粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统及方法

本发明涉及养殖废弃物资源化利用，尤其涉及一种粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统及方法。

背景技术：

1、畜禽粪便主要指畜禽养殖业中产生的一类农村固体废物，包括猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪等，畜禽粪便一直被人们当作土壤肥料的重要来源，因而畜禽粪便多是就地施用。动物排泄物中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等养分，同时也能供给作物所需的钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素，满足作物生长过程中对多种养分的需要。

2、随着我国养殖业的迅速发展，家禽畜牧的养殖业变得越来越规范，通常呈规模化、集中化养殖，这种规模化、集中化的养殖方式虽然能够更好的管理家禽畜牧的养殖，但是过于集中的畜牧养殖导致畜禽粪便在部分地区产量过大，养殖场中家禽畜牧的粪便处理成为亟需解决的问题。传统施肥处理方式无法消纳，一旦处理不好，大量堆放对大气、土壤和水环境造成严重的污染。例如动物产生的排泄物经过水的冲洗后流动至外界后，会造成严重的空气污染以及环境污染，但同时动物排泄物又具备较高的营养价值，对于植物施肥使用可大大提高植物的生长效果，因此会对粪便进行加工处理。另一方面由于化肥工业的迅速发展，人们大量使用化肥，使有机粪肥大量闲置，土壤基础养分在局部地方出现逐渐下降趋势，禽畜粪便不能及时还田，形成了畜禽粪便对环境的污染，因此在对禽畜粪便进行处理时就需要借助装置对其进行加工，进而方便对其就那些二次的利用。

3、为了更好地解决由于家禽畜牧的粪便处理不当而造成的环境污染问题，以及减少其对人体的危害，厌氧发酵作为一种新型固体废弃物处理技术，可被有效地应用于畜禽粪便的处理和再利用。在一定温度、湿度和通气环境状态下，将畜禽粪水与生物发酵菌混合，厌氧发酵充分利用微生物的活性，对废弃物中的有机质进行生物分解，腐熟，使畜禽粪水转化为有机肥原料。发酵后的畜禽粪水可作为肥料使用也可以作为原料生产复合有机肥。但是传统的厌氧发酵技术资源化利用程度低，容易造成粪水原料内部的有益元素流失。

4、因此，有必要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统及方法，用以解决现有厌氧发酵技术资源化利用程度低，容易造成粪水原料内部的有益元素流失的问题。

2、本发明提供一种粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，包括：粪水入料混合罐、粪水发酵子系统、板框压滤子系统、液态粪水蓄肥调控池以及堆肥装置；

3、所述粪水入料混合罐的出料口与所述粪水发酵子系统的进料口连接，所述粪水发酵子系统的出料口与所述板框压滤子系统的进料口连接，所述板框压滤子系统的出料口分别与所述液态粪水蓄肥调控池的进料口和所述堆肥装置的进料口连接；

4、其中，所述粪水发酵子系统内设有一级菌液喷洒头，所述堆肥装置内设有二级菌液喷洒头，所述一级菌液喷洒头用于向进入所述粪水发酵子系统的粪水喷洒一级菌液，以使粪水好氧发酵产生氨基酸；所述板框压滤子系统用于将进入所述板框压滤子系统的粪水进行干湿分离，分离出的液态粪水进入所述液态粪水蓄肥调控池中经调配后形成液体有机肥，分离出的固态粪便进入所述堆肥装置内，所述二级菌液喷洒头用于向进入所述堆肥装置内的固态粪便喷洒二级菌液，以使固态粪便发酵后形成固体有机肥。

5、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，所述粪水发酵子系统包括粪水发酵罐、一级导热油通路和一级水冷通路，所述一级导热油通路和所述一级水冷通路均设置于所述粪水发酵罐的外壁；

6、所述堆肥装置上还设有二级导热油通路和二级水冷通路，所述二级导热油通路和所述二级水冷通路均设置于所述堆肥装置的外壁；

7、其中，所述一级导热油通路和所述二级导热油通路均用于通入导热油，并且所述一级导热油通路与所述二级导热油通路相连通，所述一级水冷通路和所述二级水冷通路均用于通入冷却水。

8、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，所述粪水发酵子系统还包括曝气单元，所述曝气单元包括第一电机、第一搅拌器、第一搅拌桨、第一空气阀、第一压力表和第一曝气装置，所述第一搅拌器和所述第一搅拌桨设置于所述粪水发酵罐的内部，所述第一搅拌桨设置在所述第一搅拌器上，所述第一搅拌器与所述第一电机的输出轴连接，所述第一曝气装置设于所述粪水发酵罐内的底部位置，所述第一空气阀和所述第一压力表均设置于所述粪水发酵罐的外侧壁上；

9、所述堆肥装置还包括第二电机、第二搅拌器、第二搅拌桨、第二空气阀和第二压力表，所述第二搅拌器和所述第二搅拌桨设置于所述堆肥装置的内部，所述第二搅拌桨设置在所述第二搅拌器上，所述第二搅拌器与所述第二电机的输出轴连接，所述第二空气阀和所述第二压力表组成第二曝气装置，所述第二空气阀和所述第二压力表均设置于所述堆肥装置的外侧壁上。

10、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，所述粪水发酵子系统还包括第一ph电极和第一温度计探头，所述第一ph电极和所述第一温度计探头均插设于所述粪水发酵罐的侧壁上；

11、所述堆肥装置还包括第二ph电极和第二温度计探头，所述第二ph电极和所述第二温度计探头均插设于所述堆肥装置的侧壁上。

12、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，所述板框压滤子系统包括压滤单元和电控液压单元，所述压滤单元包括厢式滤板和隔膜板，所述厢式滤板和所述隔膜板并排设置，且所述隔膜板位于所述厢式滤板靠近所述堆肥装置的一侧设置；所述电控液压单元包括油缸、电控柜和液压站，所述液压站与所述电控柜连接，所述油缸与所述液压站连接。

13、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，所述液态粪水蓄肥调控池包括蓄肥池、混合机构和配比机构，所述混合机构包括第三电机、第三搅拌器和第三搅拌桨，所述第三搅拌器和所述第三搅拌桨设置于所述蓄肥池的内部，所述第三搅拌桨设置在所述第三搅拌器上，所述第三搅拌器与所述第三电机的输出轴连接；

14、所述配比机构设置于所述蓄肥池的外侧壁上，所述配比机构包括存储箱，所述存储箱的内壁固定安装有放置座，所述放置座的顶部放置有计量杯，所述计量杯的一侧固定连接有四个分流阀，每个所述分流阀的另一端固定连接一个回流管，所述计量杯的表面开设有刻度条，四个所述分流阀分别与所述刻度条相对应；所述存储箱底部的内壁上设有回收盒，每个所述回流管的另一端伸入所述回收盒内；所述计量杯的顶部活动插接有导入管，所述导入管位于存储箱的顶部，所述计量杯的底部活动插接有导向管，所述导向管的底端延伸至所述蓄肥池的内部；所述回收盒底部连接有导出管，所述蓄肥池的外侧壁设有第四出料阀，所述导出管与所述第四出料阀连接。

15、本发明还提供一种粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的方法，采用如上任一项所述的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统，包括以下步骤：

16、步骤1，将初始粪水置于粪水入料混合罐中进行混合；

17、步骤2，将所述粪水入料混合罐中粪水置于粪水发酵子系统中，开启一级菌液喷洒头向粪水喷洒一级菌液，使粪水好氧发酵产生氨基酸，进行降解反应；

18、步骤3，将所述粪水发酵子系统的粪水置于板框压滤子系统中进行板压过滤，实现粪水的干湿分离；

19、步骤4，所述板框压滤子系统分离出的固态粪便进入堆肥装置中，开启二级菌液喷洒头向固态粪便喷洒二级菌液，使固态粪便发酵形成固体有机肥；

20、步骤5，所述板框压滤子系统分离出的液态粪水进入液态粪水蓄肥调控池中，同时向液态粪水中加入灌溉水进行调配，形成液体有机肥。

21、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的方法，所述一级菌液包括谷氨酸棒杆菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌，所述二级菌液包括酿酒酵母、高温放线菌属和枯草芽孢杆菌。

22、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的方法，所述谷氨酸棒杆菌、所述大肠杆菌和所述枯草芽孢杆菌的菌数比为(65-85):(45-65):(35-55)，所述酿酒酵母、所述高温放线菌属和所述枯草芽孢杆菌的菌数比为(65-85):(25-55):(25-55)。

23、根据本发明提供的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的方法，所述粪水发酵子系统包括第一空气阀、一级导热油通路和一级水冷通路，所述堆肥装置上设有第二空气阀、二级导热油通路和二级水冷通路，所述一级导热油通路与所述二级导热油通路相连通；

24、所述步骤2还包括以下步骤：当需要升温时，开启所述一级导热油通路和所述第一空气阀，对所述粪水发酵子系统中的粪水进行升温；当需要降温时，开启所述一级水冷通路，并关闭所述一级导热油通路和所述第一空气阀，对所述粪水发酵子系统中的粪水进行降温；

25、所述步骤4还包括以下步骤：当需要升温时，开启所述二级导热油通路和所述第二空气阀，对所述堆肥装置中的固态粪便进行升温；当需要降温时，开启所述二级水冷通路，并关闭所述二级导热油通路和所述第二空气阀，对所述堆肥装置中的固态粪便进行降温。

26、本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

27、本发明的粪水多步发酵协同产固体-液体有机肥的系统及方法，畜禽粪便首先进入粪水入料混合罐中进行混合形成初始粪水，然后初始粪水再进入粪水发酵子系统，同时加入一级菌液，好氧发酵实现氨基酸的积累；发酵的粪水进入板框压滤子系统，板框压滤使得粪水实现干湿分离，一部分滤液进入液态粪水蓄肥调控池中与灌溉水配比生产液体有机肥，另一部分粪饼进入堆肥装置，同时加入二级菌液，混合后堆肥生产固体有机肥。本发明利用微生物发酵法生产氨基酸可以得到氨基酸的高产菌株，实现粪水能源化利用。好氧发酵产氨基酸后对粪水进行干湿分离，通过在堆肥装置中添加可腐熟堆肥的菌株，利用干湿分离后的固体粪便二次腐熟堆肥生产复合有机肥，分离出的粪水作液体有机肥，避免因直接堆肥作业时原料内部的有益元素流失而造成发酵效果差的问题，实现粪水资源化利用。