“植蘊”
—— 一款家用型秸稈降解器

董晨星 劉洋 沈陽化工大學(xué)工業(yè)與藝術(shù)設(shè)計系

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國農(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%，并且會污染空氣。如果能探索新的合理方式讓秸稈還田，會提高土壤肥力，使秸稈的價值得到有效的利用。在生活的越來越富裕的今天，人們對這種“城市+田園”的生活方式越來越向往。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代需求。所以我希望設(shè)計一款家用小型設(shè)備，可以對農(nóng)業(yè)廢棄物進行深度開發(fā)利用，來滿足這種需求。

1.發(fā)酵有機肥微生物的作用原理

微生物對植物秸稈分解分為有氧和無氧發(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、腐生性的細菌類的活動以及由它們分泌的酶群將植物秸稈分解，其生成物對作物有防疾病功能，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)生的有機肥

有機肥的有氧發(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肥

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

傳統(tǒng)制肥存在的一些問題：1.過程比較復(fù)雜，需要控制水分的濕度比例，EM原液的數(shù)量比例，發(fā)酵過程中時間的把握和發(fā)酵溫度的控制，物料顏色的變化等，制作周期比較長；2.發(fā)酵過程對N、P、K、等元素含量的把握，如果某種元素含量過多，對植物會帶來一定的副作用，含量過少則很難發(fā)揮肥效；3.有效活菌數(shù)達不到規(guī)定指標并且病菌較多；4.肥效問題，所使用的有機肥是否符合需要，是否利于植物的吸收利用。所以，現(xiàn)在需要設(shè)計一款好用的有機肥生產(chǎn)裝置。

3.需求特征與目標產(chǎn)品

設(shè)計一款秸稈降解裝置，以秸稈等植物發(fā)酵加工后的有機肥料為載體，加入益生菌進行加工，讓廢棄物轉(zhuǎn)化成液體有機肥這個過程更簡單、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

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料空間增大，有機肥轉(zhuǎn)化過程按照重力方向從上至下，節(jié)省動力輸送。液肥導(dǎo)管放在降解罐的下端。降解罐最下面設(shè)計可拆卸的移動滾輪裝置，方便使用過程中移動運輸問題。

4.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及功能介紹

（1）過濾桶（用來盛放廢棄物，并對廢棄物進行初步過濾）直徑約30cm,高度40cm；

（2）通風(fēng)擴散器，位于過濾桶下面，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)酵過程更高效；

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

（5） 水過濾器，具有水洗和對釀造物的過濾功能；

（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)計考慮人機工程學(xué)、心理學(xué)

對按鈕高度和布局以及界面進行設(shè)計，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，把過濾桶從上方浸入裝有水的混合器。然后打開氣泵開關(guān)，循環(huán)持續(xù)通入空氣24小時，通氣系統(tǒng)創(chuàng)造出一個最適宜的生產(chǎn)環(huán)境，讓微生物進行生產(chǎn)發(fā)酵，同時進行釀造物的混合，讓內(nèi)部充滿氣體進行充分混合發(fā)酵。然后把過濾桶拿出來，取出的混合料還能再次利用。

5.產(chǎn)品優(yōu)點

減少制作過程周期，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肥，利于植物的吸收；降解器采用環(huán)保材料，設(shè)計不同外形和顏色搭配來適應(yīng)不同需要；結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮人機工程學(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)境問題。液體有機肥營養(yǎng)元素齊全，能夠改良土壤，提高農(nóng)作物品質(zhì)，提高植物的抗病蟲能力，促進農(nóng)作物對肥料的吸收。在使用的人性化方面，讓發(fā)酵制作過程更方便，裝置使用操作更靈活。

[1]王險峰，王慶華.有機肥發(fā)酵技術(shù)新進展《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《中國沼氣》，2017.02