一种高效生产有机肥的方法
技术领域
本发明涉及农用肥料的技术领域，特别是涉及一种高效生产有机肥的方法。
背景技术
有机肥主要来源于植物和（或）动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料。经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素。有机肥不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分。
目前，生产无公害、安全优质的绿色食品越来越受到人们的欢迎。尽管绿色食品价格比一般食品高50-200%，但仍然走俏。近十年中国人民的生活水平迅速提高，对绿色食品的需求日益增加，加上政府部门的倡导和重视，中国绿色食品的生产发展很快。在“有机农业和食品加工基本标准”中，就有关于肥料使用方面的规定，其要点是“增进自然体系和生物循环利用，使足够数量的有机物返回土壤中，用于保持和增加土壤有机质，土壤肥力和土壤生物活性”，“无机肥料只被看作营养物质循环的补充物而不是替代物”，“化学合成的肥料和化学合成的生长调节剂的使用，必须限制在不对环境和作物质量产生不良后果，不使作物产品有毒物质残留积累到影响人体健康的限度内”。这些规定表明，在绿色食品生产中必须十分注意保护良好的生态环境，必须限制无机肥料的过量使用，有机肥料才是生产绿色食品的主要肥源。因此，有机肥的生产越来越受到关注。
有机肥的生产过程主要包括晾晒、堆跺、发酵、分筛、造粒、包装，然后得到有机肥产品，晾晒是将有机肥中的虫卵等有害物质杀死，避免对土壤造成二次污染，但是会造成有机肥有肥力流失；堆跺和发酵是通过微生物活动，将有机肥中的生物质转化为农作物有效的生物质成分；在整个生产过程中晾晒、堆跺、发酵持续时间长，生产难以连续，使得整个有机肥生产周期变长。有机肥的生产效率的提升是有机肥发展和应用的关键。
中国发明专利申请号201711499999.9公开了一种氨基酸微生物有机肥，包括如下步骤：制备复合氨基酸水溶液，制备发酵粉，制备有机堆肥，制备微生物菌剂，制备氨基酸微生物有机肥，其结合氨基酸作为肥料后更容易被吸收，不仅可以在提供氨基酸时提供有机肥，还可提高微生物的成活率，低温生产过程还保证了氨基酸的有效性和微生物的生存环境。中国发明专利申请号201610320579.9公开了一种利用畜禽粪便发酵生产有机肥的方法。采用将由好氧菌、兼氧菌和厌氧菌组成的复合微生物菌种接种于由畜禽粪便、有机废物和助剂组成的培养基中，将上述物料混合后，堆置发酵，发酵温度15-70℃，发酵至物料含水量为30-40%时，将发酵产物造粒后进行通风颗粒堆置发酵，当物料含水量降低至20%以下时，形成颗粒状有机肥。上述方法在在制备有机的过程中不可避免地需要进行有机肥的处理，使得肥料生产周期长，生产过程间歇。
为了提高有机肥的生产效率，促进有机肥的发展和应用，有必要提出一种新型有机肥生产方法，进而实现了高效生产有机肥的目的。
发明内容
针对目前有机肥生产周期长、生产效率低的问题，本发明提出一种高效生产有机肥的方法，从而加快了有机肥生产中粪便的腐熟，缩短了有机肥的生产周期，提高有机肥的生产效率。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种高效生产有机肥的方法，所述方法是将秸秆粉末、渗透剂、乙醇和粪便混合均匀后进行蒸汽爆破，得到汽爆后的粪便，然后加入微生物菌种并通入氧气进行腐熟，接着将得到的腐熟粪便离心分离，其中腐熟滤液用于腐熟粪便调节含水量，固体腐熟粪便与微生物菌种、营养剂、辅料、粘结剂混合团粒而制得颗粒状有机肥。具体生产方法如下：
（1）将秸秆粉末加入粪便中调节含水量，然后加入渗透剂和乙醇，搅拌均匀，接着将混合物料加入到汽爆罐中进行蒸汽爆破，出料，得到汽爆后的粪便；
（2）将汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，然后加入微生物菌种，接着通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，再开启搅拌杆翻转粪便，得到腐熟粪便；
（3）将腐熟粪便进行离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于腐熟粪便制备中调节粪便的含水量，而固体腐熟粪便用于制备有机肥料；
（4）向固体腐熟粪便中加入微生物菌种和营养剂，混合均匀，然后加入到圆盘造粒机中进行团粒，接着在有机肥颗粒成型后洒入辅料，再喷洒粘结剂，接着继续团粒，即可得到颗粒状有机肥料，实现了高效生产有机肥。
优选的，步骤（1）中所述秸秆粉末为过100目筛后得到的玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（1）中所述粪便为猪粪、牛粪、鸡粪、人粪中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（1）中所述渗透剂为十六烷基磺酸钠、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种。
优选的，步骤（1）中所述蒸汽爆破的工艺条件为：以60-80mL/min的速度通入蒸汽，调节汽爆罐内压力为4.3-5MPa，保压10-15min，然后瞬间打开汽爆罐底部阀门，进行蒸汽爆破。
优选的，步骤（1）中所述汽爆后的粪便制备中，秸秆粉末加入后调节粪便的含水量为10-15%，渗透剂的加入量为混合物料的5-10‰，乙醇的加入量为混合物料的5-10%。
优选的，步骤（2）中所述卧式腐熟罐的搅拌杆为多孔透气结构。
进一步优选的，所述卧式腐熟罐中的腐熟工艺条件为：保持腐熟罐中温度为35-55℃，粪便含水量为60-90%，氧气含量为21-26%，搅拌速度2-10r/min，腐熟时间为2-3d。
优选的，步骤（2）和步骤（4）中所述微生物菌种为枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌中的一种。
优选的，步骤（2）中所述腐熟粪便制备中，汽爆后的粪便、微生物菌种的质量比例为100-200：0.1-0.3。
优选的，步骤（4）中所述营养剂为豆渣、动物羽毛粉中的一种或两种的组合。
优选的，步骤（4）中所述辅料为米糠、秸秆粉末、生物碳中的一种或两种以上的组合。
优选的，步骤（4）中所述粘结剂为聚乙烯醇胶液。
进一步优选的，所述聚乙烯醇胶液的浓度为5-10%。
优选的，步骤（4）中所述圆盘造粒机中进行团粒的转速为16-20r/min，团粒后的颗粒状有机肥料的粒径为1-3mm。
优选的，步骤（4）中所述颗粒状有机肥料制备中，固体腐熟粪便、微生物菌种、营养剂、辅料、粘结剂的质量比例为100-150：0.1-0.3：3-5：10-20：2-4。所述微生物菌为预先在麦麸中培养的培养的微生物菌剂。
公知的，有机肥的传统生产方法，需要对原料及有机肥进行长时间的处理，使得有机肥料的整个生产周期长，生产过程间歇，无法连续生产，效率低下。本发明创造性地利用蒸汽爆破工艺和卧式腐熟罐生产有机肥，加快了粪便的腐熟，缩短了有机肥的生产周期，提高有机肥的生产效率。
本发明首先将秸秆粉末、渗透剂和乙醇加入粪便中搅拌均匀，然后加入到汽爆罐中进行蒸汽爆破，得到汽爆后的粪便。蒸汽爆破是将物料在高温高压的汽爆罐进行预处理，混合物料在高温高压条件下产生化学水解作用，在气爆时将混合物料在极短时间内喷出，物料从高温高压状态瞬间变为常温常压，物料内部的水分突然气化膨胀，由于瞬间压强的作用产生剪切力对物料的结果造成破坏，可实现粪便的快速除臭，有利于室内环境下进行腐熟，同时通过蒸汽爆破使秸秆粉末和粪便内的生物质分解，大大提高了后续腐熟罐中的腐熟效率，缩短了有机肥的生产周期。另外，渗透剂的加入使粪便分散性增加，提高蒸汽爆破的除臭、杀灭虫卵和细菌的作用；乙醇的渗透性强且能提高粪便中有机物的溶解性，可增强粪便生物质在蒸汽爆破过程中分解，从而加快腐熟速度。
进一步的，将气爆后的粪便和微生物菌种加入卧式腐熟罐中进行腐熟，通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，卧式腐熟罐可以持续维持温度和含氧量的特点为微生物活动提供良好的环境，同时通过缓慢翻动粪便，增加粪便与氧气的接触，提高好氧细菌的活性，从而加快粪便的腐熟，加快有机肥的生产效率，得到腐熟粪便。
更进一步的，将腐熟粪便离心分离后的腐熟滤液回收利用，重新循环加腐熟罐参与汽爆后的粪便的腐熟，不仅可以提高资源的利用率，同时滤液中的微生物活性高，可以加快对未腐熟的粪便进行分解，从而使效率进一步提高。最后，将腐熟粪便离心分离后的固体腐熟粪便和微生物菌种、营养剂、辅料、粘结剂混合造粒，即得颗粒状有机肥。
现有的有机肥生产周期长、生产效率低的问题，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种高效生产有机肥的方法，加入秸秆粉末调节粪便含水量后加入渗透剂和乙醇搅拌均匀，然后加入到汽爆罐中，进行蒸汽爆破，得到汽爆后的粪便；将汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，并继续加入微生物菌种，通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，通入氧气，保持含氧量，开启搅拌杆翻转粪便，即可得到腐熟粪便；将腐熟粪便离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于调节粪便的含水量；向固体腐熟粪便中加入微生物菌种和营养剂混合均匀后加入到圆盘造粒机中，进行团粒，在有机肥颗粒成型后洒入辅料，并喷洒粘结剂，继续团粒得到颗粒状有机肥料。本发明提供的方法，通过利用蒸汽爆破大大提高了物料的腐熟的效率，缩短了有机肥的生产周期，同时通过在腐熟过程中通过恒温、通氧、喷洒腐熟滤液提高好氧细菌活性，同时通过缓慢翻动粪便，使粪便松散，增加粪便与氧气的接触，从而加快粪便的腐熟，缩短了有机肥的生产周期，提高有机肥的生产效率。
本发明提出一种高效生产有机肥的方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明利用蒸汽爆破使粪便快速除臭，有利于室内环境下进行腐熟，同时通过蒸汽爆破使生物质分解，大大提高了腐熟罐中的腐熟的效率，缩短了有机肥的生产周期。
2、本发明利用渗透剂使粪便分散性增加，提高蒸汽爆破的除臭、杀灭虫卵和细菌的作用，乙醇的渗透性强且能提高粪便中有机物的溶解性，增强粪便生物质在蒸汽爆破过程中分解，从而加快腐熟速度。
3、本发明在腐熟过程中通过恒温、通氧、喷洒腐熟滤液提高好氧细菌活性，避免粪便中的好氧微生物与氧气接触不足而影响其繁殖速度，通过搅拌杆输入氧气，同时通过缓慢翻动粪便，使粪便松散，增加粪便与氧气的接触，从而加快粪便的腐熟，缩短了有机肥的生产周期，提高有机肥的生产效率。
附图说明
图1：本发明的方法生产有机肥的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将过100目筛后的玉米秸秆粉末加入猪粪中调节含水量为12.5%，然后加入和乙醇，十六烷基磺酸钠的加入量为混合物料的7.5‰，乙醇的加入量为混合物料的7.5%，搅拌均匀，接着将混合物料加入到汽爆罐中以70mL/min的速度通入蒸汽，调节汽爆罐内压力为4.6MPa，保压12min，然后瞬间打开汽爆罐底部阀门，进行蒸汽爆破，出料，得到汽爆后的粪便；
（2）将150kg汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，然后加入0.2kg枯草芽孢杆菌，接着通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，再开启搅拌杆翻转粪便，卧式腐熟罐的搅拌杆为多孔透气结构，腐熟工艺条件为：保持腐熟罐中温度为45℃，粪便含水量为75%，氧气含量为24%，搅拌速度6r/min，腐熟时间为3d，得到腐熟粪便；
（3）将腐熟粪便进行离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于腐熟粪便制备中调节粪便的含水量，而固体腐熟粪便用于制备有机肥料；
（4）向125kg固体腐熟粪便中加入0.2kg枯草芽孢杆菌和4kg豆渣，混合均匀，然后加入到圆盘造粒机中进行团粒，接着在有机肥颗粒成型后洒入15kg米糠，再喷洒3kg浓度为7.%的聚乙烯醇胶液，接着继续团粒，团粒的转速为18r/min，团粒后的颗粒状有机肥料的粒径为2mm，即可得到颗粒状有机肥料，实现了高效生产有机肥。
实施例2
（1）将过100目筛后的水稻秸秆粉末加入牛粪中调节含水量为11%，然后加入和乙醇，聚氧乙烯脂肪醇醚的加入量为混合物料的6‰，乙醇的加入量为混合物料的6%，搅拌均匀，接着将混合物料加入到汽爆罐中以65mL/min的速度通入蒸汽，调节汽爆罐内压力为4.5MPa，保压14min，然后瞬间打开汽爆罐底部阀门，进行蒸汽爆破，出料，得到汽爆后的粪便；
（2）将120kg汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，然后加入0.25kg巨大芽孢杆菌，接着通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，再开启搅拌杆翻转粪便，卧式腐熟罐的搅拌杆为多孔透气结构，腐熟工艺条件为：保持腐熟罐中温度为40℃，粪便含水量为65%，氧气含量为22%，搅拌速度4r/min，腐熟时间为3d，得到腐熟粪便；
（3）将腐熟粪便进行离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于腐熟粪便制备中调节粪便的含水量，而固体腐熟粪便用于制备有机肥料；
（4）向140kg固体腐熟粪便中加入0.15kg巨大芽孢杆菌和3.5kg动物羽毛粉，混合均匀，然后加入到圆盘造粒机中进行团粒，接着在有机肥颗粒成型后洒入12kg秸秆粉末，再喷洒2.5kg浓度为6%的聚乙烯醇胶液，接着继续团粒，团粒的转速为17r/min，团粒后的颗粒状有机肥料的粒径为1.5mm，即可得到颗粒状有机肥料，实现了高效生产有机肥。
实施例3
（1）将过100目筛后的高粱秸秆粉末加入鸡粪中调节含水量为14%，然后加入十六烷基磺酸钠和乙醇，十六烷基磺酸钠的加入量为混合物料的9‰，乙醇的加入量为混合物料的9%，搅拌均匀，接着将混合物料加入到汽爆罐中以75mL/min的速度通入蒸汽，调节汽爆罐内压力为4.8MPa，保压11min，然后瞬间打开汽爆罐底部阀门，进行蒸汽爆破，出料，得到汽爆后的粪便；
（2）将180kg汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，然后加入0.15kg枯草芽孢杆菌，接着通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，再开启搅拌杆翻转粪便，卧式腐熟罐的搅拌杆为多孔透气结构，腐熟工艺条件为：保持腐熟罐中温度为50℃，粪便含水量为80%，氧气含量为25%，搅拌速度8r/min，腐熟时间为2d，得到腐熟粪便；
（3）将腐熟粪便进行离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于腐熟粪便制备中调节粪便的含水量，而固体腐熟粪便用于制备有机肥料；
（4）向110kg固体腐熟粪便中加入0.25kg枯草芽孢杆菌和4.5kg豆渣，混合均匀，然后加入到圆盘造粒机中进行团粒，接着在有机肥颗粒成型后洒入18kg生物碳，再喷洒3.5kg浓度为9%的聚乙烯醇胶液，接着继续团粒，团粒的转速为19r/min，团粒后的颗粒状有机肥料的粒径为2.5mm，即可得到颗粒状有机肥料，实现了高效生产有机肥。
实施例4
（1）将过100目筛后的玉米秸秆粉末加入人粪中调节含水量为10%，然后加入聚氧乙烯脂肪醇醚和乙醇，聚氧乙烯脂肪醇醚的加入量为混合物料的5‰，乙醇的加入量为混合物料的5%，搅拌均匀，接着将混合物料加入到汽爆罐中以60mL/min的速度通入蒸汽，调节汽爆罐内压力为4.3MPa，保压15min，然后瞬间打开汽爆罐底部阀门，进行蒸汽爆破，出料，得到汽爆后的粪便；
（2）将200kg汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，然后加入0.1kg巨大芽孢杆菌，接着通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，再开启搅拌杆翻转粪便，卧式腐熟罐的搅拌杆为多孔透气结构，腐熟工艺条件为：保持腐熟罐中温度为35℃，粪便含水量为60%，氧气含量为21%，搅拌速度2r/min，腐熟时间为3d，得到腐熟粪便；
（3）将腐熟粪便进行离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于腐熟粪便制备中调节粪便的含水量，而固体腐熟粪便用于制备有机肥料；
（4）向150kg固体腐熟粪便中加入0.1kg巨大芽孢杆菌和3kg动物羽毛粉，混合均匀，然后加入到圆盘造粒机中进行团粒，接着在有机肥颗粒成型后洒入10kg米糠，再喷洒2kg浓度为5%的聚乙烯醇胶液，接着继续团粒，团粒的转速为16r/min，团粒后的颗粒状有机肥料的粒径为1mm，即可得到颗粒状有机肥料，实现了高效生产有机肥。
实施例5
（1）将过100目筛后的玉米秸秆粉末加入猪粪中调节含水量为15%，然后加入十六烷基磺酸钠和乙醇，十六烷基磺酸钠的加入量为混合物料的10‰，乙醇的加入量为混合物料的10%，搅拌均匀，接着将混合物料加入到汽爆罐中以80mL/min的速度通入蒸汽，调节汽爆罐内压力为5MPa，保压10min，然后瞬间打开汽爆罐底部阀门，进行蒸汽爆破，出料，得到汽爆后的粪便；
（2）将100kg汽爆后的粪便加入到卧式腐熟罐中，然后加入0.3kg枯草芽孢杆菌，接着通过喷腐熟滤液调节粪便含水量，同时通入氧气保持含氧量，再开启搅拌杆翻转粪便，卧式腐熟罐的搅拌杆为多孔透气结构，腐熟工艺条件为：保持腐熟罐中温度为55℃，粪便含水量为90%，氧气含量为26%，搅拌速度10r/min，腐熟时间为2d，得到腐熟粪便；
（3）将腐熟粪便进行离心分离，得到固体腐熟粪便和腐熟滤液，其中腐熟滤液将循环用于腐熟粪便制备中调节粪便的含水量，而固体腐熟粪便用于制备有机肥料；
（4）向100kg固体腐熟粪便中加入0.3kg枯草芽孢杆菌和5kg动物羽毛粉，混合均匀，然后加入到圆盘造粒机中进行团粒，接着在有机肥颗粒成型后洒入20kg生物碳，再喷洒4kg浓度为10%的聚乙烯醇胶液，接着继续团粒，团粒的转速为20r/min，团粒后的颗粒状有机肥料的粒径为3mm，即可得到颗粒状有机肥料，实现了高效生产有机肥。
对比例1
对比例1与实施例1相比，没有进行气爆处理，其他与实施例1完全一致。不利于腐熟效率的提升，得到的有机肥肥效较差。
对比例2
对比例2与实施例1相比，没有使用渗透剂，其他与实施例1完全一致。会影响腐熟速度，在短时间内有机肥腐熟较差，肥效较差。
对比例3
对比例3与实施例1相比，在步骤（2）没有在卧式腐熟罐中通氧、恒温处理，而是将混合物料通过堆肥12d腐熟，其他与实施例1完全一致。
测试方法：
肥效测试（种子发芽率）：本次测试以小青菜种子作为实验对象，分别取20g本发明实施例和对比例的有机肥料，分散在1kg的湿润土壤，洒植20粒小青菜种子，培育1周，记录种子发芽数量和种子平均根长，计算种子发芽率。种子发芽率公式为：发芽率=（种子发芽数/20）；对照样为未施有机肥的湿润土壤。测试结果如表1所示。
表1：
由表1可知，通过本发明实施例的方法生产的有机肥与对比例相比，实施例的种子发芽率相对略高，相差不大，均在80%左右，种子发芽率较高，说明通过本方法生产的有机肥腐熟率高，腐熟效果好，而且生产周期短、效率高，适合规模化生产。
