CN108395331A - 一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统 - Google Patents

一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108395331A
CN108395331A CN201810421683.6A CN201810421683A CN108395331A CN 108395331 A CN108395331 A CN 108395331A CN 201810421683 A CN201810421683 A CN 201810421683A CN 108395331 A CN108395331 A CN 108395331A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cow dung
solid
feeding mouth
decomposing
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810421683.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张玙吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai First Cattle Amperex Technology Ltd
Original Assignee
Shanghai First Cattle Amperex Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai First Cattle Amperex Technology Ltd filed Critical Shanghai First Cattle Amperex Technology Ltd
Priority to CN201810421683.6A priority Critical patent/CN108395331A/zh
Publication of CN108395331A publication Critical patent/CN108395331A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80Soil conditioners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/20Liquid fertilisers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C27/00Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds
    • C07C27/26Purification; Separation; Stabilisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C27/00Processes involving the simultaneous production of more than one class of oxygen-containing compounds
    • C07C27/26Purification; Separation; Stabilisation
    • C07C27/28Purification; Separation; Stabilisation by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2101/00Agricultural use
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

本发明提供的一种牛粪制备土壤改良剂的方法,其先将牛粪与牛尿分开,然后对牛粪中的纤维素通过纤维素分解菌群进行分解,分解发酵后的牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解,制备生物质炭;牛粪进行分解发酵的产物通过常规的酵母发酵方法生产乙醇,降低反应液中的单糖的含量且提高其中的有机物的种类;酵母发酵后的反应液进行水热反应,生成具有较低的生物降解速度同时又具有大量极性基团的高聚物,水热反应产物与肥料、特定的高聚物粉末混匀后与生物质炭混合,烘干后得到土壤改良剂。该土壤改良剂可以富集重金属离子,且可以在一定范围内调节土壤肥力。本发明还提供了一种牛粪制备土壤改良剂的系统。

Description

一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统
技术领域
本发明属于循环农业技术领域,涉及一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统。
背景技术
养牛场,尤其是工业化的养牛场会产生大量的牛粪,牛粪中不仅含有大量的未消化完全的饲料,而且还会自然发酵产生甲烷和二氧化硫等气体,为了避免环境污染和提高资源利用率,现在一般对牛粪进行回收利用。常规的回收利用途径包括堆肥、发酵产沼并制备液态肥、制备饲料。然而,堆肥对牛粪的利用率比较低,周期长;制备饲料对牛粪的处理要求高,且产生其他废物,因此最高效地利用方式为发酵产沼并制备液态肥。然而,发酵产沼并制备液态肥时,产生的沼泥的利用率并不高,许多处理系统在处理时将沼泥直接作为肥料或进行堆肥处理,并没有充分利用沼泥中的有机物。且现有的应用方法中,基本都是将牛粪作为能源或肥料利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牛粪制备土壤改良剂的方法,能够将牛粪制备成为土壤改良剂,降低土壤中的重金属含量。
本发明的目的还在于提供一种牛粪制备土壤改良剂的系统,以便高效地利用牛粪制备土壤改良剂。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种牛粪制备土壤改良剂的方法,包括步骤:
1)搜集牛粪并分离出尿液;
2)分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群进行分解发酵,获得牛粪分解混合物;
3)牛粪分解混合物进行固液分离,分别得到牛粪固态残留物和牛粪分解液;
4)牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解,制备生物质炭;
牛粪分解液通过酵母菌进行发酵,得到牛粪发酵液;牛粪发酵液经蒸馏除去乙醇后,进行水热反应,得到水热反应液;向水热反应液中加入步骤1)分离的尿液、腐殖酸钠、聚丙烯酸羟乙酯粉末、富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末和聚半胱氨酸丙烯酯粉末,混合浓缩后得到改性液态肥;
其中,按照质量计,腐殖酸钠为生物质炭的1%~3%;聚丙烯酸羟乙酯粉末和富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末总计为生物质炭的1%~3%;聚半胱氨酸丙烯酯粉末为生物质炭的2%~5%;生物质炭为步骤1)中分离尿液后的牛粪的干重的45%~60%;
5)将改性液态肥与生物质炭混合,烘干后得到土壤改良剂。
优选地,在步骤2)中,所述纤维素分解菌群为从牛瘤胃或羊瘤胃获得的菌群。
优选地,在步骤2)中,分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群分解的方法为:将分离尿液后的牛粪、玉米粉、大豆粕和纤维素分解菌群混合物加入到预置发酵基液的无氧反应釜中,25~40℃发酵3~8天;其中,所述发酵基液包括0.1~0.3g/L的氯化镁、0.2~0.3g/L的硫酸钾、0.05~0.1g/L的氯化钙、0.3~0.5g/L的硝酸铵;分离尿液后的牛粪在发酵基液的量为50~100g/L,玉米粉的重量为分离尿液后的牛粪的10%~15%,大豆粕的重量为分离尿液后的牛粪的3%~10%。
优选地,在步骤3)中,分离得到的牛粪固态残留物通过步骤2)所述方法进行二次分解。
优选地,在进行步骤3)之前,保留5%~10%的牛粪分解混合物,保留的牛粪分解混合物用于下一批次分解发酵反应中,作为反应体系的纤维素分解菌群来源。
优选地,无氧热解反应的反应温度为250~350℃,反应时间为3~4小时,无氧热解后生物质炭粉碎成粒径小于3.5mm的粉末;水热反应的反应时间为150~160℃保温3~4小时,升温至210~250℃保温2~4小时。
一种牛粪制备土壤改良剂的系统,包括分尿单元、分解发酵单元、生物质炭制备单元、乙醇分离单元、水热反应单元、配肥池和改良剂制备单元,其中,
分尿单元包括集粪池、滤尿池和储尿池,集粪池通过传送带连接滤尿池入料口,滤尿池的液相出口连接储尿池的入料口;储尿池的出料口连接配肥池的入料口;
分解发酵单元包括分解池、固液分离器和发酵池,分解池的进料口连接滤尿池的固相出口,分解池的出料口连接固液分离器的入料口,固液分离器的液相出口连接发酵池的入料口;
生物质炭制备单元包括固体干燥器、无氧煅烧室和粉碎器,固体干燥器的入料口连接固液分离器的固相出口,固体干燥器的出料口连接无氧煅烧室的入料口,无氧煅烧室的出料口连接粉碎器入料口;
乙醇分离单元包括蒸馏塔和乙醇储罐,蒸馏塔的入料口连接发酵池的出料口,蒸馏塔的馏分出口连接乙醇储罐;
水热反应单元包括水热反应器,水热反应器的入料口连接蒸馏塔的残留物出口;水热反应器的出料口连接配肥池的入料口;
改良剂制备单元包括混合器和改良剂干燥器,混合器的液相入口连接配肥池的出料口,混合器的固相入口连接粉碎器的出料口;混合器的出料口连接改良剂干燥器。
优选地,所述分解发酵单元包括第一分解发酵单元和第二分解发酵单元;
第一分解发酵单元包括第一分解池、第一固液分离器和第一发酵池,第一分解池的进料口连接滤尿池的固相出口,第一分解池的出料口连接第一固液分离器的入料口,第一固液分离器的液相出口连接第一发酵池的入料口;第一发酵池的出料口连接蒸馏塔的入料口;
第二分解发酵单元包括第二分解池、第二固液分离器和第二发酵池,第二分解池的进料口连接第一固液分离器的固相出口,第二分解池的出料口连接第二固液分离器的入料口,第二固液分离器的液相出口连接第二发酵池的入料口;第二发酵池的出料口连接蒸馏塔的入料口;第二固液分离器的固相出口连接固体干燥器的入料口。
优选地,分解发酵单元还包括菌样池,菌样池的进料口与第一分解池的取样口连接,菌样池的出料口分别于第一分解池的入料口和第二分解池的入料口连接。
优选地,所述水热反应单元还包括第一浓缩池,蒸馏塔的残留物出口连接第一浓缩池的入料口,第一浓缩池的出料口连接水热反应器的入料口;
改良剂制备单元还包括第二浓缩池,第二浓缩池的入料口连接配肥池的出料口,第二浓缩池的出料口连接混合器的液相入口;
生物质炭制备单元还包括淋洗池,淋洗池的入料口连接固液分离器的固相出口,淋洗池的固相出口连接固体干燥的入料口,淋洗池的液相出口连接第一浓缩池的入料口。
相较于现有技术,本发明取得的有益效果是:
本发明提供的一种牛粪制备土壤改良剂的方法,其先将牛粪与牛尿分开,然后对牛粪中的纤维素通过纤维素分解菌群进行分解,分解发酵后的牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解,制备生物质炭;牛粪进行分解发酵的产物通过常规的酵母发酵方法生产乙醇,降低反应液中的单糖的含量且提高其中的有机物的种类;酵母发酵后的反应液进行水热反应,生成具有较低的生物降解速度同时又具有大量极性基团的高聚物,水热反应产物与肥料、特定的高聚物粉末混匀后与生物质炭混合,烘干后得到土壤改良剂。该土壤改良剂不仅具有常规的生物质炭的调节土壤透气性、透水性等作用,而且可以富集重金属离子,且可以在一定范围内调节土壤肥力。
本发明提供的牛粪制备土壤改良剂的系统,其包括分尿单元、分解发酵单元、生物质炭制备单元、乙醇分离单元、水热反应单元、配肥池和改良剂制备单元,能够在制备土壤改良剂的同时,实现对物料的充分利用,且生产的副产品乙醇可以作为工业原料或燃料使用。该系统能够高效、低成本地实现土壤改良剂的制备。
附图说明
图1为本发明提供的牛粪制备土壤改良剂的系统。
其中,1是集粪池;2是滤尿池;3是第一分解池;4是第一固液分离器;5是第二分解池;6是第二固液分离器;7是淋洗池;8是固体干燥器;9是无氧煅烧室;10是粉碎器;11是储尿池;12是第一发酵池;13是第二发酵池;14是乙醇储罐;15是蒸馏塔;16是第一浓缩池;17是水热反应器;18是配肥池;19是第二浓缩池;20是混合器;21是改良剂干燥器;22是菌样池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
本发明提供了一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统。该系统包括分尿单元、分解发酵单元、生物质炭制备单元、乙醇分离单元、水热反应单元、配肥池18和改良剂制备单元,其中,
分尿单元包括集粪池1、滤尿池2和储尿池11,集粪池1通过传送带连接滤尿池2入料口,滤尿池2的液相出口连接储尿池11的入料口;储尿池11的出料口连接配肥池18的入料口;如此,在对牛粪进行分解和发酵之前,滤除牛粪中混杂的大部分尿液,避免尿液的存在导致牛粪分解的失败。
分解发酵单元包括分解池、固液分离器和发酵池,分解池的进料口连接滤尿池2的固相出口,分解池的出料口连接固液分离器的入料口,固液分离器的液相出口连接发酵池的入料口。本发明通过系统设置将牛粪的纤维素分解和单糖或低聚糖的发酵分离,避免单糖发酵时产生的乙醇抑制纤维素分解菌的活力,保证纤维素分解菌的分解效率。
生物质炭制备单元包括固体干燥器8、无氧煅烧室9和粉碎器10,固体干燥器8的入料口连接固液分离器的固相出口,固体干燥器8的出料口连接无氧煅烧室9的入料口,无氧煅烧室9的出料口连接粉碎器10入料口。分解发酵后剩余的固体物料,进行干燥后在无氧条件下碳化,制备出具有较大比表面积的生物质炭;生物质炭用作土壤改良剂的主要载体,本身能够改善土壤的透气性和保湿性能。
乙醇分离单元包括蒸馏塔15和乙醇储罐14,蒸馏塔15的入料口连接发酵池的出料口,蒸馏塔15的馏分出口连接乙醇储罐14。回收的乙醇可以作为工业乙醇应用。
水热反应单元包括水热反应器17,水热反应器17的入料口连接蒸馏塔15的残留物出口;水热反应器17的出料口连接配肥池18的入料口。在水热反应中,单糖、低聚糖和其他溶解在水中的物料在高温水热条件下分解、聚合成为具有较小粒径、难以被快速分解、具有极高比表面积和极性表面的微球或团聚物,其本身不在是糖类,而是在各分分子单元之间通过碳碳共价键连接,具有极佳的吸附性和较低的降解速率。
水热反应后的产物进入配肥池18,并向配肥池18中加入牛尿、腐殖酸钠、聚丙烯酸羟乙酯粉末、富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末和聚半胱氨酸丙烯酯粉末等,混合均匀后,作为具有较高营养组分和重金属离子。
改良剂制备单元包括混合器20和改良剂干燥器21,混合器20的液相入口连接配肥池18的出料口,混合器20的固相入口连接粉碎器10的出料口;混合器20的出料口连接改良剂干燥器21。改良剂制备单元最终将牛粪制备的生物质炭和来自配肥池18中的液态肥料混合,液态肥料中的营养成分和高聚物被吸附到生物质炭内部的孔隙中,且在烘干的过程中高聚物粉末部分融化并改变晶型,实现与生物质炭内部孔隙的契合。如此,制备成的土壤改良剂,以生物质炭为骨架,内部具有与生物质炭良好契合、稳定固定且不易降解的高分子聚合物团粒;当该土壤改良剂施用到土壤中后,土壤中的水分会渗入生物质炭内部,水分中所带有的重金属离子会与部分高分子聚合物进行螯合而固定在土壤中;在水分的进出循环中,重金属离子逐渐在生物质炭中富集,降低土壤中的可溶的重金属离子的含量,达成了改良土壤的目的。不仅如此,生物质炭的孔隙中填充的这几种高分子材料具有良好的透水性且高分子材料只能占据部分孔隙,因此,肥料等透过生物质炭的速度较水分缓慢,该改良剂具有缓存肥料的效果,其将缓存一定浓度的肥料并在外界肥料浓度显著下降时逐渐释放,在外界肥料浓度过大时吸附和存储肥料。为此,为了避免在施用该土壤改良剂后土壤中的肥料被大量吸附到生物质炭中,在制备土壤改良剂时预先在在生物质炭中添加了肥料。
其中,在一种可行的方案中,如图1所示,所述分解发酵单元包括第一分解发酵单元和第二分解发酵单元;第一分解发酵单元包括第一分解池3、第一固液分离器4和第一发酵池12,第一分解池3的进料口连接滤尿池2的固相出口,第一分解池3的出料口连接第一固液分离器4的入料口,第一固液分离器4的液相出口连接第一发酵池12的入料口;第一发酵池12的出料口连接蒸馏塔15的入料口;第二分解发酵单元包括第二分解池5、第二固液分离器6和第二发酵池13,第二分解池5的进料口连接第一固液分离器4的固相出口,第二分解池5的出料口连接第二固液分离器6的入料口,第二固液分离器6的液相出口连接第二发酵池13的入料口;第二发酵池13的出料口连接蒸馏塔15的入料口;第二固液分离器6的固相出口连接固体干燥器8的入料口。如此,牛粪在进行分解发酵时,由于产生的单糖没法及时消耗而抑制分解发酵的继续进行,因此采用两次分解发酵的方式,可以尽量增加牛粪中的纤维素的降解量。需要降解纤维素,一方面是在降解过程中消耗牛粪中未消化完全的饲料等,减小最终制备生物质炭时的物料的氮含量;另一方面,单糖的水热反应所生成的颗粒具有良好的吸附重金属和肥料的效果,与生物质炭明显不同,两者需要相互配合才能达成对重金属离子的最大程度的固定和富集。因此,有必要利用由牛粪分解带来的单糖,而牛粪分解发酵带来的单糖的量过多,将导致生物质炭和单糖水热碳化比例的不合理,因此,本发明采用对分解发酵液进行发酵生产乙醇的方案消耗单糖且丰富分解水热反应中糖类和醇类的物质种类,以便形成复杂而多羟基/羧基的高聚物。
其中,作为一种可行的方案,分解发酵单元还包括菌样池22,菌样池22的进料口与第一分解池3的取样口连接,菌样池22的出料口分别于第一分解池3的入料口和第二分解池5的入料口连接。如此,可以避免每次重新选择纤维素分解菌群,保持反应的稳定性。
其中,作为一种可行的方案,所述水热反应单元还包括第一浓缩池16,蒸馏塔15的残留物出口连接第一浓缩池16的入料口,第一浓缩池16的出料口连接水热反应器17的入料口;改良剂制备单元还包括第二浓缩池19,第二浓缩池19的入料口连接配肥池18的出料口,第二浓缩池19的出料口连接混合器20的液相入口;生物质炭制备单元还包括淋洗池7,淋洗池7的入料口连接固液分离器的固相出口,淋洗池7的固相出口连接固体干燥的入料口,淋洗池7的液相出口连接第一浓缩池16的入料口。如此,可以减小水热反应的体积和混合器20的体积,便于改良剂的制备和干燥。
基于本发明如上所公开的反应系统和原理,本发明进一步介绍该改良剂的制备方法,具体包括步骤:
1)搜集牛粪并分离出尿液;
2)分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群进行分解发酵,获得牛粪分解混合物;其中,分解发酵反应体系的参数包括:
将分离尿液后的牛粪、玉米粉、大豆粕和纤维素分解菌群混合物加入到预置发酵基液的无氧反应釜中,25~40℃发酵3~8天;其中,所述发酵基液包括0.1~0.3g/L的氯化镁、0.2~0.3g/L的硫酸钾、0.05~0.1g/L的氯化钙、0.3~0.5g/L的硝酸铵;分离尿液后的牛粪在发酵基液的量为50~100g/L,玉米粉的重量为分离尿液后的牛粪的10%~15%,大豆粕的重量为分离尿液后的牛粪的3%~10%。
3)牛粪分解混合物进行固液分离,分别得到牛粪固态残留物和牛粪分解液;
4)牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解,制备生物质炭;
牛粪分解液通过酵母菌进行发酵(采用常规方法),得到牛粪发酵液;牛粪发酵液经蒸馏除去乙醇后,进行水热反应,得到水热反应液;向水热反应液中加入步骤1)分离的尿液、腐殖酸钠、聚丙烯酸羟乙酯粉末、富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末和聚半胱氨酸丙烯酯粉末,混合浓缩后得到改性液态肥;
其中,按照质量计,腐殖酸钠为生物质炭的1%~3%;聚丙烯酸羟乙酯粉末和富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末总计为生物质炭的1%~3%;聚半胱氨酸丙烯酯粉末为生物质炭的2%~5%;生物质炭为步骤1)中分离尿液后的牛粪的干重的45%~60%;其中,聚丙烯酸羟乙酯粉末的粒径小于10微米,富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末的粒径小于30微信,聚半胱氨酸丙烯酯粉末的粒径小于10微米。高聚物粉末较小的粒径,不仅是为了其进入生物质炭的孔隙,而且是为了其在烘干条件下其表面更容易发生微熔和软化。
5)将改性液态肥与生物质炭混合,烘干后得到土壤改良剂。
其中,所述纤维素分解菌群为从牛瘤胃或羊瘤胃获得的菌群。除此以外,在进行步骤3)之前,还可以保留5%~10%的牛粪分解混合物,保留的牛粪分解混合物用于下一批次分解发酵反应中,作为反应体系的纤维素分解菌群来源。
其中,在步骤3)中,分离得到的牛粪固态残留物通过步骤2)所述方法进行二次分解。
其中,无氧热解反应的反应温度为250~350℃,反应时间为3~4小时,无氧热解后生物质炭粉碎成粒径小于3.5mm的粉末;水热反应的反应时间为150~160℃保温3~4小时,升温至210~250℃保温2~4小时。本发明采用阶梯升温水热反应方法,既保证了所形成的水热化产物难以被生物快速降解,又保证了水热化产物上具有大量的羟基和羧基等极性基团。

Claims (10)

1.一种牛粪制备土壤改良剂的方法,其特征在于,包括步骤:
1)搜集牛粪并分离出尿液;
2)分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群进行分解发酵,获得牛粪分解混合物;
3)牛粪分解混合物进行固液分离,分别得到牛粪固态残留物和牛粪分解液;
4)牛粪固态残留物干燥后进行无氧热解,制备生物质炭;
牛粪分解液通过酵母菌进行发酵,得到牛粪发酵液;牛粪发酵液经蒸馏除去乙醇后,进行水热反应,得到水热反应液;向水热反应液中加入步骤1)分离的尿液、腐殖酸钠、聚丙烯酸羟乙酯粉末、富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末和聚半胱氨酸丙烯酯粉末,混合浓缩后得到改性液态肥;
其中,按照质量计,腐殖酸钠为生物质炭的1%~3%;聚丙烯酸羟乙酯粉末和富马酸—丙烯磺酸共聚体粉末总计为生物质炭的1%~3%;聚半胱氨酸丙烯酯粉末为生物质炭的2%~5%;生物质炭为步骤1)中分离尿液后的牛粪的干重的45%~60%;
5)将改性液态肥与生物质炭混合,烘干后得到土壤改良剂。
2.如权利要求1所述的牛粪制备土壤改良剂的方法,其特征在于,在步骤2)中,所述纤维素分解菌群为从牛瘤胃或羊瘤胃获得的菌群。
3.如权利要求1所述的牛粪制备土壤改良剂的方法,其特征在于,在步骤2)中,分离尿液后的牛粪通过纤维素分解菌群分解的方法为:将分离尿液后的牛粪、玉米粉、大豆粕和纤维素分解菌群混合物加入到预置发酵基液的无氧反应釜中,25~40℃发酵3~8天;其中,所述发酵基液包括0.1~0.3g/L的氯化镁、0.2~0.3g/L的硫酸钾、0.05~0.1g/L的氯化钙、0.3~0.5g/L的硝酸铵;分离尿液后的牛粪在发酵基液的量为50~100g/L,玉米粉的重量为分离尿液后的牛粪的10%~15%,大豆粕的重量为分离尿液后的牛粪的3%~10%。
4.如权利要求1所述的牛粪制备土壤改良剂的方法,其特征在于,在步骤3)中,分离得到的牛粪固态残留物通过步骤2)所述方法进行二次分解。
5.如权利要求1所述的牛粪制备土壤改良剂的方法,其特征在于,在进行步骤3)之前,保留5%~10%的牛粪分解混合物,保留的牛粪分解混合物用于下一批次分解发酵反应中,作为反应体系的纤维素分解菌群来源。
6.如权利要求1所述的牛粪制备土壤改良剂的方法,其特征在于,无氧热解反应的反应温度为250~350℃,反应时间为3~4小时,无氧热解后生物质炭粉碎成粒径小于3.5mm的粉末;水热反应的反应时间为150~160℃保温3~4小时,升温至210~250℃保温2~4小时。
7.一种牛粪制备土壤改良剂的系统,其特征在于,包括分尿单元、分解发酵单元、生物质炭制备单元、乙醇分离单元、水热反应单元、配肥池和改良剂制备单元,其中,
分尿单元包括集粪池、滤尿池和储尿池,集粪池通过传送带连接滤尿池入料口,滤尿池的液相出口连接储尿池的入料口;储尿池的出料口连接配肥池的入料口;
分解发酵单元包括分解池、固液分离器和发酵池,分解池的进料口连接滤尿池的固相出口,分解池的出料口连接固液分离器的入料口,固液分离器的液相出口连接发酵池的入料口;
生物质炭制备单元包括固体干燥器、无氧煅烧室和粉碎器,固体干燥器的入料口连接固液分离器的固相出口,固体干燥器的出料口连接无氧煅烧室的入料口,无氧煅烧室的出料口连接粉碎器入料口;
乙醇分离单元包括蒸馏塔和乙醇储罐,蒸馏塔的入料口连接发酵池的出料口,蒸馏塔的馏分出口连接乙醇储罐;
水热反应单元包括水热反应器,水热反应器的入料口连接蒸馏塔的残留物出口;水热反应器的出料口连接配肥池的入料口;
改良剂制备单元包括混合器和改良剂干燥器,混合器的液相入口连接配肥池的出料口,混合器的固相入口连接粉碎器的出料口;混合器的出料口连接改良剂干燥器。
8.如权利要求7所述的牛粪制备土壤改良剂的系统,其特征在于,所述分解发酵单元包括第一分解发酵单元和第二分解发酵单元;
第一分解发酵单元包括第一分解池、第一固液分离器和第一发酵池,第一分解池的进料口连接滤尿池的固相出口,第一分解池的出料口连接第一固液分离器的入料口,第一固液分离器的液相出口连接第一发酵池的入料口;第一发酵池的出料口连接蒸馏塔的入料口;
第二分解发酵单元包括第二分解池、第二固液分离器和第二发酵池,第二分解池的进料口连接第一固液分离器的固相出口,第二分解池的出料口连接第二固液分离器的入料口,第二固液分离器的液相出口连接第二发酵池的入料口;第二发酵池的出料口连接蒸馏塔的入料口;第二固液分离器的固相出口连接固体干燥器的入料口。
9.如权利要求8所述的牛粪制备土壤改良剂的系统,其特征在于,分解发酵单元还包括菌样池,菌样池的进料口与第一分解池的取样口连接,菌样池的出料口分别于第一分解池的入料口和第二分解池的入料口连接。
10.如权利要求7所述的牛粪制备土壤改良剂的系统,其特征在于,所述水热反应单元还包括第一浓缩池,蒸馏塔的残留物出口连接第一浓缩池的入料口,第一浓缩池的出料口连接水热反应器的入料口;
改良剂制备单元还包括第二浓缩池,第二浓缩池的入料口连接配肥池的出料口,第二浓缩池的出料口连接混合器的液相入口;
生物质炭制备单元还包括淋洗池,淋洗池的入料口连接固液分离器的固相出口,淋洗池的固相出口连接固体干燥的入料口,淋洗池的液相出口连接第一浓缩池的入料口。
CN201810421683.6A 2018-05-04 2018-05-04 一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统 Pending CN108395331A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810421683.6A CN108395331A (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810421683.6A CN108395331A (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108395331A true CN108395331A (zh) 2018-08-14

Family

ID=63101575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810421683.6A Pending CN108395331A (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108395331A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110184064A (zh) * 2019-04-30 2019-08-30 江苏思威博生物科技有限公司 一种牛粪制备土壤改良剂的方法
CN113249132A (zh) * 2021-03-30 2021-08-13 南京农业大学 畜禽粪便厌氧发酵沼渣生物质炭、及其制备方法和应用
CN114728861A (zh) * 2019-07-04 2022-07-08 盈思培肥料有限公司 改进的肥料
EP3947322A4 (en) * 2019-04-05 2022-12-28 Pellon Group Oy METHOD FOR PREPARING NITROGENOUS FERTILIZERS AND AMENDERS FROM SLURRY AND/OR MANURE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104030862A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 沈阳大学 一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法
CN104150987A (zh) * 2014-07-22 2014-11-19 浙江大学 一种畜禽养殖废弃物资源化利用的方法
CN105418171A (zh) * 2016-01-12 2016-03-23 中国科学院城市环境研究所 一种富磷生物肥料的制备方法及其装置
CN105906410A (zh) * 2016-04-15 2016-08-31 浙江长兴布莱蒙农业机械科技有限公司 一种禽畜粪便无害化处理装置
CN105906411A (zh) * 2016-04-15 2016-08-31 浙江长兴布莱蒙农业机械科技有限公司 一种禽畜粪便炭化制肥系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104030862A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 沈阳大学 一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法
CN104150987A (zh) * 2014-07-22 2014-11-19 浙江大学 一种畜禽养殖废弃物资源化利用的方法
CN105418171A (zh) * 2016-01-12 2016-03-23 中国科学院城市环境研究所 一种富磷生物肥料的制备方法及其装置
CN105906410A (zh) * 2016-04-15 2016-08-31 浙江长兴布莱蒙农业机械科技有限公司 一种禽畜粪便无害化处理装置
CN105906411A (zh) * 2016-04-15 2016-08-31 浙江长兴布莱蒙农业机械科技有限公司 一种禽畜粪便炭化制肥系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3947322A4 (en) * 2019-04-05 2022-12-28 Pellon Group Oy METHOD FOR PREPARING NITROGENOUS FERTILIZERS AND AMENDERS FROM SLURRY AND/OR MANURE
CN110184064A (zh) * 2019-04-30 2019-08-30 江苏思威博生物科技有限公司 一种牛粪制备土壤改良剂的方法
CN114728861A (zh) * 2019-07-04 2022-07-08 盈思培肥料有限公司 改进的肥料
CN114728861B (zh) * 2019-07-04 2024-03-29 盈思培肥料营运有限公司 改进的肥料
CN113249132A (zh) * 2021-03-30 2021-08-13 南京农业大学 畜禽粪便厌氧发酵沼渣生物质炭、及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108395331A (zh) 一种牛粪制备土壤改良剂的方法和系统
US6299774B1 (en) Anaerobic digester system
US6569332B2 (en) Integrated anaerobic digester system
CN103342590B (zh) 一种厨余垃圾制作生物有机肥的方法
CN101575252B (zh) 茶叶专用有机复混肥及其配制方法
EP2464614B1 (de) Systeme und verfahren zur erzeugung von biogas und biokohle sowie zur veredelung der biokohle
CN102020360B (zh) 一种橡胶生产废水的处理方法
US8110384B2 (en) Process for conversion of dairy cow waste to biofuel products
CN107473549A (zh) 一种农业废弃物循环利用系统
CN101987796B (zh) 中药渣两阶段干式厌氧发酵工艺
CN105331376B (zh) 基于微波水热碳化的新鲜生物质高值化处理装置及方法
CN107090475A (zh) 一种仿生厌氧发酵制取沼气的工艺
CN108314591A (zh) 一种生物炭基缓释肥及其制备方法
CN115354064B (zh) 一种厌氧干发酵两相分区生产中链脂肪酸的方法
CN109851446A (zh) 一种厌氧发酵用含磷复合添加剂及发酵方法
CN113755531A (zh) 一种促进牛粪秸秆厌氧共发酵的方法
CN207891281U (zh) 一种炭基有机无机复混肥的生产系统
CN107056552A (zh) 一种利用剩余污泥和农林废弃物制备肥料的装置
CN101891510B (zh) 用薯类酒糟生产商品有机肥的方法
CN101774835A (zh) 一种堆肥物料组合物及堆肥方法
CN208327868U (zh) 一种牛粪制备土壤改良剂的系统
CN106083234A (zh) 一种生物质活性生态有机肥料
CN105418175A (zh) 一种水生植物的资源化利用方法
CN101676381A (zh) 用于减少生活垃圾的体积和容积的方法
CN100390293C (zh) 氢氧化钠固态常温处理提高稻草厌氧消化沼气产量的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180814

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication