一種利用秸稈微生物發(fā)酵合成速效緩釋一體高效生態(tài)復(fù)合肥的智能制備系統(tǒng)及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)秸桿資源生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用秸桿微生物發(fā)酵合成速效緩釋一體高效生態(tài)復(fù)合肥的智能制備系統(tǒng)及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1、秸桿焚燒既浪費(fèi)資源，又危害巨大。
[0003]危害一:污染空氣環(huán)境，危害人體健康。有數(shù)據(jù)表明，焚燒秸桿時(shí)，大氣中二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物三項(xiàng)污染指數(shù)達(dá)到高峰值，其中二氧化硫的濃度比平時(shí)高出I倍，二氧化氮、可吸入顆粒物的濃度比平時(shí)高出3倍，相當(dāng)于日均濃度的五級(jí)水平。當(dāng)可吸入顆粒物濃度達(dá)到一定程度時(shí)，對(duì)人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激較大，輕則造成咳嗽、胸悶、流淚嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致支氣管炎。
[0004]危害二:引發(fā)火災(zāi)，威脅群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。秸桿焚燒，極易引燃周圍的易燃物，尤其是在村莊附近，一旦引發(fā)火災(zāi)后果將不堪設(shè)想。
[0005]危害三:引發(fā)交通事故，影響道路交通和航空安全。焚燒秸桿形成的煙霧，造成空氣能見(jiàn)度下降，可見(jiàn)范圍降低，容易引發(fā)交通事故。
[0006]危害四:破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成耕地質(zhì)量下降。焚燒秸桿使地面溫度急劇升高，能直接燒死、燙死土壤中的有益微生物，影響作物對(duì)土壤養(yǎng)分的充分吸收，直接影響農(nóng)田作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，影響農(nóng)業(yè)收益。
[0007]2、生態(tài)肥良好的發(fā)展前景。
[0008]生態(tài)肥料的概念:生態(tài)肥料是有機(jī)固體廢棄物(包括有機(jī)垃圾、秸桿、人、畜、禽糞便、餅柏、農(nóng)副產(chǎn)品和食品加工產(chǎn)生的固體廢棄物)經(jīng)微生物發(fā)酵、除臭和完全腐熟后制作而成的有機(jī)肥料。富含多種功能性微生物和豐富的微量元素，可以改良土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)作物生長(zhǎng)起到營(yíng)養(yǎng)、調(diào)理和保健作用。
[0009]生態(tài)肥料的特點(diǎn):生態(tài)肥料營(yíng)養(yǎng)元素齊全，能夠改良土壤，改善使用化肥造成的土壤板結(jié)。改善土壤理化性狀，增強(qiáng)土壤保水、保肥、供肥的能力。生物有機(jī)肥料中的有益微生物進(jìn)入土壤后與土壤中微生物形成相互間的共生增殖關(guān)系，抑制有害菌生長(zhǎng)并轉(zhuǎn)化為有益菌，相互作用，相互促進(jìn)，起到群體的協(xié)同作用，有益菌在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物，促使有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化，能直接或間接為作物提供多種營(yíng)養(yǎng)和刺激性物質(zhì)，促進(jìn)和調(diào)控作物生長(zhǎng)。提高土壤孔隙度、通透交換性及植物成活率、增加有益菌和土壤微生物及種群。同時(shí)，在作物根系形成的優(yōu)勢(shì)有益菌群能抑制有害病原菌繁衍，增強(qiáng)作物抗逆抗病能力降低重茬作物的病情指數(shù)，連年施用可大大緩解連作障礙。減少環(huán)境污染，對(duì)人、畜、環(huán)境安全、無(wú)毒，是一種環(huán)保型肥料。
[0010]3、秸桿堆肥的利與弊。秸桿直接還田會(huì)引起土壤碳氮比失調(diào)、有機(jī)酸累積、耕作播種困難、新出苗長(zhǎng)勢(shì)不旺等問(wèn)題。秸桿堆肥是將農(nóng)作物秸桿變成優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，不僅解決農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿，還能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥，改良土壤，提高土壤肥力，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，對(duì)國(guó)家糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展都有重要意義。但目前推廣秸桿堆肥技術(shù)存在很多問(wèn)題，主要有:1、秸桿堆肥后產(chǎn)物直接還田，其商業(yè)價(jià)值低，難以進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。2、秸桿堆肥過(guò)程中，前期熱量不足，使堆肥周期長(zhǎng)；堆肥中期，秸桿內(nèi)外溫度不均勻，需要翻堆處理，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。3、堆肥過(guò)程中需要額外購(gòu)買發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，增加了發(fā)酵成本，雖然也有直接將動(dòng)物糞便作為發(fā)酵劑，但其發(fā)酵方法，發(fā)酵周期長(zhǎng)，發(fā)酵效果不穩(wěn)定。
[0011]4、現(xiàn)有生態(tài)肥存在一些制約其推廣應(yīng)用的諸多缺陷:一是加工粗放簡(jiǎn)單，發(fā)酵是在無(wú)序無(wú)控制狀態(tài)下進(jìn)行的，質(zhì)量無(wú)法保證。二是肥效發(fā)揮緩慢，難以符合各種植物速效肥力需要。三是缺乏微肥、生根粉、抗旱保水劑功能成分，無(wú)法實(shí)現(xiàn)肥料多功能、高效化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種利用秸桿微生物發(fā)酵合成速效緩釋一體高效生態(tài)復(fù)合肥的智能制備系統(tǒng)及制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0013]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:
[0014]一種利用秸桿微生物發(fā)酵合成速效緩釋一體高效生態(tài)復(fù)合肥的智能制備系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于，包括切割單元、發(fā)酵單元、智能控制單元、余熱回收單元、壓濾單元、研磨粉碎單元、混配單元、造粒烘干單元和成品分裝單元，發(fā)酵單元包括發(fā)酵罐、自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)、噴淋機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)、熱交換機(jī)構(gòu)和沼氣回收機(jī)構(gòu)；所述智能控制單元包括傳感器和智能控制芯片；所述發(fā)酵罐具有用于秸桿發(fā)酵的容腔，所述傳感器和攪拌機(jī)構(gòu)設(shè)在罐體容腔內(nèi)；所述加熱機(jī)構(gòu)用于容腔的加熱，并通過(guò)智能控制單元進(jìn)行加熱控制，所述熱交換機(jī)構(gòu)用于交換收集容腔內(nèi)秸桿發(fā)酵所產(chǎn)生的過(guò)量熱量，所述發(fā)酵罐頂部設(shè)有進(jìn)料口和沼氣收集口，所述沼氣收集口與沼氣回收機(jī)構(gòu)連通，用于沼氣收集；所述進(jìn)料口上方設(shè)有自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)和噴淋機(jī)構(gòu)；在所述容腔內(nèi)同時(shí)設(shè)有溫度傳感器和攪拌機(jī)構(gòu)，在所述發(fā)酵罐底部設(shè)有排料口及發(fā)酵液的排液口，所述排液口連通發(fā)酵液收集池；所述壓濾單元用于壓濾發(fā)酵后的發(fā)酵物水分，壓濾出的發(fā)酵液通過(guò)管道也匯集到發(fā)酵液收集池；所述發(fā)酵液收集池匯集的發(fā)酵液利用污泥泵通過(guò)管路輸送給發(fā)酵灌頂?shù)膰娏軝C(jī)構(gòu)二次循環(huán)利用；所述余熱回收單元利用空氣能熱交換原理收集熱交換機(jī)構(gòu)中的熱量；將所述收集的熱量和沼氣用于下游的造粒烘干。
[0015]本發(fā)明一種利用秸桿微生物發(fā)酵合成速效緩釋一體高效生態(tài)復(fù)合肥的智能制備系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于:
[0016]所述發(fā)酵罐為雙層雙腔結(jié)構(gòu)，外層為絕熱保溫層，內(nèi)層為防腐導(dǎo)熱層，內(nèi)外層之間的環(huán)狀容腔為熱交換通道，內(nèi)層圍合的空間是供秸桿發(fā)酵的容腔。
[0017]所述發(fā)酵罐為豎向的筒體結(jié)構(gòu)，便于原料循序下行，利于發(fā)酵熱量自然上行使原料順序預(yù)熱。
[0018]所述智能控制單元包括傳感器和智能控制芯片，具有智能檢測(cè)和智能控制功能，可以對(duì)投料、溫度、濕度進(jìn)行檢測(cè)記錄和自動(dòng)數(shù)據(jù)處理，依據(jù)數(shù)據(jù)信息智能控制硬件設(shè)施，并可連接網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0019]一種利用秸桿微生物發(fā)酵合成速效緩釋一體高效生態(tài)復(fù)合肥制備方法，其特點(diǎn)在于，以生物秸桿為主要原料，以動(dòng)物糞便為發(fā)酵劑，具體制備方法如下:
[0020]S1、將廢棄生物秸桿切成長(zhǎng)度5-10cm的秸桿段，用自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)從發(fā)酵罐頂部的進(jìn)料口裝入發(fā)酵罐，然后按秸桿重量2%的比例將新鮮動(dòng)物糞便用10倍的水稀釋攪拌后通過(guò)噴淋機(jī)構(gòu)噴淋到罐內(nèi)秸桿上，啟動(dòng)攪拌機(jī)構(gòu)使糞便液與秸桿混合均勻；初始加料時(shí)，使用加熱機(jī)構(gòu)使罐內(nèi)溫度迅速升至30°C以上，然后進(jìn)行封閉自然發(fā)酵，發(fā)酵周期3-5天；發(fā)酵期間罐內(nèi)的溫度控制在37°C -40°C區(qū)間，溫度超過(guò)40°C，用熱交換機(jī)構(gòu)將罐內(nèi)熱量導(dǎo)出發(fā)酵罐，利用空氣能原理進(jìn)行收集用于下游的造粒烘干；發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣收集起來(lái)通過(guò)液壓分離提純后供燃?xì)忮仩t產(chǎn)生高溫蒸汽用于下游發(fā)酵物的生物滅菌、滅活；
[0021]S2、將步驟SI發(fā)酵的產(chǎn)物通過(guò)排料口排出輸送到壓濾機(jī)構(gòu)進(jìn)行水分壓濾，使發(fā)酵物含水率在35-40%，同時(shí)將壓濾所得的發(fā)酵液匯集到發(fā)酵液收集池用污泥泵輸送到噴淋機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次循環(huán)利用，然后將壓濾后的產(chǎn)物用回收沼氣燃燒制備的120°C以上的高溫蒸汽滅菌、滅活，得半干燥發(fā)酵體；在發(fā)酵罐出料的同時(shí)，從上料口同比例向發(fā)酵罐內(nèi)補(bǔ)料，保證進(jìn)出料循環(huán)平衡；
[0022]S3、將步驟S2滅活所得的半干燥發(fā)酵體用磨具研磨粉碎成長(zhǎng)度低于3_以下的秸桿粉末；
[0023]S4、將步驟S3研磨獲得的秸桿粉末按其重量加入25-30%粘土干粉、15-20%無(wú)機(jī)月巴，以及適量的微肥、生根粉、抗旱保水劑，混合攪拌均勻，經(jīng)造粒機(jī)造粒后通風(fēng)干燥烘干即得生態(tài)復(fù)合肥。
[0024]作為優(yōu)選，所述廢棄生物秸桿是指收割后自然含水率30%以上的秸桿。
[0025]作為優(yōu)選，所述動(dòng)物糞便是只指室溫下收集的48小時(shí)內(nèi)動(dòng)物排泄的新鮮糞便。
[0026]作為優(yōu)選，所述生物秸桿為水稻、小麥、玉米、高粱或其它農(nóng)作物秸桿；所述動(dòng)物糞便為人糞或禽畜糞便。
[0027]作為優(yōu)選，所述無(wú)機(jī)肥為N肥、P肥、鉀肥或農(nóng)作物可接受的其它無(wú)機(jī)肥中的任意一種或多種組合；所述微肥是指銅肥、硼肥、鉬肥、錳肥、鐵肥和鋅或農(nóng)作物可接受的其它微肥中的任意一種或多種組合，其組合比例按肥料使用地域土質(zhì)不同進(jìn)行合理調(diào)整。
[0028]作為優(yōu)選，所述抗旱保水劑按秸桿粉末重量的1-5%投料，所述生根劑，按秸桿粉末重量的500ppm比例投料。
[0029]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:
[0030]1、本發(fā)明秸桿生態(tài)復(fù)合肥智能制備系統(tǒng)，從發(fā)酵罐排液口收集的發(fā)酵液和壓濾機(jī)構(gòu)壓濾出的發(fā)酵液通過(guò)管道也匯集到發(fā)酵液收集池，由于發(fā)酵液含有豐富的濃度較高的微生物群落，將該發(fā)酵液用