CN102020494A - 污泥秸秆制造生物有机复混肥的工艺及装备 - Google Patents

Abstract

本发明依据生物高温好氧发酵分解技术理论，选择使用污泥、植物秸秆做制肥原料，设计出制肥原料准备、高温好氧发酵、熟化技术处理、复混肥配制等作业工艺单元的技术路线；同时根据实现技术路线的客观需要，研究设计出多项具有独创性的先进工程技术措施，详细设计出每个工艺单元设置的理由目的、应用的技术装备、承担的工艺内容及运行参数、实现的工艺技术目标等具体内容，使本发明具有了依据的技术原理科学正确、设计的技术路线全面完整、采取的技术措施先进合理、选择的技术参数经济适用等突出技术特点。本发明取得的这些研究成果，具有新颖性、创造性和实用性，也极具推广应用价值。

Description

污泥秸秆制造生物有机复混肥的工艺及装备

技术领域

本发明涉及一种有机肥料的制备技术，具体说是涉及一种以污泥、植物秸杆做制肥原料生产制造生物有机复混肥的工艺及设备。

背景技术

现代有机肥技术，是在原始堆肥方法的基础上发展起来的。据有关资料介绍，世界上最早的具有现代意义上的有机肥技术，是由英国人埃德华·霍华德于1920年在印度发明的，其主要技术特征是：选择使用禽畜粪便、人粪尿、树叶、秸杆等有机物做原料；将原料混合搅拌后，堆放在深约0.9～1.5m为深的地池式固定床上进行制肥过程；在制肥过程中，通过人工方式定期进行淋水增温，翻堆搅拌，通风供氧，以保证微生物生活所需要的温度、湿度和供氧环境；有机混合物料在地沟式固定床上停留120～180天后，完成生物发酵分解，实现把有机物从不稳定状态转化成具有稳定状态的腐殖质有机肥料。学术领域通常都把这种有开创性的有机肥技术称为“班加罗”法；到1931年，荷兰的VAW公司对“班加罗”法在翻堆、搅拌方法上进行了改进，他们采取在远处遥控起重抓斗的新操作方法，对制肥料堆进行翻堆搅拌、通风供氧，解决了因料堆长时间堆放而产生的操作人员难以忍受的恶臭、蚊蝇、老鼠等诸多卫生健康问题，使这项技术得到了更广泛的推广和应用。在“班加罗”法和VAW公司改进技术启发下，工程技术人员成功地将固定槽发酵和机械翻堆搅拌两种技术结合起来，发明创造出“搅拌式固定床堆肥”新技术，并在此基础上陆续发展完善成“Snell”法、“Fairfield Hardy”法、“Metro-Wasfe”法、“Tollemache”法等成熟的有机肥制造技术。这种“搅拌式固定床堆肥技术”，现已发展完善成一种制备有机肥的基础技术类型，因设备简单、操作容易、投资较小，至今在广大发展中国家仍十分流行。

在上世纪三十年代后期，丹麦首先开始推广“丹诺(Dano)”有机肥制造技术；这项技术的核心是发明创造出“卧式生物发酵筒”。这种卧式生物发酵筒，直径2.74～3.66米，最长可达45.72米，在水平方向呈倾斜状态安置；制肥物料从一端进入，靠筒壁安装的螺旋叶片和倾斜角度作用，从另一端排出，制肥物料停留时间约5～7天；筒内的制肥物料一般都不装满，靠装料空间实现无障碍通风供氧，靠筒体缓慢转动实现翻堆搅拌。这种使用卧式生物发酵筒的有机肥技术，因其具有发酵时间短、通风供氧阻力少、除臭容易、生产效率高等突出特点，一经问市立刻在意大利、英国、美国等欧美国家迅速推广流行起来。现在，这种制备有机肥技术，也成为一种基础技术类型；全世界有150多家著名生物制肥企业，就是采用这种有机肥制作技术。

在上世纪四十年代，国际上陆续出现了机械化程度较高的“立流移动式搅拌发酵仓”有机肥制造技术，学术领域通常称为“Earp-Thomas”法。这种有机肥制造技术的主要技术特征是：“发酵仓整体设计成封闭式塔型结构，发酵仓内部自上而下呈多层设置；制肥物料靠机械作用由上而下向下移动，在移动过程中实现翻堆搅拌；制肥物料通过分层强制服通风，制造微生物生活所需的温度、湿度、氧化环境。这种采用立流移动式搅拌发酵仓有机肥制造技术，因其具有自动化程度高、运行技术参数可控性强、占地面积小、物料滞留发酵时间短、生产效率高、有机物发酵分解均匀等突出特点，在西方工业发达国家十分流行。在此技术的基础上，有些国家根据本国技术能力和生产实际情况，又进行了不同程度的改进或创新，陆续发明创造出“Frazer Eweson”法、“Jersey”法、“Naturixzer”法、“Varro”法等类似的有机肥制造技术。目前，这种“立流移动式搅拌发酵仓”有机肥技术，已成为当今世界生物制肥行业的主流基础技术类型，世界上绝大多数著名生物制肥企业都在选择应用这种技术进行制肥生产。

在西方工业发达国家，生物有机肥技术经过近百年的发展，虽然依然保持着上述三种基础技术类型；但生物有机肥技术依然取得了较大发展进步。具体表现在两个方面：一方面是生产机械设备向自动化，数显化方向发展，工艺过程向多元化、连续化、在线自动调控化方向发展，生产规模向大型化、专业化方向发展；另一方面是制肥有机物原料向多元性、资源性方向发展。因此，西方工业发达国家在生物有机肥制造技术领域，依然起着导向、规范和制约作用。

我国是农业生产大国，自古以来就十分重视制肥、积肥和农田施肥作业。但是，由于受到现代科学技术水平发展滞后的制约，长期以来农田施肥使用的肥料多以人畜粪便和自然堆肥为主，施用以现代科学技术手段生产的有机肥料，始自上世纪六十年代后期。

我国用现代科学技术手段生产制造有机肥料，是从引进国外先进制肥技术装备开始。1968年，经中央特殊批准，北京市海滨区四季青人民公社在国内首先以民间贸易方式，从日本引进了卧式生物发酵筒式生物有机肥成套技术装备；使用该装备，用蔬菜秧棵、遗弃果叶、禽畜废弃物做制肥原料，生产制造生物有机肥获得成功。以后，全国各地纷纷效仿，陆续从丹麦、瑞典、英国等西方工业发达国家，分别引进不同技术类型的生物有机肥成套技术装备，生产制造的生物有机肥也均获得成功。在市场需求强劲和以粮为纲大形势的拉动下，我国一些工业生产企业纷纷造仿或参照引进的国外技术设备，开始独立自主生产制造生物有机肥成套设备，为我国生物有机肥行业的发展奠定了初步物质基础。与此同时，中国农业大学、上海同济大学、中国农机院等高等院校和科研单位的一些专家学者，也开始对微生物发酵分解机理、有机肥形成过程的控制条件、有机肥生产制造工艺过程、有机肥技术装备选择标准、有机肥施用技术等基础理论和实用技术进行深入研讨，发表了一系列学术论文和理论专著，为我国生物有机肥业的技术进步提供了理论支撑。

自1968年开始引进国外生物有机肥技术装备起，经过四十多年的发展建设，我国的生物有机肥行业已经形成了包括：科研、制造、质检、监控、经销、服务等主要运行环节在内的完整体系，产生一大批可以代表行业技术水平的科研课题、科技成果、专利技术和创新产品。其中：中国农业大学完成的《城市生活垃圾堆肥处理与系列复混肥研制》课题，中国农机院完成的《禽粪生物发酵制造有机肥成套机械设备研究》科研课题，为我国生产制造生物有机肥提供了方向性选择意见；陈世和教授的《城市垃圾堆肥原理与工艺》学术专著，李国学教授的《固体废物堆肥化与有机复混肥生产》专著，解决了我国生物有机肥领域中比较关键的基础理论、实施技术措施、控制条件选择等方面的技术理论问题。在这些科研课题、科技成果的引导下，在这些理论专著的指导下，我国陆续建成了以城市垃圾做原料制造生物有机肥的无锡生活垃圾处理厂、北京市南宫堆肥厂、大连市生活垃圾处理厂，建成了以鸡粪和秸杆做原料制造生物有机肥的藁城市南孟有机复混肥料厂等一大批典型工程。

我国是世界上人口最多的国家。为确保众多人口对粮食的需求数量，国家必须在有限耕地面积上采取各种手段，大力提高粮食生产数量。在现代农业科学技术中，在我国现有条件下，增加施肥数量是增加粮食产量的重要手段，特别是大量施用高效化肥起到了十分重要的关键作用。依据有关单位公布的统计资料，现将我国建国后重要结点年份的粮食产量与施肥数量变化关系，列表说明如下：

从表中可以看出，大幅度提高施肥数量，确实促进了粮食产量的提高；同时也可以看出，自1975开始的近三十年中，有机肥施用数量增长幅度很小，仅有3.73％，而化肥施用数量却激增了8.24倍。

但是，也必须同时注意到：自1990年开始的近十五年中，化肥施用数量增长了164.1％，有机肥施用数量仅增长了5.2％。而粮食产量却也仅增长了8.5％。这种现象从土壤培肥角度分析，说明由于化肥施用量大比例增加，使有机肥施用比例相对逐年萎缩，不仅使土壤中有机质含量降低，造成土壤板结，肥力下降，限制了粮食产量进一步增长的空间，而且还因为化肥投入量加大，加重了农业生产环境污染程度，提高了农业生产成本，影响了农民种粮积极性，自然也影响到粮食产量的增长空间。

在我国现有经济条件下，人、禽、畜粪便是最好的有机肥料原料，但一般都是经过简单自然发酵后就直接使用，很少被用于做制造有机肥的原料；而且随着城市化进度加快，人粪便一般都通过下水道排进污水处理场，很难收集利用。现在，可被选择做为制造生物有机肥原料的主要有：城市垃圾、生产企业的有机物余料及废渣、高浓度有机废液、植物秸杆等有机废弃物。但是，随着城市垃圾成份复杂性增强，无机垃圾比例增大，分类收集困难，已使城市垃圾的有机肥原料性受到影响和限制；而生产企业的有机物余料及废渣、高浓度有机废液、植物秸杆等有机肥料，或因数量有限、收集困难，或因单独使用很难保证制肥质量，都已经成为影响增加生产制造有机肥的主要因素。

上述问题，西方工业发达国家早在上世纪六十年代初期就已经表现十分突出，很多国家都为此纷纷投入大量人力物力，研究破解办法。最早获得成果的是：由美国的Kanbuhn和Andrews在1969年研究出：以污泥做原料，采取微生物高温好氧法制造生物有机肥的新技术。在1972年，德国的popel和Ohnamacht，以此技术成果的工艺过程又进行了改进补充，增加了机械强力充氧装置；此与同时，Fuchs b、Wolinsk、Breinbueher等人，也对此技术成果和工艺过程提出了一些改进措施，使得此技术逐渐趋于完善。在上世纪九十年代，日本和韩国也开始对此技术进行试验研究，并在该技术基础上，首先提出在污泥原料中掺混既有利于微生物生长又能吸纳水分的填料方法。我国中国农业大学李国学教授、上海同济大学李国建教授等专家，也在上世纪九十年代开始了这方面的研究试验，并完成了城市污泥掺混粉煤灰制造生物有机肥的科研课题，取得了一系列重要科研成果。

我国政府始终把有机肥料做为十分重要的农业资源，把增加施用有机肥料做为农业生产投入的重要内容，并明确提出“坚持有机肥料、无机肥料有比例配合使用”的肥料管理施用政策，采取了一系列鼓励扶持有机肥料生产的优惠政策。本发明在认真分析研究生物有机肥发展历史，掌握各种有机肥技术特点的基础上，经过充分市场调研，选择确定了使用城市污泥和植物秸杆做原料，生产制造生物有机复混肥的技术路线，不仅能为制造生物有机复混肥在选择使用制肥原料上，开拓一个经济适用的新领域，而且还能为治理城市环境污染、对重要污染源进行无害化、资源化处理上，提供一种科学有效的新途径。

发明内容

本发明的技术目标：

本发明的技术目标是：首先，充分利用微生物对有机物质能进行吸收、氧化、分解、合成的生物功能，采取先进科学的工程技术措施，制造出一种适宜微生物生长繁殖的活动环境；然后，再通过微生物的自身生命活动过程，把选做制肥原料的污泥、植物秸杆中一部分有机物，吸收氧化还原成简单的无机物，并释放出微生物生长活动所需要的能量，把另一部分有机物分解合成为新的细胞物质，使微生物继续生长繁殖，产生出更多的生物体，并转化成类似腐殖质的生物有机复混肥基料；最后，根据农业生产对复混肥的技术要求，采用通用制肥工程技术手段，制造成适合农业生产应用、有较高经济价值的生物有机复混肥。

实现目标采取的技术措施：

本发明通过认真分析研究制肥原料技术特性，根据微生物高温好氧发酵技术条件要求，采取以下技术措施对技术目标予以实现：

如附图所示，本发明研究设计的“污泥、秸杆制造生物有机复混肥的工艺及设备”，由制肥原料准备(I)、高温好氧发酵(II)、熟化技术处理(III)、复混肥配制(IV)等4个相互独立作业的工艺单元组成。

①、制肥原料准备工部：

制造生物有机复混有是一种生物化学反应系统工程，对选择做为制肥的原料有较高技术条件要求。因此，根据制造生物有机复混肥的具体技术条件要求，对选择使用污泥、植物秸杆做为制肥起始原料，必须进行恰当的技术预处理，以便为以下各生产工部提供最佳的理想混配原料，降低后续各生产工部的制造技术难度，实现确保产品质量的技术目标。

污泥是城市污水处理后的产物，成份极其复杂。污泥中不仅含有大量有机物质，而且还含有农作物生长所必需的氮、磷、钾以及诸多微量营养元素，是一种十分理想的土址改良剂和有机肥原料；污泥中也同时含有铅、镍、铜、汞等诸多有害重金属，尽管含量小，一般都不超出国家规定的标准数值，但做为制肥原料长期大量施用，很容易在土址中产生积累，不但影响植物生长，而且会通过植物的吸收，污染秸杆、粮食、果蔬等人、畜食物，造成严重危害；另外，污泥中还含大量的病源菌、病菌、寄生虫卵、硝基酸香烃、多环芳烃等多种有毒有害成份，尤其是当城市排水系统接纳不加控制的工业污水时，上述问题会显得更加严重。

污泥的含水量极高，污水处理厂清除的生污泥含水率基本都在85～92％，最高可达到98％；一般都呈水浆状，有极强的流变性，但尚不具有可塑性；当污泥含水率降到70～75％时，一般呈稀粥状，不仅保持着较好的流变性，而且具备了极好的可塑性；当污泥含水率降到30～40％时，一般呈较软泥饼状，具有明显弹性和较强粘结性，而且孔隙度极小，失去可塑性和被掺混性；当污泥含水率降到10％以下时，就会结成颗粒密度极大的硬块，很难粉碎。

污泥干物质一般组成成份的颗粒都比较细小，而且具有相当粘结性，因此污泥的干物质结构极易向紧密状态发展；要实现制肥原料基本要求，必须采取恰当的掺混技术措施，使其保有一定孔隙度以便接受通风供氧，为微生物提供生长繁殖基本环境。

污泥干物质中一般都含有相当比例的砖石、玻璃、陶瓷等大粒径非有机得物杂质，这些非有机物杂质不能参与微生物发酵分解反应，必须采取恰当的分离去除技术措施，否则不仅会干扰影响制肥过程中的技术参数控制，而且还会浪费动力资源，增加制肥成本，影响肥料质量。

植物秸杆是农作物果实收获后的副产品，来源广泛，便于收集，价格低廉；植物秸杆的物质结构成份主要由蛋白质、碳水化合物、纤维素、半纤维素、木质素等到生物质物质组成，极易发酵分解；含有的氮、磷、钾、镁、钙、硫等元素，都是农作物生长所必须的主要营养成份。因此，自古以来植物秸杆始终都是极佳的有机肥原料资源。但是，仅以植物秸杆作有机肥的制肥原料，存在着只能季节收集、不易长期保管贮存、自身营养成份不均、肥力不高、很难形成大规模工业化生产等技术难题。

植物秸杆不仅具有物质结构松散、有较大孔隙度和极好吸水性、有极强可塑性等技术特性，而且具有含水率低、碳氮化(C/N)高的理化特性，正是补充纠正污泥的含水率高，碳氮比(C/N)低、孔隙度小、组织结构极易向紧密状态发展等技术缺陷的最佳掺混原料。

根据上述污泥和植物秸杆的技术特性，在制肥原料准备工部内对污泥、植物秸杆进行技术预处理，设计配置的主要技术装备有：对污泥原料的准备作业任务，由设计配置的“磁力分选机”、“卧式离心脱水分离机”、“密封式污泥原料贮存罐”及相关的“泥浆泵”、管道、阀门等设施完成；对植物秸杆原料的准备作业任务，由设计配置的“高速揉搓粉碎机”、“秸杆原料贮存仓”及相关的“带式输送机”等设施完成。

如图所示：根据生产制造生物有机复混肥的技术要求条件，在制肥准备工部内，设计安排实施以下生产工艺内容：

——在通过泥浆泵向“卧式离心脱水分离机”输送污泥的管道里，按污泥体积的1％，加入浓度3％的KNO₃或CaCI₂高碱性溶液作为重金属浸提液，对以水溶态、交换态存在的重金属进行溶解、交换、浸提；新产生的含重金属浸提液，通过“卧式离心脱水分离机”的分离处理，随分离污水排出。

——在通过泥浆泵向“卧式离心脱水分离机”输送污泥的管道里，按污泥体积的1％，加入浓度为(300～500)×10^-6的高锰酸钾或浓度为(100～125)×10^-6的过氧化氢做为除臭剂，减少或中和污泥中的恶臭物质。

——通过设计配置的“磁力分选机”的强磁作用，首先分离去除污泥中含有的单质状态磁性金属。

——通过设计配置的“卧式离心脱水分离机”，以800r/min转速产生的离心力和双层筛网不同孔目的筛分作用，分离去除污泥中含有的多余水份和粒径较大的砖石、陶瓷、玻璃等非有机物杂质；同时使一些重金属颗粒，也能靠自身的重量和旋转产生的离心力，从污泥中分离出来，随污水排出。

——经过强磁分选、脱水分离、重金属浸提等技术措施处理后的污泥原料，通过泥浆泵送进“密封式污泥原料贮存罐”内，存储待用。

——通过设计配置的“高速揉搓粉碎机”，以5.8m/min的喂入碾轧和360r/min的高速旋转揉搓粉碎，将带有硬皮的整株植物秸杆，揉搓粉碎成长度≤40mm，截面积≤30mm²条形絮状碎段。

——通过设计配置的“带式输送机”，将已经揉搓粉碎成条形絮状碎段的秸杆原料，送进“秸杆原料贮存仓”内，存储待用。

在制肥准备工部内，制肥起始原料通过上述各项技术预处理准备以后，可以实现的工艺技术目标有：

——污泥起始原料的含水率：≤75％。

——污泥起始原料的颗粒粒径：≤5mm。

——植物秸杆的絮条：长度：≤40mm；截面积：≤30mm²。

——重金属总含量的消减度：≥65％。

②、高温好氧发酵工部：

选择应用微生物高温好氧发酵分解反应技术，是本发明的核心技术，也是制造生物有机复混肥的关键生产工艺环节。本发明设计安排高温好氧工部的目的是：掺混制备出适宜微生物进行生物化学反应的制肥混配原料，创造出适宜微生物生长繁殖的活动环境，然后利用好氧微生物的自身活动过程，把制肥混配原料中的有机物氧化、分解、合成为类似腐殖质的物质。

所述的掺混制备出适宜微生物进行生物化学反应的制肥混配原料，核心条件是使制肥混配原料具有适宜好氧微生物进入激发状态时所需要的最佳含水率和最佳碳氮比(C/N)。

已有研究成果证明：在其他条件适宜不变前提下，好氧微生物菌群的生长繁殖速度，在制肥混配原料含水率55％时达到峰值，进入激发状态。据此，本发明把制肥混配原料含水率技术指标的调节控制范围，选择确定为：50～60％。如果制肥混配原料的含水率过高，原料组织内部原有孔隙中的游离空气就会被水挤出或充填，而且还会影响或阻断供氧空气扩散进入到制肥原料堆层内部，造成供氧不足，甚至发生厌氧状态，产生恶臭；同时制肥混配原料含水率过高，也会因水分蒸发而大量消耗由微生物进行发酵反应而产生的有限热能，造成原料温度下降。制肥混配原料含水率过高而产生的这些问题，会直接限制或妨碍微生物的活性和增殖，影响或延缓有机物发酵分解反应速度和腐殖质熟化质量。相反，制肥混配原料的含水率过低，将影响或破坏微生物的生存和活动环境，会直接造成微生物营养不足，严重影响着微生物的生长繁殖，降低有机物的氧化合成反应速度，严重时甚至可能会因为缺少足够数量的微生物参与反应活动，导致整体工艺过程失败。

现有科研成果已经证明：碳，是组成细胞蛋白质的骨架，是组成细胞多糖、荚膜、储藏物质的原料，碳也是为微生物的生命活动提供所必需的能量来源。氮，是用于合成新物质中细胞蛋白质、核酸等必不可少的原生质。制肥混配原料中的碳和氮除为合成新细胞质提供所需的C、N外，还为微生物的生命活动提供所必需的能量来源。据此，本发明把制肥混配原料最佳碳氮化(C/N)技术指标的调整控制范围，选择确定为：25～35∶1。如果C/N过大，超过40∶1以后，微生物在生长繁殖时会因为“氮”不足而受到限制，造成菌群数量减少，有机物发酵分解速度减慢；而且这种肥料施入土壤后，将会争夺土壤中氮元素，使土地产生“氮饥饿”状态，影响农作物生长。如果C/N过小，低于20∶1以后，微生物在生长繁殖时会因为“碳”不足而缺少能量来源，造成微生物活性能力下降，有机物发酵分解不彻底，直接影响制肥质量；同时，还会因为“氮”过量而产生大量NH₃，污泥大气环境。

制肥混配原料，是由污泥和植物秸杆两种制肥起始原料混合掺混合组成的；每种制肥起始原料都有各自不同的固有碳氮比(C/N)，每种制肥起始原料经过制肥准备工部的技术预处理以后也都获得比较稳定的含水率。因此，决定制肥混配原料最佳碳氮比(C/N)和最佳含水率的核心因素是：科学确定两种制肥起始原料的相互适量掺混比例。

为了使污泥和植物秸杆两种制肥起始原料，能实现相互适量掺混，相互补充纠正对方性能缺陷，本发明研究设计并推导出两种简便计算公式，能分别利用已知的含水率或碳氮比(C/N)等技术参数，直接计算出制肥起始原料应该掺入的比例。

其一：根据已知的含水率方面的技术参数，计算植物秸杆掺入比例公式。

$M_B=\frac{G_A-G_C}{G_C-G_B}\×\frac{S_A}{S_B}\×100\%$

式中：M_B——植物秸杆掺入比例；G_A——污泥固水比；G_B——植物秸杆固水比；G_C——制肥混配原料设计的最佳固水比；S_A——污泥掺混时含水率；S_B——植物秸杆掺混时含水率。

其二：根据已知的碳氮比(C/N)方面的技术参数，计算植物秸杆掺入比例公式。

$M_B=\frac{K_A-K_C}{K_C-K_B}\×\frac{N_A}{N_B}\×100\%$

式中：M_B——植物秸杆掺入比例；K_A——污泥碳氮比；K_B——植物秸杆碳氮比；K_C——制肥混配原料设计的最佳碳氮比；N_A——污泥含氮量；N_B——植物秸杆含氮量。

所述的创造出适宜微生物生长繁殖的活动环境，核心条件是使好氧微生物进入激发状态时所需要的环境温度。

大量研究成果证明：有机物好氧发酵分解反应过程，因反应环境温度不同，主要由嗜温菌群和嗜热群分别完成。嗜温菌群，在超过8℃的环境温度中就可以成活生长，但活性能力不强；在环境温度达到15～20℃时，菌群数量得到快速增长，活性能力得到较大提高；在环境温度达到25～35℃时，菌群数量进入激发状态，活性能力达到极致；但是，当环境温度超过38℃时，菌群就会进入抑制期，超过55℃时，则菌株开始大量死亡，菌群全面萎缩，进入毁灭期。嗜热菌群，在环境温度达到28℃时就开始生长，但活性能力不强；在环境温度达到45～55℃时，菌群数量得到快速增长，活性能力得到极大提高；在环境温度达到55～65℃时，菌群数量进入激发状态，活性能力达到极致；但是，当环境温度超过65℃时，菌群进入轻微抑制状态，超过72℃时则菌株开始大量死亡，菌群全面萎缩，进入毁灭期。

本发明依据上述研究成果，研究设计出：根据微生物种属的不同特征，在不同工艺阶段实施温度范围限度分段法，分别调节控制温度。

——制肥初期的中温控制段。开始制肥时，制肥混配原料温度，一般都与环境温度相近或略高于环境温度；制肥初期，温度缓慢升高，属中温阶段；此时的温度阶段，正是嗜温菌群生长繁殖的最佳阶段。根据嗜温菌群对温度环境的要求，中温控制段的温度范围限度，设计选择在8～35℃。

——制肥中期的高温控制段。随着制肥工艺过程进入中期，在嗜温菌群的作用下，一部分有机物被氧化分解，释放出大量热能，使制肥混配原料温度逐步升高，嗜温菌群受到抑制，甚至死亡。此时已进入高温阶段，正是嗜热菌群生长繁殖并迅速进入激发状态的最佳阶段。根据嗜热菌群对温度环境的要求，高温控制段的温度范围限度，设计选择在28～65℃。

高温控制段的温度范围限度设计选择在28～65℃，在设计上还包括必须同时采取高温灭菌消毒技术措施的因素在内。根据现有资料介绍，在制肥原料中，特别是在城市污泥中可能含有各种病原菌、病毒、寄生虫卵等有害微生物。这些有害微生物。这些有害微生物的死亡温度，绝大多数都不超过55℃，就是可能含有的结核分枝杆菌、流产布鲁士菌、阿米巴属菌、霍乱产弧菌等几种耐高温病菌，也能在65℃高温下经连续45min的加温中死亡。

——制肥后期的保温促熟段。在制肥后期，制肥混配原料中的有机物基本上被微生物降解，腐殖质已初步形成，但生化反应还不够完全，需要进行保温捉热技术处理。因此，在保温促热段，设计成利用余热，在发酵塔内进行保温促热；待自然降到40℃左右温度后，出塔转入下道工序。

根据温度控制条件要求，本发明独创性研究设计出“多层移床型发酵塔”发酵装置，通过专用技术装备的作业能力和先进技术措施，实现对制肥过程不同工艺阶段的环境温度进行有效调节控制。

“多层移动床型发酵塔”，整体设计成立式多层条形塔状结构形式；分别设计有中温初级发酵室2层，层高均0.6m；高温主发酵室3层，层高均0.4m；保温熟热化室1层，层高1m。制肥混配原料从塔顶层的进料口装入，经过多层发酵室的连续发酵，初步形成腐殖质后进入保温熟化室，待温度降到规定范围后，从出口料排出。各层发酵室，整体均设计成条形移动床式结构，各发酵室内均配置水平纵向移动推送物料的链耙式传送带和横向翻堆搅拌物料的翻堆拨料轮等机械装置，可以完成对制肥混配原料的翻堆搅拌和各层之间的接收、输出；各层发酵室内，均单独配置强制通风供氧设施和温度、水份等技术指标的探测传感器或监测仪。“多层移动床型发酵塔”，独立封闭承担完成有机物高温好氧发酵分解反应全过程的作业功能；全部作业运行过程及运行技术参数，由设计设置的“电子自动控制器”操纵控制。“多层移动床型发酵塔”的这种结构形式和功能设施，可以确保能够实现对制肥过程不同工艺阶段的环境温度进行有效调控制。

根据温度调节控制技术要求条件，本发明为“多层移动床型发酵塔”研究设计出“电子自动控制器”，选用工业控制单片机，组成具有软件编程、信号采集处理、数据整理存储备份、键盘输入、LED屏幕显示、指令输出等功能的电子自动控制器；通过电子自动控制器，一方面连接各监测位置上的温度传感器和监测仪；一方面连接各发酵室机械运行部件的驱动电机；由电子自动控制器、根据设计的控制程序下达运行指令，完成对温度调节控制的操作运行。

根据生产制造生物有机复混肥的技术要求条件，在高温好氧发酵工部，设计配置的主要技术装备有：对制肥混配原料中各组分原料的称重计量和均质混配作业任务，由设计配置的“称重计量器”、“混合搅拌机”及相关的“泥浆泵”、“输送管道”、“带式输送机”等配套设施完成；对生产过程的制肥混配原料填装作业任务，由设计配置的“传输提升加料机”完成；对制肥混配原料进行微生物高温好氧发酵分解作业任务，由设计配置的“多层移动床型发酵塔”独立封闭完成；对制肥过程产生的恶臭物质控制作业任务，由设计配置的“凝结式除臭箱”、“排气管”等配套设施完成；全部作业运行过程及运行技术参数，由设计配置的“电子自动控制器”操纵控制完成。

如图所示：根据生产制造生物有机复混肥的技术要求条件，在高温好氧工部内，设计安排实施以下工艺内容：

——根据生物好氧发酵技术对制肥混配原料的含水率、碳氮比(C/N)最佳条件要求和选择做为制肥起始原料的污泥、植物秸杆的已知技术数据，依据数学计算公式，经计算后确定各自的掺混比例。在本发明中，经过按计算公式计算后确定：污泥掺入比例70％，植物秸杆掺入比例30％。

——按确定的各种制肥原料掺入比例，通过设计配置的“称重计量器”按当期加料总重量，分别计算出掺入重量，并进行称重计量。

——通过设计配置的“混合搅拌机”，把经过称重计量的各种制肥起始原料进行搅拌、均质、混配，并通过设计配置的“传输提升加料机”送进发酵塔内。

——通过设计配置的“多层移动床型发酵塔”，独立封闭完成对制肥混配原料进行微生物高温好氧发酵分解全部作业；通过设计配置的“电子自动控制器”，严格调控温度、供氧时间数量、翻堆搅拌次数等运行技术参数，把制肥混配原料中的有机物氧化、分解、合成为类似腐殖质的物质。

——在制肥过程生产进入到高温控制阶段时，按制肥混配原料重量的2％加入粉煤灰或沸石粉做为有害重金属吸附剂，使其与已形成的腐殖质中含有的胡敏酸、胡敏素等物质经化学反应后组成羟基功能团，对以交换态、有机结合态存在的有害重金属，进行还原、络合等钝化反应作业，降低有害重金属的生物有效性，减少或消除其对生态环境的危害性。

——通过在“多层移动床型发酵塔”出气口设计布置的“凝结式除臭箱”，对高温好氧发酵中产生的恶臭物质进行除臭技术处理；余气通过“抽风机”吸入具有相当高度的“排气管”，直接排入高空大气。

——制成的类似腐殖质物质，排入设在“多层移动床型发酵塔”出料口处的“带式输送机”，送进“槽式翻抛熟化仓”中进行熟化技术处理。

在高温好氧发酵工部内，通过上述各项生产工艺技术处理后，可以实现的工艺技术目标有：

——入塔制肥混配原料：含水率：50～60％；

碳氮比(C/N)：25～30∶1；

制肥混配原料粒度：≤25mm²。

——制肥过程温度：中温发酵反应：8～35℃；

高温发酵反应：28～65℃；

保温促熟控制：≥40℃。

——制肥过程通风：空气氧浓度：≥18％；

空气流量：0.05～0.2m³/min·m³

通风时间：25min/次；间隔时间：2.5～3h。

——制肥过程翻堆搅拌：翻堆搅拌与通风供氧同步进行。

——制肥过程时间：中温发酵：20～24h；

高温发酵：30～36h；

保温促熟：10～12h。

——制成的腐殖质指标：含水率：≤40％；

碳氮比(C/N)：20～25∶1；

温度：≥40℃；

PH值：7.5～8.5；

重金属含量：低于国家规定标准值。

菌群数量：10¹⁴～10²⁵株/kg；

臭氧强度：≤2级(微弱臭味)。

③、熟化技术处理工部：

制肥混配原料，经过高温好氧发酵工部技术处理后，基本被转化合成为类似腐殖质的物质，但该物质中仍有有机物未彻底完成氧化分解，熟化程度不足，物质结构尚不稳定，依然会有臭气、污水等污染物质产生和释放。本发明设计布置“熟化技术处理工部”的目的是：充分利用已经制成的类似腐殖质物质依然具有一定含水量、温度及微生物活性等条件，通过设计配置的“密封型槽式翻抛熟化仓”及其配套设施，制造出一种适宜嗜温菌群生长繁殖的活动环境；再通过嗜温菌群的自身生命活动过程，完成对腐殖质物质深度熟化技术处理作业任务，把尚不稳定的类似腐殖质的物质转化成稳定的具有使用价值的生物有机复混肥有机部分基料。

熟化技术处理工部，设计配置的主要技术装备有：对类似腐殖质物质进行深度熟化技术处理作业任务，由设计配置的“密封型槽式翻抛熟化仓”及其配置的“封闭式仓棚盖”、“地槽式熟化槽”、“机行轨道”、“液压浆式翻抛机”、“强制通风供氧系统”等配套设施完成；对制成的生物有机复混肥基料的收集、贮存任务，由设计配置的“复混肥基料贮存仓”及其配套设施完成。

如图所示：根据制造生物有机复混肥的技术需求条件，在熟化技术处理工部内，设计安排实施以下工艺内容：

——需进行熟化技术处理的类似腐殖质物质，由带式输送机送进设计配置的地槽式熟化槽中；熟化槽设计深2.5m，宽4m，长20m。

——在地槽式熟化槽的两侧，设计配置有通风供氧管道，承担强制通风供氧任务；强制通风供氧方式，采取通风速率恒定的定时通风法。通风供氧的运行技术参数是：熟化槽的侧壁上通风进气口密度：≥3个/m²；空气氧浓度：≥18％；空气流量：0.05～0.2m³/min·m³；通风供氧时间：与翻抛作业时间同步；每次通风供氧间隔时间：6～7h。

——在地槽式熟练化槽的上方，设计配置有机行轨道及液压浆式翻抛机。液压浆式翻抛机，靠遥控操纵行走轮架系统，可以沿机行轨道纵向移动，也可以沿自身梁架横向移动；靠液压伸缩油缸，可以操纵浆式翻抛轮上下移动，完成布料、定时翻堆搅拌、出料等作业任务。翻抛机的主要运行技术参数有：浆式翻抛轮转速：30r/min；直径：0.5m；浆宽：800mm；上下移动速度：2.5m/min；翻抛距离：2m；每次翻抛间隔时间6～7h。

——密封型槽式翻抛熟化仓，靠封闭式仓棚盖实现封闭作业；仓内机具均采取棚外无线控制作业。深度熟化过程中产生的水蒸气、恶臭物质气体，通过设计配置在熟化槽上方的抽风机、排气管集中收集后，送进配置在“多层移动床型发配塔”出气口的“凝结式除臭箱”内，接受除臭技术处理。

——经熟化技术处理后制成的生物有机复混肥基料，送进“复混肥基料贮存仓”内，贮存待用。

在熟化技术处理工部内，通过上述各项生产工艺技术处理后，可以实现的工艺技术目标有：

含水率：≤30％

碳氮比(C/N)：15～20∶1

PH值：6.5～7

粒径：≤5mm

温度：环境温度

颜色：茶褐色

臭味强度：≤1级(一般人难以察觉)

密度：蔬松。

全部熟化技术处理时间：80～96h

④、复混肥配制工部

经过熟化技术处理后制成的生物有机复混肥有机部分基料，虽然物质结构得到极大稳定，但仅具有有机肥料成份，营养成份不够均衡，施用运输保管还不够方便，经济价值有限，不能有效满足快发展的农业生产的实际要求。本发明设计布置“复混肥配制工部”的目的是：综合考虑土地肥力及不同时间、不同作物的营养需求状况等因素，以生物有机复混肥基料作为有机部分的原料，以市场购买的氮、磷、钾及微量营养元素等物资作为无机部分的原料；按有机、无机相结合，以无机促有机，以有机保无机的肥料组料配料技术原则，采用通用制肥工程技术手段，配制成具有多种营养成份、养份均衡、施用方便、易于运输保管等优点，而且能有效适应农业生产需要、具有更好经济价值的生物有机复混肥。

根据制造生物有机复混肥的技术要求条件，在复混肥配制工部，设计布置的主要技术装备有：用于对有生物机复混肥基料进行粉碎筛分的“滚筒式粉碎筛分机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行称重计量的“计量配料机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行均质混配的“卧式混合搅拌机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行成型造粒的“转鼓造粒机”；用于对已经造粒成型的颗粒状生物有机复混肥半成品进行冷却、干燥、筛分的“滚筒式烘干筛分机”；用于对生物有机复混肥成品进行计量包装成袋的“自动计量包装机”。

如图所示：根据制造生物有机复混肥的技术要求条件，在复混肥配制工部内，设计安排实施发下工艺内容：

——通过设计配置的“滚筒式粉碎筛分机”；对生物有机复混肥的有机部分基料，进行粉碎筛分作业。粉碎筛分机转速：360r/min；筛孔直径：Φ3.0mm。

——在市场调研基础上，根据产品目标市场的实际需要状况，研究设计出生物有机复混肥的组料配方。明确组料配方中的所有组分原料的份额比例。然后，以本批次生产投入的有机复混肥基料重量为基准，分别计算出本批次应投入的氮、磷、钾及微量营养元素等所有无机部分原料的重量，并分别存入“复混肥营养配料仓”中备用。

——通过设计配置的“计量配料机”，按计算确定的所有组份原料配入重量，分别进行称重计量。

——通过设计配置的“卧式混合搅拌机”，对经过称重计量的所有组份原料，进行混合搅拌、均质混配。混合搅拌机的转速：48r/min；混合搅拌时间：≥25min。

——通过设计配置的“转鼓造粒机”，对经过混合搅拌、均质混配的制造生物有机复混肥原料，进行成型造粒。转鼓造粒机的主要技术参数有：转筒规格：Φ1000mm×2000mm；转筒倾斜角度：15°；造粒温度：50～55℃；转筒转速：18r/min；造粒原料停留时间：25～30min；颗粒粒径：10～12mm；颗粒成型率：≥90％。

——通过设计配置的“滚筒式烘干筛分机”，已经造粒成型的生物有机复混肥半成品颗粒，进行干燥、冷却、筛分；并将筛分出的未成型半成品原料，送回“卧式混合搅拌机”内，进行再次均质混配和成型造粒。滚筒式烘干筛分机的主要技术参数有：滚筒规格：Φ1000mm×8000mm；滚筒转速：18r/min；烘干温度：25～30℃；筛孔直径：10mm。

通过设计配置的“自动计量包装机”，对经过筛选制成颗粒的生物有机复混肥成品，进行计量、装袋、缝袋等包装作业，制成商品；然后送进产品成品库，保存待销。

在复混配制工部内，通过上述各项生产工艺技术处理后，可以实现的工艺技术目标有：

——配制成具有多种营养成分、养分均衡、施用方便、易于运输保管、适宜农业生产需要、有较高经济价值的生物有机复混肥商品。

——配制的生物有机复混肥商品，在物理性指标、化学分析性指标、营养成分性指标、有害微生物灭杀指标、有害重金属及有机污染物含量指标等方面，均达到国家相关标准规定。

本发明具有的技术特点和效果

1、本发明通过认真分析研究污泥、植物秸杆等两种废弃性有机资源物质的物理、化学特性，依据微生物好氧发酵分解反应所需要的基本条件，研究探讨了实现两种废弃性有机资源物质相互适量掺混、相互补充纠正对方性能缺陷的机理和可性性，并据此提出了一种利用污泥、植物秸杆做制肥原料，生产制造生物有机复混肥的科学技术方法。该技术方法，不仅为制造生物有机复混肥在选择使用制肥原料方面，开拓了一个经济适用的新领域，而且更重要的是，为治理城市环境污染，对污泥进行无害化、资源化处理方面，提供了一条科学有效的新途径。本发明取得的这项研究成果，在环境保护意义上和经济效益了，都具有极大的可行性和优越性。

2、本发明依据生物高温好氧发酵分解技术理论，针对选择使用污泥、植物秸杆做制肥原料的技术特性，独创性研究设计出包括：制肥原料准备、高温好氧发酵、熟化技术处理、复混肥配制等4个独立作业工艺单元在内的制造生物有机复混肥技术路线；同时根据实现技术路线的客观需要，研究设计出多项具有独创性的先进工程技术措施，详细设计出每个工艺单元设置的理由目的、应用的技术装备、承担的工艺内容及运行参数、实现的工艺技术目标等具体内容，使本发明具有了依据的技术原理科学正确、设计的技术路线全面完整、采取的技术措施先进合理、选择的技术参数经济适用等突出技术特点。本发明取得的这些研究成果，具有新颖性、创造性和实用性，也极具推广应用价值。

3、本发明针对现有制造生物有机复混肥技术装备存在的一些弱点和技术难题，研究设计出多项具有独创性的先进新技术。比如：为了使污泥、植物秸杆两种废弃性有机物能符合制肥原料条件，研究设计出对污泥进行分离脱水、分离去除大粒径非有机物杂质，对带有硬皮的整株植物秸杆进行揉搓粉碎等预处理先进技术措施。比如：为了使污泥、植物秸杆能实现相互适量掺混、相互补充纠正性能缺陷，研究设计并推导出计算掺入比例的数学公式，可以根据已知的技术参数，简便计算出两种原料的适宜掺混比例。再比如：为了降低消解污泥中含有多种重金属的污染危害性，研究设计出在不同生产工艺中，使用磁力分选机，分离去除单质状态磁性金属；使用高速离心脱水分离机，分离去除质量较大的重金属颗粒；添加高碱性重金属浸提液，溶解浸提水溶态重金属等消解去除重金属危害性的先进技术措施。本发明这些创新技术的提出和应用，能对生物有机复混肥行业的技术发展和进步，起到一定的推动和启示作用。

附图说明

附图1：制造生物有机复混肥技术路线示意图

具体实施方式：

如附图所示：本发明污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备包括：制肥原料准备(I)、高温好氧发酵(II)、熟化技术处理(III)、复混肥配制(IV)。

如附图所示：所述的制肥原料准备(I)，设计配置的主要技术装备有：

对污泥原料的准备作业任务，由设计配置的“磁力分选机”、“卧式离心脱水分离机”、“密封式污泥原料贮存罐”及相关的“泥浆泵”、管道、阀门等设施完成；对植物秸杆原料的准备作业任务，由设计配置的“高速揉搓粉碎机”、“秸杆原料贮存仓”及相关的“带式输送机”等设施完成。

设计安排实施以下生产工艺内容：

——在通过泥浆泵向“卧式离心脱水分离机”输送污泥的管道里，按污泥体积的1％，加入浓度3％的KNO₃或CaCI₂高碱性溶液作为重金属浸提液，对以水溶态、交换态存在的重金属进行溶解、交换、浸提；新产生的含重金属浸提液，通过“卧式离心脱水分离机”的分离处理，随分离污水排出。

——在通过泥浆泵向“卧式离心脱水分离机”输送污泥的管道里，按污泥体积的1％，加入浓度为(300～500)×10^-6的高锰酸钾或浓度为(100～125)×10^-6的过氧化氢做为除臭剂，减少或中和污泥中的恶臭物质。

——通过设计配置的“磁力分选机”的强磁作用，首先分离去除污泥中含有的单质状态磁性金属。

——通过设计配置的“卧式离心脱水分离机”，以800r/min转速产生的离心力和双层筛网不同孔目的筛分作用，分离去除污泥中含有的多余水份和粒径较大的砖石、陶瓷、玻璃等非有机物杂质；同时使一些重金属颗粒，也能靠自身的重量和旋转产生的离心力，从污泥中分离出来，随污水排出。

——经过强磁分选、脱水分离、重金属浸提等技术措施处理后的污泥原料，通过泥浆泵送进“密封式污泥原料贮存罐”内，存储待用。

——通过设计配置的“高速揉搓粉碎机”，以5.8m/min的喂入碾轧和360r/min的高速旋转揉搓粉碎，将带有硬皮的整株植物秸杆，揉搓粉碎成长度≤40mm，截面积≤30mm²条形絮状碎段。

——通过设计配置的“带式输送机”，将已经揉搓粉碎成条形絮状碎段的秸杆原料，送进“秸杆原料贮存仓”内，存储待用。

实现的工艺技术目标有：

——污泥起始原料的含水率：≤75％。

——污泥起始原料的颗粒粒径：≤5mm。

——植物秸杆的絮条：长度：≤40mm；截面积：≤30mm²。

——重金属总含量的消减度：≥65％。

如附图所示：高温好氧发酵(II)，设计配置的主要技术装备有：

对制肥混配原料中各组分原料的称重计量和均质混配作业任务，由设计配置的“称重计量器”、“混合搅拌机”及相关的“泥浆泵”、“输送管道”、“带式输送机”等配套设施完成；对生产过程的制肥混配原料填装作业任务，由设计配置的“传输提升加料机”完成；对制肥混配原料进行微生物高温好氧发酵分解作业任务，由设计配置的“多层移动床型发酵塔”独立封闭完成；对制肥过程产生的恶臭物质控制作业任务，由设计配置的“凝结式除臭箱”、“排气管”等配套设施完成；全部作业运行过程及运行技术参数，由设计配置的“电子自动控制器”操纵控制完成。

设计安排实施以下工艺内容：

——根据生物好氧发酵技术对制肥混配原料的含水率、碳氮比(C/N)最佳条件要求和选择做为制肥起始原料的污泥、植物秸杆的已知技术数据，依据数学计算公式，经计算后确定各自的掺混比例。在本发明中，经过按计算公式计算后确定：污泥掺入比例70％，植物秸杆掺入比例30％。

——按确定的各种制肥原料掺入比例，通过设计配置的“称重计量器”按当期加料总重量，分别计算出掺入重量，并进行称重计量。

——通过设计配置的“混合搅拌机”，把经过称重计量的各种制肥起始原料进行搅拌、均质、混配，并通过设计配置的“传输提升加料机”送进发酵塔内。

——通过设计配置的“多层移动床型发酵塔”，独立封闭完成对制肥混配原料进行微生物高温好氧发酵分解全部作业；通过设计配置的“电子自动控制器”，严格调控温度、供氧时间数量、翻堆搅拌次数等运行技术参数，把制肥混配原料中的有机物氧化、分解、合成为类似腐殖质的物质。

——在制肥过程生产进入到高温控制阶段时，按制肥混配原料重量的2％加入粉煤灰或沸石粉做为有害重金属吸附剂，使其与已形成的腐殖质中含有的胡敏酸、胡敏素等物质经化学反应后组成羟基功能团，对以交换态、有机结合态存在的有害重金属，进行还原、络合等钝化反应作业，降低有害重金属的生物有效性，减少或消除其对生态环境的危害性。

——通过在“多层移动床型发酵塔”出气口设计布置的“凝结式除臭箱”，对高温好氧发酵中产生的恶臭物质进行除臭技术处理；余气通过“抽风机”吸入具有相当高度的“排气管”，直接排入高空大气。

——制成的类似腐殖质物质，排入设在“多层移动床型发酵塔”出料口处的“带式输送机”，送进“槽式翻抛熟化仓”中进行熟化技术处理。

实现的工艺技术目标有：

——入塔制肥混配原料：含水率：50～60％；

碳氮比(C/N)：25～30∶1；

制肥混配原料粒度：≤25mm²。

——制肥过程温度：中温发酵反应：8～35℃；

高温发酵反应：28～65℃；

保温促熟控制：≥40℃。

——制肥过程通风：空气氧浓度：≥18％；

    空气流量：0.05～0.2m³/min·m³

通风时间：25min/次；间隔时间：2.5～3h。

——制肥过程翻堆搅拌：翻堆搅拌与通风供氧同步进行。

——制肥过程时间：中温发酵：20～24h；

高温发酵：30～36h；

保温促熟：10～12h。

——制成的腐殖质指标：含水率：≤40％；

碳氮比(C/N)：20～25∶1；

温度：≥40℃；

PH值：7.5～8.5；

重金属含量：低于国家规定标准值。

菌群数量：10¹⁴～10²⁵株/kg；

臭氧强度：≤2级(微弱臭味)。

如附图所示：所述的熟化技术处理(III)，设计配置的主要技术装备有：

对类似腐殖质物质进行深度熟化技术处理作业任务，由设计配置的“密封型槽式翻抛熟化仓”及其配置的“封闭式仓棚盖”、“地槽式熟化槽”、“机行轨道”、“液压浆式翻抛机”、“强制通风供氧系统”等配套设施完成；对制成的生物有机复混肥基料的收集、贮存任务，由设计配置的“复混肥基料贮存仓”及其配套设施完成。

设计安排实施以下工艺内容：

——需进行熟化技术处理的类似腐殖质物质，由带式输送机送进设计配置的地槽式熟化槽中；熟化槽设计深2.5m，宽4m，长20m。

——在地槽式熟化槽的两侧，设计配置有通风供氧管道，承担强制通风供氧任务；强制通风供氧方式，采取通风速率恒定的定时通风法。通风供氧的运行技术参数是：熟化槽的侧壁上通风进气口密度：≥3个/m²；空气氧浓度：≥18％；空气流量：0.05～0.2m³/min·m³；通风供氧时间：与翻抛作业时间同步；每次通风供氧间隔时间：6～7h。

——在地槽式熟练化槽的上方，设计配置有机行轨道及液压浆式翻抛机。液压浆式翻抛机，靠遥控操纵行走轮架系统，可以沿机行轨道纵向移动，也可以沿自身梁架横向移动；靠液压伸缩油缸，可以操纵浆式翻抛轮上下移动，完成布料、定时翻堆搅拌、出料等作业任务。翻抛机的主要运行技术参数有：浆式翻抛轮转速：30r/min；直径：0.5m；浆宽：800mm；上下移动速度：2.5m/min；翻抛距离：2m；每次翻抛间隔时间6～7h。

——密封型槽式翻抛熟化仓，靠封闭式仓棚盖实现封闭作业；仓内机具均采取棚外无线控制作业。深度熟化过程中产生的水蒸气、恶臭物质气体，通过设计配置在熟化槽上方的抽风机、排气管集中收集后，送进配置在“多层移动床型发配塔”出气口的“凝结式除臭箱”内，接受除臭技术处理。

——经熟化技术处理后制成的生物有机复混肥基料，送进“复混肥基料贮存仓”内，贮存待用。

实现的工艺技术目标有：

含水率：≤30％

碳氮比(C/N)：15～20∶1

PH值：6.5～7

粒径：≤5mm

温度：环境温度

颜色：茶褐色

臭味强度：≤1级(一般人难以察觉)

密度：蔬松。

全部熟化技术处理时间：80～96h

如附图所示：复混肥配制(IV)，设计布置的主要技术装备有：用于对有生物机复混肥基料进行粉碎筛分的“滚筒式粉碎筛机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行称重计量的“计量配料机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行均质混配的“卧式混合搅拌机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行成型造粒的“转鼓造粒机”；用于对已经造粒成型的颗粒状生物有机复混肥半成品进行冷却、干燥、筛分的“滚筒式烘干筛分机”；用于对生物有机复混肥成品进行计量包装成袋的“自动计量包装机”。

设计安排实施发下工艺内容：

——通过设计配置的“滚筒式粉碎筛分机”；对生物有机复混肥的有机部分基料，进行粉碎筛分作业。粉碎筛分机转速：360r/min；筛孔直径：Φ3.0mm。

——在市场调研基础上，根据产品目标市场的实际需要状况，研究设计出生物有机复混肥的组料配方。明确组料配方中的所有组分原料的份额比例。然后，以本批次生产投入的有机复混肥基料重量为基准，分别计算出本批次应投入的氮、磷、钾及微量营养元素等所有无机部分原料的重量，并分别存入“复混肥营养配料仓”中备用。

——通过设计配置的“计量配料机”，按计算确定的所有组份原料配入重量，分别进行称重计量。

——通过设计配置的“卧式混合搅拌机”，对经过称重计量的所有组份原料，进行混合搅拌、均质混配。混合搅拌机的转速：48r/min；混合搅拌时间：≥25min。

——通过设计配置的“转鼓造粒机”，对经过混合搅拌、均质混配的制造生物有机复混肥原料，进行成型造粒。转鼓造粒机的主要技术参数有：转筒规格：Φ1000mm×2000mm；转筒倾斜角度：15°；造粒温度：50～55℃；转筒转速：18r/min；造粒原料停留时间：25～30min；颗粒粒径：10～12mm；颗粒成型率：≥90％。

——通过设计配置的“滚筒式烘干筛分机”，已经造粒成型的生物有机复混肥半成品颗粒，进行干燥、冷却、筛分；并将筛分出的未成型半成品原料，送回“卧式混合搅拌机”内，进行再次均质混配和成型造粒。滚筒式烘干筛分机的主要技术参数有：滚筒规格：Φ1000mm×8000mm；滚筒转速：18r/min；烘干温度：25～30℃；筛孔直径：10mm。

通过设计配置的“自动计量包装机”，对经过筛选制成颗粒的生物有机复混肥成品，进行计量、装袋、缝袋等包装作业，制成商品；然后送进产品成品库，保存待销。

实现的工艺技术目标有：

——配制成具有多种营养成分、养分均衡、施用方便、易于运输保管、适宜农业生产需要、有较高经济价值的生物有机复混肥商品。

——配制的生物有机复混肥商品，在物理性指标、化学分析性指标、营养成分性指标、有害微生物灭杀指标、有害重金属及有机污染物含量指标等方面，均达到国家相关标准规定。

Claims (5)

1.一种污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备，其特征在于：该污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备包括：制肥原料准备(I)、高温好氧发酵(II)、熟化技术处理(III)、复混肥配制(IV)。

2.根据权利要求1所述的一种污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备，其特征在于：所述的制肥原料准备(I)，设计配置的主要技术装备有：

对污泥原料的准备作业任务，由设计配置的“磁力分选机”、“卧式离心脱水分离机”、“密封式污泥原料贮存罐”及相关的“泥浆泵”、管道、阀门等设施完成；对植物秸杆原料的准备作业任务，由设计配置的“高速揉搓粉碎机”、“秸杆原料贮存仓”及相关的“带式输送机”等设施完成。

设计安排实施以下生产工艺内容：

——在通过泥浆泵向“卧式离心脱水分离机”输送污泥的管道里，按污泥体积的1％，加入浓度3％的KNO₃或CaCI₂高碱性溶液作为重金属浸提液，对以水溶态、交换态存在的重金属进行溶解、交换、浸提；新产生的含重金属浸提液，通过“卧式离心脱水分离机”的分离处理，随分离污水排出。

——在通过泥浆泵向“卧式离心脱水分离机”输送污泥的管道里，按污泥体积的1％，加入浓度为(300～500)×10^-6的高锰酸钾或浓度为(100～125)×10^-6的过氧化氢做为除臭剂，减少或中和污泥中的恶臭物质。

——通过设计配置的“磁力分选机”的强磁作用，首先分离去除污泥中含有的单质状态磁性金属。

——通过设计配置的“卧式离心脱水分离机”，以800r/min转速产生的离心力和双层筛网不同孔目的筛分作用，分离去除污泥中含有的多余水份和粒径较大的砖石、陶瓷、玻璃等非有机物杂质；同时使一些重金属颗粒，也能靠自身的重量和旋转产生的离心力，从污泥中分离出来，随污水排出。

——经过强磁分选、脱水分离、重金属浸提等技术措施处理后的污泥原料，通过泥浆泵送进“密封式污泥原料贮存罐”内，存储待用。

——通过设计配置的“高速揉搓粉碎机”，以5.8m/min的喂入碾轧和360r/min的高速旋转揉搓粉碎，将带有硬皮的整株植物秸杆，揉搓粉碎成长度≤40mm，截面积≤30mm²条形絮状碎段。

——通过设计配置的“带式输送机”，将已经揉搓粉碎成条形絮状碎段的秸杆原料，送进“秸杆原料贮存仓”内，存储待用。

3.根据权利要求1所述的一种污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备，其特征在于：高温好氧发酵(II)，设计配置的主要技术装备有：

对制肥混配原料中各组分原料的称重计量和均质混配作业任务，由设计配置的“称重计量器”、“混合搅拌机”及相关的“泥浆泵”、“输送管道”、“带式输送机”等配套设施完成；对生产过程的制肥混配原料填装作业任务，由设计配置的“传输提升加料机”完成；对制肥混配原料进行微生物高温好氧发酵分解作业任务，由设计配置的“多层移动床型发酵塔”独立封闭完成；对制肥过程产生的恶臭物质控制作业任务，由设计配置的“凝结式除臭箱”、“排气管”等配套设施完成；全部作业运行过程及运行技术参数，由设计配置的“电子自动控制器”操纵控制完成。

设计安排实施以下工艺内容：

——根据生物好氧发酵技术对制肥混配原料的含水率、碳氮比(C/N)最佳条件要求和选择做为制肥起始原料的污泥、植物秸杆的已知技术数据，依据数学计算公式，经计算后确定各自的掺混比例。在本发明中，经过按计算公式计算后确定：污泥掺入比例70％，植物秸杆掺入比例30％。

——按确定的各种制肥原料掺入比例，通过设计配置的“称重计量器”按当期加料总重量，分别计算出掺入重量，并进行称重计量。

——通过设计配置的“混合搅拌机”，把经过称重计量的各种制肥起始原料进行搅拌、均质、混配，并通过设计配置的“传输提升加料机”送进发酵塔内。

——通过设计配置的“多层移动床型发酵塔”，独立封闭完成对制肥混配原料进行微生物高温好氧发酵分解全部作业；通过设计配置的“电子自动控制器”，严格调控温度、供氧时间数量、翻堆搅拌次数等运行技术参数，把制肥混配原料中的有机物氧化、分解、合成为类似腐殖质的物质。

——在制肥过程生产进入到高温控制阶段时，按制肥混配原料重量的2％加入粉煤灰或沸石粉做为有害重金属吸附剂，使其与已形成的腐殖质中含有的胡敏酸、胡敏素等物质经化学反应后组成羟基功能团，对以交换态、有机结合态存在的有害重金属，进行还原、络合等钝化反应作业，降低有害重金属的生物有效性，减少或消除其对生态环境的危害性。

——通过在“多层移动床型发酵塔”出气口设计布置的“凝结式除臭箱”，对高温好氧发酵中产生的恶臭物质进行除臭技术处理；余气通过“抽风机”吸入具有相当高度的“排气管”，直接排入高空大气。

——制成的类似腐殖质物质，排入设在“多层移动床型发酵塔”出料口处的“带式输送机”，送进“槽式翻抛熟化仓”中进行熟化技术处理。

4.根据权利要求1所述的一种污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备，其特征在于：所述的熟化技术处理(III)，设计配置的主要技术装备有：

对类似腐殖质物质进行深度熟化技术处理作业任务，由设计配置的“密封型槽式翻抛熟化仓”及其配置的“封闭式仓棚盖”、“地槽式熟化槽”、“机行轨道”、“液压浆式翻抛机”、“强制通风供氧系统”等配套设施完成；对制成的生物有机复混肥基料的收集、贮存任务，由设计配置的“复混肥基料贮存仓”及其配套设施完成。

设计安排实施以下工艺内容：

——需进行熟化技术处理的类似腐殖质物质，由带式输送机送进设计配置的地槽式熟化槽中；熟化槽设计深2.5m，宽4m，长20m。

——在地槽式熟化槽的两侧，设计配置有通风供氧管道，承担强制通风供氧任务；强制通风供氧方式，采取通风速率恒定的定时通风法。通风供氧的运行技术参数是：熟化槽的侧壁上通风进气口密度：≥3个/m²；空气氧浓度：≥18％；空气流量：0.05～0.2m³/min·m³；通风供氧时间：与翻抛作业时间同步；每次通风供氧间隔时间：6～7h。

——在地槽式熟练化槽的上方，设计配置有机行轨道及液压浆式翻抛机。液压浆式翻抛机，靠遥控操纵行走轮架系统，可以沿机行轨道纵向移动，也可以沿自身梁架横向移动；靠液压伸缩油缸，可以操纵浆式翻抛轮上下移动，完成布料、定时翻堆搅拌、出料等作业任务。翻抛机的主要运行技术参数有：浆式翻抛轮转速：30r/min；直径：0.5m；浆宽：800mm；上下移动速度：2.5m/min；翻抛距离：2m；每次翻抛间隔时间6～7h。

——密封型槽式翻抛熟化仓，靠封闭式仓棚盖实现封闭作业；仓内机具均采取棚外无线控制作业。深度熟化过程中产生的水蒸气、恶臭物质气体，通过设计配置在熟化槽上方的抽风机、排气管集中收集后，送进配置在“多层移动床型发配塔”出气口的“凝结式除臭箱”内，接受除臭技术处理。

——经熟化技术处理后制成的生物有机复混肥基料，送进“复混肥基料贮存仓”内，贮存待用。

5.根据权利要求1所述的一种污泥秸杆制造生物有机复混的工艺及装备，其特征在于：复混肥配制(IV)，设计布置的主要技术装备有：

用于对有生物机复混肥基料进行粉碎筛分的“滚筒式粉碎筛机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行称重计量的“计量配料机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行均质混配的“卧式混合搅拌机”；用于对配制生物有机复混肥所有组分原料进行成型造粒的“转鼓造粒机”；用于对已经造粒成型的颗粒状生物有机复混肥半成品进行冷却、干燥、筛分的“滚筒式烘干筛分机”；用于对生物有机复混肥成品进行计量包装成袋的“自动计量包装机”。

设计安排实施发下工艺内容：

——通过设计配置的“滚筒式粉碎筛分机”；对生物有机复混肥的有机部分基料，进行粉碎筛分作业。粉碎筛分机转速：360r/min；筛孔直径：Φ3.0mm。

——在市场调研基础上，根据产品目标市场的实际需要状况，研究设计出生物有机复混肥的组料配方。明确组料配方中的所有组分原料的份额比例。然后，以本批次生产投入的有机复混肥基料重量为基准，分别计算出本批次应投入的氮、磷、钾及微量营养元素等所有无机部分原料的重量，并分别存入“复混肥营养配料仓”中备用。

——通过设计配置的“计量配料机”，按计算确定的所有组份原料配入重量，分别进行称重计量。

——通过设计配置的“卧式混合搅拌机”，对经过称重计量的所有组份原料，进行混合搅拌、均质混配。混合搅拌机的转速：48r/min；混合搅拌时间：≥25min。

——通过设计配置的“转鼓造粒机”，对经过混合搅拌、均质混配的制造生物有机复混肥原料，进行成型造粒。转鼓造粒机的主要技术参数有：转筒规格：Φ1000mm×2000mm；转筒倾斜角度：15°；造粒温度：50～55℃；转筒转速：18r/min；造粒原料停留时间：25～30min；颗粒粒径：10～12mm；颗粒成型率：≥90％。

——通过设计配置的“滚筒式烘干筛分机”，已经造粒成型的生物有机复混肥半成品颗粒，进行干燥、冷却、筛分；并将筛分出的未成型半成品原料，送回“卧式混合搅拌机”内，进行再次均质混配和成型造粒。滚筒式烘干筛分机的主要技术参数有：滚筒规格：Φ1000mm×8000mm；滚筒转速：18r/min；烘干温度：25～30℃；筛孔直径：10mm。

通过设计配置的“自动计量包装机”，对经过筛选制成颗粒的生物有机复混肥成品，进行计量、装袋、缝袋等包装作业，制成商品；然后送进产品成品库，保存待销。

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