与有机物料快速降解过程，发酵温度维持在60度以上，水分由最初的65％下降到40％左右； 

如图3所示，动态发酵池为长条形，长×宽×高为70米×4米×1.2米，池底为共计两层，碎石层5为粒径5-20mm碎石20cm，充填粒径0-2mm细砂，表层用石灰和犁碎石层5的土壤组成厚度为30cm的混合层1，以增加保温透水性能，池壁2厚30cm，中间为保温层，内壁层4及外壁层6的厚度分别为 7.5cm，保温层，内壁层4及外壁层6均采用水泥钢筋结构。 

将动态堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，采用装载车将物料堆制成高度三米左右，采用强制通风的方式，进行静态深化腐熟发酵，这一阶段时间约为25-30天，其中每间隔七天移动物料一次，主要是完成物料进一步的熟化，同时进一步降低水分。移动物料的目的使不同堆体部分物料得到充分混合，此阶段结束时，物料水分进一步降低到30％； 

静态堆肥物料经筛分，挤压造粒，得到的堆肥终端产品外观、水分含量，有机质含量、氮磷钾总养分含量、PH值、重金属含量、蛔虫死亡率和人肠杆菌值等指标均符合NY525-2012技术标准。 

本发明实施例提供了一种厌氧、好氧发酵法循环利用生产有机肥的工艺，它利用畜禽粪便、农作物秸秆为原料，先发酵产生沼气，沼气发电用于沼气发酵池的加热和有机肥生产，沼渣配以秸秆、草木灰、腐殖酸土为辅科，添加现有技术中的有机物料腐熟剂，第一步将物料与有机物料腐熟剂(起爆剂)充分混合；第二步将经过混合与添加起爆剂转移至槽式动态发酵槽中发酵，采用提升式翻堆机翻堆，物料每天翻动一次，一般根据气温情况数天就可以结束一次高温发酵，离开发酵槽。然后静态堆放深度腐熟，这一动静态堆肥发酵、后熟和成品包装程序生产有机肥，前期干式发酵少量收集的沼液作为接种物用于下次的发酵，发酵过程中无废液排放，沼气发电产生的电能用于后期有机肥生产或者必要时干式发酵池的加温，实现了能量的循环，沼渣用于生产有机肥实现了农业废弃物的物质与能量循环，利用畜禽粪便和农作物秸秆通过斜坡式发酵法生产有机肥具有投资省、发酵操作简便、杀菌除臭完全、生产无二次污染、腐殖化和无害化程度高、产品质量优、生产效率高、易于推广的优点。 

本发明实施例提供的循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法，采用干式厌氧发酵技术，将数量巨大的畜禽废弃物及农作物秸秆经厌氧发酵生产沼气，利用自然微生物和接种微生物对物料迅速脱臭和腐熟，发酵速度快、周期短，易于实现机械化操作，同时产生的少量沼液经回收利用于下次厌氧发酵接种物， 沼气经发电提供能源为低温季节厌氧发酵池加热，同时为有机肥生产提供电能，沼渣通过调节养分、水分并添加发酵剂经过二次动静态堆肥工艺，较快地转化为有机肥，整个生产过程物质与能量循环利用，没有产生二次污染，实现了废弃物资源化、无害化和生态化，实现了物质与能量的循环利用，可产生巨大的社会、生态和经济效益，具有较强的推广与应用价值。 

以上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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种循环利用农业废弃物及生产有机肥的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将畜禽废弃物和农作物秸秆进行厌氧干式发酵，生产沼气、沼渣及沼液；

将沼气用于发电，将沼液用作接种物，将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发酵及堆肥；

将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，进行静态发酵及堆肥；

将静态发酵及堆肥结束的物料进行筛分及挤压造粒处理，得到符合标准的有机肥。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将畜禽废弃物和农作物秸秆进行厌氧干式发酵，生产沼气、沼渣及沼液的实现方法为：

将畜禽废弃物和农作物秸秆按照一定比例混合，投入厌氧发酵池；

调节碳氮比、水分、酸碱度及颗粒大小；

添加适当比例的活性污泥和已有的发酵菌剂，进行厌氧干式发酵生产沼气、沼渣及沼液。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将沼液用作接种物的实现方法为：

将厌氧干式发酵产生的少量沼液按照1∶3-9的比例投放于新投放物料发酵池作为接种物。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将沼渣与新鲜的畜禽粪便在动态发酵池中混合并进行动态发酵及堆肥的实现方法为：

将沼渣与新鲜的畜禽粪便按照适当比例混合，投入动态发酵池；

根据天气情况确定发酵数天，发酵温度维持在60度以上；

采用旋耕式翻料方式，使新鲜粪便与粪便沼渣、水分调理剂、微生物接种剂充分地混合。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述物料中的水分经过动态发酵及堆肥后由最初的65％下降到40％左右。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，进行静态发酵及堆肥的实现方法为：

将动态发酵及堆肥结束的物料转移到静态堆肥场地，采用装载车将物料堆制成高度三米左右；

对物料进行强制通风，每间隔七天移动一次物料，进行静态深化腐熟发酵。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述物料中的水分经过静态发酵及堆肥后降低到了30％。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括物质循环过程及

能量循环过程；

所述物质循环过程的具体实现步骤为：将粪草按利用干发酵技术进行厌氧发酵，生产沼气，将沼气发酵后的沼渣加工成有机肥料，用于种植业生产，厌氧干发酵产生的沼液通过沼液收集槽和沼液收集池经过菌种制备装置和菌种喷淋装置回收作为接种物用于下次发酵；

所述能量循环过程的具体实现步骤为：厌氧干发酵产生的沼气，通过沼气安全监控系统、沼气自动控制系统和沼气净化装置进入储气罐，用于发电回收，发电余热回收用于厌氧发酵及有机肥动态发酵池加热，电能用于供应于畜禽粪便干湿分离、秸秆粉碎、物料翻搅及有机肥生产加工过程中机械的能源消耗，实现能量循环；

所述物质循环过程进一步包括：原料预备过程、厌氧干式发酵过程、有机肥发酵过程；

所述原料预备过程的具体实现步骤为：利用畜禽粪便干湿分离机将畜禽粪便干湿分离至含水量60％左右用于动态发酵，利用秸秆粉碎机将秸秆粉碎至0.5-3cm，用运输车将新鲜猪粪和秸秆粉运至厌氧干式发酵池，将干湿分离的猪粪和秸秆粉运送至动态发酵池；

所述厌氧干式发酵过程：农业废弃物投入厌氧发酵池后使用翻搅机搅拌均匀，产生的沼气进入储气罐，产生的沼液进入沼液收集池，沼渣用于下一步有机肥动态发酵过程，加热管在低温季节加温，缩短发酵周期；

所述有机肥发酵过程的具体实现步骤为：将厌氧发酵的沼渣和新鲜干湿分离的畜禽废弃物、秸秆粉按照一定比例在动态发酵池混合，并进行动态发酵，当料堆温度升至60℃时，利用翻抛机翻料，10-15天左右当料堆水分在40％时，转移至静态堆场，每隔5-7天左右翻料一次，当水分达到30％左右时，作为有机肥成品，加热管用于低温季节加温，缩短发酵周期。

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