一种三进两出式好氧堆肥发酵工艺的制作方法

1.本发明属于有机固体废弃物的资源化利用领域，具体涉及一种三进两出式好氧堆肥发酵工艺。


背景技术：

2.好氧堆肥技术要求低、处理量大，养分利用完善，是有机固体废弃物肥料化利用的有效方式。目前常用的好氧堆肥技术主要分为动态好氧堆肥和静态好氧堆肥。动态堆肥也称翻抛堆肥，在堆肥物料调配、翻抛过程中，氮素养分损失大、臭味重、发酵周期长；功能膜法静态堆肥克服了养分损失大和臭味污染重等问题，成为国内外前沿静态堆肥技术，其核心工艺是在静态堆体上覆盖e-ptfe功能性复合膜，通过强制曝气向堆体供氧，完成好氧发酵进程，且不受自然气候条件制约，能极大程度实现有机废弃物的无害化处理和资源化利用。成为近年来各地纷纷采用的好氧堆肥方式。但是仍然存在物料混合性差、氧气分布不均匀等原因导致发酵不充分、堆肥质量低等问题。
3.因此，需要开发一种新型的好氧堆肥方式来克服现有技术中好氧发酵中存在的周期长、能耗高、占地面积大、物料结块率高、氧气分布不均匀的问题。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明上述提及的好氧堆肥发酵中存在的发酵不均，堆肥质量差的问题，现提供一种先进的三进两出的好氧堆肥发酵工艺，一方面，使混合物料更加均匀，发酵更加彻底，另一方面，能够缩短堆肥周期，降低能耗，节约成本，且还提高了单位面积堆肥产出量，节省堆肥场用地面积。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种三进两出式好氧堆肥发酵工艺，具体包括以下步骤：
7.(1)场地建设
8.①
发酵槽建设
9.先建设5n个发酵槽，其中n为正整数；
10.②
管道槽建设
11.在每个发酵槽内底部预留下沉式管道槽，其长度与发酵槽长度相同。
12.(2)设备安装
13.①
将开有通风孔隙的管道安装在预留的管道槽内；
14.②
连接槽体外部风机；
15.③
连接电路控制系统；
16.④
固定压边装置。
17.(3)建堆发酵
18.①
开启风机检查管路及控制系统运行情况；
19.②
风孔保护：用干燥的待发酵物料铺在曝气管上方，没过曝气管，防止物料堵塞风
孔；
20.③
将待发酵物料进行两次发酵，其中初发酵为3n个发酵槽，后发酵为2n 个发酵槽；先用铲车将混拌均匀的待发酵物料运输至前3n个发酵槽内；
21.④
将功能膜覆盖到槽体上部，用墙上的压边装置密封好，防止大量漏气。
22.(4)换堆
23.初发酵之后，进行换堆操作，具体步骤如下：
24.①
打开压边装置，揭掉功能膜；
25.②
铲车将前3n个发酵槽内物料全部清除，挪至后2n个发酵槽；
26.③
后2n个发酵槽建堆完成后进行覆膜压边操作，进入第二阶段的发酵过程；
27.(5)出料
28.①
前3n个发酵槽清空后，再次进行新物料的混料建堆，进入下一个循环；
29.②
后2n个发酵槽的物料的后发酵结束后用铲车将物料转移至陈化区。
30.本发明中待发酵物料经过初发酵，由于物料降解、水分散失、物料塌陷，发酵槽内整体减少30-35％，因此进行换堆时完全可以将三个堆体的物料重新混拌、整合为两个堆体，此外换堆操作还可以解决原来静态发酵时形成的结块、物料气路堵塞问题，重新堆垛后物料更均匀，使底部送风更通畅，促进物料第二阶段的发酵效果，最终达到整体物料发酵更均匀、发酵周期更短、提高去水效率的目的。
31.优选的，步骤(1)所述发酵槽短边开口进出料，每个发酵槽长15-30m，宽4-12m，三面矮墙高1.2-2m。
32.本发明限定了发酵槽的尺寸范围，保证了供风效果。如果过长会增长曝气管道，风力损失过多，尾端通风不良，为减少损耗需要增加风机功率，能耗过大，过宽会增加曝气管道数量，同理增加能耗；过高会增加物料堆高，降低风力的穿透性，顶部通风不彻底；相反尺寸过小不利于堆体保温，热量损失快，导致发酵效果差。
33.优选的，步骤(2)所述每个发酵槽中预留管道槽3-8条，每条管道槽宽 0.1-0.3m，深0.1-0.3m。
34.首先，通过本发明限定的此管道数量将相邻管道间隔在1.1-1.3m之间，即通风半径0.55-0.75m之间，是最优的布风距离；其次，宽度和深度将管道完全下沉至底下，不影响铲车行走操作，同时不会由于过宽导致铲车轮胎下压到管道。
35.优选的，步骤(2)所述管道为带有通风孔的pvc曝气管；其中，所述曝气管用干燥的待发酵物料没过。
36.将干燥的待发酵物料没过曝气管可以防止物料堵塞风孔影响后续的发酵过程。
37.优选的，步骤(3)所述待发酵物料包括人畜禽粪污、尾菜秸秆、园林绿化垃圾、污泥和浒苔中的一种或多种有机固体废弃物。
38.当将畜禽粪污类有机物和秸秆类有机物混合后，由于畜禽粪污含水率高，含氮量高；秸秆含水率低，含碳量高，混合后含水率为50-70％同时碳氮比为 25-30:1，更利于发酵。
39.优选的，所述待发酵物料还包括混合菌剂。
40.添加外源微生物促进升温发酵及物料降解等，提高发酵效果。
41.优选的，所述待发酵物料的含水率为50-70％。
42.本发明限定的待发酵物料的含水率范围，适宜于微生物好氧生存，促进发酵。
43.优选的，所述待发酵物料的含水率为65％。
44.本发明限定的含水率为65％，这是大部分有利于好氧发酵的微生物生存繁殖的最适含水率条件。
45.优选的，步骤(3)中功能膜为e-ptfe功能性复合膜。
46.优选的，步骤(3)初发酵的时间为6-12天。
47.由于原来单个槽体25-30天的循环周期变成为7-12天，提高了发酵槽循环时间，减少了物料的储存时间，不仅节约了储存用地，而且减轻了储存过程中的环境污染问题。
48.优选的，步骤(3)后发酵的时间为10-12天。
49.初发酵后物料塌陷会造成通气孔隙闭塞，本发明换堆后将重新建立良好的孔隙结构，提高了后发酵的温度和腐熟程度，解决了覆膜发酵后期降水困难的问题。
50.经由上述的技术方案，与现有技术相比可知，本发明公开了一种三进两出式好氧堆肥发酵工艺。具有以下技术效果：
51.1.本发明经过换堆操作，将初发酵过程形成的结块打破、重新混拌、重新建堆建立良好的孔隙结构，提高了混合物料的均一度。
52.2.本发明经过分段式发酵，使得发酵更为彻底，并且缩短了整体的覆膜好氧发酵的发酵周期，降低了能耗。
53.3.本发明操作简单，并且通过分段式发酵提高了单位面积堆肥产出量，节省了堆肥场用地面积。
54.4.本发明可以对人畜禽粪污、尾菜秸秆、园林绿化垃圾、污泥、浒苔等多种有机固体废弃物进行资源化利用，应用前景广泛。
55.综上，本发明在不增加外源添加物，不破坏现有覆膜发酵技术的前提下解决了目前覆膜发酵的问题，不增加购置成本，无多余的运行及维修成本，且从物料处理种类或是处理规模方面的适用性也都更强。
附图说明
56.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
57.图1为实施例1中物料发酵的温度变化曲线。
具体实施方式
58.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
59.对比例1
60.没有换堆，而是在发酵槽中直接一次性发酵30天后出料，其它同实施例1。记录堆
体长宽高数据，记录发酵温度变化。
61.对比例2
62.没有换堆，而是在发酵槽中直接一次性发酵15天后出料，其它同实施例 2。
63.实施例1
64.本实施例于2021年7月-8月在青岛胶州进行，原材料为浒苔、牛粪、花生壳、蘑菇渣、麦糠；菌剂为施可富“菌太郎复合微生物菌剂”。
65.(1)场地建设
66.建设5个22*9*1.3m的发酵槽，每个发酵槽预留6根下沉式管道槽，宽度0.2m，深度0.2m，长度与发酵槽长度相同；
67.(2)设备安装
68.①
将开有通风孔隙的管道安装在预留的管道槽内；
69.②
连接槽体外部风机；
70.③
电路控制系统连接；
71.④
固定压边装置。
72.(3)建堆发酵
73.①
开启风机检查管路及控制系统运行情况；
74.②
风孔保护：用花生壳或麦糠铺在曝气管上方，没过曝气管，防止物料堵塞风孔；
75.③
用铲车将混拌均匀的待发酵物料运输至前三个发酵槽内；所述待发酵物包括混料和菌剂，含水率为65％；
76.其中混料的原料组分和用量配比如表1所示：
77.表1物料用量表
78.原料重量/t体积/m3浒苔250300蘑菇渣175250花生壳75150牛粪125150麦糠442.475合计1067.4925
79.具体混料过程为：将每桶/10l菌剂分3次置于15l农用背负喷雾器中，加满井水后，均匀喷施到发酵条垛中，并在翻堆过程中，每个条垛能够保证翻堆三次，并保证均匀喷施菌剂两次以上；其中，菌剂和混料的重量比为1： 5；
80.④
将功能膜覆盖到垛体上部，用钢丝绳和沙袋压边并密封好，防止大量漏气。
81.(4)换堆
82.经过11天的初发酵，然后进行换堆操作。换堆前记录堆体长宽高数据，记录发酵温度变化。换堆具体步骤如下：
83.①
打开压边装置，揭掉功能膜；
84.②
铲车将原来3个发酵槽的物料铲出原地重新混拌后再重新放到后两个发酵槽；
85.③
建堆完成后进行覆膜压边操作，进入第二阶段的发酵过程。
86.(5)出料
87.①
前三个发酵槽清空后，再次进行新物料的混料建堆，进入下一个循环；
88.②
第二阶段经过12天的发酵即可出料，然后用铲车将物料转移至陈化区。
89.分段发酵过程中的体积变化如表2所示：
90.表2体积变化表
[0091][0092]
由表2可知，物料在经过第一阶段的发酵后，物料体积整体降低31％，因此换堆时能实现多个堆体的合并。
[0093]
发酵过程中的物料温度变化曲线如图1所示，实施例1在7.27号经过换堆操作后，第二阶段的发酵温度比第一阶段更好。
[0094]
对实施例1和对比例1陈化后的物料进行取样，分别检测养分含量，如表3所示(覆膜发酵1-3是对实施例1中同样的样品进行了三次重复检测，其中发芽指数gi是根据nt525-2021有机肥料规范标准检测得到的；结块率计算方式：出料时核算1立方物料中粒径大于2cm(含)以上的结块的重量占比)。
[0095]
表3养分分析表
[0096][0097]
由表3可知，经过20天的陈化后覆膜发酵前中后样品(此处为同一发酵垛体、同一批次的样品，分前中后三个位置取样，因此对于本实验来说是三次重复)的均一度较高，与不换堆相比，结块率下降70％以上，去水效果提高30％以上，养分含量较高；物料的腐熟程度与同期未二次建堆的功能膜发酵相比提高47％以上。
[0098]
本发明通过二次建堆将一体式静态发酵变为分段式静态发酵后，在缩短发酵周期
的前提下，可以显著提高发酵物料的均一度和去水效率，使物料腐熟更完全、养分释放更充分、产生的堆肥产品安全性更高。同时由于发酵槽前后分组式利用，提高了发酵槽循环时间，由原来单个槽体25-30天的循环周期变成为10-12天，极大提高了发酵槽体利用率，减少了物料在外面的存放时间，减轻环境污染问题。
[0099]
实施例2
[0100]
本实施例于2021年12月-2022年1月在吉林四平进行，原材料为固液分离后的奶牛粪，发酵后的物料做牛床垫料。
[0101]
(1)、(2)场地建设及设备安装：
[0102]
建设5个15*6*1.3m的发酵槽，其它同实施例1中的步骤(1)、(2)。
[0103]
(3)建堆发酵
[0104]
①
开启风机检查管路及控制系统运行情况；
[0105]
②
风孔保护：用晒干的牛粪铺在曝气管上方，没过曝气管，防止物料堵塞风孔；
[0106]
③
用铲车将混拌均匀的待发酵物料运输至前三个发酵槽内，所述待发酵物料为固废分离后的奶牛粪，含水率约65％。
[0107]
④
将功能膜覆盖到垛体上部，用钢丝绳和沙袋压边并密封好，防止大量漏气。
[0108]
(4)换堆
[0109]
经过6天的初发酵然后进行换堆操作。具体操作同实施例1步骤(4)。
[0110]
(5)出料
[0111]
①
前三个发酵槽清空后，再次进行新物料的混料建堆，进入下一个循环；
[0112]
②
第二阶段经过7天的发酵即可出料，摊开晾晒2天后直接做牛床垫料使用。
[0113]
对实施例2和对比例2发酵后的物料进行取样进行无害化检测，结果如表4所示。
[0114]
表4无害化检测表
[0115]
样品编号实施例2对比例2水分32.3337.72蛔虫卵死亡率％99.898.3粪大肠杆菌群数个/g未检出未检出金黄色葡萄球菌cfu/g未检出未检出沙门氏菌cfu/g未检出未检出霉菌cfu/g未检出2.4
[0116]
由表4可知，实施例2在缩短发酵周期的前提下，仍能保持较高的无害化水平。
[0117]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。