人糞便快速分解堆肥的優化控制方法技術

本發明專利技術公開了人糞便快速分解堆肥的優化控制方法，屬于有機肥料領域。本發明專利技術先及進行生物填料的選擇和制備：鋸木屑、農業廢棄物或者鋸木屑與農業廢棄物的混合物，使其顆粒大小的范圍為０．１～２．０ｍｍ，將以上混合物加入反應槽，按照２０∶１～４０∶１的體積比例加水加濕；將糞便加入反應槽，使生物填料重量為投入糞便重量的２～５倍，每次加入糞便后應立即攪拌使糞便與填料混合；保持反應槽的溫度在４５～５５℃左右，同時持續通風，使填料保持與空氣的接觸，在３個月至６個月左右需更換填料。本方法可以快速降解糞便，對削減農業廢棄物，促進有機物的循環再利用，控制農村地區的面源污染有很大幫助。填料使用鋸木屑或農作物秸稈，對土壤無害，具有較好的生態安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于有機肥料領域，更具體的說是以堆制肥料步驟為特征的肥料的制備領域。
技術介紹
在我國自古以來人糞便是珍貴的有機肥料，被廣泛用于農業生產中。人糞便的產生來源于未被人體完全消化、吸收的食物殘渣，因此人糞便在被利用于農作物生產的同時，促成了有機物的循環利用，對環境不會產生不利的影響。但傳統的糞便堆肥、運輸、使用過程中存在衛生方面的風險。近代化肥的大規模推廣利用，逐漸替代了有機肥料，帶來了農作物的增產。但同時對土壤產生不良影響，以及易于流失形成農田面源污染，對水環境形成威脅。另一方面，人口的激增的同時人糞便不能被有效的利用，則必須加以處理后才能排入環境，加大了城市污水處理廠的壓力。在農村地區未被利用的糞便則隨意排入水環境，形成污染。因此有必要推廣應用新型的人糞便現場堆肥技術，一方面需要消除傳統堆肥方法的衛生風險，另一方面則需要適合現代生活的特點，提高堆肥技術的效率。CN200480001310.X(堆肥及其制造方法和制造裝置)公開了通過硅灰石和硫酸的反應使豬糞尿和人糞尿等實現固形化或粒狀化，從而臭味得以改善，同時即使在處理量大的實際水平方面，也能切實進行基于有效微生物的發酵即堆肥化。其中堆肥是按下列方法獲得的在豬糞尿或人糞尿中混合硅灰石，接著與濃硫酸混合并進行反應而使之固化或粒狀化，在這樣得到的物料中，混合在雞糞中混合硅灰石、接著與濃硫酸混合并使之反應而固化或粒狀化的物料，以所述混合物為培養基，加入有效微生物而使之發酵。本專利技術的堆肥效果較好，不足之處是需要加入化學物質與有效微生物，對于農村的實際應用存在著一定的難度。
技術實現思路
1.專利技術要解決的技術問題本專利技術提供了一種，可以在人糞便的發生現場進行好氧堆肥，根據人糞便投入量的大小，對生物填料的用量、以及堆肥的各項指標進行控制，不僅消除了傳統厭氧堆肥的惡臭、堆肥中寄生蟲感染的衛生風險，而且能夠達到人糞便堆肥的高效率。2.為解決以上的技術問題，本專利技術的技術方案如下一種，其主要包括以下步驟(1)人糞便堆肥生物填料的選擇和制備鋸木屑、農業廢棄物或者鋸木屑與農業廢棄物的混合物，使其顆粒大小的范圍為0.1～2.0mm，將以上混合物加入反應槽，按照20∶1～40∶1的體積比例加水加濕；(2)將糞便加入反應槽，使生物填料重量為投入糞便重量的2～5倍，每次加入糞便后應立即攪拌使糞便與填料混合；(3)保持反應槽的溫度在45～55℃左右，同時持續通風，使填料保持與空氣的接觸，在3個月至6個月左右需更換填料。生物填料的選擇和制備中農業廢棄物可選擇如大豆秸稈、玉米秸稈的粉碎物，為保持填料良好的通氣性、蒸發性，其顆粒大小的范圍為0.1～2.0mm；為保持足夠的耐久性，其與鋸木屑的比例可為0.5～2.0∶1。反應槽為易于保溫、便于通風、便于攪拌填料堆肥物質、耐腐蝕的容器即可，常用的是金屬、陶瓷類容器，如不銹鋼、鋁合金。為保證足夠的填料吸收水分，提供有機物質降解的好氧環境，根據投入量確定生物填料的使用量，為投入糞便重量的2～2.5倍時效果較好。糞便的加入，可以采取人群如廁的方式在反應槽上方設置便座，直接投入。或者采取間接投入的方式，從其他地方收集、運輸后加入反應槽。為保證足夠的填料吸收水分，提供有機物質降解的好氧環境，糞便的投入量與生物填料的比例應該維持在適當的水平。根據投入量確定生物填料的使用量，具體可為投入糞便重量的2～5倍。如果使用人數確定的話，生物填料的使用量，具體可為2～2.5kg/人；每次加入糞便后應立即適當攪拌使糞便與填料混合，并促進水分蒸發，使得填料獲得足夠的氧。在人糞便與填料混合時可以慢速(約360度～540度/分鐘)在正向和負向持續攪拌1分鐘以上，以后的24小時內，即使沒有新的糞便投入，也應該每3～4小時攪拌一次，正向和負向持續攪拌1分鐘，使填料達到上下、左右混合的目的；利用溫控器，保持反應槽的溫度在45～55℃左右，這樣的條件下使得填料保持水分的持續蒸發。堆肥填料保持與空氣的接觸，如需加蓋，則需設置通風管道，24小時通風送氧。為促進水分蒸發和供氧，通風量維持在70～80m3/h左右為佳。在上述條件下，水分蒸發，糞便在12小時內迅速分解，如果不考慮填料的使用效率，在糞便降解后即可取出堆肥。即使持續投入新的糞便，只要維持上述比例，填料的總重量、濕度、氧、溫度可以維持平衡狀態，沒有厭氧狀態下的惡臭，以及雜菌的繁殖，在3個月至6個月左右取出堆肥，這樣可以使得生物填料充分發揮作用。本堆肥技術最終產出的是干燥、清潔的有機肥料，可用于農業生產。3、有益效果通過本專利技術最終獲得的有機肥性狀好，無臭、含水率低、有效成分高，易于運輸和使用，填料使用鋸木屑或農作物秸稈，對土壤無害，具有較好的生態安全性。本專利技術獲得的堆肥，作為干燥、清潔易于使用的原料易被農民接受。因此對削減農業廢棄物，促進有機物的循環再利用，控制農村地區的面源污染有很大幫助。附圖說明圖1為實施例1記錄的每周的糞便投入量統計結果，具體記錄每周內向反應槽中投入的糞便(尿液與糞便)的總重量，以kg計；圖2為實施例1記錄的每天的反應槽內溫度變化記錄，單位為℃；圖3為實施例1記錄的每周的堆肥效率統計結果，具體記錄每周內堆肥的處理率(％)與投入糞便總量的變化情況；圖4為實施例2記錄的每天的反應槽內溫度變化記錄，單位為℃；具體實施方式以下通過實施例進一步說明本專利技術 實施例1采用鋸木屑為生物填料，使用量為150L，約為10kg，使其顆粒大小的范圍為0.1～2.0mm，將以上混合物加入反應槽，按照填料與水20∶1～40∶1的體積比例加水加濕；試驗期間每天投入糞便量控制在4kg以內，每次加入糞便后立即攪拌使糞便與填料混合，每隔5小時間歇攪拌一次；保持反應槽的溫度在50℃左右，同時持續通風，使填料保持與空氣的接觸。試驗表明，糞便快速分解，第12周監測的數據分析結果為(1)堆肥效率實驗中加入的糞便量如圖1，堆肥溫度和重量變化如圖2、圖3。在12周內，總體投入人體排泄物重量為63.55kg，其中尿液49.71kg，糞便重量13.84kg。尿液與糞便投入重量的比值為3.59∶1。本實驗中，堆肥效率定義為糞便重量減少的百分比。由圖可見，該技術的堆肥效率高，且隨時間增加總體呈增高趨勢，前3周由76.23％快速上升至97.85％，3周之后趨于穩定。效率高的原因為水分快速蒸發，同時經過一段時間的積累，系統培養出適合糞便分解的好氧菌群，加速了糞便的分解，隨時間增加菌群增多，處理率相對穩定，使快速分解糞便成為可能。(2)堆肥腐熟度的化學指標堆肥腐熟度是反映有機物降解和生物化學穩定度的指標，是堆肥產品質量評價的重要依據。按照有機肥料的標準進行檢測，并以當前的商品有機肥料標準作為參考，對第4周與第12周的堆肥樣品分析測試結果如表1所示。樣品中的N含量較高，隨時間增加而迅速增加，在第12周，其總養分(N+P2O5+K2O)含量(以干基計)％＝4.77＞4.0，達到商品有機肥標準。有機物含量高，均達到90％以上。C/N值是最常用于評價腐熟度的參數。適合于微生物作用的有機物C/N值小于20。本實驗堆肥樣品C/N下降較快，從第4周到第12周C/N由34.63下降到10.61，符合腐熟堆肥的C/N值標準。表1 堆肥成分分析結果 (3)堆肥腐熟本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種人糞便快速分解堆肥的優化控制方法，其主要包括以下步驟：（１）人糞便堆肥生物填料的選擇和制備：鋸木屑、農業廢棄物或者鋸木屑與農業廢棄物的混合物，使其顆粒大小的范圍為０．１～２．０ｍｍ，將以上混合物加入反應槽，按照２０∶１～４０∶１ 的體積比例加水加濕；（２）將糞便加入反應槽，使生物填料重量為投入糞便重量的２～５倍，每次加入糞便后應立即攪拌使糞便與填料混合，每隔２～５小時間歇攪拌一次；（３）保持反應槽的溫度在４５～５５℃左右，同時持續通風，使填料保持與空 氣的接觸，在３個月至６個月左右需更換填料。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢新，高良敏，張玉超，錢瑜，陸根法，
申請(專利權)人：南京大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]