CN105084952A - 一种利用鸡粪便转化为精制水溶性有机肥料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用鸡粪便转化为精制水溶性有机肥料的制备方法，为解决家禽粪便堆肥产生的有机肥产品存在品质不稳定，重金属含量超标，存在一定的恶臭气味，不方便自动化施肥等问题，本发明提供一种水溶性有机肥制造方法，该水溶性有机肥制造方法快捷方便、无恶臭味、可实现工业化批量生产，所得产品肥效明显、品质稳定、便于自动化施肥等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机肥料，特别是涉及一种采用鸡粪制作成精制水溶性有机肥。
背景技术
目前，随着禽畜养殖业的快速发展以及养殖规模的扩大，禽畜产生的粪便越来越多，对环境造成的问题越来越突出。据国家统计局数据，2014年中国畜禽粪便排放量为30多亿吨，是同期工业固体废物排放总量的1.6倍。畜禽养殖化学需氧量、氨氮、总磷排放量占农业源排放总量的比例依次为95%、78%、74%，占全国排放总量的比例依次为45%、25%、58%。其中化学需氧量(COD)排放量分别是工业源排放量的3.23倍、生活源的1.18倍。在自然堆放的环境下，大量污染物进入环境，形成严重的农业面源污染。因此，寻求高效的家禽粪便资源化处理技术已迫在眉睫。
对此，我国一直重视家禽粪便的无害处理技术，将家禽粪便转化为可利用的有机肥料，既可以提高农产品的产量、质量，也可以有效减少环境污染。尤其是家禽粪便堆肥中的水溶性有机物中含有大量的羧基、羰基、氨基等官能团，施入土壤后，能对提高土壤的酶活性，提高离子交换量，调节土壤的酸碱平衡，减低重金属的有效活性，促进作物的生长。但传统的家禽粪便堆肥产生的有机肥产品存在品质不稳定，重金属含量超标，存在一定的恶臭气味，不方便自动化施肥等问题。
发明内容
为解决家禽粪便堆肥产生的有机肥产品存在品质不稳定，重金属含量超标，存在一定的恶臭气味，不方便自动化施肥等问题，本发明提供一种水溶性有机肥制造方法，该水溶性有机肥制造方法快捷方便、无恶臭味、可实现工业化批量生产，所得产品肥效明显、品质稳定、便于自动化施肥等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。
本发明的配方（按质量分数比）是鸡粪（85～90%），秸秆粉（5～8%）、蘑菇渣（3～5%）、麸皮（2～3%），有机肥发酵专用复合菌剂（0.02～0.05%）。
其制备方法如下。
（1）混合物料：将鸡粪、秸秆粉、蘑菇渣、麸皮及有机肥发酵专用复合菌剂等调节物料混匀，控制含水量在50%～60%之间。
（2）发酵处理：将调节好的物料进行堆体发酵，通常3～5天后堆体温度上升到55℃～60℃，开始翻堆，每隔2～3d翻一次堆，堆体在高温（55～65℃以上）阶段保持在一周以上；待温度降为45℃以下，并维持10～15天后，这时堆体颗粒变小呈絮状，质地疏松且不扎手，无特殊气味，颜色为深褐色，无蚊蝇围绕，符合典型腐熟堆肥外观。也可结合腐殖化指数、有机质含量变化等指标的检测结果，确定发酵完成。
（3）粉碎过筛：发酵完成的有机肥，进行风干至含水率低于30%，然后粉碎、过筛(孔径为2.0mm)，筛下物即得到有机肥粉(粒径≤2.0mm)，筛上物的粗料(粒径＞2.0mm)可回流到下批次的堆肥混合物中。
（4）混合液调制：在调节池内将步骤三的有机肥粉与水充分混合，比例为（质量比）1：2～5，将混合液输送至沉淀池，经沉淀、过滤，去除混合液中小砂砾等不溶杂质。
（5）微滤处理：经过第四步处理后的混合液输送至微滤原料罐，在微孔滤器中进一步去除不溶物和部分重金属物质，得到微滤清液。
（6）纳滤处理：对经过第五步处理后的微滤清液进行纳滤处理，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的三分之一到四分之一之间，停止浓缩。
（7）反渗透过滤：对纳滤清液进行反渗透过滤，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜，得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止反渗透。
（8）浓缩液混合：将第六步骤的纳滤膜处理后浓液及第七步骤的反渗透膜处理后浓液混合，即得水溶性有机肥浓缩液。此时，浓缩液的浓度为50～60%之间。
作为优选，根据需求添加不同比例中微量元素，中微量元素配方为：硫酸铜0.01～1份、硫酸锰0.03～3份、硝酸钙0.03～3份、硝酸镁0.01～1份、硝酸锌0.04～4份、硼酸0.01～1份和钼酸铵0.01～0.03份。
作为优选：根据需求添加不同比例N、P、K营养元素。
作为优选：根据需求添加不同比例的水溶性腐植酸和氨基酸。
（9）喷雾干燥：将步骤八的混合浓缩液通过隔膜泵，高压输入喷雾干燥机，大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气由抽风机排出，粉末由设在旋风分离器下端的收粉筒收集，将塔底和旋风分离器的粉粒混合后，便成水溶性精制有机肥。
（10）成品包装：将第九步骤的有机肥进行袋装，包装完成，注意防潮，常温贮存。
附图说明
图1本发明肥料获得的工艺流程图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及流程更加清楚明了，下面结合附图和实施例来对本发明作进一步描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1给出了本发明肥料生产方法的工艺流程。为了便于说明，仅列出与本发明相关的部分。
本发明实施例提供一种利用鸡粪便转化为精制水溶性有机肥料的原料配方（按质量分数比）是鸡粪（85～90%），秸秆粉（5～8%）、蘑菇渣（3～5%）、麸皮（2～3%），有机肥发酵专用复合菌剂（0.02～0.05%）。
本发明实施例还提供一种利用鸡粪便转化为精制水溶性有机肥料的制备方法，该制备方法包括的步骤包括混合物料、发酵处理、粉碎过筛、混合液调制、微滤处理、纳滤处理、反渗透过滤、浓缩液混合等流程。
实施例1。
本发明制备过程的具体步骤及工艺条件如下。
（1）混合发酵物料。将鸡粪900kg、秸秆粉50kg、蘑菇渣30kg、麸皮20kg和有机肥发酵专用复合菌剂0.2kg分别加进发酵池，混合均匀。
（2）发酵过程。在第5天后堆体温度上升到55℃以上，开始翻堆，每隔3d翻一次堆，堆体在高温（55～65℃以上）阶段保持在10天左右；在第11天温度降为55℃以下，并维持10～15天，这时堆体颗粒变小呈絮状，质地疏松且不扎手，无特殊气味，颜色为深褐色，无蚊蝇围绕，符合典型腐熟堆肥外观，可确定发酵完成。
（3）粉碎过筛。发酵完成的有机肥，进行风干至含水率至25%左右，然后粉碎、过筛(孔径为2.0mm)，筛下物即得到精制有机肥粉(粒径≤2.0mm)，筛分后的粗料(粒径＞2.0mm)可回流到下批次的堆肥混合物中。
（4）混合液调制。将有机肥粉与水充分混合，比例为（质量比）1：2，将混合液输送至调节池内，沉淀、过滤，去除混合液中细小砂砾、不溶杂质。
（5）微滤处理。经过第四步处理后的混合液输送至微滤原料罐，利用微孔过滤（孔径为1～5um）对其进行微滤处理，可去除微小不溶物质和大部分重金属物质，得到微滤清液。
（6）纳滤处理。将经过第五步处理后微滤清液进行纳滤处理，利用纳滤膜（纳滤膜孔径为100-400nm、膜通量为60-75L/m2·h、跨膜压差0.10-0.20MPa。）进行纳滤处理，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的三分之一左右，停止浓缩。
（7）反渗透过滤。将第五步骤的纳滤清液进行反渗透处理，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜（反渗透膜通量35-45L/m2·h、进口压力为2.5-3.0MPa），得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止反渗透；反渗透清液可用于步骤四的混合液调制用水，或用于鸡场冲洗液。
（8）浓缩液混合。将第六步骤的纳滤膜处理后浓液及第七步骤的反渗透膜处理后浓液混合即得水溶性有机肥浓缩液，此时，浓缩液浓度为55%左右。
（9）喷雾干燥。将步骤八的混合浓缩液通过隔膜泵高压输入喷雾干燥机（进口温度为120～150℃，出口温度为60～80℃，干粉回收率大于95%），大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气由抽风机排出，粉末由设在旋风分离器下端的授粉筒收集，将塔底和旋风分离器的粉粒混合后，便成水溶性精制有机肥产品。
实施例2。
本发明制备过程的具体步骤及工艺条件如下。
（1）混合发酵物料。将鸡粪850kg、秸秆粉70kg、蘑菇渣20kg、麸皮10kg和有机肥发酵专用复合菌剂0.2kg分别加进发酵池，混合均匀。
（2）发酵过程。在第4天后堆体温度上升到55℃以上，开始翻堆，每隔3d翻一次堆，堆体在高温（55～65℃以上）阶段保持在10天左右；在第11天温度降为55℃以下，并维持10～15天，这时堆体颗粒变小呈絮状，质地疏松且不扎手，无特殊气味，颜色为深褐色，无蚊蝇围绕，符合典型腐熟堆肥外观，可确定发酵完成。
（3）粉碎过筛。发酵完成的有机肥，进行风干至含水率至25%左右，然后粉碎、过筛(孔径为2.0mm)，筛下物即得到精制有机肥粉(粒径≤2.0mm)，筛分后的粗料(粒径＞2.0mm)可回流到下批次的堆肥混合物中。
（4）混合液调制。将有机肥粉与水充分混合，比例为（质量比）2：1，将混合液输送至调节池内，沉淀、过滤，去除混合液中细小砂砾、不溶杂质。
（5）微滤处理。经过第四步处理后的混合液输送至微滤原料罐，利用微孔过滤（孔径为1～5um）对其进行微滤处理，可去除微小不溶物质和部分重金属物质，得到微滤清液。
（6）纳滤处理。经过第五步处理后微滤清液进行纳滤处理（纳滤膜孔径为100-400nm、膜通量为60-75L/m2·h、跨膜压差0.10-0.20MPa），得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的三分之一左右，停止浓缩。
（7）反渗透过滤。将第五步骤的纳滤清液进行反渗透处理，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜（反渗透膜通量35-45L/m2·h、进口压力为2.5-3.0MPa），得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止反渗透；反渗透清液可用于步骤四的混合液调制用水，或用于鸡场冲洗液。
（8）浓缩液调制。将第六步骤的纳滤膜处理后浓液及第七步骤的反渗透膜处理后浓液混合即得水溶性有机肥浓缩液，此时，浓缩液浓度为57%左右。并在浓缩液中加入中微量元素，各元素的比例为：硫酸铜0.1份、硫酸锰0.3份、硝酸钙0.3份、硝酸镁0.1份、硝酸锌0.4份、硼酸0.1份和钼酸铵0.02份。
（9）喷雾干燥。将步骤八的混合浓缩液通过隔膜泵高压输入喷雾干燥机（进口温度为120～150℃，出口温度为60～80℃，干粉回收率大于95%），大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气由抽风机排出，粉末由设在旋风分离器下端的授粉筒收集，将塔底和旋风分离器的粉粒混合后，便得水溶性中微量元素有机肥产品。
实施例3。
本发明制备过程的具体步骤及工艺条件如下。
（1）混合发酵物料。将鸡粪850kg、秸秆粉70kg、蘑菇渣20kg、麸皮10kg和有机肥发酵专用复合菌剂0.2kg分别加进发酵池，混合均匀。
（2）发酵过程。在第4天后堆体温度上升到55℃以上，开始翻堆，每隔3d翻一次堆，堆体在高温（55～65℃以上）阶段保持在10天左右；在第11天温度降为55℃以下，并维持10～15天，这时堆体颗粒变小呈絮状，质地疏松且不扎手，无特殊气味，颜色为深褐色，无蚊蝇围绕，符合典型腐熟堆肥外观，可确定发酵完成。
（3）粉碎过筛。发酵完成的有机肥，进行风干至含水率至25%左右，然后粉碎、过筛(孔径为2.0mm)，筛下物即得到精制有机肥粉(粒径≤2.0mm)，筛分后的粗料(粒径＞2.0mm)可回流到下批次的堆肥混合物中。
（4）混合液调制。将有机肥粉与水充分混合，比例为（质量比）1：3，将混合液输送至调节池内，沉淀、过滤，去除混合液中细小砂砾、不溶杂质。
（5）微滤处理。将经过第四步处理后的混合液进行微孔过滤（孔径为1～5um），可去除微小不溶物质和部分重金属物质，得到微滤清液。
（6）纳滤处理。将经过第五步处理后微滤清液进行纳滤处理（纳滤膜孔径为100-400nm、膜通量为60-75L/m2·h、跨膜压差0.10-0.20MPa），得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的三分之一左右，停止浓缩。
（7）反渗透过滤。将第五步骤的纳滤清液进行反渗透过滤，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜（反渗透膜通量35-45L/m2·h、进口压力为2.5-3.0MPa），得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止反渗透；反渗透清液可用于步骤四的混合液调制用水，或用于鸡场冲洗液。
（8）浓缩液调制。将第六步骤的纳滤膜处理后浓液及第七步骤的反渗透膜处理后浓缩液混合即得水溶性有机肥浓缩液，此时，浓缩液浓度为59%左右。添加N、P、K元素，各组分的比例为磷酸二氢钾10kg、磷酸氢二钾20kg、氢氧化钾10kg、磷酸二氢铵20kg、磷酸氢二铵10kg、聚磷酸铵5kg。
（9）喷雾干燥。将步骤八的混合浓缩液通过隔膜泵高压输入喷雾干燥机（进口温度为120～150℃，出口温度为60～80℃，干粉回收率大于95%），大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气由抽风机排出，粉末由设在旋风分离器下端的授粉筒收集，将塔底和旋风分离器的粉粒混合后，便得水溶性大量元素有机肥产品。
实施例4。
本发明制备过程的具体步骤及工艺条件如下。
（1）混合发酵物料。将鸡粪800kg、秸秆粉80kg、蘑菇渣40kg、麸皮30kg和有机肥发酵专用复合菌剂0.2kg分别加进发酵池，混合均匀。
（2）发酵过程。在第4天后堆体温度上升到55℃以上，开始翻堆，每隔3d翻一次堆，堆体在高温（55～65℃以上）阶段保持在10天左右；在第11天温度降为55℃以下，并维持10～15天，这时堆体颗粒变小呈絮状，质地疏松且不扎手，无特殊气味，颜色为深褐色，无蚊蝇围绕，符合典型腐熟堆肥外观，可确定发酵完成。
（3）粉碎过筛。发酵完成的有机肥，进行风干至含水率至25%左右，然后粉碎、过筛(孔径为2.0mm)，筛下物即得到精制有机肥粉(粒径≤2.0mm)，筛分后的粗料(粒径＞2.0mm)可回流到下批次的堆肥混合物中。
（4）混合液调制。将有机肥粉与水充分混合，比例为（质量比）1：5，将混合液输送至调节池内，沉淀、过滤，去除混合液中细小砂砾、不溶杂质。
（5）微滤处理。将经过第四步处理后的混合液进行微滤处理，利用微孔过滤（孔径为1～5um）可去除微小不溶物质和部分重金属物质，得到微滤清液。
（6）纳滤处理。将经过第五步处理后微滤清液进行纳滤处理（纳滤膜孔径为100-400nm、膜通量为60-75L/m2·h、跨膜压差0.10-0.20MPa），得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的四分之一左右，停止浓缩。
（7）反渗透过滤。将第五步骤的纳滤清液进行反渗透过滤，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜（反渗透膜通量35-45L/m2·h、进口压力为2.5-3.0MPa），得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止反渗透；反渗透清液可用于步骤四的混合液调制用水，或用于鸡场冲洗液。
（8）浓缩液调制。将第六步骤的纳滤膜处理后浓液及第七步骤的反渗透膜处理后浓液混合即得水溶性有机肥浓缩液，此时，浓缩液浓度为60%左右。水溶性腐植酸和氨基酸各20kg。
（9）喷雾干燥。将步骤八的混合浓缩液通过隔膜泵高压输入喷雾干燥机（进口温度为120～150℃，出口温度为60～80℃，干粉回收率大于95%），大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气由抽风机排出，由设在旋风分离器下端的授粉筒收集，将塔底和旋风分离器的粉粒混合后，便得水溶性含性腐植酸和氨基酸有机肥产品。
应用实例1。
设3m×20m小区4块，移栽小白菜，5天后开始施用实施例1制备的水溶性有机肥0、1、2、4kg作为叶面肥，稀释500倍后，分别在第5、第10、第15和第20天平均喷洒施入，按常规要求进行管理，在施肥量1、2、4kg的条件下，20天后的小白菜产量分别较对照高3.5％、5.7％和6.3％。
应用实例2。
设3m×20m小区4块，移栽小白菜，5天后开始施用实施例2制备的水溶性有机肥0、1、2、4kg作为叶面肥，稀释500倍后，分别在第5、第10、第15和第20天平均喷洒施入，按常规要求进行管理，在施肥量1、2、4kg的条件下，20天后的小白菜产量分别较对照高3.8％、6.7％和7.9％。
应用实例3。
设3m×20m小区4块，移栽小白菜，5天后开始施用实施例3制备的水溶性有机肥0、1、2、4kg作为叶面肥，稀释500倍后，分别在第5、第10、第15和第20天平均喷洒施入，按常规要求进行管理，在施肥量1、2、4kg的条件下，20天后的小白菜产量分别较对照高5.8％、9.3％和10.7％。
应用实例4。
设3m×20m小区4块，移栽小白菜，5天后开始施例3用实施制备的水溶性有机肥0、1、2、4kg作为叶面肥，稀释500倍后，分别在第5、第10、第15和第20天平均喷洒施入，按常规要求进行管理，在施肥量1、2、4kg的条件下，20天后的小白菜产量分别较对照高4.1％、5.3％和7.2％。
Claims (2)
1.一种利用鸡粪便转化为精制水溶性有机肥料，其特征在于，发酵原料各组分按照质量分配比为：鸡粪（85～90%），秸秆粉（5～8%）、蘑菇渣（3～5%）、麸皮（2～3%），有机肥发酵专用复合菌剂（0.02～0.05%）。
2.根据权利要求1所述的一种利用鸡粪便转化为精制水溶性有机肥料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）混合物料：将鸡粪、秸秆粉、蘑菇渣、麸皮及有机肥发酵专用复合菌剂等调节物料混匀，控制含水量在50%～60%之间；
（2）发酵处理：将调节好的物料进行堆体发酵，通常3～5天后堆体温度上升到55℃～60℃，开始翻堆，每隔2～3d翻一次堆，堆体在高温（55～65℃以上）阶段保持在一周以上；待温度降为45℃以下，并维持10～15天后，这时堆体颗粒变小呈絮状，质地疏松且不扎手，无特殊气味，颜色为深褐色，无蚊蝇围绕，符合典型腐熟堆肥外观；也可结合腐殖化指数、有机质含量变化等指标的检测结果，确定发酵完成；
（3）粉碎过筛：发酵完成的有机肥，进行风干至含水率低于30%，然后粉碎、过筛(孔径为2.0mm)，筛下物即得到有机肥粉(粒径≤2.0mm)，筛上物的粗料(粒径＞2.0mm)可回流到下批次的堆肥混合物中；
（4）混合液调制：在调节池内将步骤三的有机肥粉与水充分混合，比例为（质量比）1：2～5，将混合液输送至沉淀池，经沉淀、过滤，去除混合液中小砂砾等不溶杂质；
（5）微滤处理：经过第四步处理后的混合液输送至微滤原料罐，在微孔滤器中进一步去除不溶物和部分重金属物质，得到微滤清液；
（6）纳滤处理：对经过第五步处理后的微滤清液进行纳滤处理，得到纳滤浓液和纳滤清液，将纳滤浓液浓缩至纳滤原料的三分之一到四分之一之间，停止浓缩；
（7）反渗透过滤：对纳滤清液进行反渗透过滤，进入只允许氨氮和水通过的反渗透膜，得到反渗透浓液和反渗透清液，将反渗透浓液浓缩至进料体积的三分之一，停止反渗透；
（8）浓缩液混合：将第六步骤的纳滤膜处理后浓液及第七步骤的反渗透膜处理后浓液混合，即得水溶性有机肥浓缩液；此时，浓缩液的浓度为50～60%之间；
作为优选，根据需求添加不同比例中微量元素，中微量元素配方为：硫酸铜0.01～1份、硫酸锰0.03～3份、硝酸钙0.03～3份、硝酸镁0.01～1份、硝酸锌0.04～4份、硼酸0.01～1份和钼酸铵0.01～0.03份；
作为优选：根据需求添加不同比例N、P、K营养元素；
作为优选：根据需求添加不同比例的水溶性腐植酸和氨基酸；
（9）喷雾干燥：将步骤八的混合浓缩液通过隔膜泵，高压输入喷雾干燥机，大部分粉粒由塔底排料口收集，废气及其微小粉末经旋风分离器分离，废气由抽风机排出，粉末由设在旋风分离器下端的收粉筒收集，将塔底和旋风分离器的粉粒混合后，便成水溶性精制有机肥；
（10）成品包装：将第九步骤的有机肥进行袋装，包装完成，注意防潮，常温贮存。
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