规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利用方法.pdf

本发明公开了一种规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利用方法，该方法涉及牛粪干湿分离、稻草秸秆过滤牛粪干湿分离液体、生物菌种处理稻草秸秆三个步骤，并对每个步骤中产生的中间物质和最终物质进行了资源化再利用，该牛粪处理方法的运用，对于农牧循环利用、生态环境保护将会起到非常重要的作用，具有较大的推广价值。

1.  一种规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利 用方法，其特征在于：主要包括下述步骤：
(1)将存储于规模奶牛场牛粪堆积房中的待处理牛粪用 粪车运送到牛粪搅拌池，抽取牛尿储存池中的牛尿水进行稀释 鲜牛粪，用搅拌机器搅拌均匀，用配套的液下泵将稀释搅拌的 牛粪抽送至牛粪干湿分离机内，通过安置在牛粪干湿分离机内 网筛中的螺旋轴螺旋挤压脱水，并经过滤分离后，鲜牛粪被分 离为粘稠液态牛粪液和水分含量为55-65wt.％的固态干牛粪， 将固态干牛粪备用；
(2)设有沉水池、过滤池和液体储存池，所述牛粪干湿分 离机的液体出口通过管道与沉水池连通，沉水池通过泵抽装置 和管道与过滤池连通，过滤池与液体储存池连通，且过滤池内 堆积有5-10mm长度的稻草秸秆；所述规模奶牛场牛粪固液分 离机的液体经管道流入沉水池，然后用泵抽装置将沉水池中的 液体泵入过滤池中经由稻草秸秆吸附过滤，得到稀液态牛粪水 和湿稻草秸秆；该稀液态牛粪水流经管道进入液体储存池内备 用；
(3)将(2)中所得湿稻草秸秆挤压处理使其水分含量保持 为45-65wt.％，然后在该湿稻草秸秆上边均匀接种酵素菌速腐 剂边进行堆垛，并进行堆积发酵，该堆积发酵的启动温度为 15-20℃，发酵24h且温度达到60-65℃时翻倒一次后继续发酵， 发酵中温度再次达到60-65℃时进行第二次翻倒后继续发酵， 至温度自动降至常温，发酵腐熟完成，得到速腐稻草秸秆，该 速腐稻草秸秆经堆积发酵处理后，用于有机肥料厂制作秸秆类 有机肥；其中酵素菌速腐剂的接种量为每立方米湿稻草秸秆接 种3-5kg，堆垛体积为高1.5-2.0m、宽为2.0-2.5m且长度不限。

2.  根据权利要求1所述的规模奶牛场牛粪干湿分离液稻 草过滤及资源化利用方法，其特征在于：步骤(1)中所得固态 干牛粪中木质素、纤维素和半纤维素占固态干牛粪中干物质总 量的75-80wt.％。

3.  根据权利要求2所述的规模奶牛场牛粪干湿分离液稻 草过滤及资源化利用方法，其特征在于：步骤(1)中所得固态 干牛粪经堆积发酵处理后，用于有机肥料厂制作有机肥。

4.  根据权利要求1所述的规模奶牛场牛粪干湿分离液稻 草过滤及资源化利用方法，其特征在于：将步骤(2)中所得稀 液态牛粪水，经氧化降解后用于灌溉果园。

5.  根据权利要求1所述的规模奶牛场牛粪干湿分离液稻 草过滤及资源化利用方法，其特征在于：步骤(3)中发酵腐熟 完成前控制温度不高于75℃。

规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利用方法
技术领域
本发明涉及一种规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及 资源化利用方法，尤其涉及一种规模奶牛场牛粪干湿分离、稻 草秸秆过滤牛粪干湿分离液体、生物菌群处理稻草秸秆与资源 化利用的方法。
背景技术
奶业是高效节粮型畜牧业，大力发展规模奶牛业对调整农 业产业结构、发展农村经济、增加农民收入乃至改善国民膳食 结构、提高国民健康素质均具有重要意义。近年来随着我国积 极推进规模奶牛养殖方式的转变，规模养殖结构得到继续优 化，标准化生产水平也得到进一步提升。但随着规模奶牛业的 发展，规模奶牛产生的粪污已成为农村地区面源污染的主要来 源之一，它既影响养殖产业自身的可持续发展，也给环境带来 了极大的压力。因此为了保证规模奶牛业的可持续发展，养殖 奶牛必须顾及对周围环境的影响，要对粪污进行恰当的处理。
目前对新鲜牛粪主要有以下几种处理方法：(1)堆积发酵 处理，但此种方式存在较大的缺陷，如某公司存栏奶牛2400 头左右，每头牛粪尿排放量为55-65kg/d，粪便量:尿液量为 80:20，其中粪便中氮含量为2.5kg/t，磷1.3kg/t，钾0.6kg/t， 尿液中氮含量为0.7kg/t，钾3.7kg/t，如上所述仅用于堆积牛 粪来发酵就需要极大的空间；(2)用于生产沼气(主要含量是 甲烷)；(3)用于养殖蚯蚓；(4)用于牛粪养鱼；(5)应用于 综合生态工程，此种综合生态工程传统的处理方式为，首先是 通过干湿分离器或沉淀池将固体厩肥与液体厩肥分离，其中固 体厩肥作为有机肥还田或作为食用菌(如蘑菇等)培养基；液 体厩肥进入沼气厌氧发酵池，生产沼气，或进入经过精心设计 建造的人工湿地用于种植多种水生植物，如芦苇、水葫芦、水 花生和香蒲等。
但上述几种处理方式均存在一定的问题。如规模奶牛场牛 粪干湿分离后所得的废液部分数量大、有机物浓度高，该废液 中主要含有较多的粪残渣等有机物，粘稠的废液往往造成槽罐 车吸取和施肥车的喷雾不通畅，影响了废液的抽取和喷雾的使 用效率。同时废液浓度过高，如未经处理就直接用于农作物的 施肥，容易造成农作物烧苗、种子出苗率低等现象，影响农作 物生产。
发明内容
为了克服上述现有技术中出现的问题，本发明提供了一种 规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利用方法，尤其 是一种规模奶牛场牛粪干湿分离、稻草秸秆过滤牛粪干湿分离 液体、生物菌种处理稻草秸秆与资源化利用的方法，该方法采 用牛粪干湿分离、稻草秸秆过滤牛粪干湿分离液体、生物菌群 处理稻草秸秆，将牛粪进行了充分的资源化利用。
本发明所采用的具体技术方案是：
一种规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利用 方法，主要包括下述步骤：
(1)将存储于规模奶牛场牛粪堆积房中的待处理牛粪用 粪车运送到牛粪搅拌池，抽取牛尿储存池牛粪尿储存池中的牛 尿水进行稀释鲜牛粪，用搅拌机器搅拌均匀，用配套的液下泵 将稀释搅拌的牛粪抽送至牛粪干湿分离机内，通过安置在牛粪 干湿分离机内网筛中的螺旋轴螺旋挤压脱水，并经过滤分离 后，鲜牛粪被分离为粘稠液态牛粪液和水分含量为55-65wt.％ 的固态干牛粪，将固态干牛粪备用；
(2)设有沉水池、过滤池和液体储存池，所述牛粪干湿分 离机的液体出口通过管道与沉水池连通，沉水池通过泵抽装置 和管道与过滤池连通，过滤池与液体储存池连通，且过滤池内 堆积有5-10mm长度的稻草秸秆；所述规模奶牛场牛粪固液分 离机的液体经管道流入沉水池，然后用泵抽装置将沉水池中的 液体泵入过滤池中经由稻草秸秆吸附过滤，得到稀液态牛粪水 和湿稻草秸秆；该稀液态牛粪水流经管道进入液体储存池内备 用；
(3)将(2)中所得湿稻草秸秆挤压处理使其水分含量保持 为45-65wt.％，然后在该湿稻草秸秆上边均匀接种酵素菌速腐 剂边进行堆垛，并进行堆积发酵，该堆积发酵的启动温度为 15-20℃，发酵24h且温度达到60-65℃时翻倒一次后继续发酵， 发酵中温度再次达到60-65℃时进行第二次翻倒后继续发酵， 至温度自动降至常温，发酵腐熟完成，得到速腐稻草秸秆，该 速腐稻草秸秆经堆积发酵处理得用于农作物的秸秆类有机肥； 其中酵素菌速腐剂的接种量为每立方米湿稻草秸秆接种 3-5kg，堆垛体积为高1.5-2.0m、宽为2.0-2.5m且长度不限。
其进一步的技术方案是：
步骤(1)中所得固态干牛粪中木质素、纤维素和半纤维素 占固态干牛粪中干物质总量的75-80wt.％。
步骤(1)中所得固态干牛粪经堆积发酵处理得有机肥料。
将步骤(2)中所得稀液态牛粪液体经氧化降解后用于灌溉 农田果园。
步骤(3)中发酵腐熟完成前控制温度不高于75℃。
本发明的有益技术效果是：本发明所述方法采用规模奶牛 场牛粪干湿分离技术、稻草秸秆过滤牛粪干湿分离液体技术、 生物菌群处理稻草秸秆技术，并对每一步处理所得产物进行资 源化利用，该牛粪处理方法的运用，对于农牧循环利用、生态 环境保护将会起到非常重要的作用，具有较大的推广价值。
附图说明
图1是本发明的处理工艺示意图；
图2是本发明的流程设备设施示意图。
具体实施方式
下面结合图1、图2和具体实施例对本发明做进一步的详 细说明。
一种规模奶牛场牛粪干湿分离液稻草过滤及资源化利用 方法，主要包括下述步骤：
(1)将存储于规模奶牛场牛粪堆积房中的待处理牛粪用 粪车运送到牛粪搅拌池，抽取牛尿储存池牛粪尿储存池中的牛 尿水进行稀释鲜牛粪，用搅拌机器搅拌均匀，用配套的液下泵 将稀释搅拌的牛粪抽送至牛粪干湿分离机内，通过安置在牛粪 干湿分离机内网筛中的螺旋轴螺旋挤压脱水，并经过滤分离 后，鲜牛粪被分离为粘稠液态牛粪液和水分含量为55-65wt.％ 的固态干牛粪，将固态干牛粪备用，该所得固态干牛粪中木质 素、纤维素和半纤维素占固态干牛粪中干物质总量的 75-80wt.％，该固态干牛粪经堆积发酵处理得有机肥料。
(2)设有一个沉水池、两个过滤池和一个液体储存池，所 述牛粪干湿分离机的液体出口通过管道与沉水池连通，沉水池 通过泵抽装置和管道与两个过滤池连通，该两个过滤池分别与 液体储存池连通，且过滤池内堆积有5-10mm长度的稻草秸 秆；所述规模奶牛场牛粪固液分离机的液体经管道流入沉水 池，然后用泵抽装置将沉水池中的液体泵入两个过滤池中，并 经由该两个过滤池内的稻草秸秆进行吸附过滤，得到稀液态牛 粪水和湿稻草秸秆；该稀液态牛粪水流经管道进入液体储存池 内备用，该稀液态牛粪液体经氧化降解后用于灌溉农田果园。
(3)将(2)中所得湿稻草秸秆挤压处理使其水分含量保持 为45-65wt.％，然后在该湿稻草秸秆上边均匀接种酵素菌速腐 剂边进行堆垛，并进行堆积发酵，该堆积发酵的启动温度为 15-20℃，发酵24h且温度达到60-65℃时翻倒一次后继续发酵， 发酵中温度再次达到60-65℃时进行第二次翻倒后继续发酵， 至温度自动降至常温，发酵腐熟完成，得到速腐稻草秸秆，该 速腐稻草秸秆经堆积发酵处理得用于农作物的秸秆类有机肥； 其中酵素菌速腐剂的接种量为每立方米湿稻草秸秆接种 3-5kg，堆垛体积为高1.5-2.0m、宽为2.0-2.5m且长度不限， 该步骤中发酵腐熟完成前控制温度不高于75℃。
具体实施例
以某乳业有限公司为实例，该公司存栏奶粉2400头左右， 每头牛粪尿排放量为55-65kg/d，每天牛粪尿排粪量132-156 吨，粪便量:尿液量为80:20。
一、规模奶牛场牛粪干湿分离处理技术
可设置5500m²规模奶牛场牛粪堆积房，一方面能用于每 年牛粪需求淡季时堆放牛粪；另一方面到果蔬种植旺季，奶牛 场产生的粪便通过干湿分离设备处理后，用于后续的有机肥料 生产，满足周边的农户对有机肥的需求。将存储于规模奶牛场 牛粪堆积房中的待处理牛粪用粪车运送到牛粪搅拌池，该牛粪 搅拌池的长5.5m，宽5m，深3m，容积为82.5m³。抽取牛尿 储存池牛粪尿储存池中的牛尿水进行稀释鲜牛粪(采用牛尿水 一方面可节约用水，同时可再次利用牛尿)，用搅拌机器搅拌 均匀，用配套的液下泵将稀释搅拌的牛粪分别抽送至两台牛粪 干湿分离机内，此外由于干湿分离是畜禽粪便综合处理的重要 工序，因此还需设置牛粪干湿分理设施，主要采用牛粪干湿分 离机，该牛粪干湿分离机的工作原理是用配套的液下泵，将待 处理规模奶牛场牛粪抽送至牛粪干湿分离机内，待处理牛粪通 过安置在筛网中的螺旋轴，最后经牛粪干湿分离机螺旋挤压脱 水，从而分离得到粘稠液态牛粪液体和固态干牛粪，其中固态 干牛粪，经堆积发酵制作成有机肥运到缺肥地区使用，也可起 到改善土壤结构的作用，同时可经过发酵制成有机复合肥。
待处理牛粪经过上述干湿分离后，分离固形物(即固态干 牛粪)中的木质素、纤维素和半纤维素占固态干牛粪中干物质 含量的80wt.％，其可为生产有机肥料提供原料，使资源得到 充分的利用。上述牛粪干湿分离处理方式的运用，对于节能减 排、保护环境将会起到非常重要的作用，很具有推广价值。
经过牛粪干湿分离脱水处理后的干牛粪含水率低，一般为 55-65wt.％，外观呈蓬松状，无粘性，臭味降低，手挤不出水、 撒手不成团，是有机肥料厂生产有机肥的最佳原料。由于固态 干牛粪中的水分含量适中，因此可直接进行有机肥料的生产， 简化了生产工艺，减少了肥料厂原先所需的堆放牛粪和阳光曝 晒的场地。通过发酵处理后，该固态干牛粪提供给有机肥料厂 堆肥发酵制作有机肥料，提供市场所需的绿化盆栽基质、蔬菜 基质、食用菌基质、有机肥料等产品，为农业生产提供优质的 有机肥料，实现了将干牛粪变废为宝。
二、秸秆过滤牛粪干湿分离液体技术
待处理牛粪经上述牛粪干湿分离处理技术处理后，所得的 粘稠液态牛粪液体的数量极大，该乳业公司每天产生此类废液 80吨左右。由于此类粘稠液态牛粪液体中含有大量有机物和 污染物，如不经过处理就排放于环境或直接农用，将会造成当 地生态环境和农田的严重污染；若未经过处理而直接用于农作 物的施肥，将会造成农作物烧苗、种子出苗率低等现象，严重 影响农作物生产；同时由于此类粘稠液态牛粪液体主要含有较 多的粪残渣等有机质，粘稠的质地往往造成槽罐车吸取不畅和 施肥车喷雾不畅，影响了废液的抽取和喷雾的使用效率。
可建一个沉水池、过滤池2个和液体储存池1个，其中沉 水池长6m，宽5m，深3m，沉水池容积为90m³。每只过滤池 宽2.5米，长15米，高度深处1.4米，浅处1.1米，上下坡度 2度，每只过滤池容积46.875m³，两只过滤池总容积93.75m ³。沿过滤池旁边建长30米，宽5米，深2.5米的液体储存池， 液体储存池容积375㎡。所述牛粪干湿分离机的液体出口通过 管道与沉水池连通，沉水池通过泵抽装置和管道分别与两个过 滤池连通，两个过滤池分别与液体储存池连通，且过滤池与该 液体储存池之间设有一不锈钢网格，该网格与液体储存池之间 留有8-10cm的间隙，且构成该不锈钢网格的相邻两根钢丝之 间的间隔为2cm，该不锈钢网格可以防止秸秆进入液体储存 池；所述过滤池内堆积有5-10mm长度的稻草秸秆。所述规模 奶牛场牛粪固液分离机的液体经管道流入沉水池，然后用泵抽 装置将沉水池中的液体泵入过滤池中经由稻草秸秆吸附过滤， 得到稀液态牛粪水和湿稻草秸秆；该稀液态牛粪水流经管道进 入液体储存池内备用。
由于粘稠液态牛粪液中含有大量有机物，含有较多的氮、 磷、钾等养分，通过稻草秸秆的吸附过滤作用，将其中高浓度 的粘胶状有机物吸附在秸秆中，粘稠液态牛粪液变为稀液态牛 粪液体，该吸附作用明显降低了牛粪液体的浓度，该稀液态牛 粪液体经管道流入液体储存池备用，本实施例中该稀液态牛粪 液体经氧化降解后用于某万亩葡萄园等农业基地施肥浇灌，由 于经稻草秸秆吸附过滤，有效降低了其中有机物的浓度，有效 防止了农作物施肥烧伤现象，经过滤的粪液含有大量的有机养 分和微量元素(氮、磷、钾等)，是种植果蔬的最好有机质肥 料，且降解后的物质更容易被农作物吸收，灌溉果园带来的效 果非常明显。本实施例中某乳业公司与某万亩葡萄园合作，将 该稀液态牛粪液体运送至果园储备池，进一步采用生物氧化降 解，根据田间需求进行灌溉，实现了将稀液态牛粪液体全部消 化，且万亩葡萄园葡萄苗不会发生烧苗现象，生产出来的葡萄 果实饱满、醇香甜美，上市单价比普通葡萄每公斤提高5-10 元。此外在汲取运送中，由于牛粪液体浓度大大降低，其在槽 罐车吸取时和施肥车喷雾时均能顺畅进行，大大提升了废液的 抽取和喷雾的使用效率。
三、采用酵素菌速腐剂处理湿稻草秸秆
本实施例中采用江苏省淮安市大华生物科技有限公司生 产的酵素菌速腐剂进行上述牛粪液体浸泡后所得的湿稻草秸 秆。
酵素菌是由细菌、放线菌和真菌三大类，几十种菌和酶组 成的有益生物活性的功能团，它不仅能分解农作物秸秆等各种 有机物，而且能分解畜禽粪便中残留的兽药、有害病原体等化 学成分，它在分解发酵中能生成多种维生素、核酸、菌体蛋白 等发酵生成物，营养价值相当丰富。应用酵素菌技术制作的肥 料中有益微生物也能够杀死土壤中病原体，全面改善土壤，有 效控制病虫害，克服农作物重茬病。酵素菌速腐剂是采用微生 物技术制成的一种好气性复合微生物制剂，内含细菌、真菌、 放线菌等大量有益微生物及活性酸，具有极强的好气发酵分解 能力，能快速分解有机物，降解有害物质，杀死有机物中的病 原体并在发酵过程中产生大量的葡萄糖、氨基酸、酸类、维生 素等天然活性物质，适用于秸秆腐熟，畜禽粪便处理，液体发 酵等，是生产有机物的优质、高效发酵剂。
将前述所得湿稻草秸秆挤压处理使其水分含量保持为 45-65wt.％，然后在该湿稻草秸秆上边均匀接种酵素菌速腐剂 边进行堆垛，并进行堆积发酵，该堆积发酵的启动温度为 15-20℃，发酵24h且温度达到60-65℃时翻倒一次后继续发酵， 发酵中温度再次达到60-65℃时进行第二次翻倒后继续发酵， 至温度自动降至常温，发酵腐熟完成，得到速腐稻草秸秆，该 速腐稻草秸秆经堆积发酵处理后，用于有机肥料厂生产秸秆类 有机肥；其中酵素菌速腐剂的接种量为每立方米湿稻草秸秆接 种3-5kg，夏季的接种量为每立方米湿稻草秸秆接种3kg酵素 菌速腐剂，冬季的接种量为每立方米湿稻草秸秆接种5kg酵素 菌速腐剂，且堆垛体积为高1.5-2.0m、宽为2.0-2.5m且长度不 限。使用此类生物菌速腐剂发酵处理湿稻草秸秆，使其和不同 种群微生物充分接触进行生物降解，稻草秸秆将得到速腐和熟 化。使用该速腐剂处理牛粪水浸泡后的湿稻草秸秆，夏季在 12h堆积可达50℃，比常规堆肥提前24-36h进入高温发酵阶 段，且使用该速腐剂的稻草秸秆堆肥温度比常规堆肥高，而腐 熟时间比常规堆肥要缩短约1/3。酵素菌速腐剂可迅速腐熟有 机物料，短时间内使堆肥达到无害化，将秸秆有机物变废为宝， 转化为优质的有机肥，该有机肥可用于生产蔬菜基质培育有机 肥、食用菌培养基质有机肥及农业施肥。
经过酵素菌速腐剂发酵处理稻草秸秆，使稻草秸秆生物降 解和熟化，速腐的秸秆经生产加工制作成有机肥，用于粮田和 蔬菜地施肥，实现了资源化利用。且该有机肥施入土壤后具有 改良土壤，提高产量，减轻病害，克服连作障碍和改善农产品 品质的功效。使用酵素菌处理稻草秸秆肥料生产的粮食、蔬菜、 葡萄等可增产5％以上，品质得到显著提高，葡萄甜度增加2-3 度，花卉色泽鲜艳，不易凋谢，蔬菜Vc含量增加5-10％，品 质优良，口感好，有机农产品受到欢迎。本发明所述处理方式 尤其适用于大型规模化奶牛场及对周围生态环境要求高且不 便于进行大面积粪便堆积的地区。