董晨星 劉洋 沈陽(yáng)化工大學(xué)工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計(jì)系

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)數(shù)量和種類不斷增加，每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)廢棄物種類與數(shù)量也不斷增加，但是對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物利用率特別低，尤其是農(nóng)業(yè)廢棄物的燃燒。農(nóng)作物秸稈用作燃料，能量利用率僅10%，并且會(huì)污染空氣。如果能探索新的合理方式讓秸稈還田，會(huì)提高土壤肥力，使秸稈的價(jià)值得到有效的利用。在生活的越來(lái)越富裕的今天，人們對(duì)這種“城市+田園”的生活方式越來(lái)越向往。將農(nóng)業(yè)廢棄物以一種特別方便的形式加以利用更符合當(dāng)代需求。所以我希望設(shè)計(jì)一款家用小型設(shè)備，可以對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)利用，來(lái)滿足這種需求。

1.發(fā)酵有機(jī)肥微生物的作用原理

微生物對(duì)植物秸稈分解分為有氧和無(wú)氧發(fā)酵兩種。有氧發(fā)酵是利用有益菌類（好氣性或者條件好氣性菌）中的腐生性的真菌類、腐生性的細(xì)菌類的活動(dòng)以及由它們分泌的酶群將植物秸稈分解，其生成物對(duì)作物有防疾病功能，可代替農(nóng)藥。這里我們利用有氧發(fā)酵。

2.農(nóng)業(yè)廢棄物制作有機(jī)肥原理與方法：

2.1 利用農(nóng)作物等植物發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)肥

有機(jī)肥的有氧發(fā)酵分解亦稱為好氣性發(fā)酵分解,是利用空氣或者水中的氧氣 (游離氧氣) 進(jìn)行繁殖的好氣性微生物參與分解。

2.2 加入益生菌的植物有機(jī)肥

以植物發(fā)酵加工后的有機(jī)肥料為載體。加入益生菌加工而成的新有機(jī)肥料，是指一種含有益于作物生長(zhǎng)的發(fā)酵微生物的特定有機(jī)肥料，它既具有微生物肥料的功效，又具有有機(jī)肥料的作用。

傳統(tǒng)制肥存在的一些問(wèn)題：1.過(guò)程比較復(fù)雜，需要控制水分的濕度比例，EM原液的數(shù)量比例，發(fā)酵過(guò)程中時(shí)間的把握和發(fā)酵溫度的控制，物料顏色的變化等，制作周期比較長(zhǎng)；2.發(fā)酵過(guò)程對(duì)N、P、K、等元素含量的把握，如果某種元素含量過(guò)多，對(duì)植物會(huì)帶來(lái)一定的副作用，含量過(guò)少則很難發(fā)揮肥效；3.有效活菌數(shù)達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)并且病菌較多；4.肥效問(wèn)題，所使用的有機(jī)肥是否符合需要，是否利于植物的吸收利用。所以，現(xiàn)在需要設(shè)計(jì)一款好用的有機(jī)肥生產(chǎn)裝置。

3.需求特征與目標(biāo)產(chǎn)品

設(shè)計(jì)一款秸稈降解裝置，以秸稈等植物發(fā)酵加工后的有機(jī)肥料為載體，加入益生菌進(jìn)行加工，讓廢棄物轉(zhuǎn)化成液體有機(jī)肥這個(gè)過(guò)程更簡(jiǎn)單、靈活，更有效率、易于使用。

4.降解生產(chǎn)裝置的外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 圓柱形體外形，中間外鼓（高度越120cm,直徑兩段40cm，中間50cm）

這種形體的外形一是便于放置，橄欖球狀的外形讓儲(chǔ)料空間增大，有機(jī)肥轉(zhuǎn)化過(guò)程按照重力方向從上至下，節(jié)省動(dòng)力輸送。液肥導(dǎo)管放在降解罐的下端。降解罐最下面設(shè)計(jì)可拆卸的移動(dòng)滾輪裝置，方便使用過(guò)程中移動(dòng)運(yùn)輸問(wèn)題。

4.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及功能介紹

（1）過(guò)濾桶（用來(lái)盛放廢棄物，并對(duì)廢棄物進(jìn)行初步過(guò)濾）直徑約30cm,高度40cm；

（2）通風(fēng)擴(kuò)散器，位于過(guò)濾桶下面，調(diào)節(jié)通氣流量；

（3） 通氣裝置，向混合器通入空氣，起供氧作用，讓發(fā)酵過(guò)程更高效；

（4） 發(fā)酵混合器，位于通風(fēng)裝置下面，用來(lái)進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化；

（5） 水過(guò)濾器，具有水洗和對(duì)釀造物的過(guò)濾功能；

（6）虹吸管，在降解罐的下面，用于液肥的輸出與使用。

4.3 整體設(shè)計(jì)考慮人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)

對(duì)按鈕高度和布局以及界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，操作按鈕放在降解罐的上面，布局考慮到人們行為習(xí)慣。

4.4 產(chǎn)品使用方式設(shè)定

先將混合好的廢棄物裝滿籃后，在容器里加入適量水，把過(guò)濾桶從上方浸入裝有水的混合器。然后打開(kāi)氣泵開(kāi)關(guān)，循環(huán)持續(xù)通入空氣24小時(shí)，通氣系統(tǒng)創(chuàng)造出一個(gè)最適宜的生產(chǎn)環(huán)境，讓微生物進(jìn)行生產(chǎn)發(fā)酵，同時(shí)進(jìn)行釀造物的混合，讓內(nèi)部充滿氣體進(jìn)行充分混合發(fā)酵。然后把過(guò)濾桶拿出來(lái)，取出的混合料還能再次利用。

5.產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

減少制作過(guò)程周期，提高轉(zhuǎn)化效率，做到快制快用；根據(jù)每次的使用情況進(jìn)行調(diào)整元素的比例，增添所需的礦物質(zhì)元素；制作出的是液體有機(jī)肥，利于植物的吸收；降解器采用環(huán)保材料，設(shè)計(jì)不同外形和顏色搭配來(lái)適應(yīng)不同需要；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮人機(jī)工程學(xué)，易于操作。

6 總結(jié)

該裝置利用自然分解微生物降解技術(shù)將廢物化解成液體有機(jī)肥料，提高了農(nóng)業(yè)廢棄物的低效率利用，有利于減少燃燒污染環(huán)境問(wèn)題。液體有機(jī)肥營(yíng)養(yǎng)元素齊全，能夠改良土壤，提高農(nóng)作物品質(zhì)，提高植物的抗病蟲(chóng)能力，促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)肥料的吸收。在使用的人性化方面，讓發(fā)酵制作過(guò)程更方便，裝置使用操作更靈活。

[1]王險(xiǎn)峰，王慶華.有機(jī)肥發(fā)酵技術(shù)新進(jìn)展《現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)》，2015（11）：1-5

[2]王彥華.淺談作物秸稈與禽畜糞便高溫發(fā)酵還稻田的綜合利用《北方水稻》，2014（3）：77-78

[3]黃海龍，沈飛，羅濤，梅自力.秸稈沼氣反應(yīng)器材料比較與結(jié)構(gòu)優(yōu)化《中國(guó)沼氣》，2017.02