一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺的制作方法

本发明涉及农业种养殖废弃物处理相关的技术领域，具体来讲涉及的是一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺。

背景技术：

在农业生产中，农作物种植和畜禽养殖会产生废弃物，其中农作物秸秆和养殖粪污产生数量大、有效利用难、环境污染重，制约农业产业发展、农村环境优美的两大主要因素。由于对这两种废弃物没有得到有效处理，很多地方的环境被严重污染，导致大量畜禽养殖场被关闭、农业产业化受阻，损失巨大。

污染物是放错了位置的资源，这个结论也适用于农业种养殖废弃物本身。本专利将种养殖废弃物作为有机肥原料，采用特殊工艺技术进行资源化、无害化协同处置，全部转化成为优质高效有机肥，实现了种养殖废弃物的资源属性。

农业种养殖废弃物处置利用现状如下：

种养殖生产过程中必然产生秸秆、粪污等废弃物。在农业生产力不发达、农村不富裕阶段，秸秆是喂养牲畜的饲料，畜禽粪污作为肥料还田供作物生长，形成一个有机良性循环。随着经济发展，农机小型化、化肥农药的普及，致使牛驴骡马等大型牲畜逐渐被机器替代，使秸秆的饲料功能丧失，规模化的养殖业产生比散养产生成倍的粪污，数量严重超过附近土地需求，粪污无法直接就近全部还田，加上粪污不属于自家养殖所产，也让农民不再积极主动使用养殖粪污而选用化肥，传统农业方式形成的良性循环被打破，秸秆和粪污在集中区域相对过量，变成废弃物污染环境。

围绕解决种养殖废弃物环境污染问题，产生了一系列科学理论和实用技术成果，其中以粪污为原料产沼气作为能源的甲烷化路线、将秸秆干堆发酵肥料饲料化路线，是粪污和秸秆资源化利用应用最广的主体技术。现有的这些技术实用性强，为农业废物的有效再利用贡献突出，但缺点也非常明显，都不同程度存在五方面问题：

一是恶臭污染严重。采用现有技术路线处置粪污，不仅不能解决养殖圈舍恶臭，而且还在处置过程产生大量恶臭物质加重污染，导致养殖全程恶臭、养殖场全域恶臭，成为严重影响养殖场周边群众生活突出环境问题；

二是粪污和秸秆未同步协同处置。养殖产生粪污，种植产生秸秆，两种废弃物在一地同时存在是很常见的，现有粪污处置和秸秆处置技术路线都是针对二者分别进行处置而设计，养殖粪污、秸秆单独分散利用处置，没有实现两者一起协同处置，在实际应用中粪污处置达标费用高、秸秆彻底处置难度大，导致养殖粪污污染不能根除、秸秆基本不处置，成为始终难以解决的农业环境问题。

三是不能保障生物安全。在农业种养殖作业中，没有将病毒和细菌杀灭作为一个专门问题纳入粪污和秸秆处置过程设计可靠性高的脱毒工艺过程，对动物疫病病毒和作物的病虫害杀灭操作都是采用在养殖和种植过程中使用化学药品消杀的办法，受限于农业种养殖从业人员操作的可靠性，病毒和病虫害常常杀灭不完全，导致动物疫病在环境扩散传染、作物的病虫害在土壤难以根治，土壤疫病安全难以保障。

四是没有完全肥化。现有处置技术路线对粪污和秸秆进行处置利用率不高。对粪污处置先部分甲烷化，产出沼气作为能源利用，余下的高浓度沼液少部分还田外，大部分需作为污染物进行减量和达标处置，产生的固体部分以作为有机肥利用或作为固体废物排放进行处置，液体部分作为废水进行专门处理后达标排放，整个粪污处置过程完成后产出沼气和少量有机肥作为资源再利用，大量废水废渣排入环境产生污染，没有实现粪污的完全资源化，更没有实现粪污完全肥料化再利用。秸秆利用方法多采用粉碎后干堆发酵，由于处置并不彻底，处置产物无论是肥料还田还是作为饲料都不太受欢迎，很多秸秆依然是焚烧或就近堆放在没有耕作的地方自然腐烂。除沼气外，粪污和秸秆处置后没有成为有机肥的部分都成了污染物，变成农业面源污染源。

五是处理后产物质量稳定性难以保障。采用现有技术处置秸秆和粪污，制造饲料或有机肥的过程基本上是开放或半开放干堆自然发酵，这个过程没有进行反应速度、反应均一性和反应程度的精准过程设计和工艺条件控制，难以保证产出的饲料或肥料质量不稳定、生物、物理、化学三方面的质量指标稳定性，对作物和土壤确定安全也难以保证，使用效果欠佳，农民使用积极性不高，影响大规模推广使用。

这些问题是现有处置技术路线本身带来的，只要将种养废弃物作为污染物对待的处置思路不变，以此研发的处置技术，就无法避免上述问题，导致种养废弃物始终无法妥善有效完全处置，违法违规排放无法杜绝，农村环境污染日益严重。

技术实现要素：

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺。同现有处置技术相比较，本专利具有的显著区别，粪污和秸秆协同处置技术一并解决农业废物、实用性针对性强，全资源化处置思路和非甲烷化工艺途径从源头上解决污染问题，生物活性双回流技术维持各步反应的稳定进行、保障处置效果。

本发明是这样实现的，构造一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；工艺过程为七个步骤；

（一）、菌剂的制备和使用：要实现上述处置工艺发挥作用，需要向养殖圈舍、积粪池和固液配比操作中加入菌剂；

（二）、积粪池除臭：畜禽粪污因肠道细菌作用产生臭味物质而具有恶臭，排出体外后因粪便自然降解而加强，圈舍粪污集中收集后恶臭污染非常严重，如果不加以解决，恶臭会伴随粪污处置全过程并会扩散和污染周围环境；集粪池是圈舍后首个主要恶臭点，在此实施除臭效率高；本过程是源头解决粪污恶臭所设，同时也是对粪污的初步降解；

（三）、固液配比调节：设置本过程目的是为协同降解反应准备合格进料；

（四）、协同降解：该过程是一个受控生物反应过程，任务是将固液混合机出来的秸秆和粪污混合物快速降解，为后续处置反应的正常进行奠定基础；

（五）、生物脱毒：该过程是一个受控生物反应过程，任务是将协同降解后的秸秆和粪污混合物进一步降解，并控制反应温度在50-125℃之间并稳定24小时以上实现病毒和细菌的杀灭，为肥化反应的正常进行奠定基础；

（六）、肥化反应：该过程是一个非受控生物反应过程，任务是将生物脱毒后的秸秆和粪污混合物进一步降解、自然肥化，为堆积后熟的正常进行奠定基础；

（七）、堆积后熟：秸秆和粪污混合物完成肥化反应后，停止翻凉操作，将其自然堆放于干燥区域进行后熟。堆积后熟的时间以达到有机肥质量要求的时间进行确定，以不超过30天为宜。

根据本发明所述一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；对于步骤（一）来讲；其选育和扩大培养操作方法如下：

（1）菌种选育：该专用菌剂是由自然界分离选育的专门功能微生物进行扩培、扶壮后制成；功能微生物系从存在粪污的潮湿地、粪水或肥沃土壤中分离，具有在厌氧、兼氧的缺氧条件下降解粪污能力，在50-125℃温度区间具有良好生长繁殖能力和生物活性；菌种选育需要选出具有粪污降解能力的菌株，还要筛选出在50-125℃温度区间具有良好生长繁殖能力和生物活性的菌株；

（2）菌种扩大培养操作：菌种选育完成后，菌种扩大培养需要实现将菌株进行实验室扩大培养、扶壮，增加生物活性、提高粪污降解能力，增强耐高温能力特别是在50-125℃温度区间具有良好生长繁殖能力和粪污降解能力。

根据本发明所述一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；对于步骤（二）来讲；具体说明如下：

本专利集粪池除臭采用在粪污表面构筑轻型浮动生物床，在生物床上配上足量专用菌剂形成除臭生物反应床，专用菌剂在其中发挥活性，将粪污上部表层中的恶臭物质降解并分解从粪污中挥发出来的恶臭气体，阻隔集粪池粪污恶臭扩散，实现粪污除臭；

（1）除臭专用菌初培及使用方法：先将微生物除臭菌剂、葡萄糖、井水或优于三类水质的地表水按一定比例充分混合活化后，采用专门设计的加料设备均匀喷洒于集粪池内，使微生物菌剂在粪水中迅速繁殖，中止粪污自然降解反应，分解已经产生的臭味物质，消减氨臭；

（2）正常生产操作方法：在粪污处置系统稳定正常运行后，将生物脱毒反应后部分液体导出后作为菌水暂存，作为生物活性载体回流至集粪池，与粪水充分混合，使菌群活跃度增加，维持生物反应速率，保证粪污除臭效率，迅速消除恶臭；根据反应效果适时添加除臭专用菌，保证生物除臭反应正常稳定；

（3）轻型浮动生物床构建：以三级为宜。首先在积粪池粪水表层均匀布设多孔轻型模块生物填料床，为功能微生物菌剂提供着床和反应条件，再将功能微生物菌剂加糖水混合，喷洒在生物填料表面扩繁培养2-3天。

根据本发明所述一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；对于步骤（三）来讲；具体说明如下：经粉碎后的秸秆和经集粪池除臭的粪污分别送入带式计量机或槽式计量器，按照协同反应所需加料量进行计量，在此过程中同步加入生物菌剂，再分别送入固液混合机充分混合均匀反应后送协同降解进料仓暂存；槽式计量器设计为带锥底的圆柱筒体，便于计量和放料；固液混合机设计成带锥底的圆柱筒体，内设螺旋搅拌器的便于计量和放料；

在反应启动阶段直接加入初培的生物菌剂，待后续步骤反应强度达到粪污处置要求、整个处置过程工艺正常稳定进入常态后，以肥化反应后生物活性回流料代替初培的生物菌剂，进行生物活性维持；本步生物菌剂的初培与集粪池生物菌剂的初培操作相同；秸秆和粪污的加料比例以协同降解反应正常进行所需的含水率计算确定；以维持协同降解反应的正常速度和强度需要确定反应启动阶段生物菌剂的加料比例和进入常态后的生物活性回流料加料量，根据协同反应的进行情况调节优化，使协同降解反应处于稳定受控状态；

过程控制参数：本过程控制参数秸秆粉料粒度、秸秆粉料加料量、粪污含水率、粪污加料量、生物菌剂添加量共五项，通过控制这些参数使秸秆和粪污经固液混合机混合后的混合物含水率符合协同降解反应的进料要求；这些参数中，秸秆粉料粒度以大于0.5小于5cm为宜；粪污含水率通过对集粪池粪污取样分析确定，秸秆粉料和粪污加料量根据协同降解反应的进料要求含水率计算并通过计量器量定，协同降解反应的进料含水率控制在30%-70%之间；生物菌剂添加量为粪污量的0.01-0.5%计，均匀添加于秸秆和粪污中。

根据本发明所述一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；对于步骤（四）来讲；具体说明如下：本过程是通过专门研制的协同生物降解反应器来实现的；协同生物降解反应器由计量进料器和生物反应器两大主体构成，计量进料器采用带式计量机或槽式计量器同螺旋输送机组成；槽式计量进料器由计量槽、放料底阀、螺旋输送机构成；生物反应器为圆柱结构，分卧式和立式两种；卧式生物反应器为圆柱形回转窑结构，在外表面设置有固定齿轮、进料口、出料口，内壁设有螺旋导流片和气体、固体分布器，通过外接电机驱动反应器外表固定齿轮旋转，实现反应器内物料的混合、搅拌、移动、出料，控制旋转的转速实现加入反应器内物料的混合搅拌程度和停留时间，控制旋转方向实现反应器内物料的停留、移动和出料，通过向气体分布器加入空气进行反应器氧含量的控制和动态调节，通过向固体分布器加入含专用菌剂的生物菌料实现生物反应活性菌的过程动态调节，采用在线监测生物反应器内物料温度判定反应进行情况和程度，反应器进料口和出料口设有物料挡板阀，将协同降解进料仓合格出料和专用菌剂同步加入，经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和初步无害化；立式生物反应器为两端有封头的圆筒型结构，通过内设通用型搅拌器实现反应器内物料的混合、搅拌、移动，通过控制物料进料、出料时间间隔实现物料在反应器内停留时间控制，通过在底部设置放料机实现放料，通过在搅拌器内或反应器内设立气体分布器加入空气进行反应器氧含量的控制和动态调节，通过在反应器内设立固体分布器加入含专用菌剂的生物菌料实现生物反应活性菌的过程动态调节，采用设立温度在线监测装置检测生物反应器内物料温度判定反应进行情况和程度，生物反应器进料口和出料口设有物料挡板阀，反应器顶部设立安全阀和防爆膜片，将协同降解进料仓合格出料和专用菌剂同步加入，经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和初步无害化。

（1）过程工艺流程：该过程采用专门研制的协同生物反应器，将固液混合机合格出料和专用菌剂同步加入，经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和无害化；反应完成后物料送生物脱毒过程继续处理；

（2）过程操作说明：协同降解过程的进料全部来自于协同降解料仓；物料经带式计量机或槽式计量器计量后加入协同生物反应器，将协同降解进料仓合格物料和专用菌剂同步加入，加料时开进料口挡板阀、关出料口挡板阀；槽式计量器设计为带锥底的圆柱体容器，通过量度物料高度计量加入生物反应器物料的体积，进料完成后关闭进料口挡板阀，开启外接电机驱动卧式反应器外表固定齿轮使生物反应器旋转或驱动立式反应器搅拌器，对物料混合、搅拌，开始生物降解反应；卧式反应器通过控制筒体旋转的转速实现对反应器内物料的混合搅拌和停留时间的控制，控制卧式反应器旋转方向实现反应器内物料的停留、移动和出料；立式反应器通过控制物料进料、出料时间间隔实现物料在反应器内停留时间控制；通过生物反应器内温度的上升情况判断生物反应情况，当升温慢、温度低时，通过向气体分布器加入空气提升反应器氧含量或通过向固体分布器加入含专用菌剂的生物菌料，提高生物活性，提升反应速度；经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和初步无害化；反应达到终点后放料，卧式生物反应器通过改变生物反应器筒体旋转方向实现放料，立式反应器搅拌器通过开启放料机实现放料；

（3）过程控制参数：协同降解过程的反应进行状况直接关系到后续处理过程的进行，需要通过工艺条件的精准控制保障降解的正常进行；加料量以协同生物降解反应器容积的70%-80%控制，物料停留时间按照以2-5小时以内控制，反应温度以35-45℃控制。

根据本发明所述一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；对于步骤（五）来讲；具体说明如下：

（1）本过程是通过专门研制的生物脱毒反应器来实现的；生物脱毒反应器由进料器和生物反应器两大主体构成，进料器由带式计量机或槽式计量器、放料底阀、螺旋输送机构成；生物脱毒反应器为圆柱形结构，在外部设置有夹套，夹套外设有保温层；生物脱毒反应器设有进料口、出料口、呼吸管、压力阀和防暴膜片，设有压力表、温度计和可燃气体监测仪；呼吸管设沉水弯管作为放尽管，将反应过程中产生的部分冷凝液体放出回流；压力阀和防暴膜片属于生物脱毒反应器的安全保护装置；采用在线监测生物反应器内物料温度判定反应进行情况和程度；经一定时间生物脱毒反应，实现有害物质完全降解，有害细菌完全杀灭，实现秸秆和粪污混合物无害化；

（2）过程操作说明：生物脱毒的进料全部来自于协同降解出料；物料经带式计量机或槽式计量器计量后加入生物脱毒反应器，加料时开进料口挡板阀、关出料口挡板阀；槽式计量器设计为带锥底的圆柱体容器，通过量度物料高度计量加入生物脱毒反应器物料的体积；进料完成后关闭进料口挡板阀，调节压力阀开启值小于反应器的承压值开始反应；反应过程中产生的液体由呼吸管放尽管部分放出暂存，用于回流到集粪池和养殖圈舍生物活性回流载体；当反应达到终点后开启反应器出料口挡板阀，将物料放出送入肥化反应区；

（3）过程控制参数：脱毒反应进行状况直接关系到有机肥质量，必需确保反应达到终点；反应终点以温度达到60-125℃稳定24小时确定；加入生物脱毒反应器物料的体积不超过反应器总容积的75%。

根据本发明所述一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，其特征在于；对于步骤（六）来讲，具体说明如下：本过程是通过敞开式堆存、定时翻凉方式专门来实现的；完成生物脱毒的秸秆和粪污混合物通过传送带送入肥化区堆存，定时翻凉，维持生物降解反应的缓慢进行，实现秸秆和粪污混合物的完全肥化；肥化时间以5-7天为宜；以秸秆和粪污混合物含水率小于40%作为肥化反应达到终点的判断依据。

本发明具有如下优点：

同现有处置技术相比较，本专利具有的显著区别，技术创新点如下：

（一）采用完全肥料化的处置利用思路，将农牧废弃物变为资源。农业种养殖废弃物主要是养殖场粪污和农作物秸秆，现有的处置技术思路都是把它们作为污染物对待，着力点都是放在如何削减污染负荷，最终实现达标排放。由于粪污中cod、nh3-n、总磷、固形物含量非常高，要处理到指标都符合国家的环境排放标准，技术难度很大，工艺过程复杂，运行条件苛刻，处理费用高昂。虽然在技术上不断进行完善，但是养殖场臭不可闻、污染严重、人见人嫌、投诉不断的四个主要问题始终无法有效解决，农作物秸秆的处置则主要是焚烧，严重污染空气，虽然国家制定法律条款予以禁止，但由于缺乏有效的其他利用途径，秸秆焚烧屡禁不止。导致这些问题都是因为把农业种养殖废弃物看做污染物、并且用治理减污的办法处置成达到国家标准、可以向环境排放的污染物。本专利在处置思路上从将种养殖废弃物作为污染物处置转变到成将其作为资源进行利用，技术措施上从着力于污染治理、达标排放转向解决阻碍资源化利用的相关问题，本专利围绕这两点提供一系列技术方法，对农业种养殖废弃物进行非甲烷化生物降解，实现了农业种养殖废弃物资源化利用。

（二）采取非甲烷化总体工艺路线，避免沼气化处置系列问题。结合处置利用思路，本专利在实现农业种养殖废弃物资源化利用技术路线上，针对具体问题采取针对性工艺，放弃甲烷化、选择非甲烷化方式，将养殖粪污转化为可以市售的有机肥，既避免了沼气发电投资高、管理难、效益靠政策等问题，又避免了现有粪污还田需配套周边大量土地的问题。通过在技术上实现固体粪污无害化、有机化，将有害污染物成分转化为农作物可以吸收的养分，把粪污制成真正高效的有机肥，彻底变粪为肥，产出的有机肥富含氨基酸、复合多肽、低聚糖等多种促生长营养因子，是良好的作物生长营养源和有机土壤改良剂，广泛应用于有机种植，可改良土壤、提高肥力，减少对化肥的依赖，系优质高效有机肥；含复合益生菌、高活性菌体蛋白等有益功能微生物，可显著增强植物的免疫力、抗病力，提高作物生长和产出能力，提高农产品品质，降低农药及化学类药品的使用。持续科学施用可改良土壤、不污染农田，广泛应用于有机种植，提供高品质、绿色生态、环保的农牧产品。此种资源化利用途径将粪污回归为肥，成为有机种养殖的关键环节，解决了养殖粪污利用这个老大难的问题，真正做到绿色健康发展、清洁养殖，生态种植。

（三）实现农牧废弃物环境零污染：1：废水全部资源化回用不外排。根据养殖场所处的位置，液体粪污和污水按以下两种方式之一进行资源化处置，实现废水全部回收利用，不对外排放：

（1）生物受控降解反应，全部消纳废水不外排。针对用水条件好、无中水回用需求的养殖场，在养殖废弃物资源化处置过程中，本专利采取针对性工艺和反应条件，将养殖粪污中尿液和水分在可受控生物降解反应中梯度减量、全部消纳，实现粪污资源化处置后唯一产品为优质高效有机肥，不产生其它废水，实现整个过程零排放。

（2）废水资源性回收，不对外排放。针对缺水环境，采用专用功能微生物和与此相配套的工艺过程，将养殖粪污中尿液和稀粪的水分分离出来，分别进行生物降解，除去臭味、病菌，固体部分成为优质高效有机肥，液体部分成为满足回用要求的中水，可以根据周围回用需求条件制备成渔业养殖营养补水、园林绿化和农业灌溉用水、圈舍冲洗回用水，不外排。因有机肥中带走部分水分，致使粪污处理后产生的回用水数量减少，循环回用冲洗圈舍时尚需用新鲜水补足减量部分，从而保证水不外排。

2、养殖全域生物除臭。养殖场的恶臭主要来源于两个方面：一是粪污自然降解产臭产生臭味物质，二是采用现有技术的污染治理过程继续产生臭味物质。本专利把养殖场的恶臭作为首要问题，在粪污的暂存区域和处理过程设置专用生物反应器中止暴露粪污自然降解反应，防止臭味物质产生，并对已经产生的臭味物质进行快速分解消除，实现有机肥和回用水气味正常，实现整个养殖区域都消除臭味，人员基本没有不适感，根本提升养殖场感官指标。

3、种养殖废弃物协同处置。本专利采取有效工艺过程，将养殖粪污和作物秸秆进行同步协同进行无害化、资源化处置，实现了种养殖废弃物一并资源化利用。

附图说明

图1是本专利的主要工艺流程示意图；

图2是步骤二中轻型浮动生物床构建示意图；

图3是步骤三过程工艺流程示意图；

图4是步骤四过程工艺流程示意图；

图5是步骤五过程工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-图5对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种农业种养殖废弃物生物协同降解制有机肥工艺，本专利的具体说明如下：

（一）主要工艺流程：采用上述工艺处理养殖粪污，所有产物不再是需要排放的污染物，而是有价资源。其中固体全部作为有机肥市售，液体部分采用生物受控降解反应全部消纳不外排或资源性中水回用不外排两种

方式再利用，实现粪污、秸秆全部资源化处置和养殖生产污染零排放。

（二）工艺流程简述如图1所示；

1、处置过程总述：采用本专利技术将畜禽养殖场产生的粪污和农作物秸秆混合同步进行微生物非甲烷化降解，全部无害化、资源化处置利用，处置总体工艺过程为：养殖圈舍产生的粪污统一收集到集粪池加入专用专用菌剂除臭，然后与秸秆粉料混合进行固液比调配，达到协同降解反应的进料条件要求后进行具体处置，经协同降解、生物脱毒、肥化反应、堆积后熟四个针对性主体处置步骤，完成粪污、秸秆全部无害化、资源化处置过程。

2、生物反应的启动和维持：为了保证各个处置过程生物反应的顺利进行，反应初期需要在养殖圈舍粪污、集粪池粪污和协同降解反应器直接添加一定比例的专用生物菌剂启动生物反应，随着专用生物菌活性的发挥，反应强度逐渐增强，当反应强度达到粪污处置要求后停止添加专用生物菌剂，采用生物活性双回流维持各步反应的稳定进行：即将固液物料由肥化反应后部分导出回流到协同降解反应、液体物料由生物脱毒后部分导出并回流到集粪池和圈舍，以保证处置全过程生物活性始终保持一定强度、整个处置过程生物反应正常稳定。当生物活性衰减导致反应强度减弱时，向集粪池和协同降解反应器中适当补充专用生物菌剂提升整个处置过程中生物活性、提高反应强度，保证各步反应的稳定进行和处置运行效果。

3、处置产物的资源化利用：经四个主体处置步骤，粪污和秸秆成为合格的有机肥，通过包装后出售。生物脱毒反应中会产生一定数量的液体，其中含生物活性菌，导出后作为菌水暂存，以两种方式资源化利用不外排：一是直接作为生物活性回流载体，回补集粪池作为除臭菌剂补充源、回补养殖圈舍除臭冲粪，经后续处置步骤梯度减量、全部在有机肥中消纳，二是经多级生物降解后成为资源性中水回用于农田灌溉、渔业补水、园林绿化。

（三）下面对本发明工艺过程进行详细说明：

各个具体工艺过程说明如下：

1、专用菌剂的制备和使用：要实现上述处置工艺发挥作用，需要向养殖圈舍、积粪池和固液配比操作中加入专用菌剂。其选育和扩大培养操作方法如下：

（1）菌种选育：该专用菌剂是由自然界分离选育的专门功能微生物进行扩培、扶壮后制成。功能微生物系从存在粪污的潮湿地、粪水或肥沃土壤中分离，具有在厌氧、兼氧的缺氧条件下降解粪污能力，在50-125℃温度区间具有良好生长繁殖能力和生物活性。

菌种选育需要选出具有粪污降解能力的菌株，还要筛选出在50-125℃温度区间具有良好生长繁殖能力和生物活性的菌株。

（2）菌种扩大培养操作：

菌种选育完成后，菌种扩大培养需要实现将菌株进行实验室扩大培养、扶壮，增加生物活性、提高粪污降解能力，增强耐高温能力特别是在50-125℃温度区间具有良好生长繁殖能力和粪污降解能力。

2、积粪池除臭：畜禽粪污因肠道细菌作用产生臭味物质而具有恶臭，排出体外后因粪便自然降解而加强，圈舍粪污集中收集后恶臭污染非常严重，如果不加以解决，恶臭会伴随粪污处置全过程并会扩散和污染周围环境。集粪池是圈舍后首个主要恶臭点，在此实施除臭效率高。本过程是专门解决粪污恶臭所设，同时也是对粪污的初步降解。具体说明如下：本专利集粪池除臭采用在粪污表面构筑轻型浮动生物床，在生物床上配上足量专用菌剂形成除臭生物反应床，专用菌剂在其中发挥活性，将粪污上部表层中的恶臭物质降解并分解从粪污中挥发出来的恶臭气体，阻隔集粪池粪污恶臭扩散，实现粪污除臭。

（1）除臭专用菌初培及使用方法：先将微生物除臭菌剂、葡萄糖、井水或优于三类水质的地表水按一定比例充分混合活化后，采用专门设计的加料设备均匀喷洒于集粪池内，使微生物菌剂在粪水中迅速繁殖，中止粪污自然降解反应，分解已经产生的臭味物质，消减氨臭。

（2）正常生产操作方法：在粪污处置系统稳定正常运行后，将生物脱毒反应后部分液体导出后作为菌水暂存，作为生物活性载体回流至集粪池，与粪水充分混合，使菌群活跃度增加，维持生物反应速率，保证粪污除臭效率，迅速消除恶臭。根据反应效果适时添加除臭专用菌，保证生物除臭反应正常稳定。

（3）轻型浮动生物床构建：以三级为宜。首先在积粪池粪水表层均匀布设多孔轻型模块生物填料床，为功能微生物菌剂提供着床和反应条件，再将功能微生物菌剂加糖水混合，喷洒在生物填料表面扩繁培养2-3天。示意图如如2所示。

3、固液配比调节：设置本过程目的是为协同降解反应准备合格进料。具体叙述如下：

（1）过程工艺流程如图3所示:

（2）过程操作说明：经粉碎后的秸秆和经集粪池除臭的粪污分别送入带式计量机或槽式计量器，按照协同反应所需加料量进行计量，在此过程中同步加入生物菌剂，再分别送入固液混合机充分混合均匀反应后送协同降解进料仓暂存。槽式计量器设计为带锥底的圆柱筒体，便于计量和放料。固液混合机设计成带锥底的圆柱筒体，内设螺旋搅拌器便于计量和放料。

在反应启动阶段直接加入初培的生物菌剂，待后续步骤反应强度达到粪污处置要求、整个处置过程工艺正常稳定进入常态后，以肥化反应后生物活性回流料代替初培的生物菌剂，进行生物活性维持。本步生物菌剂的初培与集粪池生物菌剂的初培操作相同。秸秆和粪污的加料比例以协同降解反应正常进行所需的含水率计算确定。以维持协同降解反应的正常速度和强度需要确定反应启动阶段生物菌剂的加料比例和进入常态后的生物活性回流料加料量，根据协同反应的进行情况调节优化，使协同降解反应处于稳定受控状态。

（3）过程控制参数：本过程控制参数秸秆粉料粒度、秸秆粉料加料量、粪污含水率、粪污加料量、生物菌剂添加量共五项，通过控制这些参数使秸秆和粪污经固液混合机混合后的混合物含水率符合协同降解反应的进料要求。这些参数中，秸秆粉料粒度以大于0.1小于5cm为宜，粪污含水率通过对集粪池粪污取样分析确定，秸秆粉料和粪污加料量根据协同降解反应的进料要求含水率计算并通过计量器量定，协同降解反应的进料含水率控制在30%-70%之间，生物菌剂添加量为粪污量的0.01-0.5%计，生物菌剂均匀添加于秸秆和粪污中。

4、协同降解：该过程是一个受控生物反应过程，任务是将固液混合机出来的秸

秆和粪污混合物快速降解，为后续处置反应的正常进行奠定基础。具体说明如下：

本过程是通过专门研制的协同生物降解反应器来实现的。协同生物降解反应器由计量进料器和生物反应器两大主体构成，计量进料器采用带式计量机或槽式计量器同螺旋输送机构成；协同生物反应器为圆柱形结构，分卧式和立式两种；卧式生物反应器为圆柱形回转窑结构，在外表面设置有固定齿轮、进料口、出料口，内壁设有螺旋导流片和气体、固体分布器，通过外接电机驱动反应器外表固定齿轮旋转，实现反应器内物料的混合、搅拌、移动、出料，控制旋转的转速实现加入反应器内物料的混合搅拌程度和停留时间，控制旋转方向实现生物反应器内物料的停留、移动和出料，通过向气体分布器加入空气进行反应器氧含量的控制和动态调节，通过向固体分布器加入含专用菌剂的生物菌料实现生物反应活性菌的过程动态调节，采用在线监测生物反应器内物料温度判定反应进行情况和程度，生物反应器进料口和出料口设有物料挡板阀，将协同降解进料仓合格出料和专用菌剂同步加入，经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和初步无害化；立式生物反应器为两端有封头的圆筒型结构，生物反应器通过内设通用型搅拌器实现反应器内物料的混合、搅拌、移动，通过控制物料进料、出料时间间隔实现物料在反应器内停留时间控制，通过在底部设置放料机实现放料，通过在搅拌器内或反应器内设立气体分布器加入空气进行反应器氧含量的控制和动态调节，通过在反应器内设立固体分布器加入含专用菌剂的生物菌料实现生物反应活性菌的过程动态调节，采用设立温度在线监测装置检测生物反应器内物料温度判定反应进行情况和程度，生物反应器进料口和出料口设有物料挡板阀，反应器顶部设立安全阀和防爆膜片，将协同降解进料仓合格出料和专用菌剂同步加入，经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和初步无害化。

（1）过程工艺流程如图4；该过程采用专门研制的协同生物反应器，将固液混合机合格出料和专用菌剂同步加入，经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和无害化。反应完成后物料送生物脱毒过程继续处理。

（2）过程操作说明：协同降解过程的进料全部来自于协同降解料仓；物料经带式计量机或槽式计量器计量后加入协同生物反应器，将协同降解进料仓合格物料和专用菌剂同步加入，加料时开进料口挡板阀、关出料口挡板阀；槽式计量器设计为带锥底的圆柱体容器，通过量度物料高度计量加入生物反应器物料的体积；进料完成后关闭进料口挡板阀，开启外接电机驱动卧式反应器外表固定齿轮使生物反应器旋转或驱动立式反应器搅拌器，对物料混合、搅拌，开始生物降解反应；控制卧式反应器筒体旋转的转速实现对反应器内物料的混合搅拌和停留时间的控制，控制卧式反应器旋转方向实现生物反应器内物料的停留、移动和出料；立式反应器通过控制物料进料、出料时间间隔实现物料在反应器内停留时间控制；通过生物反应器内温度的上升情况判断生物反应情况，当升温慢、温度低时，通过向气体分布器加入空气提升反应器氧含量或通过向固体分布器加入含专用菌剂的生物菌料，提高生物活性，提升反应速度；经一定时间快速生物反应活化，降解有害物质，杀灭有害细菌，实现彻底除臭和初步无害化；反应达到终点后出料，卧式生物反应器通过改变生物反应器旋转方向实现放料，立式反应器搅拌器通过开启放料机实现放料；

（3）过程控制参数：协同降解过程的反应进行状况直接关系到后续处理过程的进行，需要通过工艺条件的精准控制保障降解的正常进行。加料量以协同生物降解反应器容积的70%-80%控制，物料停留时间按照以2-5小时控制，反应温度以35-45℃控制。

5、生物脱毒：该过程是一个受控生物反应过程，任务是将协同降解后的秸秆和粪污混合物进一步降解，控制反应温度在50-125℃之间并稳定24小时以上，实现病毒和细菌的杀灭，为堆积后熟的正常进行奠定基础。具体说明如下：本过程是通过专门研制的生物脱毒反应器来实现的；生物脱毒反应器由进料器和生物反应器两大主体构成，进料器由带式计量机或槽式计量器、放料底阀、螺旋输送机构成；生物脱毒反应器为圆柱形结构，在外部设置有夹套，夹套外设有保温层；生物脱毒反应器设有进料口、出料口、呼吸管、压力阀和防暴膜片，设有压力表、温度计和可燃气体监测仪；呼吸管设沉水弯管作为放尽管，将反应过程中产生的部分冷凝液体放出回流；压力阀和防暴膜片属于生物脱毒反应器的安全保护装置；采用在线监测生物反应器内物料温度判定反应进行情况和程度；经一定时间生物脱毒反应，实现有害物质完全降解，有害细菌完全杀灭，实现秸秆和粪污混合物无害化；

（1）过程工艺流程如图5；

（2）过程操作说明：生物脱毒的进料全部来自于协同降解出料。物料经带式计量机或槽式计量器计量后加入生物脱毒反应器，加料时开进料口挡板阀、关出料口挡板阀；槽式计量器设计为带锥底的圆柱体容器，通过量度物料高度计量加入生物脱毒反应器物料的体积；进料完成后关闭进料口挡板阀，调节压力阀开启值小于反应器的承压值开始反应；反应过程中产生的液体由呼吸管放尽管部分放出暂存，用于回流到集粪池和养殖圈舍生物活性回流载体；当反应达到终点后开启反应器出料口挡板阀，将物料放出送入肥化反应区；

（3）过程控制参数：脱毒反应进行状况直接关系到有机肥质量，必需确保反应达到终点；反应终点以温度达到50-125℃稳定24小时确定；加入生物脱毒反应器物料的体积不超过反应器总容积的75%。

6、肥化反应：该过程是一个非受控生物反应过程，任务是将生物脱毒后的秸秆和粪污混合物进一步降解、自然肥化，为堆积后熟的正常进行奠定基础。具体说明如下：本过程是通过敞开式堆存、定时翻凉方式专门来实现的；完成生物脱毒的秸秆和粪污混合物通过传送带送入肥化区堆存，定时翻凉，维持生物降解反应的缓慢进行，实现秸秆和粪污混合物的完全肥化；肥化时间以5-7天为宜；以秸秆和粪污混合物含水率小于40%作为肥化反应达到终点的判断依据。

7、堆积后熟：秸秆和粪污混合物完成肥化反应后，停止翻凉操作，将其自然堆放于干燥区域进行后熟。堆积后熟的时间以达到有机肥质量要求的时间进行确定，以不超过30天为宜。

我国农业现代化进程仍在进行，产业化、集约化程度将继续提高，这种趋势不可逆转，大豆、小麦、玉米、水稻等传统大宗粮食作物种植面积和产量，猪牛羊、鸡鸭鹅等畜禽出栏数量和规模化养殖程度都会不断提高，因此可以预见，种养废弃物特别是秸秆和养殖粪污产生数量会更大。根据有关资料载明的养殖污染物排放系数，干清粪的集约化生猪养殖每头猪每天至少要产生粪便1.3-2.17kg，尿液2.0-3.5kg，一个10000头存栏规模养猪场平均每天粪便可达170吨、尿液280吨，如果水泡粪集约化养殖每头猪每天产生粪污混合物可达15-20kg以上，以此为出粪方式的规模化养殖场粪污产量则更大。如果不提高处置技术，优化处置方式，种养殖业继续发展给农村环境带来的污染风险将会加剧。

现有处置技术路线不同程度存在养殖粪污恶臭、秸秆粪污分散处置、有害病菌杀灭不彻底、粪污完全肥化程度低、有机肥质量保障难等五方面问题，针对这些问题，本专利权人以实现农业种养殖废弃物特别是作物秸秆和养殖粪污的完全资源化处置为目的，以非甲烷化、完全肥化利用为实现技术途径设计处置流程，设定除臭、协同降解、生物脱毒、肥化反应、堆积后熟五个主体工艺过程，对应解决现有处置技术路线不同程度存在的养殖粪污恶臭、秸秆粪污同步处置、有害病菌杀灭不彻底、秸秆粪污完全肥化程度低、有机肥质量保障难五方面问题，通过确定科学合理的操作条件，选育专门功能微生物，设计专用生物反应器，保障研究成功“农业种养殖废弃物微生物活性双循环协同降解技术”，形成了本专利。本专利将畜禽养殖场产生的粪污和农作物秸秆混合同步进行微生物非甲烷化降解，全部无害化、资源化处置利用，产物为优质高效有机肥，在缺水地区，处置过程中可根据当地环境和水资源配置状况选择将部分中水导出以适当方式资源化回用，实现农业种养殖废弃物完全资源化，养殖生产无污染物排放、不占用环境容量，秸秆不再焚烧污染空气。

本专利的技术创新点

同现有处置技术相比较，本专利具有的显著区别，技术创新点如下：

（一）采用完全肥料化的处置利用思路，将农牧废弃物变为资源。农业种养殖废弃物主要是养殖场粪污和农作物秸秆，现有的处置技术思路都是把它们作为污染物对待，着力点都是放在如何削减污染负荷，最终实现达标排放。由于粪污中cod、nh3-n、总磷、固形物含量非常高，要处理到指标都符合国家的环境排放标准，技术难度很大，工艺过程复杂，运行条件苛刻，处理费用高昂。虽然在技术上不断进行完善，但是养殖场臭不可闻、污染严重、人见人嫌、投诉不断的四个主要问题始终无法有效解决，农作物秸秆的处置则主要是焚烧，严重污染空气，虽然国家制定法律条款予以禁止，但由于缺乏有效的其他利用途径，秸秆焚烧屡禁不止。导致这些问题都是因为把农业种养殖废弃物看做污染物、并且用治理减污的办法处置成达到国家标准、可以向环境排放的污染物。本专利在处置思路上从将种养殖废弃物作为污染物处置转变到成将其作为资源进行利用，技术措施上从着力于污染治理、达标排放转向解决阻碍资源化利用的相关问题，本专利围绕这两点提供一系列技术方法，对农业种养殖废弃物进行非甲烷化生物降解，实现了农业种养殖废弃物资源化利用。

（二）采取非甲烷化总体工艺路线，避免沼气化处置系列问题。本专利结合完全肥料化处置利用思路，在实现农业种养殖废弃物资源化利用技术路线上放弃甲烷化、选择非甲烷化方式，将养殖粪污转化为可以市售的有机肥，既避免了沼气发电投资高、管理难、效益靠政策等问题，又避免了现有粪污还田需配套周边大量土地的问题。通过在技术上实现粪污无害化、有机化，将有害污染物成分转化为农作物可以吸收的养分，把粪污制成真正的有机肥，彻底变粪为肥，产出的有机肥富含氨基酸、复合多肽、低聚糖等多种促生长营养因子，是良好的作物生长营养源和有机土壤改良剂，广泛应用于有机种植，可改良土壤、提高肥力，减少对化肥的依赖，系优质高效有机肥；含复合益生菌、高活性菌体蛋白等有益功能微生物，可显著增强植物的免疫力、抗病力，提高作物生长和产出能力，提高农产品品质，降低农药及化学类药品的使用。持续科学施用可改良土壤、不污染农田，广泛应用于有机种植，提供高品质、绿色生态、环保的农牧产品。此种资源化利用途径将粪污回归为肥，成为有机种养殖的关键环节，解决了养殖粪污利用这个老大难的问题，真正做到绿色健康发展、清洁养殖，生态种植。

（三）实现农牧废弃物环境零污染。

1：废水全部资源化回用不外排。根据养殖场所处的位置，液体粪污和污水按以下两种方式之一进行资源化处置，实现废水全部回收利用，不对外排放。

（1）生物受控降解反应全部消纳不外排。针对用水条件好、无中水回用需求的养殖场，在养殖废弃物资源化处置过程中，本专利采取针对性工艺和反应条件，将养殖粪污中尿液和水分在可控生物降解反应中梯度减量、全部消纳，实现粪污资源化处置后唯一产品为优质高效有机肥，不产生其它废水，实现整个过程零排放。

（2）废水资源性回收不外排。针对缺水环境，采用专用功能微生物和与此相配套的工艺过程，将养殖粪污中尿液和稀粪的水分分离出来，分别进行生物降解，除去臭味、病菌，固体部分成为优质高效有机肥，液体部分成为满足回用要求的中水，根据周围回用需求条件制备成渔业养殖营养补水、园林绿化和农业灌溉用水、圈舍冲洗回用水，不外排。因有机肥中带走部分水分，致使粪污处理后产生的回用水数量减少，循环回用冲洗圈舍时尚需用新鲜水补足减量部分，从而保证水不外排。

2、养殖全域生物除臭。养殖场的恶臭主要来源于两个方面：一是粪污自然降解产臭产生臭味物质，二是采用现有技术的污染治理过程继续产生臭味物质。本专利把养殖场的恶臭作为首要问题，在粪污的暂存区域和处理过程设置专用生物反应器中止暴露粪污自然降解反应，防止臭味物质产生，并对已经产生的臭味物质进行快速分解消除，实现有机肥和回用水气味正常，实现整个养殖区域都消除臭味，人员基本没有不适感，根本提升养殖场感官指标。

3、种养殖废弃物协同处置。本专利采取有效工艺过程，将养殖粪污和作物秸秆同步协同进行无害化、资源化处置，实现了种养殖废弃物一并资源化利用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。