畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法与流程

本发明涉及有机肥生产工艺，具体为一种畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法。

背景技术：

1、

2、目前，有机肥原料来源包括农业废弃物、畜禽粪污、沼液和残渣、工业废弃物和餐厨垃圾等，结合现有技术，生态有机肥应用是当前同步实现畜禽粪便与生物质灰渣无害化、资源化的有效措施。然而，基于畜禽粪便和生物质灰渣进行生态有机肥制备过程中，存在如下问题：1、畜禽粪便未经无害化处理直接还田，所含的重金属、病原微生物和抗生素将会形成新型农业面源污染；生物质灰渣的有机形态直接用于施肥难于被农作物吸收，改良效果不好且由于生物质灰渣多呈碱性、营养物质相对缺失；糠醛渣呈酸性，直接作为肥料施入田中，农作物无法吸收，达不到增产效果；2、传统好氧堆肥法发酵温度低，在高温阶段的温度仅为50℃到70℃，则导致发酵周期长，处理效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了提供一种高效、经济的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，将畜禽粪便、生物质灰渣、糠醛渣及豆渣等有机固废协同资源化处理，同步解决传统堆肥工艺生产效率低、处理效果差的问题，显著提高有机肥品质和生产效率。

2、本发明的技术方案是：

3、一种畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，其技术要点是，包括如下步骤：

4、步骤(1)，根据堆肥启动期、稳定生产期与出料期生产阶段进行物料平衡计算，设计超高温生态堆肥构筑物尺寸；

5、步骤(2)，将畜禽粪便、生物质灰渣、发酵用料渣及辅料按设定重量比进行预混合，并实时监测调配，混合料c/n控制在25～35∶1，ph控制在7.0～7.6，含水率控制在50％～55％，其中生物质灰渣经过高温水萃处理，然后采用序批式接种法构建超高温微生态系统；

6、步骤(3)，将超高温菌剂接种到步骤(2)形成的混合料中，初期最高发酵温度控制在55℃，构建嗜温微生物菌群，运行5天后，得到第一批腐熟料；

7、步骤(4)按照初始有机固废体积比投加60％第一批腐熟料，同时按照体积比添加40％步骤(2)所述混合料，新混合料c/n控制在20～25∶1，ph控制在6.8～7.2，含水率控制在45％～50％，最高发酵温度控制在85℃，构建嗜高温微生物菌群，不少于10天，得到第二批腐熟料；

8、步骤(5)，按照初始有机固废体积比投加30％步骤(4)得到的第二批腐熟料，同时按照体积比添加70％步骤(2)所述混合料，新混合料c/n控制在15～20∶1，ph控制在6.8～7.5，含水率控制在40％45％，最高发酵温度控制在120℃，构建超高温菌群，不少于15天，得到第三批腐熟料；

9、步骤(6)，将步骤(5)中得到的第三批腐熟料作为超高温堆肥的接种物，按照初始有机固废体积比投加20％第三批腐熟料，同时按照体积比添加80％步骤(2)所述混合料，新混合料c/n控制在15～20∶1，ph控制在6.8～7.5，含水率控制在40％～45％，最高发酵温度控制在120℃，构建超高温菌群，不少于15天，每个超高温堆肥的堆体平均3日进行一次翻抛，入料与翻抛采用指针动态分布模式进行，最终发酵产物作为超高温生态有机肥基肥；

10、步骤(7)，将步骤(6)中得到的基肥进行营养物质检测，根据肥质特殊要求，添加有机肥调理剂进行调配，结合拟施肥土壤理化性质进行测土配肥，并根据需求添加生物炭，制备炭基有机肥，并可采用低温浸出方式制备液态有机肥。

11、上述的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，所述步骤(1)中，采用独创优化的数学经验模型进行超高温生态堆肥构筑物尺寸设计，三维仿真模拟微生物生态圈层，经过实验和建模得出模型公式为：

12、l＝v/(w×h×ρ×n×η)

13、其中，l为单个超高温生态堆体长度，生态阈值为20-30m；v为超高温生态堆体容积；w为超高温生态堆体宽度，生态阈值为2.5-5.5m；h为超高温生态堆体有效高度，生态阈值为2.5-3.5m；ρ为生态密度；n为生态堆体模数；η为经验系数，取0.7-0.9。

14、上述的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，所述步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)的过程中，d0浓度控制在3～5mg/l。

15、上述的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，所述步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)的过程中，曝气量控制在0.3～0.5lmin-1kg-1，步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)和步骤(6)的产物中有机质含量≥40％。

16、上述的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，采用生态营养基共生系统、超高温微生态构建系统与生态有机肥成型系统，所述生态营养基共生系统包括预混系统、序批生态床、臭气生态处理系统、渗滤液一体化处理系统；所述超高温微生态构建系统包括接种系统、溶解氧控制系统、温度控制系统、湿度控制系统及酸碱控制系统；所述生态有机肥成型系统包括测土配肥系统、肥质检测系统、外源添加系统及营养调配系统；

17、所述预混系统与营养调配系统、接种系统连接，所述序批生态床与溶解氧控制系统、温度控制系统、湿度控制系统及酸碱控制系统连接；所述超高温微生态构建系统与臭气生态处理系统、渗滤液一体化处理系统、溶解氧控制系统、肥质检测系统相连接；所述生态营养基共生系统、超高温微生态构建系统与生态有机肥成型系统均与智慧控制系统相连接。

18、上述的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，所述辅料为玉米秸秆或麦糠。

19、上述的畜禽粪便协同生物质灰渣制备超高温生态有机肥的方法，所述发酵用料渣为糠醛渣，或者为糠醛渣与豆渣的组合。

20、本发明的有益效果是：

21、本发明结合有机肥对碳源、氮源、酸碱度及营养物质需求，合理的将畜禽粪便、生物质灰渣、糠醛渣、豆渣及辅料等有机固废进行协同资源化处理；采用独创优化的数学经验模型进行超高温生态堆肥构筑物尺寸设计，三维仿真模拟微生物生态圈层；采用大比例返混方式将超高温菌剂接种到混合料中，并在严格生态条件下进行序批式超高温生态系统构建；入料与翻抛采用独有的“指针动态分布模式”进行，以保证良好的运行效果。具体如下。

22、1、本发明所述生态营养基共生系统，合理的将畜禽粪便、生物质灰渣、糠醛渣、豆渣及辅料等有机固废进行协同资源化处理，精准动态调配物料占比，其中考虑利用偏酸性的糠醛渣及营养物质丰富的豆渣进行协同发酵，同时混掺一定比例秸秆作为膨松剂，满足微生物对碳源、氮源、酸碱度等营养基质需求，同时不需要人为添加微量元素，高效实现有机废物协同资源化。

23、2、本发明利用序批式接种构建超高温微生态系统，引入嗜热菌进行超高温生物堆肥，并强化嗜热菌生长和繁殖，超高温微生物群落耐受生物积累热胁迫，抗冲击能力强，满足超高温堆肥持续高温的需求，大大缩短堆肥周期，提高堆肥成熟度，并减少氮损失，改善有机质和木质素的生物降解，提高溶解性有机质和腐殖质的稳定性与芳香性。

24、3、本发明氮素转化、堆肥成熟度和腐殖化水平均有改善。通过循环利用成熟堆肥，在早期接种嗜热菌株，接种周期短，温度、no3--n和gi均表现出较高的效率。同时，减少了有机膨松剂的用量，具有技术经济优势和巨大的应用潜力。

25、4、本发明中生态有机肥成型系统，根据肥质特殊要求，采用测土配肥手段，结合智慧监控系统控制营养调配系统，可实现固态肥、液态肥及碳基有机肥等有机肥品类，高效利用废弃物中的n、p等作物生长所需要的营养物质，产品质量稳定。

26、5、本发明的超高温堆肥产物，有机质的质量分数(以烘干基计)≥35％，总养分(n+p2o5+k2o)的质量分数(以烘干基计)≥5.0％，水分(鲜样)的质量分数≤30％，酸碱度(ph)控制在5.5～8.5，种子发芽指数(gi)≥70％，机械杂质的质量分数≤0.5％；项目总砷(as)≤15mg/kg，总汞(hg)≤2mg/kg，总铅(pb)≤50mg/kg，总铬(cr)≤150mg/kg，粪大肠菌群数≤100个/g，蛔虫卵死亡率≥98％。