论文总字数：13363字

摘 要

生猪养殖是我国农业养殖的重要部分。猪粪的氨臭味会影响周边居民的生活环境，猪粪中大量的矿物元素也会使水体富营养化，还会使致病原菌等微生物生长以滋生蚊蝇传播疾病，所以猪粪作为畜牧养殖的废弃物如不妥善地进行处理，将极大地阻碍生态农业的可持续发展。同时，猪粪也是一种蕴含丰富氮磷钾的资源，如不进行回收利用，是对资源的巨大浪费。而堆肥法制作有机肥既是猪粪无害化处理的重要办法之一，也是回收利用猪粪的有效方法之一。因此，如何加快堆肥进程以提高猪粪等养殖废弃物的处理效率是目前需要迫切解决的问题。本课题设计一种自卸式多层有机肥高温固态发酵系统装置，解决现有的有机肥发酵装置处理效率低、占地面积大的问题，大大缩短发酵周期。

关键词：猪粪 有机肥 堆肥发酵 发酵系统

Abstract

Pig breeding is an important part of agricultural breeding in China. Pig ammonia smell will affect the surrounding residents living environment. A large number of mineral elements in pig manure can also make water body eutrophication, and also cause pathogenic bacteria and other microorganisms to grow to breed mosquito and fly-borne diseases. Therefore, if pig manure is not properly treated as livestock husbandry waste, it will greatly hinder the sustainable development of ecological agriculture. At the same time, pig manure is also a resource rich in nitrogen, phosphorus and potassium. The composting method is not only one of the important methods for the harmless treatment of pig manure, but also one of the effective methods for the recycling of pig manure. Therefore, how to speed up the composting process to improve the efficiency of pig manure and other breeding wastes is an urgent problem to be solved. A self-unloading multi-layer organic fertilizer high temperature solid-state fermentation system was designed to solve the problems of low efficiency and large area of existing organic fertilizer fermentation devices, and greatly shorten the fermentation cycle.

Key words: Pig manure; Organic fertilizer; Composting fermentation; Fermentation system

目 录

摘 要 II

Abstract III

目 录 IV

第一章 前言 6

1.1畜禽粪便危害及处理 6

1.1.1对水体的危害 6

1.1.2对空气的危害 7

1.1.3对土壤的危害 7

1.1.4无害化处理 7

1.2有机肥及其作用 7

1.2.1有机肥对作物产量的作用 8

1.2.2有机肥对作物品质的作用 8

1.2.3有机肥对防治土传病害的作用 8

1.3有机肥发酵技术 8

1.4有机肥发酵罐 9

1.4.1发酵罐组成及其工作原理 9

1.4.2发酵罐发酵的优点 10

第二章 工艺设计与计算 11

2.1预处理系统 11

2.1.1预处理的必要性 11

2.1.2粉碎机选型 12

2.1.3搅拌机选型 13

2.2物料提升系统 15

2.2.1一级斗式提升机选型 15

2.2.2二级斗式提升机选型 15

2.3发酵系统 16

2.3.1发酵系统三视图 16

2.3.2有机肥发酵罐设计 17

2.4排水系统 18

2.4.1水分控制对堆肥发酵的必要性 18

2.4.2排水装置的选用 19

2.5绞龙输送系统 19

第三章 总结 20

3.1结论 20

3.2展望 20

参 考 文 献 21

致 谢 24

第一章 前言

畜禽养殖是我国农业养殖的重要部分。根据FAO的资料统计，近10多年来，全球的养殖业出现了前所未有的发展，其发展以规模化、集约化经营为特点^[1]。同时，以畜禽粪便为主要污染源的“畜产公害”，已引起公众的普遍关注^[2]。研究表明，中国畜禽粪便产生量到2020年和2030年将分别达到28.75亿t和37.43亿t^[3]。然而到目前为止，集约化养殖场中得到初步处理的有机废弃物只占了30%左右，而其余70%则都被排放到了大自然中^[4]。虽然人民生活水平确实因为迅速发展的畜禽养殖业有了很大程度的提高，但是这也同时意味着有大量的畜禽粪便产生着，这造成了严重的环境污染^[5]。这些废弃物已成为影响我国环境质量的重要污染源之一^[6]。畜禽粪便对环境的危害，已经成为不可忽视的生态和环境保护的重要问题^[7]。

畜禽粪便作为畜牧养殖的废弃物，仍旧含有大量的矿质元素、铵态氮、有机质和脂肪等可用物质。利用堆肥法制作有机肥是一种将畜禽粪便无害化的重要方法。现有的有机肥发酵装置有占地面积大、处理效率低以及发酵周期长的问题，如何加快堆肥进程以提高畜禽粪便等养殖废弃物的处理效率是目前最需要及时解决的问题。针对以上问题，本课题设计了一种自卸式多层有机肥高温固态发酵系统装置，解决现有的有机肥发酵装置处理效率低、占地面积大的问题，并可以大大缩短发酵周期。

1.1畜禽粪便危害及处理

1.1.1对水体的危害

目前，我国每年排放的畜禽粪便总量据初步统计已超过了17亿吨，实际排放总量还将远远超过这个数字^[8]。畜禽粪便对水体有三种污染方式，一是粪便中富含的矿物元素所引起的水体富营养化，二是粪便中有机物的腐败产物所造成的污染，三是粪便中的所含有的病原微生物的污染。水体富营养化会使水的颜色变深，从而影响水植的光合作用，溶解氧过饱和会造成大量水生动物死亡。现已查明粪便中可引起寄生感染的微生物共有150种^[10]。

1.1.2对空气的危害

有机物分解产生的恶臭、有害气体都是粪便对空气的危害手段^[11]。在堆放的过程中，大量的恶臭气体会产生于含有许多水分的粪便中，这会严重地污染周围空气并且降低空气的质量^[9]。此外，空气中的粉尘可能也携带着病原微生物，这对空气环境的安全是一重大的威胁。集约化饲养动物的数量随着人民被提高的生活水平和被改变的膳食结构继续增加，与此同时增加的还有粪便排放量，那么甲烷排放量必然也大幅度地增加了^[12]。牧场恶臭除了直接或间接地危害到了人畜的健康以外，还导致了家畜生产力的大大降低，持续破坏者牧场周围生态环境^[13]。粪便中所含的氨挥发到大气中，是酸雨形成的主要影响因素之一^[14]。

1.1.3对土壤的危害

堆粪场附近数千公顷的农田因畜禽粪便的堆积被粪水侵蚀，不再具有生产价值^[15]。粪水还通过下渗或雨水冲刷流入河流湖泊中，污染了地下和地表水源，极大地危害了人体健康^[16]。

1.1.4无害化处理

畜禽粪便也是一种资源。畜禽粪便的氮、磷、钾的总贮量约为0.063亿t，从有机质养分资源来看，农业秸秆占主要地位 ^[17]。从资源利用的角度分析，畜禽废弃物含有一定量的氮、磷、钾、钙、镁、硫及各种微量元素，是制造有机肥料或有机-无机复混肥的绝佳原料之一^[4]。

1.2有机肥及其作用

肥料是重要的农业生产工具，化肥因其增产效果的显著，被广泛应用农业生产活动中，但成本的增加、环境的污染以及土壤的退化等一系列严重的问题还是因为过量和盲目的化肥施用产生了^[18]。因此，生物有机肥便应运而出了。生物有机肥是一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料^[19]。

1.2.1有机肥对作物产量的作用

在生物有机肥的作用下西瓜增产了50.6%，它对辣椒、番茄、水稻等也均有显著的增产效果^[20-22]。

1.2.2有机肥对作物品质的作用

生物有机肥的施用还可显著增加西瓜的直径、单株（果）质量；更可改善番茄、辣椒的品质，并使番茄和辣椒中维生素C及还原糖的含量显著增加^[20-21]。

1.2.3有机肥对防治土传病害的作用

在作物的抗病能力被生物有机肥提高后，不光作物染病后的所受到的不良影响被降低了，其发病率也在一定程度上减少了。利用对枯萎病有拮抗作用的多黏类芽孢杆菌制成的生物有机肥，更使其田间防治效果达到73%^[23]。

1.3有机肥发酵技术

目前较为常用的有机肥发酵技术主要包括堆式发酵和反应器发酵两大类。

堆式发酵属于较为传统的发酵方式，其基本过程如下：首先对畜禽废弃物进行脱水、除杂等预处理，然后加入特定的微生物发酵菌种和辅料调理剂，再置于搅拌机中，待物料充分搅匀后再运至合适的地方堆置发酵，根据具体工艺情况的不同，有时需要定期翻推，以确保空气流通，保证氧气供应，并及时地将发酵产生的过量潮气排出^[24]。

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