一种利用秸秆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥的智能制备系统及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农业秸杆资源生物发酵技术领域，具体涉及一种利用秸杆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥的智能制备系统及制备方法。
【背景技术】
[0002]1、秸杆焚烧既浪费资源，又危害巨大。
[0003]危害一:污染空气环境，危害人体健康。有数据表明，焚烧秸杆时，大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项污染指数达到高峰值，其中二氧化硫的浓度比平时高出I倍，二氧化氮、可吸入颗粒物的浓度比平时高出3倍，相当于日均浓度的五级水平。当可吸入颗粒物浓度达到一定程度时，对人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激较大，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪严重时可能导致支气管炎。
[0004]危害二:引发火灾，威胁群众的生命财产安全。秸杆焚烧，极易引燃周围的易燃物，尤其是在村庄附近，一旦引发火灾后果将不堪设想。
[0005]危害三:引发交通事故，影响道路交通和航空安全。焚烧秸杆形成的烟雾，造成空气能见度下降，可见范围降低，容易引发交通事故。
[0006]危害四:破坏土壤结构，造成耕地质量下降。焚烧秸杆使地面温度急剧升高，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物对土壤养分的充分吸收，直接影响农田作物的产量和质量，影响农业收益。
[0007]2、生态肥良好的发展前景。
[0008]生态肥料的概念:生态肥料是有机固体废弃物(包括有机垃圾、秸杆、人、畜、禽粪便、饼柏、农副产品和食品加工产生的固体废弃物)经微生物发酵、除臭和完全腐熟后制作而成的有机肥料。富含多种功能性微生物和丰富的微量元素，可以改良土壤结构，对作物生长起到营养、调理和保健作用。
[0009]生态肥料的特点:生态肥料营养元素齐全，能够改良土壤，改善使用化肥造成的土壤板结。改善土壤理化性状，增强土壤保水、保肥、供肥的能力。生物有机肥料中的有益微生物进入土壤后与土壤中微生物形成相互间的共生增殖关系，抑制有害菌生长并转化为有益菌，相互作用，相互促进，起到群体的协同作用，有益菌在生长繁殖过程中产生大量的代谢产物，促使有机物的分解转化，能直接或间接为作物提供多种营养和刺激性物质，促进和调控作物生长。提高土壤孔隙度、通透交换性及植物成活率、增加有益菌和土壤微生物及种群。同时，在作物根系形成的优势有益菌群能抑制有害病原菌繁衍，增强作物抗逆抗病能力降低重茬作物的病情指数，连年施用可大大缓解连作障碍。减少环境污染，对人、畜、环境安全、无毒，是一种环保型肥料。
[0010]3、秸杆堆肥的利与弊。秸杆直接还田会引起土壤碳氮比失调、有机酸累积、耕作播种困难、新出苗长势不旺等问题。秸杆堆肥是将农作物秸杆变成优质有机肥，不仅解决农业废弃物秸杆，还能生产优质有机肥，改良土壤，提高土壤肥力，保护生态环境，对国家粮食安全和农业可持续发展都有重要意义。但目前推广秸杆堆肥技术存在很多问题，主要有:1、秸杆堆肥后产物直接还田，其商业价值低，难以进行产业化生产。2、秸杆堆肥过程中，前期热量不足，使堆肥周期长；堆肥中期，秸杆内外温度不均匀，需要翻堆处理，劳动强度大，生产效率低。3、堆肥过程中需要额外购买发酵剂进行发酵，增加了发酵成本，虽然也有直接将动物粪便作为发酵剂，但其发酵方法，发酵周期长，发酵效果不稳定。
[0011]4、现有生态肥存在一些制约其推广应用的诸多缺陷:一是加工粗放简单，发酵是在无序无控制状态下进行的，质量无法保证。二是肥效发挥缓慢，难以符合各种植物速效肥力需要。三是缺乏微肥、生根粉、抗旱保水剂功能成分，无法实现肥料多功能、高效化。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种利用秸杆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥的智能制备系统及制备方法，以解决现有技术存在的不足。
[0013]本发明解决技术问题采用如下技术方案:
[0014]一种利用秸杆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥的智能制备系统，其结构特点在于，包括切割单元、发酵单元、智能控制单元、余热回收单元、压滤单元、研磨粉碎单元、混配单元、造粒烘干单元和成品分装单元，发酵单元包括发酵罐、自动上料机构、喷淋机构、搅拌机构、加热机构、热交换机构和沼气回收机构；所述智能控制单元包括传感器和智能控制芯片；所述发酵罐具有用于秸杆发酵的容腔，所述传感器和搅拌机构设在罐体容腔内；所述加热机构用于容腔的加热，并通过智能控制单元进行加热控制，所述热交换机构用于交换收集容腔内秸杆发酵所产生的过量热量，所述发酵罐顶部设有进料口和沼气收集口，所述沼气收集口与沼气回收机构连通，用于沼气收集；所述进料口上方设有自动上料机构和喷淋机构；在所述容腔内同时设有温度传感器和搅拌机构，在所述发酵罐底部设有排料口及发酵液的排液口，所述排液口连通发酵液收集池；所述压滤单元用于压滤发酵后的发酵物水分，压滤出的发酵液通过管道也汇集到发酵液收集池；所述发酵液收集池汇集的发酵液利用污泥泵通过管路输送给发酵灌顶的喷淋机构二次循环利用；所述余热回收单元利用空气能热交换原理收集热交换机构中的热量；将所述收集的热量和沼气用于下游的造粒烘干。
[0015]本发明一种利用秸杆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥的智能制备系统，其结构特点还在于:
[0016]所述发酵罐为双层双腔结构，外层为绝热保温层，内层为防腐导热层，内外层之间的环状容腔为热交换通道，内层围合的空间是供秸杆发酵的容腔。
[0017]所述发酵罐为竖向的筒体结构，便于原料循序下行，利于发酵热量自然上行使原料顺序预热。
[0018]所述智能控制单元包括传感器和智能控制芯片，具有智能检测和智能控制功能，可以对投料、温度、湿度进行检测记录和自动数据处理，依据数据信息智能控制硬件设施，并可连接网络实现远程监控。
[0019]一种利用秸杆微生物发酵合成速效缓释一体高效生态复合肥制备方法，其特点在于，以生物秸杆为主要原料，以动物粪便为发酵剂，具体制备方法如下:
[0020]S1、将废弃生物秸杆切成长度5-10cm的秸杆段，用自动上料机构从发酵罐顶部的进料口装入发酵罐，然后按秸杆重量2%的比例将新鲜动物粪便用10倍的水稀释搅拌后通过喷淋机构喷淋到罐内秸杆上，启动搅拌机构使粪便液与秸杆混合均匀；初始加料时，使用加热机构使罐内温度迅速升至30°C以上，然后进行封闭自然发酵，发酵周期3-5天；发酵期间罐内的温度控制在37°C -40°C区间，温度超过40°C，用热交换机构将罐内热量导出发酵罐，利用空气能原理进行收集用于下游的造粒烘干；发酵产生的沼气收集起来通过液压分离提纯后供燃气锅炉产生高温蒸汽用于下游发酵物的生物灭菌、灭活；
[0021]S2、将步骤SI发酵的产物通过排料口排出输送到压滤机构进行水分压滤，使发酵物含水率在35-40%，同时将压滤所得的发酵液汇集到发酵液收集池用污泥泵输送到喷淋机构进行二次循环利用，然后将压滤后的产物用回收沼气燃烧制备的120°C以上的高温蒸汽灭菌、灭活，得半干燥发酵体；在发酵罐出料的同时，从上料口同比例向发酵罐内补料，保证进出料循环平衡；
[0022]S3、将步骤S2灭活所得的半干燥发酵体用磨具研磨粉碎成长度低于3_以下的秸杆粉末；
[0023]S4、将步骤S3研磨获得的秸杆粉末按其重量加入25-30%粘土干粉、15-20%无机月巴，以及适量的微肥、生根粉、抗旱保水剂，混合搅拌均匀，经造粒机造粒后通风干燥烘干即得生态复合肥。
[0024]作为优选，所述废弃生物秸杆是指收割后自然含水率30%以上的秸杆。
[0025]作为优选，所述动物粪便是只指室温下收集的48小时内动物排泄的新鲜粪便。
[0026]作为优选，所述生物秸杆为水稻、小麦、玉米、高粱或其它农作物秸杆；所述动物粪便为人粪或禽畜粪便。
[0027]作为优选，所述无机肥为N肥、P肥、钾肥或农作物可接受的其它无机肥中的任意一种或多种组合；所述微肥是指铜肥、硼肥、钼肥、锰肥、铁肥和锌或农作物可接受的其它微肥中的任意一种或多种组合，其组合比例按肥料使用地域土质不同进行合理调整。
[0028]作为优选，所述抗旱保水剂按秸杆粉末重量的1-5%投料，所述生根剂，按秸杆粉末重量的500ppm比例投料。
[0029]与已有技术相比，本发明优点体现在:
[0030]1、本发明秸杆生态复合肥智能制备系统，从发酵罐排液口收集的发酵液和压滤机构压滤出的发酵液通过管道也汇集到发酵液收集池，由于发酵液含有丰富的浓度较高的微生物群落，将该发酵液用