一种由秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵沼液制备高效有机液肥的方法

摘要

本发明提供了一种由秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵沼渣生产有机肥的方法。具体的：秸秆卧床垫料与畜禽粪污采用中温厌氧发酵，发酵温度控制在37±3℃，PH控制在6.5～7.5，水力停留时间20～40天。厌氧发酵液采用卧式螺旋卸料沉降式离心机进行固液分离，分离出的液体成分用于有机液肥生产。通过微絮凝、连续微滤、纳滤、调配消毒和包括等处理过程的有机结合，将沼液浓缩后调配得到高效的有机液肥，极大的便利了沼液肥料的使用、运输和保存，达到了废物资源化有效利用的效果。本发明提出的由秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵沼液制备有机液肥的方法可以解决厌氧发酵产生的二次污染问题，实现在解决秸秆闲置、焚烧等问题的同时，解决养殖场粪污利用问题，提高秸秆利用率。

说明书

技术领域

本发明涉及有机肥生产技术领域，具体涉及一种由秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵沼液制备高效有机液肥的方法；同时也涉及畜牧业环境污染治理、有机废弃物循环利用及垫料技术领域。

背景技术

中国农作物种类繁多，主要有小麦、水稻、玉米、豆类、薯类、棉花、花生、油菜、甘蔗以及其他杂粮作物。据统计，2017年中国秸秆理论资源总量已达10.2亿吨，其中玉米、水稻、小麦秸秆量分别为4.3、2.4、1.8亿吨，三大作物秸秆量占比达到83.3％。全国秸秆可收集资源量为8.4亿吨。秸秆经过灭菌、粉碎后可用作养殖场垫料生产。

秸秆卧床垫料仅使用农作物秸秆这一单一种类的原料，无须对垫料再进行其它的处理，减少了对垫料的处理步骤，操作简单，实用性强。农作物粉碎后相对松软，提高了牛卧床的舒适度，适于牛趴卧反刍，从而提高其生产能力。秸秆卧床垫料制作过程中无需添加微生物菌剂，进一步降低成本。秸秆卧床垫料清洁环保，可循环利用，利用效率高。秸秆卧床垫料使用的原料为农作物秸秆，属于可再生资源，在解决秸秆闲置、焚烧等问题的同时，解决了养殖场粪污再利用问题；使用后的秸秆卧床垫料用途广泛，既可以可直接还田；也可以用于食用菌或花卉培植使用的基质生产；由于秸秆及牛的粪污中含有较多的有机质，还可以充分利用其中的有机质进行厌氧发酵生产沼气，因此养殖场内不会产生大量粪便堆积现象，避免产生无法循环利用的情况，提高了农业废弃物的高值、高效综合利用性。

随着中国现代农业的发展，农产品的数量和种类都得到极大丰富，但同时也带来许多亟待解决的问题，如畜禽粪污等有机废弃物排放。据统计，2017年中国畜禽粪污排放量达到3.98×l0

目前我国畜禽养殖业逐步向集约化、规模化、专业化方向发展，不仅畜禽粪污量大幅度增加，污染呈集中趋势，出现了许多大型污染源，而且畜禽污染防治措施相对滞后，畜禽粪污得不到有效处理，将会对土壤、水体、大气造成严重影响。畜禽粪污中含有许多病原菌、氨氮、氮磷化合物、微量元素和重金属，直接还田使用或处理不当，会造成土壤结构破坏。畜禽粪污中的病原菌、重金属、氮磷化合物、有机物会造成水体破坏，污染水源，养殖废水排放后会通过地表径流或地下水影响周边水体及土壤，导致周边水体富营养化。畜禽粪污中的硫醇类、氨气、硫化氢及粪臭素等会对大气造成污染，影响空气质量，其中氨气影响最大。畜禽粪也是宝贵的农业资源，畜禽粪污中含有大量植物生长所需的营养元素，如N、P、K等，具有极高再利用价值。研究发现，牛粪干物质中粗蛋白、粗脂肪和粗纤维含量分别为13.74％、1.65％和43.60％。随着国家对环保工作的重视及环保法规的日益严格，畜禽粪污排放导致的面源污染问题受到广泛关注。由于畜禽养殖场较分散，且长期以来环保意识淡薄，缺少必要的引导和约束，使畜禽养殖污染问题防治难度增大，畜禽养殖污染成为最重要的面源污染源。

我国政府主要源头减量、无害化处理及资源化利用等方面着手解决畜禽粪污造成的污染问题，畜禽粪污资源化利用技术主要包括畜禽粪污饲料化、肥料化及能源化利用等3个方面。其中利用畜禽粪污进行厌氧发酵生产沼气是最经济、最有效的畜禽粪污处理方式，沼气是一种清洁高效的可再生能源，且畜禽粪污沼气化技术成熟，工艺简单，成为目前研究的热点。畜禽粪污沼气化不仅可以产生清洁的能源，发酵后产生的沼液、沼渣还可以用于有机肥生产，提升农作物产量。

利用厌氧发酵技术可以将秸秆卧床垫料与畜禽粪污等废弃物转变为能源物质，实现降低污染、保护环境目的，同时具有环境、社会、经济效益，但厌氧发酵会产生大量沼渣及沼液，如果其得不到合适的处理，可能会引起高浓度的有机物、病原微生物等污染物质进入环境，造成资源浪费，引起二次污染。

沼液是有机废物厌氧发酵过程中产生的液态副产物，不仅含有丰富的氮磷钾等大量营养元素和锌等微量营养元素，而且含有多种氨基酸、维生素、蛋白质、生长素、活性酶等物质。这些营养元素基本上是以速效养分形式存在的，能迅速被农作物和动物吸收利用，养分可利用率高，因此沼液是一种多元的速效复合肥料。长期的厌氧环境使大量的病菌、虫卵、杂草种子死亡，此外沼液本身还含有引味乙酸、乳酸菌、芽胞杆菌、赤霉素和较高容量的氛和按盐，这些物质可以杀死或抑制谷种表面的病菌和虫卵因此沼液又是病菌极少的卫生肥料。沼液主要用于浸种。叶面喷肥。拌营养钵。保花保果剂。无土栽培母液。配方滴灌、养鱼、养猪、养鸡、养牛、养鸭、养羊及养花卉等。

常施沼液，作物生长健壮，叶片厚度和果实重量显著增加，品质显著提高，可提高产量15％～35％左右，可溶性糖平均高36％；对作物缺素症，如小叶病有特效同时改善抗寒生理，提高抗冻能力，堪称“肥中之王“，是目前世界上作物营养最全、最均衡、生产无公害绿色、高档有机食品最佳肥料。但是目前沼液制肥的过程比较简易，只适用于小面积的自家使用，不能应用于工工业化批量生产。

沼液中的有效成分含量相对较低，单位面积需要施用的量较大，造成远距离运输成本过高。目前沼液的利用主要局限在距厌氧发酵厂较近的范围内，使沼液无法在更大的范围得到有效的利用，甚至有可能出现白白浪费的现象。如何对沼液中的有效成分进行浓缩，并根据不同使用对象再补充一些有益的成分，将普通的沼液制成高效的有机液肥产品，扩大使用范围实现沼液的高附加值矛用，创造显著的经济效益是个需要解决的问题。

秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵后产生的沼渣在加工肥料时必须进行固液分离，形成的沼渣和沼液可根据肥效不同分别使用，从而加工成不同类型的有机肥。由于秸秆发酵后所产生的沼渣纤维等固体物含量高，沼液浓度大、胶质性强，所以必须采取有效的措施实现沼渣与沼液的有效分离。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种由秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵沼液制备高效有机液肥的方法，该方法同时完成沼渣、沼液分离及有机肥生产，出水水质稳定良好，实现沼液的利用价值；液肥的品质得到了提高。

为了实现上述目的，所采取的技术方案如下。

将秸秆卧床垫料与畜禽粪污加入到厌氧发酵装置中进行厌氧发酵，降解有机物，生产沼气；

厌氧发酵采用中温厌氧发酵，发酵温度控制在37±3℃，PH控制在6.5～7.5，水力停留时间20～40天，经过中温联合厌氧发酵后产生沼气、沼渣和沼液。

利用污水泵将秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵产生的发酵液从发酵池中抽出，抽出的发酵液直接进入卧式螺旋卸料沉降式离心机在离心力作用下进行固液分离。

当发酵液由进料口进入高速旋转的转鼓体内腔后，发酵液中比重较大的固性物在离心力的作用下，迅速沉降到转鼓内壁，被螺旋推料器从固相出口排出转鼓体外；比重较小的液相则在离心力的作用下形成内层液环，通过液相溢流口排出转鼓体外。

转鼓与螺旋推料器同时高速运转，由于两者之间存在一定的转速差，使得沉降在转鼓壁上固性物不间断地被螺旋推料器推送至固相出口排出，整个分离过程连续进行。

该卧式螺旋卸料沉降式离心机采用大长径比设计，延长物料在转鼓内的停留时间，固形物去除效率高；同时采取大锥角结构，增强螺旋体对滤饼的挤压力，提高滤饼的含固率，增强固液分离效果。

该卧式螺旋卸料沉降式离心机采用涡流式结构可加速物料进入转鼓，减少物料对已分离固相的扰动，提高处理能力，避免螺旋体内的堵塞和进料管抱死，延长螺旋体寿命。

该卧式螺旋卸料沉降式离心机螺旋体等关键部件以涂布硬质合金的方式增强其耐磨性能，寿命可提高5倍以上。

该卧式螺旋卸料沉降式离心机的转鼓采用防磨条结构，有效防止转鼓内壁磨损，同时便于滤渣的排出。

通过卧式螺旋卸料沉降式离心机分离后，沼液中固体含量低于1％，沼液排到抽液管道内进入氧化塘，用于有机液肥生产。

固液分离后产生的沼液用溶气气浮将其中的悬浮物杂质去除。

向沼液中加入混凝剂进行微絮凝处理，使沼液中的颗粒、胶体物质及部分溶解性有机物生成微小絮体，其中所述的混凝剂采用铁盐或铝盐，加入量为20～60mg/L。

对所述微絮凝处理后的沼液进行连续微滤处理，微滤处理透过液进入后续处理，浓缩液回流后再次进行微滤处理；微滤处理采用中空纤维微滤膜组件进行微滤，所述中空纤维微滤膜组件的膜孔孔径为0.02～0.05um。

对所述微滤处理后的透过液进行纳滤处理，通过纳滤处理浓缩所述透过液中的有用成分，得到的浓缩液进行后续处理，透过液排放或回用；纳滤处理采用卷式纳滤膜组件进行纳滤，纳滤处理后使所述透过液中的有用成分浓缩3～4倍，水回收率为75％～80％。

消毒、包装处理:对得到的有机液肥消毒处理进行灭菌，如可以采用紫外线消毒。

将灭菌后的有机液肥包装后即得成品有机液肥，实际中，采用灌装机对消毒处理后的有机液肥进行灌装，得到灌装成品有机液肥，可以根据需要将有机液肥灌装成50L，25L，5L，1L，500ml等不同规格的捅装/瓶装产品。

这种罐装方式，使有机液肥易于运输与保存，具体保存时应放置在避光、阴凉处，当需要长期保存时，可以在低温(5℃左右)条件下保存。

本发明的特点在于：

(1)本发明的最大特点在于提供了一种由秸秆卧床垫料与畜禽粪污联合厌氧发酵沼液制备高效有机液肥的方法。

(2)本发明利用畜禽粪污与秸秆卧床垫料联合进行厌氧发酵，解决养殖场粪污再利用问题，养殖场内不会产生大量粪便堆积现象，避免产生无法循环利用的情况，有助于缓解畜禽粪污造成的环境污染。

(3)本发明以畜禽粪污与秸秆卧床垫料联合进行厌氧发酵产生的沼液为原料生产有机液肥解决了厌氧发酵带来的二次污染问题。

(4)本发明采用卧式螺旋卸料沉降式离心机对畜禽粪污与秸秆卧床垫料联合进行厌氧发酵产生的发酵液进行固液分离，分离后得到的固体沼液适用于有机液肥生产。

(5)本发明采用的浓缩过程不会破坏沼液中的有用成分；浓缩过程不存在相变，运行费用低。

(6)产品中有用成分的浓度是普通沼液的3～4倍，单位面积的使用量大大减少，便于远距离运输和销售。

(7)整个生产过程操作简单，容易实现自动化控制。该方法能够实现沼液的高附加值利用，创造显著的经济效益。

(8)本发明解决了沼液用于农业生产中刺激性臭味造成生态污染以及肥效低的弊端，真正做到了沼液的资源化安全处理与利用，而且肥效优于一般沼液。

(9)该方法科学合理，秸秆卧床垫料与畜禽粪污进行联合厌氧发酵生产能源的同时，利用厌氧发酵产生的沼液生产有机液肥，在解决厌氧发酵带来的二期污染的同时促进畜禽粪污及秸秆的综合利用率。

上述仅为本发明的具体实施方式，本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围。