CN107986883A - 一种生物质复合有机肥制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料与农业肥料技术领域，具体涉及一种以生物质为原料合成复合有机肥的方法。鸡粪、猪粪等家畜粪便与鸡蛋加工废水污泥进行发酵、臭氧消毒，既杀灭了病菌，又消除了异味，此过程安全环保。消毒后的产物经过压滤得到的滤渣，按一定比例加入农业副产物的生物质废料、聚合物等，在加热搅拌条件下“一锅法”制成复合有机肥。本发克服了传统直接利用畜牧粪便制肥的缺点，综合考虑了禽畜类粪便、农业废弃生物质等回收与利用问题，提供了具有吸附重金属减少污染、保水等功能的复合有机肥简单制备方法。
Description
技术领域
本发明属于材料与农业肥料技术领域，具体涉及一种以生物质为原料合成复合有机肥的方法。
背景技术
民以食为天，人类的生活离不开粮食、肉、蛋、奶等一些农副产品。因此，在城市周边的郊区都会有相应的农田，养鸡场，畜牧场等。这些农副业供给我们每天所需，与此同时也带了一些农业污染环境问题，例如家禽畜类粪便污染、焚烧秸秆污染、农药化肥污染等。一些养鸡厂及肉蛋产品加工厂在生产过程中会产生相应的废弃物，如果处置不当，家禽粪中发酵产生的甲烷，硫化氢等气体一方面会对大气产生污染，另一方面经过雨水的冲刷也会对土壤、水源造成污染。一些家禽，畜牧粪便还会传染病菌，滋生蚊蝇，给人类生活带来威胁及不便。据统计，每年牲畜排出的粪便可达25亿吨，是工业固体废弃物的2倍多。秋收后，农民会将小麦、玉米的秸秆焚烧掉，其灰分可以当化肥利用，节省了清除秸秆耗费的力气。但焚烧秸秆会带来诸多环境及安全问题，如近年来频发的雾霾问题。据统计，每年由于焚烧秸秆造成飞机延误1000多起，公路交通事故5000多起。目前,各地政府一般都有禁止焚烧秸秆的政策。现代化农业由于长期使用化学肥料，一些地区已经出现土壤板结现象。化学肥料会引起土壤酸度的变化，例如过磷酸钙、氯化铵、硫酸铵等都属于生物酸性肥料，即植物吸收肥料中的养分离子后，土壤中的氢离子就会增多，长期循环下去会造成土壤酸化，影响作物产量。在降雨跟灌溉的作用下，化学肥料污染还会地下水、影响人类生活质量。西方发达国家经过长期使用化肥农药后，重新认识到有机肥料在农业生产上的重要作用，开始逐渐重视有机肥料。有机肥的施用，可以增加土壤的有机质含量，有机质再经过微生物的分解，可以产生腐殖质，增加土壤自身肥力，提高农作物产量，促进作物高产，增加经济效益。
针对家禽类粪便处理问题，广东工业大学轻工化工学院的邓志城在《广州化工》（2002年30卷第4期，99页）上报道了利用鸡粪为原料生产保水有机肥，以新鲜鸡粪为原料，经过有效微生物菌群发酵，添加一定量的保水剂生产保水有机肥。公开号为CN 104529654A的专利提出一种以禽畜粪便为原料的保水有机肥的制备方法。通过牛粪经有效微生物菌群发酵和烘干处理后，加入保水剂和增效剂经造粒而成。
在一些干旱缺水地区，水相对肥料来说更重要，针对干旱地区使用机肥料问题，2012年在公开号为CN 104355947A的专利中，马鞍山科邦生态肥有限公司提出了一种高效保水有机肥及制备方法，以土豆皮、稻壳、猪粪、水稻秸秆、草木灰、炭渣、石英砂等十多种原料为基础经过加热搅拌70-80 min后，再经过发酵22-25天后可制得保水有机肥。该方法利用了诸多农业废料为原料，混合包被的石英砂后造粒完成，但需要长时间的发酵。在公开号为CN 106220344A的专利中，西北农林科技大学提出了一种植物抗旱保水有机肥及其制备方法，选用生物炭、动物粪便发酵产物为有机肥主要成分，并填加微量元素及生物菌肥，作为保水剂廉价载体，将保水剂用于该有机肥的包衣，制成植物抗旱保水有机肥。在公开号为106146223A的专利中，辽宁东萌肥业科技有限公司提出了抗旱保水有机肥料及其制备方法，解决了现有的保水剂不宜和盐性肥料溶液复混的问题。公开号为CN 103864515B的专利中，山西普鲁萨肥业有限公司运城盐湖分公司提出了保水增效有机肥料及其制备方法，以菌渣、菜籽饼、复合肥、过磷酸钙、蔗糖、膨润土、保水剂为原料制备的保水有机肥具有很好的节肥增效和抗旱功能。在公开号为CN 106348960A的中国专利中，孙桂芝等人提出一种保水有机肥的制造方法。以阳离子交换树脂、沙棘、毛苕子、鸡粪、磷矿粉、光合菌、硫酸铵、发酵菌、缓释剂、甘油、成膜剂为原料，经过10-12天发酵、造型得到棒状保水有机肥。该方法简单，但工艺耗费时间较长。2017年，在公开号为CN 106478281A的专利中，介绍了一种增强土壤保肥保水有机肥及其使用方法，首先将猪粪尿与鸡粪进行干湿分离，将沉淀得到的沼泥直接作为原料制作有机肥，再利用水葫芦为材料制备出一种土壤保水剂，该有机肥的肥料成分为60-70%，保水成分30-40%。禽畜类粪便可以作为有机肥的原料，如果直接利用会存在气味较重、存在传染疾病的危险，尤其近年来禽流感的不断爆发，禽类粪便处理不当容易带来安全隐患。
一方面，禽畜类粪便中富含氮，磷，钾及微量元素等，同时也携带大量细菌、臭味等，如果将其杀菌再利用，就会避免一些致病细菌的传播；另一方面，对于秋收后农田里大量的秸秆等生物质废弃物，现在国家政策已经不允许直接焚烧。将消毒后的固体滤渣作为复合有机肥的原料，同时加入农业生物质废弃物、聚合物等利用“一锅法”制成复合有机肥。目前，这种综合工艺还没有被报道，具有广阔的市场前景及开发推广价值。
发明内容
本发明目的针对上述存在的问题，我们综合考虑了禽畜类粪便、焚烧秸秆、化学肥料带来的污染，提出一种生物质复合有机肥制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
具体步骤：
（1）将养殖场的排泄物及鸡蛋加工产生的蛋白污水收集在氧化池内，并通入臭氧消毒。
（2）氧化池中的物料与蛋壳粉末经过压滤机的压滤，得到固体滤渣。
（3）将固体滤渣，生物质粉末，聚合物反应原料加入到反应池中，加热反应。
（4）反应完毕后，降温，控制适当温度干燥，得到复合肥产物，包装备用。
所述的排泄物可以为家禽养殖场、畜牧场等地产生的粪便。
所述的蛋白污水可以是肉、蛋加工过程中及清洗容器等产生的污水。
所述的臭氧浓度为80-200 mg/L,通入时间为20-40 min。
所述的滤渣可以为经过压滤机产生的固体废料，也可以是厌氧、好氧过程中沉积后脱水的污泥。
所述的生物质粉末可以为秸秆、稻壳、树叶、玉米穗轴等。
所述的聚合物反应原料中的单体可以为丙烯酸、丙烯酸钾、丙烯酸钠等丙烯酸盐类，还可为淀粉接枝丙烯酸盐类。
所述的聚合物反应原料中的引发剂可以为过硫酸钾、过硫酸钠等过硫酸盐。
所述的聚合物反应原料中的交联剂可以是N,N-亚甲基双丙烯酰胺、戊二醛等。
所述的滤渣、生物质粉末、单体、引发剂、交联剂的重量比为：10-20：25-40：20-30：0.1-0.5：1.0-3.0。
所述的反应加热温度为70-80℃，反应时间为20-40分钟。
所述的干燥温度为40-60℃，干燥时间为10-36小时。
总体工艺流程图见图1；生物质复合有机肥的扫描电镜图如图2所示，表面粗糙多孔，为水分的通过提供了通道。
本发明的有益效果为将养鸡场产生的废弃物进行臭氧消毒，既杀灭了病菌，又消除了异味，此过程安全环保。消毒后的产物经过压滤得到的滤渣，按一定比例加入生物质废料、聚合物等，“一锅法”制成复合有机肥。本发明克服了传统直接利用畜牧粪便制肥的缺点，提供了一种配比简单、易于操作的方法。
附图说明
图1 生物质复合有机肥的工艺流程图；
图2 生物质复合有机肥的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于具体实施例。
实例1：将养鸡场排泄物与周边鸡蛋食品加工厂的蛋白污水收集在氧化池中，通入臭氧（100 mg/L）消毒30分钟。在化池中的物料中掺入蛋壳粉，经过压滤机，得到滤渣。称取20 g滤渣、30 g秸秆粉末、22 g 丙烯酸钠，再加入过硫酸钾0.2 g， N,N-亚甲基双丙烯酰胺1.0 g。，不断搅拌，维持温度在70℃，反应30 min。反应完毕后，将温度降低至50℃，干燥24小时，得到褐色复合有机肥。测得该有机肥在淡水中的保水能力为185 g/g，在海中的保水能力为108 g/g。保水有机肥中重金属含量数据如下表所示：
| 总砷含量 （mg/kg） | 总汞含量（mg/kg） | 总镉含量（mg/kg） | 总铬含量（mg/kg） |
| 2.70 | 0.17 | 0.64 | 1.98 |
实例2：将经过压滤机后的渣料100 g，树叶粉300 g，225 g丙烯酸溶液，49 g氢氧化钾，，过硫酸钠0.3 g， N,N-亚甲基双丙烯酰胺2 g加入到反应锅内。在机械搅拌条件下，维持温度75℃，反应35 min。反应结束后，停止加热，将温度降低至60℃，烘干24小时，得到褐色复合肥，粉碎备用。制备的生物质复合肥的指标各项指标参数如下表所示，结果表明，该生物质复合有机肥的重金属含量符合我国农业行业NY 525-2012 标准。
如下表所示：
实例3：将渣料150 g，玉米穗轴粉300 g， 200 g丙烯酸钾，过硫酸钠0.3 g，戊二醛 1.5g一并加入到反应锅内。在机械搅拌条件下，维持温度80℃，反应30 分钟。反应结束后，将温度降低至65℃，烘干30小时，得到褐色复合肥，粉碎备用。制备的生物质复合肥的指标参数，如下表所示：
实例4：取渣料200 g，稻壳粉400 g， 280 g丙烯酸钠，过硫酸钠0.5 g，N,N-亚甲基双丙烯酰胺3 g，一并加入到反应器内。在机械搅拌条件下，维持温度75℃，反应35分钟。反应结束后，将温度降低至65℃，烘干24小时，得到褐色复合肥，粉碎备用。将含有锰的重金属离子溶液（Mn2+浓度为21.47 ppm）通过复合肥吸附床，该有机复合肥对锰的吸附量可达到15.35mg/g，去除率为35.73%。结果表明，生物质复合有机肥对重金属锰有一定去除效果。
Claims (12)
1.一种生物质复合有机肥制备方法，其特征是：首先将养殖场的排泄物及鸡蛋加工产生的蛋白污水收集在氧化池内，并通入臭氧消毒，再将氧化池中的物料与蛋壳粉末经过压滤机的压滤，得到固体滤渣，将上述固体滤渣、生物质粉末、聚合物反应原料加入到反应池中，“一锅”式加热反应，其中聚合物反应原料包括单体、引发剂、交联剂，反应完毕后，降温，控制适当温度干燥，得到复合肥产物，包装备用。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：将养殖场产生的排泄物与废弃生物质综合处理。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：养殖场的排泄物及蛋白废水经过臭氧脱味、杀菌，臭氧的浓度为80-200 mg/L，通入时间为20-40分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：生物质粉末为废弃农副产品生物质的再利用。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是： “一锅”式加热反应的温度控制在70-80℃，反应时间为20-40分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：停止反应后，干燥温度为40-60℃，干燥时间为10-36小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：排泄物为家禽养殖场、畜牧场或者其他地产生的粪便。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述的滤渣、生物质粉末、单体、引发剂、交联剂的重量比为：10-20：25-40：20-30：0.1-0.5：1.0-3.0。
9.根据权利要求8所述的原料配比方法，其特征是：生物质粉末可以为秸秆、稻壳、树叶、玉米穗轴。
10.根据权利要求8所述的原料配比方法，其特征是：单体可以为丙烯酸、丙烯酸钾、丙烯酸钠或丙烯酸盐类，还可为淀粉接枝丙烯酸盐类。
11.根据权利要求8所述的原料配比方法，其特征是：引发剂可以为过硫酸钾、过硫酸钠等过硫酸盐。
12.根据权利要求8所述的原料配比方法，其特征是：交联剂可以是N,N-亚甲基双丙烯酰胺、戊二醛。
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