一种农业废料设施化高效再利用系统及方法 |
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| 申请号 | CN202010167348.5 | 申请日 | 2020-03-11 | 公开(公告)号 | CN111362739A | 公开(公告)日 | 2020-07-03 |
| 申请人 | 福建农林大学; | 发明人 | 钟凤林; 尚春雨; 王树彬; 许茹; 解鸿磊; 马馨馨; 林义章; 王晋; 何晓丽; 杨丹青; 杜志杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种农业废料设施化高效再利用系统及方法，所述农业废料包括秸秆、菇渣等有机废料，这些有机废料与 发酵 菌剂、含 氨 基酸添加剂、 水 按照1000：2：3：100的比例混合（按 质量 计算）使其充分发酵，发酵过程中产生的热量、C02均可用于设施环境中供给 植物 吸收；发酵后的固体残渣是极好的 有机肥 ，与椰糠、蛭石、珍珠岩、草木灰按照1:3:1:1:2的比例混合制成有机土，不仅能很好的改善设施 土壤 、促进设施植物的生长发育，还能使农业废料充分利用，起到保护环境、资源再利用的效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种农业废料设施化高效再利用系统，其特征在于：包括发酵罐，所述发酵罐的顶部设有用于添加农业废料的入料口，左右两侧分别设有进气口和出气口，底部设有排料口，所述进气口与气体发生箱相连，所述气体发生箱内设置有鼓风机，所述出气口通过室外通气管与温室相连，所述温室内设置有室内通气管，所述室内通气管与室外通气管互通，所述室内通气管上设置有若干通气孔，所述排料口与发酵残渣固液分离装置相连。 |
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| 说明书全文 | 一种农业废料设施化高效再利用系统及方法技术领域[0001] 本发明属于农业废料处理技术领域，具体涉及一种农业废料设施化高效再利用系统及方法。 背景技术[0002] 农业废料，农业废料主要包括农作物残体和动物便溺。重量轻，体积大，贮放占地多，难以远距离运输，且形状各异，炉型适应性差，从而限制了使用范围。同时，大部分农业废料弃置会造成污染，如耕种用的农药和肥料可能滤进泥土中，然後进入河流和海洋，造成水污染。农业废料利用主要包括经过微生物发酵分解产生沼气，甲基燃料及生产酒精。但是沼气利用产业化水平低，沼气的上清液排放不达标，沼气池容易发生爆炸，而且沼气泄漏非常危险，气温高的时候，多出的沼气没有地方使用，只能排放，或者添加储存设备，沼气设备腐蚀很大，安全性能不够。甲基燃料价格比较昂贵，使用范围受限制。利用农业废料如稻谷壳、玉米秆、玉米芯、棉籽壳、向日葵残渣、甘蔗渣等制取酒精，可为农副产品利用途径，但是工艺复杂，相对利用率低，产出和投入不对等。 发明内容[0003] 为了更加充分的利用秸秆、菇渣等农业残渣，改善农业残渣随意丢弃对环境的影响，本发明提供一种农业废料设施化高效再利用系统及方法，使资源重复利用，秸秆、菇渣等农业废料经过菌种等的发酵后产生热量及CO2供给温室内植物吸收利用，发酵后的固体残渣与椰糠、蛭石等混匀成为极好的有机肥，发酵液科研作为一种极好的天然植物疫苗，对病虫害产生较强拮抗、抑制和致死作用，整个系统将农业残渣充分利用，既保护了生态环境，又对植物的生长发育起到了很好的促进作用。 [0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种农业废料设施化高效再利用系统，包括发酵罐，所述发酵罐的顶部设有用于添加农业废料的入料口，左右两侧分别设有进气口和出气口，底部设有排料口，所述进气口与气体发生箱相连，所述气体发生箱内设置有鼓风机，所述出气口通过室外通气管与温室相连，所述温室内设置有室内通气管，所述室内通气管与室外通气管互通，所述室内通气管上设置有若干通气孔，所述排料口与发酵残渣固液分离装置相连。 [0005] 进一步地，所述发酵罐的外层设有橡塑保温层，保温层的厚度为2 cm，用于发酵罐的保温，减少发酵罐热量的散失，热量的保存对于对秋冬季设施增温有限很好的效果，夏季时可除去此保温层。。 [0006] 进一步地，所述室外通气管和室内通气管材料均为PCV材料，管直径均为20 cm，所述室内通气管上的通气孔间隔为10 cm，直径均为5 cm。 [0007] 进一步地，所述发酵残渣固液分离装置包括颗粒树脂透水陶瓷和发酵残渣收集罐，所述颗粒树脂透水陶瓷位于发酵残渣收集罐的内部。 [0008] 利用上述系统的农业废料设施化高效再利用方法，包括以下步骤：（1）将农业废料、发酵菌剂、含氨基酸添加剂、水混合，从入料口装入发酵罐中进行发酵，发酵过程中会源源不断的产生热量及CO2气体，使用气体发生箱内的鼓风机将空气干燥后由进气口进入发酵罐，在气压的作用下将发酵罐中产生的热量及CO2气体通过出气口，经室外通气管通入温室内的室内通气管，再慢慢的由通气孔弥散至整个温室，提高温室的温度及CO2的浓度； （2）发酵罐中发酵完的固体残渣和发酵液体通过发酵罐底部的排料口进入发酵残渣固液分离装置内的颗粒树脂透水陶瓷，将固体残渣和发酵液分离，分离的固体残渣被储存在颗粒树脂透水陶瓷内，发酵液储存在颗粒树脂透水陶瓷和发酵残渣收集罐之间； （3）将步骤（2）得到的固体残渣与椰糠、蛭石、珍珠岩、草木灰按照1:3:1:1:2的比例混合制成有机土，该有机土富含植物生长所需的各种营养元素，是一种极好的有机肥，可作为温室的栽培基质；发酵液稀释50倍后直接用于温室内栽培植物的喷灌，发酵液富含抗病孢子、酶、有机和无机养料，是一种极好的天然植物疫苗，对病虫害产生较强拮抗、抑制和致死作用，可使植物发病率降低90%以上，农药用量减少90%以上。 [0009] 进一步地，所述农业废料包括秸秆、菇渣等农业废料。 [0010] 进一步地，所述农业废料、发酵菌剂、含氨基酸添加剂、水的质量比为1000:2:3：100。 [0011] 进一步地，所述含氨基酸添加剂是指含有20%海藻多糖、30%壳聚糖、17%色氨酸、15%赖氨酸、13%苏氨酸、10%甘氨酸、5%精氨酸的混合添加剂，发酵菌剂发是指丰农秸秆反应堆菌种（购于华远丰农生物科技有限公司）。 [0012] 进一步地，所述鼓风机风量为120 m3/min，风机功率为22 KW，风机扇叶转速2950r/min，鼓风机持续运行，将发酵罐中产生的气体和热量通过室外通气管传输至室内通气管。 [0013] 有益效果：本发明的一种农业废料设施化高效再利用系统及方法，操作流程简单、成本低廉，不仅充分利用了农业残渣、使资源重复利用，还极大的促进了设施环境中植物的生长发育，减少农药化肥的使用，降低设施植物的发病率。 附图说明 [0014] 图1为本发明的农业废料设施化高效再利用系统的示意图；图中：1.入料口；2.进气口；3.气体发生箱；4.温；5.室内通气管;6.通气孔；7.有机土； 8.室外通气管；9.出气口；10.发酵罐；11.颗粒树脂透水陶瓷；12.发酵残渣收集罐；13.排气孔；14.鼓风机；15.发酵罐口；16.收集罐口。 [0015] 实施例1本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂分别为0份、2份、4份、6份、8份，含氨基酸添加剂3份，水100份。 [0016] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述发酵原料混合后（按质量计算）从入料口（1）装入发酵罐（10）中进行发酵，发酵过程中会源源不断的产生热量及气体，鼓风机将气体干燥后由气体发生箱（3）通过进气口（2）进入发酵罐，在气压的作用下将发酵罐中产生的热量及CO2气体通过室外通气管（8）传输至室内通气管（5），再慢慢的由通气孔（6）弥散至整个设施空间，提高设施空间的温度及CO2的浓度。 [0017] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述鼓风机风量为120 m3/min，风机功率为22 KW，风机扇叶转速2950r/min，鼓风机持续运行，将发酵罐中产生的气体和热量通过室外通气管传输至室内通气管。 [0018] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述发酵罐（10）外层有橡塑保温层，保温层的厚度为2 cm，用于发酵罐的保温，减少发酵罐热量的散失，热量的保存对于对秋冬季设施增温有限很好的效果，夏季时可除去此保温层。 [0019] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：室外通气管和室内通气管材料均为PCV材料，管直径为20 cm，室内通气管每间隔10 cm有一直径为5 cm的圆孔用于散出CO2气体。 [0020] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：发酵残渣固液分离装置中颗粒树脂透水陶瓷（11）可将固体残渣和发酵液体进行分离，颗粒树脂透水陶瓷内部的为固体残渣，颗粒树脂透水陶瓷和发酵残渣收集罐（12）之间的是发酵液体。 [0021] 本发明的第二目的在于利用发酵后的固体残渣和发酵液体制备一种有机土，所述固体残渣与椰糠、蛭石、珍珠岩、草木灰按照1:3:1:1:2的比例混合制成有机土。 [0022] 实施例2：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂为2份，含氨基酸添加剂分别为0份、3份、6份、9份，水100份。 [0023] 其他条件同实施例1。 [0024] 实施例3：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂为2份，含氨基酸添加剂分别为3份，水分别为0份、50份、100份、150份。 [0025] 其他条件同实施例1。 [0026] 实施例4：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂分别为2份，含氨基酸添加剂3份，水100份。 [0027] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述发酵原料混合后（按质量计算）从入料口（1）装入发酵罐（10）中进行发酵，发酵过程中会源源不断的产生热量及气体，鼓风机将气体干燥后由气体发生箱（3）通过进气口（2）进入发酵罐，在气压的作用下将发酵罐中产生的热量及CO2气体通过室外通气管（8）传输至室内通气管（5），再慢慢的由通气孔（6）弥散至整个设施空间，提高设施空间的温度及CO2的浓度。 [0028] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述鼓风机风量为3 120 m/min，风机功率为22 KW，风机扇叶转速2950r/min，鼓风机持续运行，将发酵罐中产生的气体和热量通过室外通气管传输至室内通气管。 [0029] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述发酵罐（10）外层有橡塑保温层，保温层的厚度为2 cm，用于发酵罐的保温，减少发酵罐热量的散失，热量的保存对于对秋冬季设施增温有限很好的效果，夏季时可除去此保温层。 [0030] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：室外通气管和室内通气管材料均为PCV材料，管直径为20 cm，室内通气管每间隔10 cm有一直径为5 cm的圆孔用于散出CO2气体。 [0031] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：发酵残渣固液分离装置中颗粒树脂透水陶瓷（11）可将固体残渣和发酵液体进行分离，颗粒树脂透水陶瓷内部的为固体残渣，颗粒树脂透水陶瓷和发酵残渣收集罐（12）之间的是发酵液体。 [0032] 本发明的第二目的在于利用发酵后的固体残渣和发酵液体制备一种有机土，所述有机土的制备按重量份计为固体残渣1份，椰糠分别为0份、1份、2份、3份，蛭石1份，珍珠岩1份，草木灰2份。 [0033] 实施例5有机土的制备方法中，所述有机土的制备按重量份计为固体残渣1份，椰糠为3份，蛭石分别为0份、1份、2份、3份，珍珠岩1份，草木灰2份。 [0034] 其他条件同实施例4。 [0035] 实施例6：有机土的制备方法中，所述有机土的制备按重量份计为固体残渣1份，椰糠为3份，蛭石为1份，珍珠岩分别为0份、1份、2份、3份，草木灰2份。 [0036] 其他条件同实施例4。 [0037] 实施例7：有机土的制备方法中，所述有机土的制备按重量份计为固体残渣1份，椰糠为3份，蛭石为1份，珍珠岩为1份，草木灰分别为0份、1份、2份、3份。 [0038] 其他条件同实施例4。 [0039] 实施例8：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂分别为2份，含氨基酸添加剂3份，水100份。 [0040] 有机土的制备方法中，所述有机土的制备按重量份计为固体残渣1份，椰糠为3份，蛭石为1份，珍珠岩为1份，草木灰分别为2份。 [0041] 收集的发酵液体分别稀释10倍、50倍、100倍后用于设施植物的浇灌，其他条件同实施例4。 [0043] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述发酵原料混合后（按质量计算）从入料口（1）装入发酵罐（10）中进行发酵，发酵过程中会源源不断的产生热量及气体，鼓风机将气体干燥后由气体发生箱（3）通过进气口（2）进入发酵罐，在气压的作用下将发酵罐中产生的热量及CO2气体通过室外通气管（8）传输至室内通气管（5），再慢慢的由通气孔（6）弥散至整个设施空间，提高设施空间的温度及CO2的浓度。 [0044] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述鼓风机风量为120 m3/min，风机功率为22 KW，风机扇叶转速2950r/min，鼓风机持续运行，将发酵罐中产生的气体和热量通过室外通气管传输至室内通气管。 [0045] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：所述发酵罐（10）外层有橡塑保温层，保温层的厚度为2 cm，用于发酵罐的保温，减少发酵罐热量的散失，热量的保存对于对秋冬季设施增温有限很好的效果，夏季时可除去此保温层。 [0046] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：室外通气管和室内通气管材料均为PCV材料，管直径为20 cm，室内通气管每间隔10 cm有一直径为5 cm的圆孔用于散出CO2气体。 [0047] 本发明提供的一种农业废料设施化高效再利用系统设置为：发酵残渣固液分离装置中颗粒树脂透水陶瓷（11）可将固体残渣和发酵液体进行分离，颗粒树脂透水陶瓷内部的为固体残渣，颗粒树脂透水陶瓷和发酵残渣收集罐（12）之间的是发酵液体。 [0048] 本发明的第二目的在于利用发酵后的固体残渣和发酵液体制备一种有机土，所述固体残渣与椰糠、蛭石、珍珠岩、草木灰按照1:3:1:1:2的比例混合制成有机土。 [0049] 对比例2：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，乳酸菌为2份，含氨基酸添加剂3份，水100份。 [0050] 其他条件与对比例1相同。 [0051] 对比例3：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，链霉菌为2份，含氨基酸添加剂3份，水100份。 [0052] 其他条件与对比例1相同。 [0053] 对比例4：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂为2份，精氨酸氨酸3份，水100份。 [0054] 其他条件与对比例1相同。 [0055] 对比例5：本发明一种农业废料设施化高效再利用系统的设计及生物有机土制备方法，按重量份计所述秸秆、菇渣等农业废料为1000份，发酵菌剂为2份，赖氨酸3份，水100份。 [0056] 其他条件与对比例1相同。 [0057] 表1. 不同发酵菌剂对秸秆、菇渣等农业废料发酵的影响表2. 不同氨基酸添加剂对秸秆、菇渣等农业废料发酵的影响 表3. 不同水用量加剂对秸秆、菇渣等农业废料发酵的影响 表4. 不同椰糠配比对有机土理化性质的影响 表5. 不同蛭石配比对有机土理化性质的影响 表6. 不同珍珠岩配比对有机土理化性质的影响 表7. 不同草木灰配比对有机土理化性质的影响 表8. 不同稀释倍数发酵液对病原菌杀灭效果 本对比是通过设施番茄中常见的早疫病（病原菌为半知菌亚门链格孢真菌）、灰霉病（病原菌为半知菌亚门灰葡萄孢真菌）、根腐病（病原菌为半知菌亚门真菌）的病原真菌作为试验对象，通过发酵液体稀释不同倍数对这些真菌进行喷施，统计真菌杀灭率。 [0058] 通过表1、表2、表3可知，有机废料与发酵菌剂、含氨基酸添加剂、水按照1000：2：3：100的比例混合时，设施环境中的CO2浓度及日平均温度最高，说明此比例对于秸秆、菇渣等农业有机废料的发酵最为充分，产生的热能及CO2含量也最多；有机土容重越小且孔隙度、土壤Eh越大说明有机土的保水性、透气性越好，土壤的理化性质也对设施植物的生长更为有利，由表4 表7中可得发酵后的固体残渣与椰糠、蛭石、珍珠岩、草木灰按照1:3:1:1:2的~ 比例混合制成有机土最优；由表8可得不同稀释倍数的发酵液对病原菌的影响也不同，以设施番茄中常见几种病害的病原菌为对象，发现稀释50倍的发酵液体对其杀灭效果最好。 [0059] 以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
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