本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，特別利用大垛疊層堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥的方法。
背景技術(shù)：
：堆肥是一個(gè)傳統(tǒng)又頗具現(xiàn)代特點(diǎn)的生物科學(xué)，也是一門綜合性和應(yīng)用性相當(dāng)強(qiáng)的工程科學(xué)。堆肥工藝自創(chuàng)始至今已走過110年的歷史，堆肥方法為生產(chǎn)實(shí)踐證明是行之有效，優(yōu)點(diǎn)突出，易于推廣的制肥方法，是發(fā)展速度僅次于化肥的制肥行業(yè)。近年來國內(nèi)外流行槽式堆肥法和條垛式堆肥法，接口技術(shù)和設(shè)備也已日臻完善。然而以往堆肥技術(shù)改進(jìn)對(duì)機(jī)械翻堆增氧關(guān)注較多，對(duì)堆肥微生物的發(fā)酵條件、規(guī)律和相對(duì)應(yīng)的工藝技術(shù)關(guān)注較少，尤其在貯料和物料預(yù)混階段浪費(fèi)了不少時(shí)間，空間和動(dòng)力。廣泛存在投資過大，加工成本過高問題，難以適應(yīng)有機(jī)肥市場(chǎng)的薄利化趨勢(shì)和變化無常的市場(chǎng)需求。筆者歷經(jīng)15年堆肥生產(chǎn)和研究，研發(fā)了一種堆肥新方法—“大垛堆肥的聯(lián)動(dòng)裝置及其方法”（專利號(hào)：ZL.201110105362.3），并在此基礎(chǔ)上又研發(fā)出“大垛疊層堆肥法”及其接口設(shè)備，經(jīng)數(shù)年生產(chǎn)應(yīng)用運(yùn)行良好，效益顯著。近代工業(yè)革命的高效率有力地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，于是，但凡涉及到工業(yè)生產(chǎn)必定是建立標(biāo)準(zhǔn)化廠房，采用大重型設(shè)備和全自動(dòng)化生產(chǎn)線業(yè)已成為一種固定而僵化的模式，然而，有機(jī)肥產(chǎn)品不象其它工業(yè)品具有高額利潤(rùn)回報(bào)，既便有政府給予免稅政策和補(bǔ)貼，企業(yè)仍難有較大發(fā)展。新建企業(yè)還本一般需4-6年。此外，前期的高投入在一定程度上拉升產(chǎn)品價(jià)格無形中加重了用戶負(fù)擔(dān)。事實(shí)上，相當(dāng)多用戶寧可用鏟車或人工翻制堆肥，也不愿買商品有機(jī)肥。不少廠商不無自嘲地說，這是在“用啤酒的生產(chǎn)工藝，賣土雜肥的價(jià)格”。這種加工費(fèi)用（有的高達(dá)200元/T）遠(yuǎn)高于原料成本的倒掛現(xiàn)象構(gòu)成了當(dāng)下有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)的致命傷。此外，農(nóng)業(yè)廢棄物比比皆是，在空氣，微生物，陽光和雨水作用下會(huì)自然降解，放置一年半載后，也可見其促長(zhǎng)效果，用戶追求低成本是有機(jī)肥產(chǎn)品長(zhǎng)期打不開銷路的又一重要原因。農(nóng)戶普遍缺乏對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的認(rèn)識(shí)，既而得出的錯(cuò)誤結(jié)論是復(fù)合肥總養(yǎng)分比有機(jī)肥高1倍。而有機(jī)肥可直接為作物吸收的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)功能，提高產(chǎn)品質(zhì)量的功能，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)功能；增加作物抗逆性的功能則一概被乎略了。李瑞波（2014.5）通過大量實(shí)驗(yàn)證明，無論是作物根際，還是植物枝葉的每個(gè)局部，哪里有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度高，礦物營(yíng)養(yǎng)就向哪里輸送（運(yùn)動(dòng)），這說明水溶有機(jī)碳是礦物營(yíng)養(yǎng)的“聯(lián)絡(luò)者”和“組織者”，其生物有效性高于離子態(tài)礦物營(yíng)養(yǎng)。無論是槽式翻堆還是條垛式翻堆均為在堆肥過程中通過高強(qiáng)度高頻次的通風(fēng)爆氣以加快物料的腐熟。而事實(shí)是這樣的做法往往導(dǎo)致水分散失過快，堆溫下降，微生物增殖的小環(huán)境條件受到干擾發(fā)酵不徹底。據(jù)觀察堆肥物料中的木屑雖經(jīng)翻堆機(jī)連續(xù)多次的擊打仍保持完整的顆粒狀外型，而在堆肥的最佳發(fā)酵層（不翻堆）中的木屑，10天后變化為一種灰白色的松散海棉體狀物，這是菌絲體“鉆入”（吃透）木屑顆粒的顯著特征，原來完整的顆粒狀解體為輕搓即散的粉末狀物。表明堆肥物料腐熟的速率與翻堆頻率間并無正相關(guān)系。英國著名堆肥先驅(qū)霍華德（1940.1）在“農(nóng)業(yè)寶典”一書中介紹了分層墊料垛式堆肥法，強(qiáng)調(diào)：對(duì)堆體進(jìn)行翻堆可以確保物料的均一混合和腐熟，并為好氧堆肥完成提供必須的水分和空氣。一般需要翻堆2次。當(dāng)時(shí)在世界各地推廣均取得了很好的堆制效果，至今仍有借鑒意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對(duì)以上問題，發(fā)明人經(jīng)過多年的研究和實(shí)驗(yàn)，得到一種利用大垛疊層堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)物料來源廣、成本低、產(chǎn)量高和肥率高的效果。所述的利用大垛疊層堆肥生產(chǎn)有機(jī)肥的方法如下：（1）將少量免翻堆發(fā)酵菌種放在發(fā)酵罐中擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基由紅糖、尿素、木糠和雞糞按照重量份數(shù)比0.5：0.5:2:1混合，發(fā)酵溫度控制在56℃-58℃，發(fā)酵24小時(shí)；（2）將擴(kuò)大培養(yǎng)后的免翻堆發(fā)酵菌種按照20kg/t的比例加入到當(dāng)天新進(jìn)物料中并混合攪拌15-30分鐘后，靜置24小時(shí)進(jìn)行發(fā)酵；（3）將發(fā)酵完成后的物料倒入混合攪拌設(shè)備，物料經(jīng)過混合攪拌設(shè)備后由輸送帶送至高處進(jìn)行疊層堆肥；（4）每層不超過25m3，間隔24小時(shí)重復(fù)（2）和（3）步驟進(jìn)行疊層堆肥發(fā)酵10-20天；（5）將堆肥發(fā)酵好的肥料推至空曠場(chǎng)地后，利用翻堆機(jī)進(jìn)行4-6天反復(fù)開條后過篩裝車。所述的免翻堆發(fā)酵菌種包括釀酒酵母、放線菌、植物乳桿菌、糞腸球菌和枯草芽孢桿菌混合比例為1:1:0.5:0.5:0.5，這些細(xì)菌包含好氧發(fā)酵菌和厭氧發(fā)酵菌，兩類菌協(xié)作，達(dá)到疊層堆垛過程中不需要翻堆也能保證發(fā)酵效果的目的；所述的疊層堆肥大垛高度不低于5米；所述步驟（5）篩選出的腐熟不完全物料重新加入到物料中二次發(fā)酵，因?yàn)楦觳煌耆奈锪辖?jīng)過發(fā)酵，含有大量發(fā)酵菌，加入到新物料中可以促進(jìn)新物料發(fā)酵的同時(shí)能夠提高物料利用率；在第一次堆肥的時(shí)候，是先將木糠或甘蔗渣與城市污泥以0.5：1的重量比例混合置于底層。一方面給木糠或甘蔗渣吸收污泥的水分，另一方面保持發(fā)酵足夠的溫度，使得以上堆肥能夠持續(xù)發(fā)酵。本發(fā)明利用“最佳發(fā)酵層現(xiàn)象”，每24小時(shí)堆疊一層，保證每一層都能經(jīng)過“最佳發(fā)酵層現(xiàn)象”發(fā)酵，從而提高腐熟程度，提高有機(jī)肥中有機(jī)物含量的同時(shí)降低發(fā)酵時(shí)間，且成本較低?！白罴寻l(fā)酵層現(xiàn)象”是指所有的堆肥在堆制7-10天以后，于表層下10-30cm的物料均會(huì)出現(xiàn)白色或灰白色質(zhì)變現(xiàn)象，為整個(gè)堆垛中腐熟最快的部分。表層下30-50cm處為堆垛中溫度最高的部分，為堆垛中的高溫層或失活層。（1）變?yōu)榘咨蚧野咨奈锪?，在顯微鏡下可見有大量菌絲體。這是基質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入微生物細(xì)胞，變成為絮狀物或菌絲體后的質(zhì)變現(xiàn)象。（2）白色絮狀物大多于堆制7-10天后形成，此后隨堆制時(shí)間延長(zhǎng)該層范圍略有擴(kuò)展，腐熟程度加深。（3）升溫速度快，堆制24小時(shí)后表層下40cm處溫度達(dá)50℃以上，48小時(shí)后達(dá)65-70℃，此后逐漸緩慢下降趨勢(shì)。（4）堆料10天后的PH值為7，其余部位多在6以下。（5）含水量減至40%左右，其它部位仍為50-60%。（6）嗅有腐熟堆肥特有的香味，而堆垛深部物料為酸臭或惡臭味。（7）原為有形的物質(zhì)，如玉米粒，羽毛莖軸、葉片等在該層腐解為易碎的粉末狀。（8）翻堆后7-10天又會(huì)形成新的白色絮狀物，翻堆過頻則不能形成。形成最佳發(fā)酵層的原因：（1）堆垛完成后糖代謝開始導(dǎo)致堆溫迅速上升，在62-68℃間約持續(xù)7-15天。（2）當(dāng)溫度上升至高溫菌（多為細(xì)菌和放線菌）的耐受上限，多余的溫度和水分以水蒸汽態(tài)從堆垛表層大量揮發(fā)。同時(shí)堆外含氧空氣進(jìn)入堆垛內(nèi)層，氧氣穿過與固體基質(zhì)結(jié)合的液相層面的擴(kuò)散傳輸，完成在微生物細(xì)胞內(nèi)的有氧代謝，二氧化碳和氧氣在不斷交換中達(dá)到最佳平衡點(diǎn)，這即為最佳發(fā)酵層所處的位置，從而滿足和維持所需微生物濃度的要求。（3）堆肥物料腐熟有賴于最小水解停留時(shí)間（HRT），而水解停留時(shí)間需要一個(gè)穩(wěn)定的堆肥狀態(tài)——固體停留時(shí)間（SRT）。水解停留時(shí)間約為10-20天，而固體停留時(shí)間約為60-180天，這與最佳發(fā)酵層的高溫持續(xù)時(shí)間，和后熟期所需時(shí)間基本吻合。（4）表層下10-20cm的物料對(duì)最佳發(fā)酵層能起到保護(hù)層或緩沖層的作用：阻擋陽光紫外線對(duì)堆肥微生物增殖的抑制。同時(shí)可吸附部分雨水，避免過多水分進(jìn)入最佳發(fā)酵層降低堆溫和影響發(fā)酵正常進(jìn)行。（5）特定的堆肥條件，例如物料的種類和混合比例，含水率，C/N比，透氣性等因素決定最佳發(fā)酵層的發(fā)酵速率和腐熟度水平。本發(fā)明的顯著優(yōu)勢(shì)：（1）發(fā)酵效率高質(zhì)量好：在大堆垛上每次每層10-30cm，延長(zhǎng)了每層物料與外層空間接觸的時(shí)間，并且均經(jīng)歷過了表層→中溫層→高溫層→中低溫層和后熟層5個(gè)層次的發(fā)酵過程，從而保證大堆垛內(nèi)所有物料的發(fā)酵質(zhì)量和一致性，持續(xù)10-20天60-68℃，厚度為1米的前期高效發(fā)酵，足以殺滅絕大多數(shù)有害致病生物，纖維素和半纖維素得到較好水解，減少N和CO2排放，大幅提高可被植物直接吸收的水溶性有機(jī)碳含量，同時(shí)基質(zhì)中的有益微生物數(shù)量增加，物料在最佳發(fā)酵層快速水解，氨很快轉(zhuǎn)化為有機(jī)N，并在水解尚未結(jié)束時(shí)，外層又被新一層的物料覆蓋，大部分養(yǎng)分代謝和轉(zhuǎn)換是在堆垜內(nèi)進(jìn)行，CO2和甲烷的排放也大幅減少。翻堆的時(shí)間和次數(shù)遠(yuǎn)低于常規(guī)工藝，N揮發(fā)損失很少，而此前的報(bào)道是堆肥導(dǎo)致N（N2O）損失43%—27%，C（CO2）損失40%—20%。（2）簡(jiǎn)化工藝增效節(jié)支：通常物料運(yùn)進(jìn)廠后需占用較大的存放場(chǎng)地，約占全廠面積的1/3-1/4，少則堆放數(shù)日，多則數(shù)10日，臭味較大的物料還招引蒼蠅和糞蟲，影響廠區(qū)和周邊空氣。本發(fā)明大垛疊層堆肥法無需原料堆放區(qū)和預(yù)混設(shè)備，用裝載機(jī)直接將各種物料混合后傾倒入濕料粉碎機(jī)加工，用輸送機(jī)輸上大堆垛，并于當(dāng)日全部加工完，保證新料不過夜，可以利用原有廠房的原料堆放場(chǎng)，引進(jìn)濕料粉碎連動(dòng)裝置，30千瓦配置日可加工300米3物料，60千瓦配置日加工量可達(dá)600米3物料量，提高生產(chǎn)效率30-50%，以最少的資金投入創(chuàng)造盡可能多的社會(huì)價(jià)值。（3）物料混勻度及產(chǎn)品商品性好：為了調(diào)配合適的物料含水量和C/N比，通常要配置預(yù)混設(shè)備，這類預(yù)混設(shè)備和方法的通病是局部物料混勻好，總體物料混勻度低。各批次間的養(yǎng)分，顆粒度，含水量、腐熟易度很難調(diào)勻，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量的一至性。本發(fā)明采用大垛疊層堆肥法可以很好地解決物料混勻度問題。將粉碎物料輸送至大垛最高點(diǎn)，物料沿圓錐形堆垛斜面均勻下滑，使得縱向橫切面的每個(gè)局部均有不同性質(zhì)的物料分布。再從各橫切面隨機(jī)取料堆成條垛，然后用翻堆機(jī)擊打混均，這可以便捷地將數(shù)千甚至數(shù)萬立方不同質(zhì)的物料充分混勻，利用最佳發(fā)酵層現(xiàn)象使得出廠有機(jī)肥含水量低于35%，含水量往往決定了有機(jī)肥的品質(zhì)，且含水量較高的有機(jī)肥在運(yùn)輸和施肥的過程中都較為不便；肥料中各成分含量不超過30%，不會(huì)引發(fā)燒苗現(xiàn)象。（4）可高效處理常見的有機(jī)廢棄物，如糞便、秸桿、木屑、藥渣、菇渣、工廠下腳料、污泥、塘泥、垃圾、尾菜等多種有機(jī)廢棄物料，處理量可大、可小，適合我國絕大部分地區(qū)室外堆肥及北方和高寒山區(qū)的棚內(nèi)堆肥。具體實(shí)施方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式如下：（1）將少量免翻堆發(fā)酵菌種放在發(fā)酵罐中擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基由紅糖、尿素、木糠和雞糞按照重量份數(shù)比0.5：0.5:2:1混合，發(fā)酵溫度控制在56℃，發(fā)酵24小時(shí)；（2）將擴(kuò)大培養(yǎng)后的免翻堆發(fā)酵菌種按照20kg/t的比例加入到當(dāng)天新進(jìn)物料中并混合攪拌30分鐘后，靜置24小時(shí)進(jìn)行發(fā)酵；（3）將發(fā)酵完成后的物料倒入混合攪拌設(shè)備，物料經(jīng)過混合攪拌設(shè)備后由輸送帶送至高處進(jìn)行疊層堆肥；（4）每層不超過25m3，間隔24小時(shí)重復(fù)（2）和（3）步驟進(jìn)行疊層堆肥發(fā)酵10天；（5）將堆肥發(fā)酵好的肥料推至空曠場(chǎng)地后，利用翻堆機(jī)進(jìn)行4天反復(fù)開條后過篩裝車。所述的免翻堆發(fā)酵菌種包括釀酒酵母、放線菌、植物乳桿菌、糞腸球菌和枯草芽孢桿菌混合比例為1:1:0.5:0.5:0.5，這些細(xì)菌包含好氧發(fā)酵菌和厭氧發(fā)酵菌，兩類菌協(xié)作，達(dá)到疊層堆垛過程中不需要翻堆也能保證發(fā)酵效果的目的；所述的疊層堆肥大垛高度不低于5米；所述步驟（5）篩選出的腐熟不完全物料重新加入到新物料中二次發(fā)酵；發(fā)明人對(duì)本發(fā)明與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的有機(jī)肥進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比如下：組別含水量生產(chǎn)周期經(jīng)濟(jì)效益本發(fā)明35%以下10-20天成本較低、工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量均衡穩(wěn)定、生產(chǎn)效率提高30%-50%傳統(tǒng)有機(jī)肥40-45%60-90天生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定當(dāng)前第1頁1 2 3