便携式堆肥茶酿造装置及生产技术的研究
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摘 要：堆肥茶是应用生产生活中的植物废料如杂草、蔬菜叶、秸秆、动物粪便等经过有氧发酵提取营养物质和有益细菌及真菌的提取液，是一种简单有效的天然有机肥料，对绿色有机农产品的安全生产具有促进作用，可以有效促进废弃资源在农业经济系统中的高效再生，减少外部资源投入和农业废弃物排放，实现资源合理循环再利用和生态环境保护，符合循环经济的基本准则。堆肥茶是一个易发挥种群优势的微生物资源库、土壤微生物的营养源和促生物质代谢库，它能够调控土壤微生物群落的代谢功能和结构，改善土壤质量，并具有一定的抑制真菌抵抗植物病虫害的作用，因此堆肥茶具有重要的生物效应和改善生态功能。
关键词：便携式；堆肥茶；微生物；好氧发酵；通气加氧
中图分类号：S22 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190415021
1 研究的背景
长期以来，人们都知道堆肥茶是一种高效的土壤改良剂，主要利用生产生活中的植物废料及畜禽粪便，如杂草、蔬菜叶、秸秆及畜禽粪便等生产富含营养的堆肥茶，通过好氧发酵使堆肥混合液中的有益微生物成倍增长而酿造出的堆肥茶，特别有益于作物的生长发育，并具有防病作用。堆肥茶可以作为叶面肥和灌施肥使用，增加农产品的营养价值和口感，它能够调控土壤微生物群落的代谢功能和结构，改善土壤质量，对作物的生长发育具有促进作用和一定的防病效果，因此堆肥茶具有重要的生物效应和改善生态功能，更为重要的是它可以把废弃物进行无害化处理生产有机液肥，实现废弃物资源化和永续利用，减少农业面源污染，是一种可循环的生态农业生产方式，而且生产成本非常低，是实现投入品减量化、废弃资源化、产业模式生态化的一种非常重要的方式，能够对农业可持续绿色发展起到促进作用。
堆肥茶是以水充分浸泡具有微生物活化剂的植物废料、秸秆和畜禽粪便等并对其通气加氧进行好氧发酵而酿造的微生物生态有机肥料。通常情况下，生产堆肥茶都使用大型的酿造设备来酿造，使用起来比较麻烦，而且设备组装生产也是耗时费力的。针对上述情况，利用农林产品加工剩余物进行资源化利用，生产液态有机肥料，推进化肥农药减量施用、倡导低碳环保农业、减少环境污染、实现农业生产低化学品应用及保护环境具有重要的意义。
2 生产技术要点
保证在酿造桶内的堆肥茶混合液经过通气加氧而完全被氧化，加速了堆肥茶混合液中的微生物生长；空气泵的额定通气量高达50L/min，而酿造桶2容积设定为50L，且堆肥茶混合液的容积仅为酿造桶2容积的3/4；第二气泡石设置在堆肥茶混合液中能悬挂在更深处，以保证排出气泡并在下层堆肥茶混合液中形成湍流。第一气泡石悬挂在堆肥茶混合液中较浅处，以保证第一气泡石排出气泡并在堆肥茶混合液中较浅处产生湍流，加速堆肥茶混合液的搅拌而不会使堆肥茶混合液变成厌氧发酵。
3 附图说明
4 工作原理
便携式堆肥茶酿造装置包括具有上开口的酿造桶和酿造桶上面的桶盖，桶盖上开有多个换气孔，空气泵被固定在桶盖上，第一空气软管进气口与第一止回阀出气口连接，第一止回阀进气口与分流管出气口连接，第二空气软管进气口与第二止回阀出气口连接，第二止回阀进气口与分流管出气口连接，分流管进气软管穿过桶盖上面的换气孔与空气泵连接，第一空气软管出气口连接第一气泡石，第二空气软管出气口连接第二气泡石，空气泵接通电力使空气从第一气泡石和第二气泡石里面排出产生气泡，给酿造桶里面的堆肥茶混合液进行通气加氧，形成好氧发酵生产出堆肥茶，再经过过滤，直接用于作物的喷施和灌施肥使用。
5 实施方式
下面结合附图作详细的描述。
参见附图1，是便携式堆肥茶酿造装置的剖视图，表明了便携式堆肥茶酿造装置的内部结构及气泡石的位置。
参见附图2，是便携式堆肥茶酿造装置分体图，表明了便携式堆肥茶酿造装置的结构、各个部件排布及软管连接位置。
参见附图3，是便携式堆肥茶酿造装置的系统流程图，表明了从堆肥茶原料开始制作到完成堆肥茶生产的整个流程和各部件之间的关系。
在以上3个附图中，表述的便携式堆肥茶酿造装置1包括酿造桶2和酿造桶2侧面的提手3，酿造桶2包括桶盖4。在所示实施例中，桶盖4盖在到酿造桶2的上部。桶盖4上面有多个换气孔6，以保证在酿造期间酿造桶2内的堆肥茶混合液经过通气加氧后多余的气体及时排出，以便达到酿造桶2内外压力平衡。换气孔6还可用于分流管18的进气管穿过并与空气泵9连接。酿造桶2容积设定為50L，酿造桶2及桶盖4可以由高强度ABS塑料或聚乙烯等任何合适的聚合材料制成。
堆肥茶出口阀门7固定到酿造桶2的侧下部。在酿造桶2的侧下部开孔，并且与堆肥茶出口阀门7紧密连接。密封件确保堆肥茶出口阀门7和酿造桶2之间产生紧密密封，以防止堆肥茶的泄漏。堆肥茶出口阀门7通常是关闭的，但是可以通过堆肥茶出口阀门7上的扳杆8旋转来打开堆肥茶出口阀门7而使堆肥茶从酿造桶2内流出。在上述实施例中，堆肥茶出口阀门7与内部过滤器15相连通，用于堆肥茶流出时过滤。在其它实施例中，尼龙袜（未显示）可以连接到堆肥茶出口阀门7，在打开堆肥茶出口阀门7时，堆肥茶流入尼龙袜，在那里堆肥茶被过滤并进入另一个容器，留存在尼龙袜中的较大的固体颗粒被分离。
空气泵9固定到桶盖4上，固定卡5或任何合适的连接装置都可用于将空气泵9固定到桶盖4的上表面。第1空气软管10进气口与第1止回阀14出气口连接，第1止回阀14进气口与分流管18出气口连接，第2空气软管进气口与第2止回阀出气口连接，第2止回阀进气口与分流管18出气口连接，分流管18进气软管穿过桶盖4上面的换气孔6与空气泵9连接，第1空气软管10出气口连接第1气泡石12，第2空气软管11出气口连接第2气泡石13。第1止回阀14和第2止回阀17仅在一个方向上允许气流流动，即空气只能从空气泵9经过分流管18、第1空气软管10与第2空气软管11、第1气泡石12与第2气泡石13后排出，目的是防止堆肥茶混合液回流到空气泵9中而导致损坏。 空气泵9可以是任何型式的空气泵。在图1所示的实施例中，空气泵9可以选用通气量高达50L/min的水族箱用空气泵，并选用适合的尺寸安装在桶盖4的表面上，给堆肥茶混合液通气加氧形成好氧发酵。在酿造桶2内的堆肥茶混合液是完全被氧化的，因为空气泵9的额定通气量高达50L/min，而酿造桶2容积仅为50L，且堆肥茶混合液的容积仅为酿造桶2容积的3/4。
第1气泡石12和第2气泡石13为堆肥茶混合液提供气泡，在酿造期间对堆肥茶混合液通气加氧特别有益。来自第1气泡石12和第2气泡石13的气泡加速了堆肥茶混合液中的微生物生長。如附图1、附图2所示，第1空气软管10和第2空气软管11分别与分流管18连接，且第2空气软管11要足够长并且到达酿造桶2的底部，使得它在堆肥茶混合液中能悬挂在更深处，以保证第2气泡石13排出气泡并在下层堆肥茶混合液中形成湍流。第1空气软管10较短，使得与其连接的第1气泡石12悬挂在堆肥茶混合液中较浅处，以保证第1气泡石12排出气泡并在堆肥茶混合液中较浅处产生湍流。因此，在整个酿造过程中，可以在堆肥茶混合液中的多个深度放置气泡石进行通气加氧并形成湍流，而不会使堆肥茶混合液变成厌氧发酵。
通过对深浅不同的堆肥茶混合液进行通气加氧而使其氧化，所得的堆肥茶可具有类似于琥珀茶香气的泥土气味。
提手3为便携式堆肥茶酿造装置1进行提起和倾倒酿造桶2内剩余杂物时提供了方便，还可以在堆肥茶原料填充后容易携带和在酿造时进行搬运。
以下是使用该便携式堆肥茶酿造装置的酿造方法。
用非氯化水与堆肥茶原料加到酿造桶2大约3/4处，首先酿造桶2应仅填充一半非氯化水，将包括粪便、秸秆等有机废弃物的堆肥茶原料和活化剂加入酿造桶2中。活化剂为微生物提供食物，当添加到堆肥中时，活化剂和空气为爆炸性微生物生长创造了优越的环境。
将桶盖4放置在酿造桶2上，第1空气软管10连接的第1气泡石12与第2空气软管11连接的第2气泡石13，悬挂在桶盖4下方并进入堆肥茶混合液中，堆肥茶原料和活化剂在酿造桶2中一起被空气形成的湍流搅拌。第1空气软管10的长度要足以保证桶盖4略微从酿造桶2的上边缘移开，同时便于监控酿造过程而不会将第1气泡石12从堆肥茶混合液中抽出。这样，可以干净且有效地定期监测整个酿造过程。
时间控制器16是用来控制空气泵9循环启动的。在所示实施例中，时间控制器16设定工作时间为55min，工作间歇时间为5min，循环往复进行，直至通气加氧完成。空气泵9可以使用220V交流电供电或电池供电。
如上所述，为了充分保证堆肥茶混合液有氧发酵时间，将工作总时间设定为50h，并且可以有效地定期监测整个堆肥茶酿造过程。从第1气泡石12和第2气泡石13排出的气泡加快了与堆肥茶混合液的接触，促进了微生物的生长，并使堆肥茶的肥化功能得到了提高。
通过打开堆肥茶出口阀门7，可以将堆肥茶从酿造桶2内流出并流进喷雾器或其它合适的容器中。如上所述，堆肥茶在流进喷雾器之前，可以通过尼龙长袜过滤。喷雾器可以装入一半堆肥茶，其余部分用非氯化水填充，酿造完成的堆肥茶和水的混合物作为稀释后的堆肥茶喷洒到植物表面，用作叶面肥或灌施肥使用。
在完成堆肥茶酿造之后，可以容易地清洗便携式堆肥茶酿造装置1，以便用于储存或以后的酿造。与堆肥茶出口阀门7相连的内部过滤器15，可以将堆肥茶中大颗粒废弃物阻隔到内部过滤器15的外面，并且很容易地从酿造桶2中倾倒出来，然后将酿造桶2进行冲洗。先放入清水，启动空气泵9，使空气泵9运行5～20min之后，将清洗水从酿造桶2中排出，并将桶盖4盖在酿造桶2上。第1空气软管10与其连接的第1气泡石12和第2空气软管11与其连接的第2气泡石13在桶盖4下面整齐地悬挂在空的酿造桶2中，在那里可以进行干燥以防止霉菌生长。
6 酿造装置特点
这种便携且耐用的生态特效有机肥酿造装置的技术表现是能够用低成本组件制造且易于组装；能够解决现有技术中存在的不足，是一种便携、易于生产操作、容易清洗、制造成本低廉、便于操作使用的微生物生态特效有机肥酿造装置；在便携式堆肥茶酿造装置中，第1空气软管进气口与第1止回阀出气口连接，第1止回阀进气口与分流管出气口连接，第2空气软管进气口与第2止回阀出气口连接，第2止回阀进气口与分流管出气口连接，防止了液体回流到空气泵内造成损坏；酿造桶上面的桶盖开有多个换气孔，用于酿造过程中产生多余的气体及时排出桶外，保证内外压力平衡；第1空气软管出气口连接第1气泡石，第2空气软管出气口连接第2气泡石，空气泵接通电力使空气从第1气泡石和第2气泡石里面排出产生气泡，给酿造桶里面的堆肥茶混合液进行通气加氧，形成好氧发酵生产堆肥茶；第1气泡石设置在酿造桶内的第1深度，便于接近堆肥茶混合液的表面下方进行通气加氧，第2气泡石设置在酿造桶内的第2深度，第2深度深于第1深度，便于接近堆肥茶混合液底部进行通气加氧，这样整个酿造桶内的堆肥茶混合液一起被空气形成的湍流搅拌，其优点是加速了堆肥茶混合液的氧化分解及微生物的繁殖速度，提高了堆肥茶的肥化功能。
7 结论
该便携式堆肥茶酿造装置是利用农林产品加工剩余物进行资源化处理，来生产生态有机液肥，为作物生长提供有机肥料。如果配合喷施系统或滴灌系统使用更为简单可靠，为堆肥茶的广泛应用提供了有利保障。堆肥茶作为土壤微生物的营养源和资源库，具有非常重要的生物防治功能及营养功能，对推进化肥农药减量施用、加强乡村生态保护与修复、倡导低碳环保农业、减少环境污染、推进农业清洁生产、实现农业生产低化学品应用及保护环境具有重要的意义。
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