一种秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料及其制备方法与流程

本发明属于有机肥料制备技术领域，尤其涉及一种秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料及其制备方法。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

我国是一个农业大国，在我国农业种植领域中每年都会产生大量农业秸秆这种副产品，具不完全统计每年各种农作物秸秆量高达10亿吨，除了很少的一部分直接秸秆还田外，大部分都被在生产旺季中焚烧了，由于每年大量焚烧农业秸秆，造成严重的大气污染，空气充满了二氧化碳就会造成大量酸雨现象，大量燃烧产生的热也会带来严重的温室效应，影响气候变暖，这都使地球生态环境和人类生存环境发生严重恶化，给人类社会带来灾难。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，我国畜牧业也得到了快速发展，主要表现为经营方式与养殖规模的改变，由过去的分散、人工饲养经营模式转变为现在的规模化、机械化饲养经营模式，然而发展模式的改变也带来了新的问题，尤其以粪便污染问题更为棘手，其中养殖场排放的粪尿等对水体、土壤、人体健康及生态系统所造成的直接或间接影响，同时也制约着牧场的可持续发展。因此粪污便染防治已迫在眉睫。在农业生产中，随着科技进步，高科技的化学品如化肥和农药的不断涌现，在现代农业种植中由于追求农业高产大量使用化肥和农药。由于这些化学品施入土壤，使得土壤的物理化学及生化性能急剧恶化，土质板结变硬，微生物被消灭，有机质损失严重，地力下降使施肥效果变差，农作物病变多发，原来土壤失去了自然生态平衡，为今后的农业生产造成极为不利的后果。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)目前我们对秸秆的处理大部分就是在生产旺季中进行焚烧，每年的焚烧造成严重的大气污染。

(2)随着我国畜牧业的发展，对于牲畜粪便的处理问题尤为棘手，养殖场排放的粪尿等对水体、土壤、人体健康及生态系统所造成的直接或间接影响，同时也制约着牧场的可持续发展。

(3)在现代农业种植中由于追求农业高产大量使用化肥和农药。由于这些化学品施入土壤，使得土壤的物理化学及生化性能急剧恶化，土质板结变硬，微生物被消灭，有机质损失严重，地力下降使施肥效果变差，农作物病变多发，原来土壤失去了自然生态平衡，为今后的农业生产造成极为不利的后果。

(4)在肥料制备过程中，使用发酵罐对农作物秸秆和牲畜粪便发酵时会产生大量热量，温度不容易控制；使用烘干机烘干时，烘干机的能耗较高，多余热量不能得到回收利用；在进行搅拌时，物料大小不一，搅拌不均匀。

解决上述技术问题的难度和意义：农作物秸秆中含有大量的农作物所需的氮、碳元素，牲畜粪便中含有大量的蛋白质、脂肪、纤维素及各种无机盐，是培育果蔬的最佳有机肥料，如果能够将秸秆和牲畜粪便进行合理的利用，不仅解决了对于秸秆和牲畜粪便的处理问题，而且避免了对农作物中大量化肥和农药的使用，为农业生产提供了新的发展方向。

通常的搅拌式干燥剂在烘干尼龙原料时，产生大量湿气，在搅拌罐内不易排出，易使罐壁生锈。而工作人员在将尼龙原料放入进料罐的时候，会在进料罐内产生大量灰尘，影响工作人员的健康。目前这行业的干燥机热效率低，安装及操作不方便。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料，组份按质量份由牲畜粪便20-30份、农作物秸秆50-60份、尿素15-20份、硝酸钾10-15份、腐殖酸钾10-15份、硫酸亚铁3-5份、硫酸铜3-5份、硝酸锌3-5份、硼酸3-5份、钼酸铵3-5份、em活性菌1-2份及杀虫剂1-2份组成。

进一步，所述杀虫剂为纯度大于98％的甲维盐粉末。

本发明的另一目的在于提供一种秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法，包括：

步骤一：将收集的农作物秸秆粉碎至长宽为2-3cm的片段，加入1-2倍农作物秸秆重量份数的水，然后加入尿素搅拌均匀且完全溶解后，在35～45℃环境下密封发酵10～15天；

步骤二：将牲畜粪便与腐殖酸钾和em活性菌加入1-2倍质量份数的水，混合均匀后在35～45℃环境下密封发酵4～6天；

步骤三：分别将发酵的农作物秸秆和牲畜粪便进行过滤后，收集残渣，将收集的残渣混合搅拌均匀；

步骤四：将硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜、硝酸锌、硼酸、钼酸铵加入1-2倍质量份数的水，搅拌至完全溶解后得混合溶液，将混合溶液添加至步骤三的混合残渣中，搅拌均匀；

步骤五：将步骤四中的物质在80-100℃环境下烘干，冷却后，加入杀虫剂，混合均匀，得秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料。

进一步，步骤一密封发酵中，发酵罐发酵温度控制方法包括：

不考虑发酵液与罐壁之间的热量传递，发酵罐内的热平衡方程为：

q发酵＝q生物+q搅拌-q蒸发-q辐射＝(m1c1+m2c2)s≈mc∫θdt(1)

其中：m1为发酵液的质量；m2为发酵罐的质量；c1为发酵液的比热；c2为发酵罐材料的比热；s为温度上升速率；m为近似后发酵液的总质量；c为近似后发酵液的总比热；θ为发酵罐内的温度；

对(1)式进行拉氏变换得：

发酵罐本身是一个较复杂的被控对象，它具有非线性、时变性等特点。发酵罐温度是通过向夹套中通入冷水或热水进行调节控制的，当通入冷水或热水后，发酵罐温度变化存在一定的滞后性；另外，用传感器测量温度时，温度信号转换为电信号具有一定的纯滞后；其余环节可视为比例环节。结合(2)式，该系统是一个一阶惯性环节附加一个滞后环节，即系统模型具有的形式为：

进一步，步骤五烘干中，烘干机烘干的节能优化方法包括：建立轮转式热回收装置数学模型：

轮转式热回收装置为稳定状态下的二维导热系统，为吸湿剂与空气之间对流形式的传热和扩散形式的物质传递；根据质量和能量守恒定律得到微分方程；

根据质量守恒定律空气部分水分的微分方程：

根据能量守恒定律空气部分的微分方程：

根据质量守恒定律吸湿剂部分水分的微分方程：

根据能量守恒定律吸湿剂部分的微分方程：

式中各参数中，cp，a为空气定压比热容；cp，s为水定压比热容；cp，v为水蒸气定压比热容；cp，x为吸湿剂定压比热容；cp，j为基材料定压比热容；da为空气含湿量；dx为吸湿剂表面空气的含湿量；kk为吸湿剂有效扩散系数；f为气流流通面积占转轮总横截面面积的比例；h为空气焓值；f为单位体积转轮中吸湿剂表面积；k1为空气和吸湿剂之间对流质量传递系数；ta为空气温度；v为新风流向转轮的速度；qst为水的吸附热；tx为吸湿剂温度；x为吸湿剂吸附率；k2为空气和吸湿剂之间对流热量传递系数；ρa为空气密度；kd为吸湿剂导热系数；ρx为转轮内吸湿剂的密度；ρj为转轮内部材料密度；ω为转轮的角速度。

进一步，步骤四搅拌中，搅拌速度优化方法包括：

两相动量传递源相，由相间作用力、虚拟质量力和升力项组成，其中相间作用力使用gidaspow模型计算，对于固-液两相间作用力rsl，表示为：

rsl＝ksl(us-ul)(1)

动量交换系数ksl可用式(2)或式(3)进行计算：

当αl＞0.8时，

当α1≤0.8时，

曳力函数cd为：

其中，

进一步，烘干机包括搅拌罐、所述的搅拌罐的进口通过进料管与进料罐连接，所述的进料罐内设有喷淋机构，所述的进料罐与抽风管连通，所述的抽风管上设有抽风机，所述抽风管上安装有温湿度控制器；

所述搅拌罐，包括圆柱形罐体、换热管、电机和搅拌桨，所述电机置于罐体的上方，所述搅拌桨置于罐体内部，且与电机相连；换热管排列在搅拌罐的内壁上；

所述搅拌桨包括桨片和搅拌杆，所述桨片由上翻桨片和下翻桨片构成；

所述的喷淋机构包括设置在进料罐的内壁上的喷淋管，所述的喷淋管的管壁上设有多个喷淋孔，所述的喷淋管管内与水源连接；

所述的进料罐的底壁设有凹陷，凹陷处设有出水口；

所述的进料罐设有门结构。

本发明另一目的在于提供一种烘干机烘干的节能优化计算机程序，所述烘干机烘干的节能优化计算机程序实现权利要求所述秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法中的烘干机烘干方法。

本发明另一目的在于提供一种终端，所述终端至少搭载实现秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法中的烘干机烘干方法的控制器。

本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法中的烘干机烘干方法。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明通过将农作物秸秆与尿素进行氮化发酵，将秸秆中的糖类分解为有机酸类，更有利于果蔬的吸收，通过将牲畜粪便与em活性菌进行混合发酵，能够将粪便中的蛋白质、脂肪及糖类进行分解与转化，转化为小分子有机质，更有利于果蔬的吸收，另外，本发明配方中加入了多种微量元素，促进果蔬对微量元素的吸收，通过添加杀虫剂能够将土壤中的有害虫类进行杀除，促进了果蔬的正常生长。

本发明有效将秸秆与牲畜粪便进行合理的利用，产生的有机肥料替代了多种无机肥及农药的使用，避免了对环境造成的污染，促进了农畜业的健康发展。

通过建立发酵罐温度数学模型，使用pid控制算法可以模拟出发酵罐的温度变化情况，从而有效的控制发酵罐内的温度变化。通过建立转轮式热回收装置对多余热量进行回收，降低了能耗，提高了热回收效率。通过对搅拌槽的优化，使得物料充分的混合均匀，提高了肥料的质量。

本发明抽风机将搅拌罐内湿气有效排出，防止搅拌罐内壁生锈；喷淋机构可有效除去进料罐内的灰尘；在搅拌罐的内壁上排列的换热管可以提高热效率，抽风管上安装有温湿度控制器，可以控制搅拌罐内的温湿度，更好的起到干燥的作用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法流程图。

图2为本发明实施例提供的烘干机示意图；

图中：1、搅拌罐；2、进料管；3、进料罐；4、换热管；5、抽风管；6、抽风机；7、电机；8、罐体；9、搅拌桨；10、喷淋机构；11、温湿度控制器；12、出水口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的原料，组份按质量份由牲畜粪便20-30份、农作物秸秆50-60份、尿素15-20份、硝酸钾10-15份、腐殖酸钾10-15份、硫酸亚铁3-5份、硫酸铜3-5份、硝酸锌3-5份、硼酸3-5份、钼酸铵3-5份、em活性菌1-2份及杀虫剂1-2份组成。

本发明实施例提供的杀虫剂为纯度为98％以上的甲维盐粉末。

如图1所示，本发明实施例提供的秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法为：

s101：将收集好的农作物秸秆粉碎至长宽为2-3cm的片段，加入1-2倍其重量份数的水，然后加入尿素搅拌均匀且完全溶解后，在35～45℃环境下密封发酵10～15天；

s102：将一定质量的牲畜粪便与一定质量的腐殖酸钾和em活性菌加入1-2倍质量份数的水，混合均匀后在35～45℃环境下密封发酵4～6天；

s103：分别将发酵的农作物秸秆和牲畜粪便进行过滤后，收集残渣，将收集的残渣混合搅拌均匀；

s104：将一定质量的硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜、硝酸锌、硼酸、钼酸铵加入1-2倍质量份数的水，搅拌至完全溶解后得混合溶液，将该混合溶液添加至以上混合残渣中，搅拌均匀；

s105：将s104中的物质在80-100℃环境下烘干，冷却后，加入杀虫剂，混合均匀，即可。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的密封发酵中，发酵罐发酵温度控制方法包括：

不考虑发酵液与罐壁之间的热量传递，发酵罐内的热平衡方程为：

q发酵＝q生物+q搅拌-q蒸发-q辐射＝(m1c1+m2c2)s≈mc∫θdt(1)

其中：m1为发酵液的质量；m2为发酵罐的质量；c1为发酵液的比热；c2为发酵罐材料的比热；s为温度上升速率；m为近似后发酵液的总质量；c为近似后发酵液的总比热；θ为发酵罐内的温度；

对(1)式进行拉氏变换得：

发酵罐本身是一个较复杂的被控对象，它具有非线性、时变性等特点。发酵罐温度是通过向夹套中通入冷水或热水进行调节控制的，当通入冷水或热水后，发酵罐温度变化存在一定的滞后性；另外，用传感器测量温度时，温度信号转换为电信号具有一定的纯滞后；其余环节可视为比例环节。结合(2)式，该系统是一个一阶惯性环节附加一个滞后环节，即系统模型具有的形式为：

烘干中，烘干机烘干的节能优化方法包括：建立轮转式热回收装置数学模型：

轮转式热回收装置为稳定状态下的二维导热系统，为吸湿剂与空气之间对流形式的传热和扩散形式的物质传递；根据质量和能量守恒定律得到微分方程；

根据质量守恒定律空气部分水分的微分方程：

根据能量守恒定律空气部分的微分方程：

根据质量守恒定律吸湿剂部分水分的微分方程：

根据能量守恒定律吸湿剂部分的微分方程：

式中各参数中，cp，a为空气定压比热容；cp，s为水定压比热容；cp，v为水蒸气定压比热容；cp，x为吸湿剂定压比热容；cp，j为基材料定压比热容；da为空气含湿量；dx为吸湿剂表面空气的含湿量；kk为吸湿剂有效扩散系数；f为气流流通面积占转轮总横截面面积的比例；h为空气焓值；f为单位体积转轮中吸湿剂表面积；k1为空气和吸湿剂之间对流质量传递系数；ta为空气温度；v为新风流向转轮的速度；qst为水的吸附热；tx为吸湿剂温度；x为吸湿剂吸附率；k2为空气和吸湿剂之间对流热量传递系数；ρa为空气密度；kd为吸湿剂导热系数；ρx为转轮内吸湿剂的密度；ρj为转轮内部材料密度；ω为转轮的角速度。

搅拌中，搅拌速度优化方法包括：

两相动量传递源相，由相间作用力、虚拟质量力和升力项组成，其中相间作用力使用gidaspow模型计算，对于固-液两相间作用力rsl，表示为：

rsl＝ksl(us-ul)(1)

动量交换系数ksl可用式(2)或式(3)进行计算：

当αl＞0.8时，

当α1≤0.8时，

曳力函数cd为：

其中，

图2为本发明实施例提供的烘干机，包括搅拌罐1、所述的搅拌罐1的进口通过进料管2与进料罐3连进料罐接，进料罐3内设有喷淋机构10，进料罐3与抽风管5连通，抽风管5上设有抽风机6，抽风管5上安装有温湿度控制器11。温湿度控制器11可以控制搅拌罐内的温湿度，对原材料进行烘干。

搅拌罐1包括圆柱形罐体8、换热管4、电机7和搅拌桨9，电机7置于罐体8的上方，搅拌桨9包括桨片和搅拌杆并置于罐体内部，且与电机7相连，桨片由上翻桨片和下翻桨片构成；换热管4排列在搅拌罐体8的内壁上，便于加热介质与换热管进行热交换。

喷淋机构10包括设置在进料罐的内壁上的喷淋管，喷淋管的管壁上设有多个喷淋孔，喷淋管管内与水源连接。进料罐3的底壁设有凹陷，凹陷处设有出水口12。

所述的进料罐设有门结构，门与进料罐罐体8通过卡扣连接。工作人员打开门，将尼龙原料装入进料罐3内，进料罐3内产生大量粉尘，进料罐3内的尼龙原料通过进料管2中的输料螺纹管进入搅拌罐1内进行干燥，产生的大量湿气由抽风机6抽走并排出。开启水源，给喷淋机构10内通水，水通过多个喷淋孔喷淋进料罐3内，清除大量粉尘，净化罐内。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明实施例提供的秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的原料及比例为：

牲畜粪便：20份、农作物秸秆：50份、尿素：15份、硝酸钾：10份、腐殖酸钾：10份、硫酸亚铁：3份、硫酸铜：3份、硝酸锌：3份、硼酸：3份、钼酸铵：3份、em活性菌：1份、杀虫剂：1份。

秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法为：

步骤一：将收集好的农作物秸秆粉碎至长宽为2-3cm的片段，加入1-2倍其重量份数的水，然后加入尿素搅拌均匀且完全溶解后，在35～45℃环境下密封发酵10～15天；

步骤二：将一定质量的牲畜粪便与一定质量的腐殖酸钾和em活性菌加入1-2倍质量份数的水，混合均匀后在35～45℃环境下密封发酵4～6天；

步骤三：分别将发酵的农作物秸秆和牲畜粪便进行过滤后，收集残渣，将收集的残渣混合搅拌均匀；

步骤四：将一定质量的硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜、硝酸锌、硼酸、钼酸铵加入1-2倍质量份数的水，搅拌至完全溶解后得混合溶液，将该混合溶液添加至以上混合残渣中，搅拌均匀；

步骤五：将步骤四中的物质在80-100℃环境下烘干，冷却后，加入杀虫剂，混合均匀，即可。

实施例2

本发明实施例提供的秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的原料及比例为：

牲畜粪便：25份、农作物秸秆：55份、尿素：17份、硝酸钾：13份、腐殖酸钾：13份、硫酸亚铁：4份、硫酸铜：4份、硝酸锌：4份、硼酸：4份、钼酸铵：4份、em活性菌：1.5份、杀虫剂：1.5份。

秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法为：

步骤一：将收集好的农作物秸秆粉碎至长宽为2-3cm的片段，加入1-2倍其重量份数的水，然后加入尿素搅拌均匀且完全溶解后，在35～45℃环境下密封发酵10～15天；

步骤二：将一定质量的牲畜粪便与一定质量的腐殖酸钾和em活性菌加入1-2倍质量份数的水，混合均匀后在35～45℃环境下密封发酵4～6天；

步骤三：分别将发酵的农作物秸秆和牲畜粪便进行过滤后，收集残渣，将收集的残渣混合搅拌均匀；

步骤四：将一定质量的硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜、硝酸锌、硼酸、钼酸铵加入1-2倍质量份数的水，搅拌至完全溶解后得混合溶液，将该混合溶液添加至以上混合残渣中，搅拌均匀；

步骤五：将步骤四中的物质在80-100℃环境下烘干，冷却后，加入杀虫剂，混合均匀，即可。

实施例3

本发明实施例提供的秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的原料及比例为：

牲畜粪便：30份、农作物秸秆：60份、尿素：20份、硝酸钾：15份、腐殖酸钾：15份、硫酸亚铁：5份、硫酸铜：5份、硝酸锌：5份、硼酸：5份、钼酸铵：5份、em活性菌：2份、杀虫剂：2份。

秸秆与牲畜粪便培植果蔬的肥料的制备方法为：

步骤一：将收集好的农作物秸秆粉碎至长宽为2-3cm的片段，加入1-2倍其重量份数的水，然后加入尿素搅拌均匀且完全溶解后，在35～45℃环境下密封发酵10～15天；

步骤二：将一定质量的牲畜粪便与一定质量的腐殖酸钾和em活性菌加入1-2倍质量份数的水，混合均匀后在35～45℃环境下密封发酵4～6天；

步骤三：分别将发酵的农作物秸秆和牲畜粪便进行过滤后，收集残渣，将收集的残渣混合搅拌均匀；

步骤四：将一定质量的硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜、硝酸锌、硼酸、钼酸铵加入1-2倍质量份数的水，搅拌至完全溶解后得混合溶液，将该混合溶液添加至以上混合残渣中，搅拌均匀；

步骤五：将步骤四中的物质在80-100℃环境下烘干，冷却后，加入杀虫剂，混合均匀，即可。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。