畜禽糞便轉(zhuǎn)化為微生物有機(jī)肥料的方法
【專利說明】畜禽糞便轉(zhuǎn)化為微生物有機(jī)肥料的方法
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001] 本發(fā)明是一種利用畜禽糞便的好氧生物發(fā)酵和高溫微生物酶催化轉(zhuǎn)化機(jī)理，制成 生物有機(jī)肥料的系統(tǒng)設(shè)備和方法。是集約化畜牧養(yǎng)殖場環(huán)境綜合處理的生態(tài)環(huán)保微生物技 術(shù)，也是利用畜禽糞便變廢為寶生產(chǎn)微生物有機(jī)肥料的生態(tài)環(huán)保再生技術(shù)。
[【背景技術(shù)】]
[0002] 隨著許多國家城市化進(jìn)程的不斷加速，城市居民對(duì)畜牧養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的需求日 益增加；同時(shí)也不斷產(chǎn)生許多有機(jī)廢棄物，處置不當(dāng)就會(huì)嚴(yán)重污染我們的生態(tài)環(huán)境；例如 養(yǎng)殖場的畜禽糞便、種植業(yè)的植物廢料和榨油之后的廢渣、農(nóng)作物的秸桿稻草等，每一年的 排放量都在大幅增加，已成為環(huán)境污染不可忽視的重要部分；例如，中國是世界上養(yǎng)豬業(yè)最 發(fā)達(dá)的國家之一，中國生豬飼養(yǎng)和豬肉產(chǎn)量約占世界總量的50%左右，近年來隨著中國經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展，生豬飼養(yǎng)的集約化水平越來越高，例如廣東省2011年生豬飼養(yǎng)量為5055. 52萬 頭，出欄3052. 19萬頭，全省生豬年出欄在50頭以上的集約化豬場有77531個(gè)，規(guī)?；B(yǎng)殖 占全省生豬出欄量的46. 8%，因此集約化豬場對(duì)環(huán)境的污染和環(huán)境處理以及糞污的資源化 是限制豬場發(fā)展的重要因素。據(jù)估算1個(gè)萬頭豬場年排放純糞尿約3萬噸，由于大量禽畜 糞便和污水的排放，構(gòu)成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，也威脅著規(guī)?；菪箫曫B(yǎng)業(yè)自身的發(fā)展。
[0003] -般集約化養(yǎng)殖場和種植場針對(duì)有機(jī)廢棄物的處理通常有三種方式：一種是好氧 堆肥降解處理，即把生產(chǎn)加工后或畜禽排泄的有機(jī)肥廢棄物堆積在大型的儲(chǔ)藏筒倉或堆肥 槽中，有時(shí)候會(huì)加入微生物菌劑并定時(shí)進(jìn)行翻堆處理，通常要經(jīng)過45天達(dá)到腐熟變成有機(jī) 肥料；這種處理方式占地空間大，生產(chǎn)時(shí)間長，并且容易產(chǎn)生惡臭氣味和滋生蚊蟲，容易對(duì) 周邊環(huán)境產(chǎn)生二次污染；第二種是密閉罐倉的厭氧發(fā)酵處理，有機(jī)廢棄物經(jīng)過厭氧消化而 生產(chǎn)出沼氣，達(dá)到廢物再利用目的；由于沼氣發(fā)酵要求厭氧、一定的有機(jī)質(zhì)含量、溫度和酸 堿度等條件的相對(duì)穩(wěn)定，發(fā)酵時(shí)間也較長，通常需要25-40天；因此，要求發(fā)酵裝置的容量 都比較大，占用場地和一次性投資較大。同時(shí)，大由于沼氣發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生大量的沼液沼渣污 水，由于養(yǎng)分比較低，不適宜長期灌溉農(nóng)田，如果直接排放將會(huì)嚴(yán)重污染河流和地表水體， 將產(chǎn)生二次污染；第三種是通過高溫烘干設(shè)備直接烘干有機(jī)廢棄物成為有機(jī)肥料，這樣烘 干得到的有機(jī)肥料，其氮磷鉀的總養(yǎng)分仍然偏低，有機(jī)質(zhì)未能腐熟，長期施用會(huì)出現(xiàn)植物燒 根現(xiàn)象，影響農(nóng)作物的出產(chǎn)。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明的目的是克服目前有機(jī)廢棄物環(huán)保再利用技術(shù)的不足，充分提高有機(jī)廢棄 物環(huán)保發(fā)酵的效率，提高微生物有機(jī)肥料的肥效，增加肥料中的有益微生物數(shù)量，減少化肥 的使用量，推進(jìn)生態(tài)環(huán)保農(nóng)業(yè)；快速高效地發(fā)酵降解有機(jī)廢棄物，只需22個(gè)小時(shí)以內(nèi)，就能 制成高品質(zhì)的有機(jī)肥料；這個(gè)方法不僅提高了有機(jī)廢棄物轉(zhuǎn)變成有機(jī)肥料的生產(chǎn)效率，節(jié) 能環(huán)保，還同時(shí)解決了有機(jī)廢棄物的環(huán)境污染問題，并且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明一種在高溫下通過嗜熱酶和嗜熱好氧微生物將有機(jī)廢棄 物制備成有機(jī)肥料的方法，其中，將有機(jī)廢物根據(jù)科學(xué)比例與復(fù)合微生物酶發(fā)酵劑混合，所 述復(fù)合微生物酶發(fā)酵劑是由嗜熱好氧微生物和嗜熱酶混合制得，然后在一定溫度的環(huán)境下 進(jìn)行22個(gè)小時(shí)以內(nèi)的發(fā)酵和曝氣，發(fā)酵結(jié)束后進(jìn)行0. 5~3小時(shí)的巴氏滅菌。
[0006] 所述的有機(jī)廢棄物選自動(dòng)物糞便廢物、食品廢物、木材廢物、農(nóng)業(yè)廢棄物、植物廢 物和城市污泥中的一種或多種。
[0007] 所述的嗜熱好氧微生物選自高溫糞堆梭菌、嗜熱毛殼菌屬、芽孢桿菌屬、高溫放線 菌屬、馬杜拉放線菌、嗜熱毀絲霉、白腐菌屬、黑曲霉、高溫單胞菌屬、土芽孢桿菌屬、嗜熱鏈 霉菌屬、肉桂色鏈霉菌、光合細(xì)菌屬、硝化細(xì)菌中的一種或多種。
[0008] 所述的嗜熱酶選自纖維素酶，脂肪酶，果膠酶、蛋白酶、胰酶、淀粉酶、葡聚糖酶、植 酸酶、半纖維素酶、漆酶、錳過氧化物酶、木質(zhì)素過氧化物酶中的一種或多種。
[0009] 所述的科學(xué)比例為：有機(jī)廢棄物的進(jìn)料濕度為50%~65%，有機(jī)廢棄物的碳氮比 率控制在20:1~28:1。
[0010] 其中所述的發(fā)酵、曝氣和巴氏殺菌均在全自動(dòng)的高效發(fā)酵器中完成，該高效發(fā)酵 器的材質(zhì)為304不銹鋼和/或316不銹鋼。
[0011] 其中所述的加熱裝置由PLC控制以減少能耗。
[0012] 加熱裝置可以進(jìn)一步選擇微波加熱裝置，由以下型號(hào)中的一種或多種組合而成： 微波頻率915MHz-功率100KW，微波頻率915MHz-功率150KW，微波頻率2450MHz-功率IKW 和微波頻率2450MHz-功率I. 5KW。
[0013] 所述的高效發(fā)酵器在發(fā)酵過程中所選定的溫度范圍為60°C至80°C。
[0014] 所述的特定巴氏滅菌法為在80~90°C下進(jìn)行巴氏殺菌0. 5~3小時(shí)。進(jìn)一步可 以選擇在80°C下加熱3小時(shí)、85°C下加熱2小時(shí)、90°C下加熱1小時(shí)或95°C下加熱0. 5小 時(shí)。
[0015] 本發(fā)明具有以下的有益效果：
[0016] 1.大大縮短了畜禽糞便等有機(jī)廢棄物的發(fā)酵腐熟時(shí)間，從傳統(tǒng)的30-40天縮短22 小時(shí)以內(nèi)；顯著地提高了畜禽廢棄物環(huán)保處理能力與廢棄物回收再利用的效率；
[0017] 2.畜禽糞便高效發(fā)酵器使用自主研發(fā)的高效微生物酶發(fā)酵劑，所生產(chǎn)出的有機(jī)肥 料養(yǎng)分均衡，有機(jī)質(zhì)含量豐富，達(dá)到英國PAS100的國際標(biāo)準(zhǔn)，為耕種土壤提供高品質(zhì)的有 機(jī)養(yǎng)分，并且富含有益微生物菌群，有效提高了土壤的透氣性和保水力。
[0018] 3.高效畜禽糞便發(fā)酵器使用高溫發(fā)酵工藝，使用特殊的數(shù)碼微波加熱器，溫度控 制精準(zhǔn)，并同時(shí)大大減少電能的消耗，比傳統(tǒng)的熱水泵或熱油泵加熱方式節(jié)能超過60% ;
[0019] 4.在發(fā)酵轉(zhuǎn)化過程中采用不間斷的曝氣工藝，使發(fā)酵物料不會(huì)產(chǎn)生新的惡臭氣體 和液體，不造成二次污染；
[0020] 5.畜禽糞便發(fā)酵器裝有生物媒氣體過濾裝置，使得整個(gè)發(fā)酵生產(chǎn)過程沒有臭味排 放，清潔環(huán)保；
[0021] 6.高溫曝氣發(fā)酵結(jié)束后，采用巴氏滅菌方式，完全殺滅有害菌、寄生蟲卵和雜草種 籽，并且保留對(duì)土壤有益的微生物，提高有機(jī)肥料使用的安全性和有效性；
[0022] 7.集成的有機(jī)肥料烘干造粒系統(tǒng)大大縮短了有機(jī)肥料的烘干與造粒時(shí)間，并且造 粒均勻，便于農(nóng)業(yè)播撒使用；同時(shí)方便商業(yè)包裝與儲(chǔ)