CN104692847B - 一种高大量元素液态有机专用肥生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，包括如下步骤：原料选择步骤、原料预处理步骤、厌氧发酵步骤、渣液分离步骤、曝氧过滤步骤、混配勾兑步骤和精滤灌装步骤，把其中的大量元素含量提到较高水平，解决了有机栽培的追肥难题；生产效率高，成本低，解决了沼液、污水浪费严重甚至污染环境的问题。

Description

一种高大量元素液态有机专用肥生产方法

技术领域

本发明涉及一种高大量元素液态有机专用肥生产方法。

背景技术

大量元素是指作物生长需要补充最多的氮磷钾元素，液态肥是指含有一定营养元素的液体肥料。液态有机专用肥是符合有机栽培要求的液态肥料，它解决了固体有机肥料追施不便的难题，是克服基质（土壤）电导率过高、解决有机栽培肥力不足、实现水肥一体化的关键。

目前，国外液态有机肥原料主要是深海鱼类，价格极高，难以用于大规模农业生产；国内的液态有机肥主要是沼液，另有少量自制的饼肥水、蹄掌水、动物下脚料腐化水等，大量元素含量低，远距离使用运输成本过高，进行浓缩处理投入大、成本高，钾等重要元素还会大量流失，目前仍不能进行规模化生产应用。生产中出现了一方面有机液态肥奇缺，一方面大量沼液浪费严重甚至污染环境的现象。我国是农业大国，有大量的畜禽粪便、农产品加工残留饼渣、作物秸秆等，都是生产有机液体肥料的很好肥源，现在的利用效率很低，且多是固体肥料，亟需一种液态肥生产工艺，用适度的投入和生产成本，把其中的大量元素含量提到较高水平，既便于使用和运输，解决了有机栽培的追肥问题，又可减轻农业污染，变废为宝，实现清洁生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，把其中的大量元素含量提到较高水平，解决了有机栽培的追肥难题；生产效率高，成本低，解决了沼液、污水浪费严重甚至污染环境的问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，包括如下步骤：原料选择步骤、原料预处理步骤、厌氧发酵步骤、渣液分离步骤、曝氧过滤步骤、混配勾兑步骤和精滤灌装步骤。

所述厌氧发酵步骤：

消化启动后每次投放量为有效罐体的1／10，同时补充液体，补液量与每日排放量相当，对罐内物料进行搅拌，每天3-5次、每次10-20分钟，经过7-15天时间，达标发酵液排出，未达标料液返回罐内再次发酵，温度控制在40-50℃，罐内含固率30-50%，罐内滞留期10-15天，PH值控制在6-8；

所述发酵液标准，大量元素总量在30g/L以上。

所述厌氧发酵步骤中，通过回流消化液重复发酵实现大量元素总量提升，单一元素的提升通过调整原料比例或添加矿物肥料。

所述单一元素的提升包括氮素、磷素、钾素的提升，提升氮素的原料有：油料饼粕、畜禽粪便、动物下脚料、硝石；提升磷素的原料有：磷矿粉、钙镁磷肥；提升钾素的原料有：钾矿粉、草木灰、窑灰。

所述曝氧过滤步骤为：将渣液分离后的肥料原液通过增压喷淋，再经过自然过滤和收集，实现初滤和曝氧同步完成，喷淋压力控制在1.5-2.0Pa，滤砂粒径在0.5-1.0㎜，滤清液颗粒物粒径＜0.5㎜。

所述原料选择步骤为：以工农业废弃物为主，辅以天然矿物和物理方法加工肥料及酸碱调节剂。

所述工农业废弃物为畜禽粪便、作物秸秆、菌棒、酒糟、淀粉渣、油料饼渣、中药渣、果蔬肉类加工废弃物中的一种或几种；天然矿物为磷矿粉、钾矿粉、硝石、富钾卤石中的一种或几种；物理法制造肥料为窑灰、草木灰、钙镁磷肥、天然氯化钾中的一种或几种；酸碱调节剂为窑灰、钙镁磷肥、石灰石、酿造醋酸中的一种或几种。

制得的高大量元素液态有机肥的主要指标是：大量元素总养分≥60g/L，单一元素≥10g/L，有机质≥250g/L，水不溶物≤100g/L，粒径≤50μm，氯离子≤30g/L，PH值6.0-8.0。

所述厌氧发酵步骤在专用发酵罐内进行，专用发酵罐包括罐体，罐体为卧式椭圆型，罐体内部设有两道隔壁，将罐体内部依次分为酸解区、气化区和沉淀区，罐体底部从沉淀区到酸解区设有回流管。

所述罐体中部上方设有集气罩，集气罩下方的罐体上设有除砂管，罐体的底部设有集砂池。

本发明优点表现为：

1、产品养分全面，速效大量元素含量高。产品保留了沼液养分全面的优点，同时通过多种工艺对大量元素进行了提升，使大量元素的含量比沼液提升了10倍以上。

2、原料来源广泛，生产成本低。原料选用工农业废弃物，既经济、量大，又环保可持续，产品成本不及鱼类产品的1／10，具有极强的价格优势，可以支持大规模农业生产。

3、机械化程度高，可工厂化批量生产。原料及产品的转运采用了机械化设计，核心装置消化罐按照产肥需要建成了安全方便的卧卵式，容积规格不受限制，生产工艺采用了高效的高温干式连续发酵，实现了一头进料另一头出产品的流水线作业。并充分利用副产品沼气加热和日光温室车间的增温保温功能，实现了液肥的周年生产，便于与排废、排污企业配套。

4、原料天然，满足有机农业栽培要求。所用原料全部来自天然，添加肥料仅使用有机栽培限制性品种，生产过程不接触禁止材料，完全满足了有机肥料的要求，可用于有机果菜的栽培生产，使用价值比普通栽培高出数倍。

5、配方灵活，可根据目标物种定向生产。卧式消化罐对原料及配比要求不严，可通过改变原料配比的方法定向生产高氮、高磷、高钾、高氨基酸、腐殖酸等基本肥料，再经过添加复配即可形成适合某种特定作物的专用肥。还可通过调整过滤设备和微肥结构，生产叶面肥、渔业肥、无土水培营养液等。

6、节能环保。有机液态肥生产本身就是污染物利用的环保项目，既实现了废弃物的资源化、减量化、无害化，又对氨、硫（化氢）进行了保护利用，实现了污水的零排放和气体的达标排放。其环保的特点便于项目与有机废弃物生产企业就近配套建设。消化过程还利用了产沼气的特点，利用含碳量和温度调节产气的数量，解决了生产自身对热能的需求。根据需要还可进行肥气（电、热）联产（尤其在热能需求较少的夏季），满足社会的能源需求。

7、投资省，运行费用低。核心设备-消化罐采用了卧式椭圆型设计，灌顶集气又隔温，表面积小，高度低，搅拌、排沙没有死角，热量、污泥、溶液池内循环利用，耗材、耗能、耗水少，管理、运行、维护方便。建设投资较同体积立式节省1／4-1／3，同规模生产能力运行费用仅是方体的2／3至一半。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

附图说明

附图1是本发明实施例中发酵罐的结构示意图；

附图2是附图1中发酵罐的俯视结构示意图。

图中：1-罐体，2-酸解区，3-气化区，4-沉淀区，5-搅拌机驱动轴，6-桨叶，7-电机，8-进料口，9-预处理池，10-辅料口，11-集气罩，12-出气口，13-检修口，14-出液口，15-回流管，16-集砂池，17-除砂管，18-隔壁。

具体实施方式

实施例，一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，包括如下步骤：

1、专用发酵罐建设步骤：

专用发酵罐包括罐体1，罐体1为卧式椭圆型，两端为小尺寸阔卵圆形，中部为大尺寸扁卵圆形，中部上方设有集气罩11，集气罩11下方的罐体1上设有除砂管17和出气口12，罐体1内部设有两道隔壁18，将罐体1内部依次分为酸解区2、气化区3和沉淀区4，酸解区2和气化区3之间的隔壁18为下开口，气化区3和沉淀区4之间的隔壁18为上开口，酸解区2和气化区3内分别设有桨叶6，桨叶6连接有搅拌机驱动轴5，搅拌机驱动轴5连接有电机7，酸解区2上部的罐体1设有进料口8和预处理池9，气化区3上部的罐体1设有辅料口10，沉淀区4上部的罐体1设有检修口13，沉淀区4一侧的罐体1设有出液口14，罐体1的下部设有回流管15，罐体1的底部设有集砂池16。

罐体因地势实行地上、半地下、地下安装；地下、半地下安装排沙、出料液口加安污水泵，罐内回流管置于罐内或埋入罐体底座；冻土层之上罐体做隔热处理；酸解区、气化区管内壁布加热装置。

2、原料选择步骤：

以常见的大批量工农业废弃物为主，辅以符合有机栽培要求的天然矿物和物理方法加工肥料及酸碱调节剂。工农业废弃物为畜禽粪便、作物秸秆、菌棒、酒糟、淀粉渣、油料饼渣、中药渣、果蔬肉类加工废弃物中的一种或几种；天然矿物为磷矿粉、钾矿粉、硝石、富钾卤石中的一种或几种；物理法制造肥料为窑灰、草木灰、钙镁磷肥、天然（或物理方法产）氯化钾中的一种或几种；酸碱调节剂为窑灰、钙镁磷肥、石灰石、酿造醋酸中的一种或几种。

3、原料预处理步骤：

对大块材料（＞5㎝）进行破碎处理，有包装物的要先除去包装物；对含泥沙（如禽畜粪便）的要做沉沙处理。处理后的物料与直接投放物料混配后经输送装置送入发酵池。混合物料C／N控制在20-40，C／P控制在150-300／1。所有材料要符合GB8172对重金属等有毒有害物质的要求。

4、厌氧发酵步骤：

发酵在专用发酵罐内进行，采取厌氧高温干式连续发酵，消化启动后每天投料1-2次，每次投放量为有效罐体的1／10，同时补充液体，补液量与每日排放量相当。定时对罐内物料进行搅拌，间隔时间与搅拌时间因物料种类、含固高低不同，一般每天为3-5次、每次10-20分钟。经过7-15天时间，在搅拌机的拌合推动下由进料口到达出料口，达标发酵液经出料口排出，未达标料液（含污泥）经回流管返回进料口再次发酵。根据原料类别和消化目的，温度控制在40-50℃（产肥为主）和50--60℃（肥气兼顾），罐内含固率20-40%，罐内滞留期10-15天，PH值6-8。副产品沼气既可用作消化液加热能源，也可外输民用或发电。产气量根据季节热能用量通过控制C／N调整。

大量元素总量提升主要通过回流消化液重复发酵富集实现。单一元素提升通过两种方法：一是调整原料比例，通过增加高含某种元素原料的比例提升某种元素含量（如增加饼粕、鸡粪比例提升氮）；二是添加矿物肥料（如磷矿粉、钾矿粉、窑灰、草木灰等）。提升氮素的原料有：各种油料饼粕、畜禽粪便、动物下脚料、硝石等；提升磷素的原料有：磷矿粉、钙镁磷肥等；提升钾素的原料有：钾矿粉、草木灰、窑灰等。

通过对PH值的调整影响消化过程的方向。一是物料调合法。通过添加高酸碱度物质或肥料控制PH值。二是生物控制法。通过控制原料比例影响水解酸化过程把PH值控制在适宜范围。也可将二者结合使用。调碱物料有：水泥窑灰，钙镁磷肥，石灰石；调酸物质主要是高碳物质、骡马牛粪、生物醋酸等。

5、渣液分离步骤：

发酵罐排出的物料进入日光温室车间内的渣液分离机分离。渣料排出用于下地或基质、有机肥等生产，液料经污水泵加压通过喷淋进入过滤装置。分离机滤网目数≥100目。

6、曝氧过滤步骤：

将曝氧和砂滤置于密闭的日光温室车间进行，将渣液分离后的肥料原液通过增压喷淋，进入敞开式砂滤装置，再经过自然过滤和收集，实现初滤和曝氧同步完成。喷淋压力要适中，喷淋管喷孔直径在2-4㎜，喷管与滤池液面间隔1.5m以上，滤砂粒径在0.5-1.0㎜（无烟煤、焦炭末可略大），滤清液颗粒物粒径＜0.2㎜。单池面积不宜超过50㎡，砂面上水深不超过1.5m。反冲洗用气水结合式，周期为24-36小时。

7、混配勾兑步骤：

根据生产需要计算各罐滤液搭配比例，同时添加必要的其他营养物质（如硝石、过磷酸钙、窑灰等）和功能物质（如腐殖酸、氨基酸、甲壳素、硅藻土、膨润土、沸石、溶磷菌、容钾菌、根瘤菌、固氮菌等），必要时进行PH值调节，搅拌均匀后进行精滤。

8、精滤灌装步骤：勾兑肥液经精滤设备过滤后按要求进行灌分装。

液态有机肥主要指标是：大量元素总养分（N+P2O5+K2O）≥60g／L,单一元素≥10g／L,有机质≥250g／L，水不溶物≤100g／L，粒径≤50μm，氯离子≤30g／L，PH值(1／250倍稀释)6.0-8.0，汞等物质要符合NY/1110《水溶肥料 汞、砷、镉、铅、铬的限量要求》要求。

9、污水与浊气处理步骤：

所有能产生浊气和形成的主要污水集中于日光温室车间内，气体经鼓风机通过管道进入浊气处理装置脱臭后排放；过滤、反冲洗等形成的污水集中于污水（或沼液等发酵液）池内，用污水泵通过管道回流进入消化罐。

以菇渣生产豆类专用液态有机肥为例：

1、设备建设与安装。选择蘑菇生产基地或沼气生产项目附近建厂。消化罐建造为半地下混凝土结构，搅拌设备采用罐外单机驱动的单轴组合螺旋桨叶式；加热采用水暖式，加热管、回流管暗布于酸解区、气化区罐壁内（酸解区热管要加粗加密）；集气罩选用双模软体结构；加热使用沼气锅炉；保氨脱臭通过栽培基质仓吸附。蓄液池为敞口式连璧长方体，置于车间内，单个体积100 m3，池底设集污槽和竖排多孔输气管。勾兑罐建于灌装车间内，封闭式，体积60 m3，内装搅拌设备。

2、原料选配。以菇渣作为基料，以香油渣为氮素提升料，以水泥窑灰为钾素提升料，按干物质重计三者比例为8：1：1（菇渣磷素含量较高不需提升）。以闲置沼液为发酵溶液，钙镁磷肥为PH值调节剂。

3、菇渣预处理。将菌棒脱袋、破碎、过粗筛，散料经输送机直接送人发酵罐；香油渣、窑灰、钙镁磷肥可随菌棒散料拌入，也可稀释后与沼液一同施入。料液比，启动阶段2-3:1，稳定后调整到1:1。

4、厌氧消化。①消化启动。同沼气生产。②原料投放。每天投放一次，先出肥后投放，投放量体积比为有效罐体容积的1／10，边投放边搅拌，同时对沉淀仓内沉淀物回流，每次20分钟。③参数控制：温度控制。夏季：酸解区自然温度，气化区50-60℃；冬季：酸解区30-40℃，气化区35-45℃。沉淀区为自然温度。含可挥发性固体含有率整体控制在30-50%，酸解区高，气化、沉淀区低。PH值控制在5-8。酸解区控制在5-6.5，气化区6.5-8.0。④发酵时间。夏季7-10天，冬季12-15天，酸解占总时间的1/3，气化占3/5。⑤发酵物排放。罐内消化液积累到设计量，三大元素含量达到标准后，用排污泵排出消化液进行固液分离。

5、固液分离。在日光温室车间内进行，其他同畜禽粪便固液分离。滤网选择200目。

6、曝氧砂滤。在日光温室车间内进行。肥液经污水泵通过多孔管喷淋进入砂滤池。滤砂使用0.5-1.0㎜石英砂，厚度70㎝，其他同常规，池面积、池子个数根据生产能力和维修清理需要确定。池子建设、排污、防腐、反清洗等同污水处理。砂滤液进入集液池，。一般情况下自然氧化，紧急时在池底设置空气喷管（头），通过鼓气实现快速氧化。

7、复配。将硼砂、硅藻土、溶磷菌、固氮菌等按使用说明加入，根据对集液池的化验结果用适量硝石、钙镁磷肥、窑灰等将PH值、氮磷钾含量、总养分含量、有机质含量及主要中微量元素硼、钼、铁、钙、锌等调至目标量，对重金属、氯、铜等含量进行检测，合格后转入下一步。

8、精滤。同其他液体肥料。虑出物排入污水池。

9、灌装、包装、使用。灌装、包装同普通液态肥料。使用时要将容器内沉淀物、絮凝物用手持搅拌设备充分搅拌均匀，稀释后使用。

10、污水浊气处理。温室车间设计污水管道，所有污水（渣液分离洒落、砂滤池反冲洗、精滤排出以及车间冲洗等产生污水）经污水管道回流入污水池（或沼液池），随沼液进入下一轮发酵。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：包括如下步骤：原料选择步骤、原料预处理步骤、厌氧发酵步骤、渣液分离步骤、曝氧过滤步骤、混配勾兑步骤和精滤灌装步骤；

所述原料选择步骤为：以工农业废弃物为主，辅以天然矿物和物理方法加工肥料及酸碱调节剂；

所述厌氧发酵步骤：

消化启动后每次投放量为有效罐体的1／10，同时补充液体，补液量与每日排放量相当，对罐内物料进行搅拌，每天3-5次、每次10-20分钟，经过7-15天时间，达标发酵液排出，未达标料液返回罐内再次发酵，温度控制在40-50℃，罐内含固率30-50%，罐内滞留期10-15天，PH值控制在6-8；

所述发酵液标准，大量元素总量在30g/L以上。

2.如权利要求1所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：所述厌氧发酵步骤中，通过回流消化液重复发酵实现大量元素总量提升，单一元素的提升通过调整原料比例或添加矿物肥料。

3.如权利要求2所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：所述单一元素的提升包括氮素、磷素、钾素的提升，提升氮素的原料有：油料饼粕、畜禽粪便、动物下脚料、硝石；提升磷素的原料有：磷矿粉、钙镁磷肥；提升钾素的原料有：钾矿粉、草木灰、窑灰。

4.如权利要求1所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：所述曝氧过滤步骤为：将渣液分离后的肥料原液通过增压喷淋，再经过自然过滤和收集，实现初滤和曝氧同步完成，喷淋压力控制在1.5-2.0Pa，滤砂粒径在0.5-1.0㎜，滤清液颗粒物粒径＜0.5㎜。

5.如权利要求1所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：所述工农业废弃物为畜禽粪便、作物秸秆、菌棒、酒糟、淀粉渣、油料饼渣、中药渣、果蔬肉类加工废弃物中的一种或几种；天然矿物为磷矿粉、钾矿粉、硝石、富钾卤石中的一种或几种；物理法制造肥料为窑灰、草木灰、钙镁磷肥、天然氯化钾中的一种或几种；酸碱调节剂为窑灰、钙镁磷肥、石灰石、酿造醋酸中的一种或几种。

6.如权利要求1-5其中之一所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：制得的高大量元素液态有机肥的主要指标是：大量元素总养分≥60g/L，单一元素≥10g/L，有机质≥250g/L，水不溶物≤100g/L，粒径≤50μm，氯离子≤30g/L，PH值6.0-8.0。

7.如权利要求1所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：所述厌氧发酵步骤在专用发酵罐内进行，专用发酵罐包括罐体（1），罐体（1）内部设有两道隔壁（18），将罐体（1）内部依次分为酸解区（2）、气化区（3）和沉淀区（4），罐体（1）的下部设有回流管（15）。

8.如权利要求7所述的一种高大量元素液态有机专用肥生产方法，其特征在于：所述罐体（1）中部上方设有集气罩（11），集气罩（11）下方的罐体（1）上设有除砂管（17），罐体（1）的底部设有集砂池（16）。