專利名稱：養殖糞便的發酵工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種發酵工藝，尤其涉及一種可用于養殖糞便處理的發酵工藝。
背景技術：
近年來，養豬模式已由農村散養往集約化養殖模式轉變，豬的食物也由人們剩下的潲水轉變為統一的飼料，隨之而來的是，豬糞的數量巨大，糞便對環境的污染日益嚴重。畜禽糞便中的有毒有害物質嚴重超出環境的承受力，如不經過無害化處理，不僅會造成地下水的污染及微生物含量超標，而且會污染空氣，使大氣中的氨氣、二氧化硫等有害氣體增多；同時，畜禽糞便還會帶來土壤酸化、重金屬殘留等土壤環境問題。目前，對養殖糞便的處理有厭氧發酵法(沼氣池)、堆肥法或者直接作為肥料施用等幾種方法，但現有的處理方法均存在投資大、占用土地面積大、二次污染和工藝控制復雜等缺陷。以厭氧發酵法和堆肥法為例，其所需占地面積和投資相對較大，處理時需要控制好溫度和濕度，不僅工藝控制難度大，工藝步驟繁冗，而且處理時間很長(15 60天不等)，對一般的養殖戶來說很難形成規模。從另一方面看，養殖糞便本身屬于一種很好的農家肥，是培肥改良土壤的優質有機肥資源，但如果直接施用養殖糞便，必將產生作物傷根、病害、草害等負面影響。諸多因素的限制，使得我國大多數養殖戶對養殖糞便不能很好地進行資源化利用。為了簡化對養殖糞便處理的操作工序，提高對養殖糞便處理的工藝效率，現有技術中公開了多種養殖糞便的處·理設備，但現有的處理設備多為靜態化發酵設備，且結構相對復雜，進料排料不暢，發酵時間長、發酵效果不甚理想，很難滿足養殖戶規模化處理養殖糞便的需要。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種步驟簡單、操作方便、處理效率高、占地面積小、耗時短、適用性強、成本小、節能環保的養殖糞便的發酵工藝。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種養殖糞便的發酵工藝，包括以下幾個步驟:
(1)糞便滅活:先對養殖糞便進行高溫加熱處理，使養殖糞便中的有害菌被充分滅活；
(2)發酵培養:向步驟(I)后的養殖糞便中添加發酵用好氧微生物溶液，通過控制發酵溫度和發酵濕度，使養殖糞便充分進行好氧發酵處理，發酵處理過程中對養殖糞便進行持續翻滾攪拌，并使養殖糞便與氧氣充分接觸；
所述糞便滅活和發酵培養過程均在同一發酵裝置中連續進行，所述發酵裝置通過自身的旋轉實現上述糞便滅活和發酵培養過程中對養殖糞便的翻滾攪拌，所述發酵裝置通過自身的旋轉實現上述發酵培養完成后對養殖糞便的排料。作為對上述養殖糞便的發酵工藝的進一步改進，本發明還提供了一種特別優化的發酵裝置，所述發酵裝置包括進料口(進風口)、出料口和發酵裝置本體，所述發酵裝置本體包括相互對接的第一發酵罐和第二發酵罐，所述第一發酵罐和第二發酵罐均為可轉動式發酵罐，所述第一發酵罐和第二發酵罐的對接口處設置成可相對轉動的連接方式，所述第一發酵罐和第二發酵罐的內部分別設有第一發酵容腔和第二發酵容腔，所述第一發酵容腔和第二發酵容腔的內壁上均設有螺旋刀，所述第一發酵罐和第二發酵罐的配合轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口向出料口移動或者使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓；所述發酵裝置上還設有連接至外部引風機的引風口(所述進料口可兼作進風口)；所述進料口與第一發酵罐之間密封連接，所述引風口、出料口與第二發酵罐之間密封連接，第一發酵罐和第二發酵罐之間進行動密封連接；所述發酵裝置上安裝有溫度控制器和濕度控制器。上述改進后的養殖糞便的發酵工藝中，所述第一發酵容腔和第二發酵容腔內設置的螺旋刀可以為同向螺旋刀；此時，所述第一發酵罐和第二發酵罐的配合轉動是指:所述第一發酵罐和第二發酵罐的同向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口向出料口移動，所述第一發酵罐和第二發酵罐的異向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓。上述改進后的養殖糞便的發酵工藝中，所述第一發酵容腔和第二發酵容腔內設置的螺旋刀也可為異向螺旋刀；此時，所述第一發酵罐和第二發酵罐的配合轉動是指:所述第一發酵罐和第二發酵罐的異向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口向出料口移動，所述第一發酵罐和第二發酵罐的同向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓。上述改進后的養殖糞便的發酵工藝中，所述發酵裝置上還優選安裝有通向第一發酵容腔和第二發酵容腔的噴液管。所述噴液管優選為可上下移動式的U形噴液管；所述U形噴液管的一端設為微生物溶液進液口，微生物溶液進液口處裝設有微生物溶液控制閥門；所述U形噴液管的另一端設為清洗液進液口，清洗液進液口處裝設有清洗液控制閥門。上述改進后的養殖糞便的發酵工藝中，所述發酵裝置的兩端優選安裝有可啟閉的艙門，以便在非工作狀態下對發酵裝置進行檢修、清潔和維護。
上述改進后的養殖糞便的發酵工藝中，所述發酵裝置的溫度控制器優選包括設于發酵裝置外部的控制顯示器、設于發酵裝置腔體內的溫度傳感器和設于進料口處的加熱模塊，所述加熱模塊、溫度傳感器均與控制顯示器相連，所述加熱模塊主要由電阻絲和風機組成。所述溫度控制器的加熱原理為:通過控制顯示器控制加熱模塊中的電阻絲加熱，由于加熱模塊設置在進風口處，外來新鮮空氣由風機引入并經過濾網后再通過發熱的電熱絲，新鮮空氣加熱至所需溫度后，再通過風機將熱風吹進發酵裝置的腔體內，使發酵罐內的溫度達到所要求的設計溫度值(55°C 60°C);保持罐內恒溫發酵。滅活時的溫度控制同樣通過該溫度控制器實現。上述的養殖糞便的發酵工藝，所述糞便滅活步驟中，高溫加熱處理的溫度優選控制在120°C 130°C (此溫度下既能消滅微生物，也不會破壞基料成分)，高溫加熱處理的時間優選控制在20min 40min。上述的養殖糞便的發酵工藝，所述發酵培養過程中，發酵溫度優選控制在55°C 60°C，發酵濕度優選控制在含水率為55% 65%，所述好氧發酵處理的時間優選為12h 24h。
上述的養殖糞便的發酵工藝，所述發酵培養過程中，所述發酵裝置的轉速優選不超過 60 r/min。上述的養殖糞便的發酵工藝，所述好氧微生物溶液優選為養殖糞便發酵專用EM菌液。EM菌液主要是由乳酸菌、枯草芽孢桿菌、放線菌、酵母菌等80多種單一菌種復合發酵提純而成，屬于EM系列產品；每克含有有益總菌數大于或者等于200億CFU。與現有技術相比，本發明的優點在于:
1、本發明的發酵工藝既可用于前期對養殖糞便的滅活處理，也可用于對養殖糞便的發酵處理，本發明的滅活處理和發酵培養過程可在同一臺發酵裝置中連續、高效地進行，這便大大簡化了現有的養殖糞便處理方式，提高了養殖糞便的處理效率。2、通過在本發明的發酵工藝中將滅活處理與發酵培養進行有機整合，能夠使發酵物料中的有害毒菌充分滅活，以便為后續菌種發酵培養提供無競爭性的良好環境，從而提高發酵菌的繁殖速度，縮短發酵腐熟時間，促進腐熟程度。3、本發明的發酵工藝中配備有溫度控制器和濕度控制器，可實現發酵過程中溫度和濕度的可控性調節，有利于提高發酵腐熟的效率，大大縮短發酵周期(由傳統的兩周、甚至兩個月的發酵周期縮短至12小時 24小時)。4、本發明的發酵工藝有利于保持發酵物料中的養分；由于本發明發酵裝置的發酵時間短，腐熟效果好，養分損耗極小。5、本發明的發酵工藝綠色環保，對環境無影響；由于本發明的發酵工藝實現了養殖糞便等污染物的零排放 ，而且使養殖糞便等廢物資源得到綜合利用，這便有效解決了傳統工藝或設備對水體、土壤及空氣的污染問題；有利于實現養殖污糞的高效、資源化綜合利用，尤其特別適用于養豬糞便的資源化綜合利用處理。6、本發明的發酵工藝用發酵裝置不僅操作簡單，設備投資小，且整個發酵裝置完全可以通過控制程序實現一鍵式操作，占地面積遠遠小于堆肥發酵、靜態發酵罐發酵等占用面積，大大簡化了工序，節省了人力物力。總的來說，采用本發明的發酵工藝對養殖糞便進行處理，具有設備投入小、成本低、操作方便、處理效率高、占地面積小、耗時短、受熱均勻、節能環保等特點，對大中小養殖戶都具有很好的適用性，產業化應用前景相當廣闊。
圖1為本發明實施例中發酵裝置的主視圖，其中，發酵裝置的左側和上部分別給出了局部的剖視情形。圖2為本發明實施例中發酵裝置的主視圖。圖3為圖2中A-A處的剖視圖。圖4為圖2中B-B處的剖視圖。圖5為本發明實施例中噴液管的局部放大圖。圖例說明:
1、進料口 ； 2、第一發酵罐；3、第二發酵罐；4、引風口 ；5、進料管；6、出料口 ；7、第一傳動裝置；8、第二傳動裝置；9、溫度控制器；10、濕度控制器；11、噴液管；12、微生物溶液進液口 ；13、清洗液進液口 ；14、螺旋刀；15、微生物溶液控制閥門；16、清洗液控制閥門；17、加熱模塊。
具體實施例方式以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。實施例:
一種本發明的養殖糞便的發酵工藝，該發酵工藝用到如圖1 圖5所示的養殖糞便的發酵裝置，包括進料口 I (兼作進風口)、出料口 6、引風口 4和發酵裝置本體。從圖1可以看到，發酵裝置本體呈圓筒狀，外部整體表現為臥式圓柱形容器，發酵裝置本體的兩端設有艙門以便于檢測和維護。進料口 I為一圓形接口，設于發酵裝置左側上方，進料口 I下方通過一傾斜式進料管5通向發酵裝置本體內腔。出料口 6為一圓形接口，設于發酵裝置右側下方，出料口 6處設有可啟閉的堵板。引風口 4同樣為一圓形接口，連接至外部的引風機，引風口 4布置于發酵裝置右側上方。本實施例中的發酵裝置包括相互對接的第一發酵罐2 (參見圖1中的I區)和第二發酵罐3 (參見圖1中的II區)，第一發酵罐2和第二發酵罐3均為可轉動式發酵罐，第一發酵罐2由第一傳動裝置7 (例如傳動電機)驅動其轉動(可以繞順時針、逆時針進行正、反轉)，第二發酵罐3由第二傳動裝置8驅動其轉動(可以繞順時針、逆時針進行正、反轉)，第一發酵罐2和第二發酵罐3的對接口處設置成可相對轉動的連接方式，第一發酵罐2和第二發酵罐3在各自的旋轉過程中互不干擾，均可自由轉動。進料口 I與第一發酵罐2密封連接，引風口 4、出料口 6則與第二發酵罐3密封連接，第一發酵罐2和第二發酵罐3之間進行密封連接。第一發酵罐2和第二發酵罐3的內部分別設有第一發酵容腔(即圖1中的I區)和第二發酵容腔(即圖1中的II區)，第一發酵容腔和第二發酵容腔的內壁上均設有螺旋刀14。本實施例中，第一發酵容腔 和第二發酵容腔內設置的螺旋刀14為同向螺旋刀(參見圖4);第一發酵罐2和第二發酵罐3的同向轉動(即從一個方向看同時逆時針或同時順時針轉動)可使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口 I向出料口 6移動，而第一發酵罐2和第二發酵罐3的異向轉動(即從一個方向看，一個為逆時針轉動，另一個為順時針轉動)則可使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓。當然，在另外的實施例中，也可將第一發酵容腔和第二發酵容腔內設置的螺旋刀調整為異向螺旋刀；此時第一發酵罐2和第二發酵罐3的異向轉動則使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口 I向出料口 6移動，第一發酵罐2和第二發酵罐3的同向轉動則使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓。如圖1所示，本實施例中的發酵裝置上還安裝有通向第一發酵容腔和第二發酵容腔的噴液管11;噴液管11為可上下移動式的U形噴液管(鋼質)，以便于將發酵所需液體均勻噴射在發酵裝置內的物料中；該U形噴液管的一端設為微生物溶液進液口 12，微生物溶液進液口 12處裝設有微生物溶液控制閥門15 ;該U形噴液管的另一端設為清洗液進液口13，清洗液進液口 13處裝設有清洗液控制閥門16。本實施例的發酵裝置左側還安裝有溫度控制器9，發酵裝置的右側安裝有濕度控制器10。溫度控制器9包括設于發酵裝置外部的控制顯示器、設于發酵裝置腔體內的溫度傳感器和設于進料口處的加熱模塊17，加熱模塊17、溫度傳感器均與控制顯示器相連，加熱模塊17主要由電阻絲和風機組成。
本實施例采用上述的發酵裝置對養殖糞便進行發酵，具體的發酵工藝包括以下步驟:
(I)糞便導入:準備好待進行發酵處理的養殖糞便，通過進料口 I以及與進料口 I相連的進料管5，將養殖糞便通入至發酵裝置本體的第一發酵容腔和第二發酵容腔中，關閉出料口 6 ;開始啟動第一傳動裝置7和第二傳動裝置8，使其分別驅動第一發酵罐2和第二發酵罐3轉動；此時，控制第一發酵罐2和第二發酵罐3進行異向轉動，第一發酵容腔和第二發酵容腔中的糞便等發酵物料在螺旋刀14的攪拌帶動下，從發酵裝置的兩側不斷向中部聚集，通過持續地旋轉攪拌，發酵物料得以充分混勻且不會從出料口 6導出。(2)糞便滅活:關閉出料口 6、微生物溶液控制閥門15和清洗液控制閥門16等，通過調節溫度控制器9，將發酵裝置本體內第一發酵容腔和第二發酵容腔的溫度加熱到121°C左右，與此同時，持續控制第一發酵罐2和第二發酵罐3進行異向轉動，使發酵物料在此環境下進行充分的滅活、殺菌；此滅活、殺菌過程耗時約30min (—般為20min 40min)。(3)發酵準備:糞便滅活過程結束后停止第一發酵罐2和第二發酵罐3的轉動，養殖糞便逐漸冷卻，此時繼續關閉清洗液控制閥門16，但同時開啟微生物溶液控制閥門15，通過計量泵向微生物溶液進液口 12中打入好氧型微生物溶液(可根據發酵條件的不同打入不同類型的微生物溶液，本實施例打入的是專用于糞便發酵的EM菌液，該EM菌液可市購)，并通過噴液管11將打入的微生物溶液均勻噴射到發酵裝置本體內的發酵物料上，噴液前重新啟動發酵裝置本體的第一傳動裝置7和第二傳動裝置8，使第一發酵罐2和第二發酵罐3進行異向旋轉，噴液時保持罐體的轉動，以便微生物溶液能均勻噴射于發酵物料上，按設定劑量噴液完后，關閉微生物溶液控制閥門15 ;噴液管11的管壁上均勻布設有噴射孔(參見圖5)，噴射到發酵裝置本體內的微生物溶液能夠更好地保證后續高溫好氧發酵過程的順利進行。(4)發酵培養:噴液完成后開始進行發酵，罐體保持異向轉動直至發酵結束，轉速一般不超過60 r/min ;在螺旋刀14的作用下，旋轉的罐體不斷攪拌、擠壓、翻滾發酵物料；此時開啟引風口 4，利用引風機對發酵`裝置內的廢氣進行抽引，發酵產生的廢氣引出后輸送至水浴除塵器處理；進料口 I也保持開啟狀態(作為進風口使用，進風口處可設置空氣凈化濾芯，能阻隔空氣中的顆粒物及微生物)，使發酵裝置內的空氣形成對流，以保證有新鮮的恒溫空氣不斷進入發酵裝置內，保證高溫好氧發酵過程對氧氣的需求。與此同時，通過調整溫度控制器9，將發酵裝置本體內腔的溫度控制在55°C 60°C，并開啟濕度控制器10，將發酵裝置本體內腔的濕度控制在含水率55% 65% ;當濕度控制器10上顯示濕度降低時，啟動噴液管11的清洗功能，打開清洗液控制閥門16，關閉微生物溶液控制閥門15，向發酵裝置內噴射清水以提高發酵裝置內腔的濕度；如果濕度控制器10顯示濕度過大時，則通過發酵過程中的水分蒸發作用，再利用引風機將多余的水蒸氣抽引出發酵裝置，以達到降低濕度的目的，這樣便可保證發酵裝置在發酵過程中對濕度控制的基本要求。整個高溫好氧發酵過程的時長大約為12h 24h。(5)出料:上述的高溫好氧發酵完成后，其中的養殖糞便被充分腐熟；關閉溫度控制器9和濕度控制器10，同時關閉各個閥門，停止引風口 4處的引風，停止第一發酵罐2和第二發酵罐3的異向旋轉。通過控制裝置重新啟動第一傳動裝置7和第二傳動裝置8，并使第一發酵罐2和第二發酵罐3保持同向旋轉，再次依靠內腔螺旋刀14的帶動和攪拌作用，將腐熟的養殖糞便漸漸向出料口 6推移，實現發酵裝置中發酵物料的出料。
權利要求
1.一種養殖糞便的發酵工藝，包括以下幾個步驟: (1)糞便滅活:先對養殖糞便進行高溫加熱處理，使養殖糞便中的有害菌被充分滅活； (2)發酵培養:向步驟(I)后的養殖糞便中添加發酵用好氧微生物溶液，通過控制發酵溫度和發酵濕度，使養殖糞便充分進行好氧發酵處理，發酵處理過程中對養殖糞便進行持續翻滾攪拌，并使養殖糞便與氧氣充分接觸； 所述糞便滅活和發酵培養過程均在同一發酵裝置中連續進行，所述發酵裝置通過自身的旋轉實現上述糞便滅活和發酵培養過程中對養殖糞便的翻滾攪拌，所述發酵裝置通過自身的旋轉實現上述發酵培養完成后對養殖糞便的排料。
2.根據權利要求1所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述發酵裝置包括進料口、出料口和發酵裝置本體，所述發酵裝置本體包括相互對接的第一發酵罐和第二發酵罐，所述第一發酵罐和第二發酵罐均為可轉動式發酵罐，所述第一發酵罐和第二發酵罐的對接口處設置成可相對轉動的連接方式，所述第一發酵罐和第二發酵罐的內部分別設有第一發酵容腔和第二發酵容腔，所述第一發酵容腔和第二發酵容腔的內壁上均設有螺旋刀，所述第一發酵罐和第二發酵罐的配合轉動使進入發 酵裝置的養殖糞便從進料口向出料口移動或者使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓；所述發酵裝置上還設有連接至外部引風機的引風口 ；所述進料口與第一發酵罐之間密封連接，所述引風口、出料口與第二發酵罐之間密封連接，第一發酵罐和第二發酵罐之間進行動密封連接；所述發酵裝置上安裝有溫度控制器和濕度控制器。
3.根據權利要求2所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述第一發酵容腔和第二發酵容腔內設置的螺旋刀為同向螺旋刀； 所述第一發酵罐和第二發酵罐的配合轉動是指:所述第一發酵罐和第二發酵罐的同向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口向出料口移動，所述第一發酵罐和第二發酵罐的異向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓。
4.根據權利要求2所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述第一發酵容腔和第二發酵容腔內設置的螺旋刀為異向螺旋刀； 所述第一發酵罐和第二發酵罐的配合轉動是指:所述第一發酵罐和第二發酵罐的異向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從進料口向出料口移動，所述第一發酵罐和第二發酵罐的同向轉動使進入發酵裝置的養殖糞便從發酵裝置兩端向中部擠壓。
5.根據權利要求2、3或4所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述發酵裝置上安裝有通向第一發酵容腔和第二發酵容腔的噴液管；所述噴液管為可上下移動式的U形噴液管；所述U形噴液管的一端設為微生物溶液進液口，微生物溶液進液口處裝設有微生物溶液控制閥門；所述U形噴液管的另一端設為清洗液進液口，清洗液進液口處裝設有清洗液控制閥門。
6.根據權利要求2、3或4所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述溫度控制器包括設于發酵裝置外部的控制顯示器、設于發酵裝置腔體內的溫度傳感器和設于進料口處的加熱模塊，所述加熱模塊、溫度傳感器均與控制顯示器相連，所述加熱模塊主要由電阻絲和風機組成。
7.根據權利要求1 4中任一項所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述糞便滅活步驟中，高溫加熱處理的溫度控制在120°C 130°C，高溫加熱處理的時間控制在20min 40mino
8.根據權利要求1 4中任一項所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述發酵培養過程中，發酵溫度控制在55°C 60°C，發酵濕度控制在含水率為55% 65%，所述好氧發酵處理的時間為12h 24h。
9.根據權利要求1 4中任一項所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述發酵培養過程中，所述發酵裝置的轉速不超過60 r/min。
10.根據權利要求1 4中任一項所述的養殖糞便的發酵工藝，其特征在于:所述好氧微生物溶液為養殖糞便發酵專用EM菌液。
全文摘要
本發明公開了一種養殖糞便的發酵工藝，包括以下幾個步驟先對養殖糞便進行高溫加熱處理，使養殖糞便中的有害菌被充分滅活；向養殖糞便中添加發酵用好氧微生物溶液，通過控制發酵溫度和發酵濕度，使養殖糞便充分進行好氧發酵處理，發酵處理過程中對養殖糞便進行持續翻滾攪拌，并使養殖糞便與氧氣充分接觸；糞便滅活和發酵培養過程均在同一發酵裝置中連續進行，發酵裝置通過自身的旋轉實現上述糞便滅活和發酵培養過程中對養殖糞便的翻滾攪拌，發酵裝置通過自身的旋轉實現上述發酵培養完成后對養殖糞便的排料。本發明的發酵工藝不僅步驟簡單、操作方便、處理效率高、占地面積小，且耗時短、適用性強、成本小、節能環保。
文檔編號C02F11/02GK103204615SQ20131015193
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月27日 優先權日2013年4月27日
發明者羅炳, 舒淼, 肖娟, 王劍平 申請人:羅炳, 舒淼