一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产方法及生产系统

1.本发明涉及有机肥技术领域，尤其涉及一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产方法及生产系统。


背景技术：

2.随着农村养殖业的迅猛发展，农村规模化的养殖禽畜产生了大量的禽畜粪便；同时，农村大多仍沿用旱厕，产生的人类粪便数量同样可观。若将这些人畜粪便不加处理直接堆放，一方面容易滋生蚊虫细菌，导致传染病频发；另一方面会对大气、土壤和水体造成严重的面源污染。因此，需要对禽畜粪便进行处理。
3.农村在处理禽畜粪便和人类粪便时，由于集体收集处理花费较大，难以实施，目前普遍采用条垛式堆肥处理，这种处理方法需要经过约45天才能基本发酵完全，有时还需要进行二次发酵，处理周期较长且处理不完全，而且这种处理方法对环境的要求较高、环境适应性差。因此，农村粪便处理急需一种更加经济高效的处理方法。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产方法及生产系统，其解决了现有的条垛式堆肥处理方法处理周期长、处理不完全、对环境的要求较高和环境适应性差的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.第一方面，本发明提供了一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产方法，其包括如下步骤:
9.s1粪便混合：将禽畜粪便和人类粪便按比例混合得到人畜粪便混合物，使人畜粪便混合物的碳氮比为10
‑
15:1，含水率为40
‑
50％；
10.s2生物发酵：向人畜粪便混合物中加入高温嗜热菌至其含量≥5
×
108个/kg，在曝气和搅拌作用下，将人畜粪便混合物发酵制得有机肥；
11.s3排出有机肥：计算当次排出量，其余保留；保留的有机肥与再次投入的人畜粪便混合物混合后，混合料中高温嗜热菌的含量≥5
×
108个/kg。
12.根据本发明，步骤s2中，发酵周期为7
‑
16天；当有机肥的含水率≤35.00％时，视为发酵完全。
13.根据本发明，步骤s3中，按照发酵制得的有机肥中的高温嗜热菌的含量为2
×
109个/kg计算，当次排出量按如下公式计算：
[0014][0015]
其中，总量为当前发酵制得的有机肥总重量；进料量为下次投入用于发酵的人畜
粪便混合物。
[0016]
根据本发明，步骤s1中，人畜粪便混合物的碳氮比为15:1，含水量为45％；步骤s2中，发酵周期为7天。
[0017]
根据本发明，在步骤s2
‑
s3之间还包括一个取样测定有机肥中高温嗜热菌含量的步骤，通过测定高温嗜热菌的含量，计算当次有机肥排出量。
[0018]
第二方面，本发明还提供一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产系统，其包括混合子系统、发酵子系统和排料子系统。
[0019]
其中，混合子系统包括设置在槽体上的投料口，投料口提供将禽畜粪便和人类粪便按比例投入至槽体内；混合子系统用于将禽畜粪便和人类粪便混合，得到人畜粪便混合物。
[0020]
其中，发酵子系统包括保温装置、曝气装置和第二搅拌装置，曝气装置和第二搅拌装置设于槽体内部；保温装置用于提供槽体预定的发酵温度；发酵系统将人畜粪便混合物和所添加的高温嗜热菌共同发酵，制成有机肥。
[0021]
其中，排料子系统包括排料器和排料控制器；排料控制器根据有机肥总重量、有机肥中所含高温嗜热菌的含量计算出有机肥的当次排料量，并在排料量达到当次排料量后，排料控制器关停排料器以停止排料。
[0022]
根据本发明，槽体上的投料口包括第一投料口和第二投料口，分别用于将禽畜粪便和人类粪便投至槽体内；第一投料口和第二投料口设有计量装置。
[0023]
根据本发明，混合子系统设有第一搅拌装置，第一搅拌装置为设于槽体内的搅拌器或者驱动槽体翻转的机构。
[0024]
根据本发明，发酵子系统的保温装置为设于槽体内的蛇管或设于槽体外部的夹套，用于维持槽体的发酵温度。
[0025]
根据本发明，发酵子系统还包含温湿度传感器。
[0026]
(三)有益效果
[0027]
本发明通过将人畜粪便依次历经粪便混合和生物发酵后排出有机肥，使人畜粪便转变为有机肥，解决了农村人畜粪便对环境的污染问题；并能解决农村人畜粪便集体收集的高额花费和收集难度，可直接用于农村的每户人家，实现人畜粪便的分户处理，其制得的有机肥还可用于农田施肥，避免农田施用传统的无机肥料对环境造成的诸多危害，还可减少无机肥料的花费。
[0028]
同时，在循环使用过程中，本发明可保证在排出部分有机肥后，保留的有机肥和再次投入的人畜粪便混合物混合后，混合料中高温嗜热菌的含量≥5
×
108个/kg，以满足下一次投入人畜粪便后的发酵需求，即在排除初次投入人畜粪便之外的任意一次人畜粪便的投放后，高温嗜热菌的含量均能满足发酵需求，使高温嗜热菌得以循环利用，不需要另行添加高温嗜热菌，以降低成本和缩短工序。
[0029]
其次，本发明将人畜粪便发酵为有机肥的发酵周期为7
‑
16天，大幅缩短了发酵所需时间，提高了发酵效率。
[0030]
最后，经由本发明制得的有机肥中：含水率为31.50％
‑
35.00％；烘干基计的有机质含量≥45.30％，部分实施例可高达54.30％以上；烘干基计的全氮、全磷、全钾的总含量大于14.97％，部分实施例可高达17.52％；大肠菌群数≥10.00个/g。经试验证明，使用该有
机肥中施肥后的种子发芽率≥84.43。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例提出的一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产系统的流程图。
[0032]
图2为图1中的生产系统的各子系统的组成流程图。
[0033]
【附图标记说明】
[0034]
1：槽体；
[0035]
2：混合子系统；21：第一投料口；22：第二投料口；23：计量装置；24：第一搅拌装置；
[0036]
3：发酵子系统；31：曝气装置；32：第二搅拌装置；33：保温装置；34：温湿度传感器；
[0037]
4：排料子系统；41：排料器；42：排料控制器。
具体实施方式
[0038]
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0039]
参照图1，本发明实施例提出的一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产方法，该生产方法包括：
[0040]
s1粪便混合：将禽畜粪便和人类粪便按比例混合得到人畜粪便混合物，使人畜粪便混合物的碳氮比为10
‑
15:1，含水率为40
‑
50％。
[0041]
s2生物发酵：向人畜粪便混合物中加入高温嗜热菌至其含量≥5
×
108个/kg，在曝气和搅拌作用下，将人畜粪便混合物发酵制得有机肥。
[0042]
s3排出有机肥：计算当次排出量，其余保留。保留的有机肥与再次投入的人畜粪便混合物混合后，混合料中高温嗜热菌的含量≥5
×
108个/kg。
[0043]
其中，高温嗜热菌用于将人畜粪便混合物发酵为有机肥。
[0044]
本发明通过将人畜粪便依次历经粪便混合s1、生物发酵s2、排出有机肥s3，使人畜粪便转变为有机肥，解决了农村人畜粪便对环境的污染问题，以及解决农村人畜粪便集体收集的花费高和收集难度大的问题。本发明还可直接用于农村的每户人家，实现人畜粪便的分户处理，其制得的有机肥还可用于农田施肥，避免农田施用传统的无机肥料对环境造成的诸多危害，还可减少无机肥料的花费。
[0045]
同时，在循环使用过程中，本发明可保证在排出部分有机肥后，保留的有机肥和再次投入的人畜粪便混合物混合后，混合料中高温嗜热菌的含量≥5
×
108个/kg，以满足下一次投入人畜粪便后的发酵需求。即在除初次投入人畜粪便之外的任意一次人畜粪便的投放后，高温嗜热菌的含量均能满足发酵需求，使高温嗜热菌得以循环利用，不需要另行添加高温嗜热菌，以降低成本和缩短工序。
[0046]
进一步地，在步骤s2
‑
s3之间还包括一个取样测定有机肥中高温嗜热菌含量的步骤，通过测定高温嗜热菌的含量，计算当次有机肥排出量。
[0047]
具体地，步骤s2中，发酵周期为7
‑
16天，远小于条垛式堆肥处理方法的发酵周期，该发酵周期为45天，可大幅缩短人畜粪便完全发酵所需时间，提高发酵效率。当有机肥的含水率≤35.00％时，视为发酵完全。
[0048]
具体地，步骤s1中，人畜粪便混合物的碳氮比优选为15:1，含水量优选为45％时，步骤s2中的发酵周期为7天。
[0049]
步骤s3中，按照发酵制得的有机肥中的高温嗜热菌的含量为2
×
109个/kg计算，当次排出量按如下公式计算：
[0050][0051]
其中，总量为当前发酵制得的有机肥总重量。进料量为下次投入用于发酵的人畜粪便混合物。例如，当总量为100kg，进料量为80kg时，可计算出有机肥的本次排出量约为75kg。
[0052]
参照图1
‑
2所示，本发明实施例还提供一种禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产系统，该生产系统包括混合子系统2、发酵子系统3和排料子系统4。
[0053]
其中，混合子系统2用于将禽畜粪便和人类粪便混合，得到人畜粪便混合物。发酵子系统3将人畜粪便混合物和所添加的高温嗜热菌共同发酵，制成有机肥。排料子系统4用于排出有机肥。
[0054]
进一步地，混合子系统2包括设置在槽体1上的投料口，投料口提供将禽畜粪便和人类粪便按比例投入至槽体1内。
[0055]
投料口包括第一投料口21和第二投料口22，分别用于将禽畜粪便和人类粪便投至混合槽内。第一投料口21和第二投料口22设有计量装置23，计量装置23用于控制禽畜粪便和人类粪便的投入量。
[0056]
混合子系统2还设有第一搅拌装置24，第一搅拌装置24为设于槽体1内的搅拌器或者驱动槽体1翻转的机构。
[0057]
进一步地，发酵子系统3包括保温装置33、曝气装置31和第二搅拌装置32。
[0058]
曝气装置31和第二搅拌装置32设于槽体1内部。需要说明的是，第一搅拌装置24和第二搅拌装置32为同一搅拌装置。曝气装置31用于提高人畜粪便混合物中的含氧量。第二搅拌装置32用于使人畜粪便充分接触高温嗜热菌和氧气，以提高人畜粪便的发酵效率。保温装置33为设于槽体1内的蛇管或设于槽体1外部的夹套，用于维持槽体1的发酵温度。
[0059]
发酵子系统3还包括设置在槽体1内部的温湿度传感器34。温湿度传感器34用于监测槽体1的温度和湿度，以维持槽体1的发酵环境。
[0060]
发酵子系统3设置发酵采样口35或排料子系统4设置排料采样口43，发酵采样口35设置在槽体1上，排料采样口43设置在槽体1的出料口，采样口用于采样测定发酵制成的有机肥中高温嗜热菌的含量。
[0061]
进一步地，排料子系统4包括排料器41和排料控制器42。排料器41设置在槽体1内部，用于将有机肥由槽体1的出料口排出。排料控制器42根据有机肥总重量、有机肥中所含高温嗜热菌的含量计算出有机肥的当次排料量，并在排料量达到当次排料量后，排料控制器42关停排料器41以停止排料。
[0062]
排料子系统4的排料器41为螺旋排料器，在有机肥排料量达到当次排料量后，螺旋排料器被控制停止旋转排料。
[0063]
本发明实施例还提供一种由禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产系统制备的有机肥。
[0064]
该有机肥中：
[0065]
含水率为31.50％
‑
35.00％；烘干基计的有机质含量≥45.30％，部分实施例可高达54.30％以上；烘干基计的全氮、全磷、全钾的总含量大于14.97％，部分实施例可高达17.52％；大肠菌群数≥10.00个/g。
[0066]
经试验证明，使用该有机肥中施肥后的种子发芽率≥84.43。
[0067]
以下结合具体实施例，说明由禽畜粪便混合人粪便制备有机肥的生产系统在不同条件下制备的有机肥中的含水率、以烘干基计的的有机质含量、以烘干基计的全氮含量、以烘干基计的全钾(以k20计)含量、以烘干基计的全磷(以p205计)含量、有机肥中大肠菌群的含量和ph值，以及由有机肥施肥后的种子发芽率。
[0068]
实施例1
[0069]
人畜粪便混合物的碳氮比为15:1，含水率为45％时，人畜粪便混合物发酵为有机肥的发酵周期为7天，发酵温度为50
‑
80℃，高温期为70
‑
80℃，高温期持续时间占发酵期的2/3。
[0070]
有机肥的含水率为31.50％。有机肥以烘干基计的有机质含量为54.30％，以烘干基计的全氮含量为7.62％，以烘干基计的全钾含量为5.37％，以烘干基计的全磷含量为4.53％，有机肥中大肠菌群的含量为10个/g，ph值为7.5，由该有机肥施肥后的种子的发芽率为110.86％。
[0071]
实施例2
[0072]
人畜粪便混合物的碳氮比为10:1，含水率为45％时，人畜粪便混合物发酵为有机肥的发酵周期为15天，其发酵温度为50
‑
80℃，高温期为70
‑
80℃，高温期持续时间占发酵期的2/3。
[0073]
有机肥的含水率为34.20％。有机肥以烘干基计的有机质含量为50.20％，以烘干基计的全氮含量为7.04％，以烘干基计的全钾含量为4.19％，以烘干基计的全磷含量为4.96％，有机肥中大肠菌群含量为180个/g，ph值为7.9，由该有机肥施肥后的种子的发芽率为90.21％。
[0074]
实施例3
[0075]
人畜粪便混合物的碳氮比为20:1，含水率为50％时，人畜粪便混合物发酵为有机肥的发酵周期为16天，其发酵温度为50
‑
80℃，高温期为70
‑
80℃，高温期持续时间占发酵期的2/3。
[0076]
有机肥的含水率为34.60％。有机肥以烘干基计的有机质含量为46.40％，以烘干基计的全氮含量为6.51％，以烘干基计的全钾含量为3.87％，以烘干基计的全磷含量为4.59％，有机肥中大肠菌群含量为160个/g，ph值为6，由该有机肥施肥后的种子的发芽率为98.47％。
[0077]
实施例3
[0078]
人畜粪便混合物的碳氮比为10:1，含水率为40％时，人畜粪便混合物发酵为有机肥的发酵周期为12天，其发酵温度为50
‑
80℃，高温期为70
‑
80℃，高温期持续时间占发酵期的2/3。
[0079]
有机肥的含水率为32.40％，有机肥以烘干基计的有机质含量为48.30％，以烘干基计的全氮含量为6.78％，以烘干基计的全钾含量为4.03％，以烘干基计的全磷含量为
4.78％，大肠菌群含量为210个/g，ph值为8.20，由该有机肥施肥后的种子的发芽率为84.43％。
[0080]
其中，有机肥中有机质、全氮、全钾、全磷和水分的含量以及ph值的检测标准采用ny525
‑
2012；大肠菌群含量的检测标准采用gb/t19524.1
‑
2004；种子发芽率采用小白菜的种子进行检测。
[0081]
下表为由不同碳氮比和不同含水率的人畜粪便制备的有机肥中的各物质含量和由该有机肥施肥后种子的发芽率：
[0082][0083]
由上表可知，人畜粪便混合物的碳氮比为15:1，含水率为45％时，其发酵周期最短，所制备的有机肥中的有机质含量最高，全氮、全磷和全钾的总含量均最高，大肠菌群数的数量最低，种子发芽率最高，即该条件下制备的有机肥最有利于种子发芽。
[0084]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。