阅读说明：本技术 一种农业废弃物转化系统及其转化方法 (Agricultural waste conversion system and conversion method thereof ) 是由 高天键 万传继 曾令会 高天兴 关士博 于 2019-10-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种农业废弃物转化系统,包括沼气转化平台、有机肥转化平台和合作社,合作社用于全量化收集粪污和农业废弃物,且合作社还用于收集农膜和农药包装袋,沼气转化平台用于将养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物转化为沼气、沼渣和沼液,有机肥转化平台用于将农作物秸秆、农产品加工废弃物、沼渣和沼液转化为有机肥,沼气通过沼气发电机组进行发电上网,合作社还进行沼液消纳。本发明通过成立合作社,建立集合式全方位的超大规模农业废弃物资源转化平台,有效利用农业废弃物规模化产出沼气和有机肥,所得收益可以有力支持转化平台的可持续运行,不但有效利用了废弃物产生经济效益,还变废为宝,避免环境污染、资源浪费等问题。(The invention discloses an agricultural waste conversion system which comprises a biogas conversion platform, an organic fertilizer conversion platform and a cooperative, wherein the cooperative is used for collecting manure and agricultural waste in a full-quantitative manner, the cooperative is also used for collecting agricultural films and pesticide packaging bags, the biogas conversion platform is used for converting cultivation manure, rural public toilet manure and agricultural organic waste into biogas, biogas residues and biogas slurry, the organic fertilizer conversion platform is used for converting crop straws, agricultural product processing waste, biogas residues and biogas slurry into organic fertilizer, the biogas is used for generating electricity through a biogas generator set to surf the internet, and the cooperative also carries out biogas slurry absorption. According to the invention, through establishing a cooperative society, an integrated comprehensive ultra-large-scale agricultural waste resource conversion platform is established, the agricultural waste is effectively utilized to produce the biogas and the organic fertilizer on a large scale, the obtained income can powerfully support the sustainable operation of the conversion platform, the waste is effectively utilized to generate economic benefits, the waste is changed into valuable, and the problems of environmental pollution, resource waste and the like are avoided.)

一种农业废弃物转化系统及其转化方法

技术领域

本发明属于生态农业技术领域，具体涉及到一种农业废弃物资源转化系统及其转化方法。

背景技术

随着新型农业的快速发展，在实际生产过程中产生了越来越多的农业废弃物，包括牲畜养殖粪污、农作物秸秆、农产品废弃物等，大量的废弃物随意堆放和丢弃，不仅降低了资源利用率，产生大量的经济损失，还污染了自然环境，尤其是农业养殖所产生的粪尿对水、空气、土壤等会造成污染，个体养殖户和小型养殖业主配套建设的环保设施严重滞后，有的甚至未做任何处理直接排放，造成严重的面源污染。面对保障农畜产品供给和环境污染的难题，一直以来都采用的符合农村分散养殖特点的分散处理方式，分散处理方式由于其规模较小，在资源利用方面受到很大的限制，如某养殖场利用牲畜粪污产生的沼气等，仅供给自己使用会造成资源浪费，但其规模又不足以进行发电上网，资源不能进行有效的利用；养殖场自行产生的沼液等废弃物，不具生产有机肥的规模只能进行土地消纳，但其周边土地不具备完全消纳的能力，直接排放造成二次污染；小型沼气工程建设成本较高，沼气和沼渣、沼液即使有市场销售，也不能维持沼气工程的持续运行。与此同时，在农业废弃物的各个处理环节中，也缺乏专业高效的管理，当设备出现故障或协调出现差错时，无法进行及时有效的处理，造成因故障而停运，造成大量的经济损失。因此，需要一种新的农业废弃物转化系统，以解决上述问题。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种农业废弃物转化系统及其转化方法，通过建立集合式全方位的超大规模农业废弃物资源转化平台，有效利用养殖废物、农作物秸秆和菌棒等农业废弃物，规模化产出沼气和有机肥，并引入农村专业合作社组织模式，连接养殖业和种植业，使系统形成生态循环。系统的投资成本相对分散处理的同等规模降低，所得收益可以有力支持转化平台的可持续运行，不但有效利用了废弃物，产生了经济效益，还变废为宝，解决了环境污染、资源浪费等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种农业废弃物转化系统，包括沼气转化平台、有机肥转化平台和合作社，合作社用于全量化收集粪污和农业废弃物，且合作社还用于收集农膜和农药包装袋，农业废弃物包括养殖粪污、农村公厕粪污、农作物秸秆、农产品加工废弃物和菌棒，沼气转化平台用于将养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物转化为沼气、沼渣和沼液，有机肥转化平台用于将农作物秸秆、农产品加工废弃物、沼渣和沼液转化为有机肥，沼气通过沼气发电机组进行发电上网，合作社还进行沼液消纳。

采用上述的农业废弃物转化系统对农业废弃物转化的方法，包括沼气转化平台将养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物转化为沼气的方法和有机肥转化平台将农作物秸秆、农产品加工废弃物和沼渣转化为有机肥的方法；

其中，沼气转化平台将养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物转化为沼气的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：收集养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物，农业有机废弃物预处理后和粪污搭配组合成多组分原料，投入预处理池与回流的沼液搅拌混合，进行调配均质，使其原料中固体质量浓度为6％～10％；

(2)两级发酵：将步骤(1)中均质后的原料和微生物发酵菌混合，先后进行一级发酵和二级发酵，均在35±1℃温度下进行发酵20～25天，得若干发酵产物；

(3)固液分离：将步骤(2)所得发酵产物进行固液分离，将分离后的沼气净化后通入双膜气柜中，沼液和沼渣分别在储存池中保存；

(4)沼气发电：将步骤(3)所得沼气净化后通入发电机组中进行发电，并进行上网供电。

进一步，步骤(2)中微生物发酵菌为乳酸菌、热带假丝酵母和枯草芽孢杆菌按质量比1:2:3混合而成的菌种。

进一步，步骤(3)中双膜气柜压力为4kPa。

进一步，在步骤(4)中进行沼气发电时，发电机组的冷却水和排气中的热量可以对发酵罐原料进行加热。

进一步，有机肥转化平台将农作物秸秆、农产品废弃物、菌棒和沼渣转化为有机肥的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：将农作物秸秆、农产品废弃物和菌棒粉碎为粉状或段状碎屑，然后将碎屑与沼渣和养殖粪污以及发酵菌种混合搅拌，得原料混合物；

(2)好氧堆沤：将步骤(1)所得原料混合物堆砌成长条形条垛，在55～65℃温度下通风发酵10～15天，每2～3天翻垛一次；

(3)陈化处理：将步骤(2)发酵后的混合物在30～35℃温度下进行陈化堆放，持续10～12天，进行二次发酵；

(4)计量包装：筛除步骤(3)陈化处理后混合物中的杂质，得固体有机肥，再按20～25kg一袋进行分装，封袋入库待售。

进一步，步骤(1)中发酵菌种为地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热链霉菌按质量比1:1:1混合而成的菌种。

进一步，步骤(2)好氧堆沤过程中，含水量为30％～45％。

进一步，有机肥转化平台还可将沼液浓缩、调制转化为液体有机肥。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的转化系统，通过建立超大规模农业废弃物资源转化平台，引入农村专业合作社组织形式与转化平台融合，形成生态闭合循环系统，规模化利用养殖废物、农作物秸秆等农业废弃物资源转化产出沼气和有机肥。系统具有大规模、全方位处理和转化各类农业废弃物能力，进而实现投资成本降低、技术优化、专业管理、效益显著，所得收益可以有力支持转化平台的可持续运行。

2、该系统具有可推广的特点，系统通过2个转化平台+一个农村专业合作社的方式，以县为单位，全量化收集处理农业废弃物，系统最小规模为日处理400立方米粪污，产出沼气100000立方米，发电20000度，同时可以年产固体有机肥1.5万吨，液体有机肥3万吨；该系统运作方式可以根据各个地方的实际情况进行复制推广，系统的规模可以按最小规模叠加，集中、规模、全方位处理一个县的农业废弃物，解决农业面源污染问题。

3、该系统可以快速实现盈利。系统由企业投资建设和管理，本系统投资成本相对同样产出规模的工程投入，可降低成本投入20％左右。且沼气转化平台每日可以产出10000立方米沼气，全部发电上网，获得国家可再生能源政策补贴；同时，系统有机肥转化平台年可以生产固体有机肥1.5万吨，液体有机肥3万吨。相较于分散处理的单一系统很难维持运行，本系统沼气发电上网和有机肥商品销售是系统的主要的效益收益，除维持系统运行外，还可获利。大部分沼液根据种植基地和种植大户用肥需求，由合作社配送到田间并进行施肥作业，进行有效利用，避免了沼液过量造成直接排放产生二次污染。

4、该系统通过引入农村专业合作社的机制，市场化运作，建立网络平台，在县域内开展订单式配送有机肥、沼液服务。为系统收集农业废弃物原料，为系统平台提供转化后沼肥的储运、配送和还田作业，解决了沼液消纳的难题。而在所有分散处理、规模小的处理系统中沼液消纳几乎处于自然排放状态。

5、该系统利于政府管理。一个县域建设一个或两个同样的系统即可解决全县的农业面源污染问题，政府可集中精力进行指导，发挥引导和监管作用，控制当地的农业面源污染，搭建养殖业和种植业资源利用的互动平台，实现发展养殖业解决环保后顾之忧和农产品品质提升双赢。

附图说明

图1为农业废弃物转化系统的示意框图；

图2为沼气转化平台的示意框图；

图3为有机肥转化平台的示意框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的一个实施例中，如图1～3所示，提供了一种农业废弃物转化系统，包括沼气转化平台、有机肥转化平台和农村专业合作社，合作社用于全量化收集农业废弃物，且合作社还用于收集运输处理农膜和包装袋，农业废弃物包括养殖粪污、公厕粪污、农作物秸秆、农产品加工废弃物，沼气转化平台用于将养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物转化为沼气、沼渣和沼液，沼气通过沼气发电机组进行发电上网，有机肥转化平台用于将农作物秸秆、农产品加工废弃物、沼渣和沼液转化为有机肥，合作社消纳沼液。

采用上述的农业废弃物转化系统对农业废弃物转化的方法，包括沼气转化平台将养殖粪污、农村公厕粪污和农业有机废弃物转化为沼气的方法和有机肥转化平台将农作物秸秆、农产品加工废弃物和沼渣、沼液转化为有机肥的方法；

其中，沼气转化平台将养殖粪污、农村公厕粪污和农业废弃物转化为沼气的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：收集养殖粪污、农村公厕粪污和农业废弃物，农业有机废弃物预处理后和粪污搭配组合成多组分原料，投入预处理池与回流的沼液搅拌混合，然后进行调配均质，使其原料中固体质量浓度为6％～10％；

(2)两级发酵：将步骤(1)中均质后的原料和微生物发酵菌混合，先后进行一级发酵和二级发酵，均在35±1℃温度下进行发酵20～25天，得若干发酵产物；其中，微生物发酵菌为乳酸菌、热带假丝酵母和枯草芽孢杆菌按质量比1:2:3混合而成的菌种；

(3)固液分离：将步骤(2)所得发酵产物进行固液分离，将分离后的沼气通入双膜气柜中，沼液和沼渣分别在储存池中保存；其中，双膜气柜压力为4kPa；

(4)沼气发电：将步骤(3)所得沼气净化后通入发电机组中进行发电，并进行上网供电，且发电机组的冷却水和排气中的热量可以对发酵罐原料进行加热。

原料的有机质浓度上限为10％，根据实际情况可将发酵时间延长至25～45天；若在发酵过程中采用混合发酵的方式，有以下几种配比方式：稻草与猪粪混合发酵配比为9:1；玉米秆与猪粪混合发酵配比5:5；麦秆与猪粪混合发酵配比1:9。上述各物质均以干物质计算。

有机肥转化平台将农作物秸秆、农产品生产加工废弃物和沼渣转化为有机肥的方法，包括以下步骤：

(1)预处理：将农作物秸秆、农产品生产加工废弃物粉碎为粉状或段状碎屑，然后将碎屑与沼渣和养殖粪污以及发酵菌种混合搅拌，得原料混合物；其中，发酵菌种为地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热链霉菌按质量比1:1:1混合而成的菌种；

(2)好氧堆沤：将步骤(1)所得原料混合物堆砌成长条形条垛，在55～65℃温度下通风发酵10～15天，发酵过程中，含水量为30％～45％，每2～3天翻垛一次；

(3)陈化处理：将步骤(2)发酵后的混合物在30～35℃温度下进行陈化堆放，持续10～12天，进行二次发酵；

(4)计量包装：筛除步骤(3)陈化处理后混合物中的杂质，得固体有机肥，再按20～25kg一袋进行分装，封袋入库代售。

有机肥转化平台还可进行沼液转化液体有机肥。沼液经固液分离后输送至沉淀池进行沉淀，沉淀去除沼液中含有的固体颗粒物，上清液经增压泵输送到高效过滤器过滤除去部分大颗粒的悬浮物，高效过滤器出水进入中间水池，经袋式过滤器过滤，进一步去除小颗粒的悬浮物、胶体和颗粒状机械杂质，达到膜过滤处理标准。经过多级过滤的沼液在杀灭、抑制细菌和病毒后进入膜预处理装置进行预处理，然后进入膜浓缩设备进行浓缩。经一级膜浓缩设备处理后，得到的一级膜浓缩沼液、调配后制成液体有机肥。根据农作物用肥要求，可添加一些微量元素，使其与腐植酸、氨基酸、有机酸等进行有效络合，做成专用肥料。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。