CN113582753A - 一种粪污堆肥发酵工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粪污堆肥发酵工艺，包括以下步骤：S1、混料成型；S2、干燥处理；S3：杀菌处理；S4、二次杀菌处理；S5、添加复合酶进行催化；S6、通风覆膜处理；S7：加热发酵处理；S8：降温处理，本发明通过设置风干装置，或者进行风干布步骤，有利于降低粪污中含有的水分，便于进行发酵反应，效率相对较高，最先通过添加酸性调理剂和竹炭颗粒，然后使得收集到的粪污挤压成固体块状粪污，有效的降低堆肥产品水分含量，本发明还采用了多层翻转式发酵槽，并在处理流程中进行覆膜处理，由于粪污采用风流干燥的，且风是循环流动的，通过覆膜处理解决氮、磷等有益成分易以气体的形式流失的问题，确保肥料的质量。

Description

一种粪污堆肥发酵工艺
技术领域
本发明涉及有机肥技术领域，具体为一种粪污堆肥发酵工艺。
背景技术
由于抗生素滥用而导致的大量抗生素抗性基因的出现和广泛传播已成为人类健康的重大威胁之一。在关注抗生素在环境中的残留、归趋及毒性作用的同时，ARGs的分布、起源、环境归趋及其对环境、人体健康的影响等亦成为了环境领域的关注焦点。畜禽养殖粪便是环境中日益严重的ARGs负担的主要贡献者。国内外研究者已证实农田施用抗生素残留粪便会大大增加农田中ARGs和抗性菌的数量和种类。然而，以粪污的为原料的有机肥料是提高土壤有机质最有效的方式之一。因此，控制粪污的中ARGs储存，降低其向土壤环境扩散的风险迫在眉睫。越来越多的人开始用商品化有机肥料替代养殖源废弃物的直接农田施用。大量研究表明，养殖粪便的有机肥料生产工艺，例如好氧堆制、厌氧发酵、物化消毒等等，除了能提高肥效，还能达到控制和去除大部分污染物的目标。磺胺抗性基因是目前土壤和粪便中报道的最多的两种抗性基因，其中四环素抗性基因能够在堆肥中相对容易去除，但磺胺抗性基因在不同的报道中存在着很大的差别。
为了通过堆肥实现养猪场废弃物资源化及适应规模化处理的发展趋势，达到环保要求及带来生产经济效益，在猪粪有机肥生产过程中，加快升温速度、降低堆肥产品水分含量及缩短堆肥腐熟所需时间是堆肥过程中有待解决的重要问题。目前的方法都存在效果不稳定，成本高，操作复杂等局限性，对于如何加快升温速度、降低堆肥产品水分含量及缩短堆肥腐熟所需时间的问题仍未得到妥善解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粪污堆肥发酵工艺，通过覆膜处理解决氮、磷等有益成分易以气体的形式流失的问题，进一步确保肥料的质量，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种粪污堆肥发酵工艺，包括以下步骤：
S1、混料成型，将收集到的粪污投放至搅拌机中，并添加酸性调理剂，搅拌均匀后使得粪污的pH值调节至5.0-6.5；然后再向所述粪污中加入竹炭颗粒，使得粪污的含水率被调整为60％-70％，搅拌均匀，使干湿两类粪污完全融合，然后挤压成固体块状粪污；
S2、干燥处理，找到合适的发酵场地，等距方式排布多组发酵箱，发酵箱内设置有多层翻转式发酵槽，所述发酵槽内设置有与所述固体块状粪污匹配的料槽，将所述固体块状粪污置于所述发酵箱内的所述料槽中进行风干处理；
S3：杀菌处理，所述发酵箱顶部固定卡接有溶液槽，在所述溶液槽内加入0.3‰的次氯酸钠，所述溶液槽底部固定连通有带有阀门的雾化喷头，启动所述雾化喷头对所述料槽中的所述固体块状粪污进行雾化杀菌处理；
S4、二次杀菌处理，在步骤S3中的杀菌处理后，对所述料槽中的固体块状粪污进行一次翻转，再次启动所述雾化喷头对所述料槽中的所述固体块状粪污进行雾化杀菌处理
S5、添加复合酶进行催化，向所述固体块状粪污表面涂抹复合酶料浆，所述复合酶料浆的浓度为35mol/L，且所述复合酶料浆的质量份数相当于畜禽粪污质量份数的2％，获得预处理畜禽粪污；
S6、通风覆膜处理，开启所述发酵箱两侧的围板，使所述发酵箱在透光通风的状态下持续1小时，所述固体块状粪污堆肥原料在堆温到达50℃以上的时间维持在至少5天，5天内工作人员需要在所述固体块状粪污平均温度达到60℃的时候，工作人员对所述固体块状粪污进行覆盖塑料膜处理；
S7：加热发酵处理，让所述发酵箱的在50℃-55℃的温度下保持48小时，在此期间，对所述发酵槽进行一次翻转处理，使所述固体块状粪污均匀受热，并对所述发酵箱进行二次通风处理；
S8：降温处理，通风后，保证所述发酵箱两侧围板开启状态，使发酵箱自然冷却至常温，在冷却过程中，对发酵槽进行至少三次翻转处理，并对发酵箱进行至少三次通风处理，即可获得肥料。
优选的，所述发酵箱底部设置有底座，所述底座和所述发酵箱的箱底之间固定安装有转盘轴承。
优选的，所述通风处理在通风状态下流经发酵箱的风量为7m3/h，两组所述发酵槽之间设置有通风管，所述通风管的进风口和出风口均连通于所述发酵箱的箱壁内。
优选的，所述溶液槽底部固定连通有环形管，所述雾化喷头呈环形等距阵列于环形管底部。
优选的，所述堆肥期间的总覆膜时间为8天，在覆膜时期，用温度计监测所述固体块状粪污的温度，保证所述固体块状粪污堆肥的最外层温度不低于45℃，并且翻动所述发酵槽。
优选的，当上述覆膜期间在外部环境不允许的情况下，配备加热装置对所述固体块状粪污进行辅助加热，加热过程中，保证所述固体块状粪污的最外层温度达到50℃以上。
优选的，所述复合酶料浆由蛋白酶、果胶酶、纤维素酶中的一种或几种与发酵菌剂配制而成。
优选的，所述发酵菌剂由酪酸梭菌发酵菌液、嗜酸乳杆菌发酵菌液、粪链球菌发酵菌液、乳球菌发酵菌液和嗜热淀粉酶链霉菌发酵菌液按照1：2：3：3：2的质量比混合而成。
优选的，所述步骤S5中的通风覆膜处理中，在覆膜和固体块状粪污堆肥原料之间铺设稻草。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过设置风干装置，或者进行风干步骤，有利于降低粪污中含有的水分，便于进行发酵反应，效率相对较高，最先通过添加酸性调理剂和竹炭颗粒，然后使得收集到的粪污挤压成固体块状粪污，有效的降低堆肥产品水分含量。
2、本发明采用多层翻转式发酵槽，并在处理流程中进行覆膜处理，由于粪污采用风流干燥的，且风是循环流动的，通过覆膜处理解决氮、磷等有益成分易以气体的形式流失的问题，进一步确保肥料的质量。
附图说明
图1为本发明的粪污堆肥发酵工艺流程图；
图2为本发明的发酵箱主视剖视结构示意图；
图3为本发明的发酵箱侧视结构示意图；
图4为本发明的发酵槽立体结构示意图。
图中：1、发酵箱；2、发酵槽；201、转轴；202、链轮；3、料槽；4、溶液槽；5、雾化喷头；6、底座；7、通风管；8、环形管；9、驱动电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
一种粪污堆肥发酵工艺，包括以下步骤：
S1、混料成型，将收集到的粪污投放至搅拌机中，并添加酸性调理剂，搅拌均匀后使得粪污的pH值调节至5.0-6.5，首先调节粪污的pH调节至5.0-6.5，这样可以有效降低有机肥中磺胺耐药菌及其耐药基因污染；然后再向所述粪污中加入竹炭颗粒，使得粪污的含水率被调整为60％-70％，加入特定用量的竹炭颗粒，且竹炭颗粒的粒径为3mm，竹炭颗粒的用量为粪污的干重的10-20％，竹炭颗粒是去除抗性基因重要的调理剂，可以加速降低堆肥发酵产物中磺胺耐药菌及其耐药基因的含量，而且必须保证添加量在规定范围内，否则无法起到效果；搅拌均匀后，使干湿两类粪污完全融合，然后挤压成固体块状粪污；
S2、干燥处理，找到合适的发酵场地，等距方式排布多组发酵箱1，发酵箱1内设置有多层翻转式发酵槽2，发酵槽2内设置有与成型固体块状粪污匹配的料槽3，将成型后的固体块状粪污置于发酵箱1内进行风干处理；
S3：杀菌处理，发酵箱1顶部固定卡接有溶液槽4，在溶液槽4内加入0.3‰的次氯酸钠，溶液槽4底部固定连通有带有阀门的雾化喷头5，启动雾化喷头5对固体块状粪污进行雾化杀菌处理，溶液槽4底部固定连通有环形管8，雾化喷头5呈环形等距阵列于环形管8底部，利用环形管8将0.3‰的次氯酸钠输送至环形等距阵列的雾化喷头5内，增加雾化面积，保证固体块状粪污的杀菌效果；
S4、二次杀菌处理，在步骤S3中的杀菌处理后，对料槽中的固体块状粪污进行一次翻转，再次启动雾化喷头5对固体块状粪污进行雾化杀菌处理；
S5、添加复合酶进行催化，向固体块状粪污表面涂抹复合酶料浆，复合酶料浆的浓度为35mol/L，且复合酶料浆的质量份数相当于畜禽粪污质量份数的2％，获得预处理后的畜禽粪污；
S6、通风覆膜处理，开启发酵箱两侧的围板，使发酵箱在透光通风的状态下持续1小时，固体块状粪污堆肥原料在堆温到达50℃以上的时间维持在至少5天，在固体块状粪污平均温度达到60℃的时候，工作人员对固体块状粪污进行覆盖塑料膜处理；
S7：加热发酵处理，让发酵箱的在50℃-55℃的温度下保持48小时，在此期间，对发酵槽进行一次翻转处理，使固体块状粪污均匀受热，并对发酵箱进行二次通风处理；
S8：降温处理，通风后，保证发酵箱两侧围板开启状态，使发酵箱自然冷却至常温，在冷却过程中，对发酵槽进行至少三次翻转处理，并对发酵箱进行至少三次通风处理，即可获得肥料。
复合酶料浆由蛋白酶、果胶酶、纤维素酶中的一种或几种与发酵菌剂配制而成，发酵菌剂由酪酸梭菌发酵菌液、嗜酸乳杆菌发酵菌液、粪链球菌发酵菌液、乳球菌发酵菌液和嗜热淀粉酶链霉菌发酵菌液按照1：2：3：3：2的质量比混合而成。
发酵箱1底部设置有底座6，底座6和发酵箱1箱底之间固定安装有转盘轴承，在整个发酵过程中，发酵箱1可以转动方向，充分利用阳光，风流等自然条件。
通风处理在通风状态下流经发酵箱1的风量为7m3/h，发酵箱1内分别位于相邻；两组发酵槽2之间均设置有通风管7，通风管7的进风口和出风口均连通于发酵箱1的箱壁内，利用通风管7快速的将风流引入每一层发酵槽2内。
发酵槽2两侧对称设置有转轴201，转轴201一端贯穿且延伸至发酵箱1外侧，发酵箱1外壁一侧固定安装有驱动电机9，驱动电机9的输出轴端和转轴201传动连接，转轴201位于发酵箱1外部一端和驱动电机9的输出轴端均固定安装有链轮202，链轮202之间均通过链条传动连接，在风干或者加热期间，均需要对发酵槽2进行翻转处理，启动驱动电机9通过带动链轮202、链条和链轮202的传动防止，同一时间内带动所有发酵槽2进行翻转，提高发酵效率。
堆肥期间的总覆膜时间为8天，在覆膜时期，用温度计监测所述固体块状粪污的温度，保证所述固体块状粪污堆肥的最外层温度不低于45℃，并且翻动所述发酵槽2，启动发酵槽2实现翻堆处理，就能保证堆体所有的堆肥原料在堆温到达50℃以上的时间维持在5天以上，当上述覆膜期间在外部环境不允许的情况下，需要配备加热装置对固体块状粪污堆肥原料进行辅助加热，同样需用温度计检测保证堆体最外层温度达到50℃以上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、混料成型，将收集到的粪污投放至搅拌机中，并添加酸性调理剂，搅拌均匀后使得所述粪污的pH值调节至5.0-6.5；然后再向所述粪污中加入竹炭颗粒，使得粪污的含水率被调整为60％-70％，搅拌均匀，使干湿两类粪污完全融合，然后挤压成固体块状粪污；
S2、干燥处理，找到合适的发酵场地，等距方式排布多组发酵箱，发酵箱内设置有多层翻转式发酵槽，所述发酵槽内设置有与所述固体块状粪污匹配的料槽，将所述固体块状粪污置于所述发酵箱内的所述料槽中进行风干处理；
S3：杀菌处理，所述发酵箱顶部固定卡接有溶液槽，在所述溶液槽内加入0.3‰的次氯酸钠，所述溶液槽底部固定连通有带有阀门的雾化喷头，启动所述雾化喷头对所述料槽中的所述固体块状粪污进行雾化杀菌处理；
S4、二次杀菌处理，在步骤S3中的杀菌处理后，对所述料槽中的固体块状粪污进行一次翻转，再次启动所述雾化喷头对所述料槽中的所述固体块状粪污进行雾化杀菌处理；
S5、添加复合酶进行催化，向所述固体块状粪污表面涂抹复合酶料浆，所述复合酶料浆的浓度为35mol/L，且所述复合酶料浆的质量份数相当于畜禽粪污质量份数的2％，获得预处理畜禽粪污；
S6、通风覆膜处理，开启所述发酵箱两侧的围板，使所述发酵箱在透光通风的状态下持续1小时，所述固体块状粪污堆肥原料在堆温到达50℃以上的时间维持在至少5天，在所述固体块状粪污平均温度达到60℃的时候，工作人员对所述固体块状粪污进行覆盖塑料膜处理；
S7：加热发酵处理，让所述发酵箱的在50℃-55℃的温度下保持48小时，在此期间，对所述发酵槽进行一次翻转处理，使所述固体块状粪污均匀受热，并对所述发酵箱进行二次通风处理；
S8：降温处理，通风后，保证所述发酵箱两侧围板开启状态，使发酵箱自然冷却至常温，在冷却过程中，对发酵槽进行至少三次翻转处理，并对发酵箱进行至少三次通风处理，即可获得肥料。
2.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述发酵箱底部设置有底座，所述底座和所述发酵箱的箱底之间固定安装有转盘轴承。
3.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述通风处理在通风状态下流经发酵箱的风量为7m3/h，两组所述发酵槽之间设置有通风管，所述通风管的进风口和出风口均连通于所述发酵箱的箱壁内。
4.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述溶液槽底部固定连通有环形管，所述雾化喷头呈环形等距阵列于环形管底部。
5.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述堆肥期间的总覆膜时间为8天，在覆膜时期，用温度计监测所述固体块状粪污的温度，保证所述固体块状粪污堆肥的最外层温度不低于45℃，并且翻动所述发酵槽。
6.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：当上述覆膜期间在外部环境不允许的情况下，配备加热装置对所述固体块状粪污进行辅助加热，加热过程中，保证所述固体块状粪污的最外层温度达到50℃以上。
7.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述复合酶料浆由蛋白酶、果胶酶、纤维素酶中的一种或几种与发酵菌剂配制而成。
8.根据权利要求7所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述发酵菌剂由酪酸梭菌发酵菌液、嗜酸乳杆菌发酵菌液、粪链球菌发酵菌液、乳球菌发酵菌液和嗜热淀粉酶链霉菌发酵菌液按照1：2：3：3：2的质量比混合而成。
9.根据权利要求1所述的一种粪污堆肥发酵工艺，其特征在于：所述步骤S6中的通风覆膜处理中，在所述塑料膜和所述固体块状粪污之间还铺设稻草。
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