“植蕴”—— 一款家用型秸秆降解器

董晨星 刘洋 沈阳化工大学工业与艺术设计系

随着农业的发展，我国农业数量和种类不断增加，每年产生的农业废弃物种类与数量也不断增加，但是对农业废弃物利用率特别低，尤其是农业废弃物的燃烧。农作物秸秆用作燃料，能量利用率仅10%，并且会污染空气。如果能探索新的合理方式让秸秆还田，会提高土壤肥力，使秸秆的价值得到有效的利用。在生活的越来越富裕的今天，人们对这种“城市+田园”的生活方式越来越向往。将农业废弃物以一种特别方便的形式加以利用更符合当代需求。所以我希望设计一款家用小型设备，可以对农业废弃物进行深度开发利用，来满足这种需求。

1.发酵有机肥微生物的作用原理

微生物对植物秸秆分解分为有氧和无氧发酵两种。有氧发酵是利用有益菌类（好气性或者条件好气性菌）中的腐生性的真菌类、腐生性的细菌类的活动以及由它们分泌的酶群将植物秸秆分解，其生成物对作物有防疾病功能，可代替农药。这里我们利用有氧发酵。

2.农业废弃物制作有机肥原理与方法：

2.1 利用农作物等植物发酵产生的有机肥

有机肥的有氧发酵分解亦称为好气性发酵分解,是利用空气或者水中的氧气 (游离氧气) 进行繁殖的好气性微生物参与分解。

2.2 加入益生菌的植物有机肥

以植物发酵加工后的有机肥料为载体。加入益生菌加工而成的新有机肥料，是指一种含有益于作物生长的发酵微生物的特定有机肥料，它既具有微生物肥料的功效，又具有有机肥料的作用。

传统制肥存在的一些问题：1.过程比较复杂，需要控制水分的湿度比例，EM原液的数量比例，发酵过程中时间的把握和发酵温度的控制，物料颜色的变化等，制作周期比较长；2.发酵过程对N、P、K、等元素含量的把握，如果某种元素含量过多，对植物会带来一定的副作用，含量过少则很难发挥肥效；3.有效活菌数达不到规定指标并且病菌较多；4.肥效问题，所使用的有机肥是否符合需要，是否利于植物的吸收利用。所以，现在需要设计一款好用的有机肥生产装置。

3.需求特征与目标产品

设计一款秸秆降解装置，以秸秆等植物发酵加工后的有机肥料为载体，加入益生菌进行加工，让废弃物转化成液体有机肥这个过程更简单、灵活，更有效率、易于使用。

4.降解生产装置的外观和结构设计

4.1 圆柱形体外形，中间外鼓（高度越120cm,直径两段40cm，中间50cm）

这种形体的外形一是便于放置，橄榄球状的外形让储料空间增大，有机肥转化过程按照重力方向从上至下，节省动力输送。液肥导管放在降解罐的下端。降解罐最下面设计可拆卸的移动滚轮装置，方便使用过程中移动运输问题。

4.2 产品结构及功能介绍

（1）过滤桶（用来盛放废弃物，并对废弃物进行初步过滤）直径约30cm,高度40cm；

（2）通风扩散器，位于过滤桶下面，调节通气流量；

（3） 通气装置，向混合器通入空气，起供氧作用，让发酵过程更高效；

（4） 发酵混合器，位于通风装置下面，用来进行发酵转化；

（5） 水过滤器，具有水洗和对酿造物的过滤功能；

（6）虹吸管，在降解罐的下面，用于液肥的输出与使用。

4.3 整体设计考虑人机工程学、心理学

对按钮高度和布局以及界面进行设计，操作按钮放在降解罐的上面，布局考虑到人们行为习惯。

4.4 产品使用方式设定

先将混合好的废弃物装满篮后，在容器里加入适量水，把过滤桶从上方浸入装有水的混合器。然后打开气泵开关，循环持续通入空气24小时，通气系统创造出一个最适宜的生产环境，让微生物进行生产发酵，同时进行酿造物的混合，让内部充满气体进行充分混合发酵。然后把过滤桶拿出来，取出的混合料还能再次利用。

5.产品优点

减少制作过程周期，提高转化效率，做到快制快用；根据每次的使用情况进行调整元素的比例，增添所需的矿物质元素；制作出的是液体有机肥，利于植物的吸收；降解器采用环保材料，设计不同外形和颜色搭配来适应不同需要；结构设计充分考虑人机工程学，易于操作。

6 总结

该装置利用自然分解微生物降解技术将废物化解成液体有机肥料，提高了农业废弃物的低效率利用，有利于减少燃烧污染环境问题。液体有机肥营养元素齐全，能够改良土壤，提高农作物品质，提高植物的抗病虫能力，促进农作物对肥料的吸收。在使用的人性化方面，让发酵制作过程更方便，装置使用操作更灵活。

[1]王险峰，王庆华.有机肥发酵技术新进展《现代化农业》，2015（11）：1-5

[2]王彦华.浅谈作物秸秆与禽畜粪便高温发酵还稻田的综合利用《北方水稻》，2014（3）：77-78

[3]黄海龙，沈飞，罗涛，梅自力.秸秆沼气反应器材料比较与结构优化《中国沼气》，2017.02