CN108424304A - 生产腐植酸肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生产腐植酸肥料的方法，包括如下步骤：步骤1、提供发酵原料体系，所述发酵原料体系包括生物质废弃物与腐植酸转化菌培养物；将所述发酵原料体系中的多个组分分批次或者一次性投入到反应容器中，混合均匀后进行发酵，得到腐植酸发酵产物；步骤2、对腐植酸发酵产物进行固液分离，得到液态腐植酸发酵产物与固态腐植酸发酵产物；步骤3、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料；对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料。该方法不仅能提供一种环保无污染的废弃物处理方式，还能够实现废物利用，提升生物质废弃物的经济价值。

Description

生产腐植酸肥料的方法

技术领域

本发明涉及废弃物资源化利用领域，具体而言，涉及一种生产腐植酸肥料的方法。

背景技术

生物质是指一切通过绿色植物的光合作用所形成的有机物质，包括微生物、植物和动物，及其排泄物、垃圾及有机废水等源自生物体的有机物质。

生物质废弃物是人类在利用生物质的过程中生产和消费产生的废弃物，它仍然属于生物质的宏观范畴，但是能量密度、可利用性等都有显著的降低。根据不同的来源可以将生物质废弃物分为三类：

(1)城市生物质废弃物。城市生物质废弃物主要包括家庭厨余垃圾、餐厨垃圾、城市粪便以及城镇污泥。目前我国大城市的生活垃圾中厨余和餐饮等有机废物比例大，即生物质废弃物含量高。采用传统的垃圾处理方法处理生物质废弃物都存在一定的弊端。直接填埋会产生大量的渗滤液，造成土壤及地下水污染，其缺氧环境还导致大量温室气体(CH₄)的产生，填埋对生物质废弃物的资源利用率较低，不符合我国可持续发展的原则；生活垃圾堆肥则存在恶臭、肥效低、产品出路困难的问题。

(2)农作物废物。我国农作物秸秆主要以玉米秸、麦秸和稻秸为主。农作物废物最大的污染是田间燃烧，随着农村经济的发展，农民收入的增加，农村中商品能源的比例不断增加，煤、液化石油气等已成为其主要用能。秸秆由于体积大，能效低，首先成为被替代的对象，全国每年约有20.5％的秸秆被弃于田间，直接在田中燃烧，产生大量的CO、CO₂、SO₂、NO_x和烟尘等污染物，严重污染了大气环境，浓烟弥漫还影响到交通和航空运输事业的安全，甚至发生过多起焚烧秸秆导致高速公路关闭、民航停飞的事件，给人民健康和生活带来很大的影响。

(3)禽畜粪便。随着畜禽养殖业的发展，养殖废物的产量也逐年增加，目前我国的禽畜粪便达到8.5亿吨，大量的畜禽粪便和污水带来了土地负荷压力过大、土壤及水体污染、空气恶臭和疾病传播等一系列问题。养殖废物中化学需氧量(Chemical OxygenDemand,COD)含量高，并且含有大量的氮、磷等元素，成为导致地表水水质恶化和富营养化的重要原因之一。另外，养殖废物中含有氨、胺、硫化氢、吲哚、尿酸盐、致病菌及虫卵等臭味物质，它是造成空气污浊度升高、影响人类和牲畜健康的主要因素。养殖废物污染给我国生态环境造成了巨大的压力，养殖废物处理技术一直是国内外相关领域的研究重点。

腐植酸(HA，Humic Acid)是动植物(主要是植物残体)等有机物经过长期复杂的生物化学及地质物理化学过程形成的结构复杂的有机化合物，具有较强的生理活性。按照腐植酸在不同溶剂中的溶解度、颜色和分子量的不同，可以将腐植酸分为黑腐酸(溶于碱)、棕腐酸(溶于乙醇、丙酮)和黄腐酸，其中黄腐酸(fulvic acid)的分子量较小，色泽低，能溶于水、酸和碱溶液，亦溶于丙酮和乙醇，而且它的某些生物活性高于其他组分的腐植酸，它和目前世界上发现的六大激素有相似的结构，在工业、农业、环保、医药、食品等方面有广泛的应用。黄腐酸对土壤肥效改良效果显著，并作为一种植物生长调节剂，能促进植物生长，对抗旱有重要作用，还是一种较理想的抗蒸腾剂，可提高植物抗逆能力等作用。

如果能够对生物质废弃物中的有机物加以利用，将其转化为腐植酸，则不仅能提供一种环保无污染的废弃物处理方式，而且，还能实现废物利用，提升生物质废弃物的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种生产腐植酸肥料的方法，将生物质废弃物中的有机物转化为腐植酸，并利用腐植酸生产出腐植酸肥料。

为实现以上目的，本发明提供一种生产腐植酸肥料的方法，包括如下步骤：

步骤1、提供发酵原料体系，所述发酵原料体系包括生物质废弃物与腐植酸转化菌培养物；

将所述发酵原料体系中的多个组分分批次或者一次性投入到反应容器中，混合均匀后进行发酵，得到腐植酸发酵产物；

步骤2、对腐植酸发酵产物进行固液分离，得到液态腐植酸发酵产物与固态腐植酸发酵产物；

步骤3、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料；对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料。

具体的，所述腐植酸转化菌培养物中的腐植酸转化菌包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、木霉、黑曲霉、米曲霉、放线菌中的至少两种。

优选的，所述步骤1中，所述发酵原料体系中还添加有棉籽油。

优选的，所述步骤1中，所述发酵原料体系中还添加有酶复合物，所述酶复合物包括木质素酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶中的至少两种。

可选的，所述步骤1中，所述发酵原料体系在60℃～80℃的温度条件下进行发酵，发酵时间为10小时～30小时。

具体的，所述步骤2中，所述固态腐植酸发酵产物中，总腐植酸的含量为40wt％-60wt％，黄腐酸的含量为20wt％-30wt％；

具体的，所述液态腐植酸发酵产物中，总腐植酸的含量为10wt％-20wt％，黄腐酸的含量为5wt％-10wt％。

具体的，所述步骤3中，对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料的方法包括：

步骤31、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩处理，得到腐植酸浓缩液；

步骤32、将所述腐植酸浓缩液与其他液体肥料组分混合，得到液体腐植酸肥料，所述其他液体肥料组分包括氢氧化钾、尿素、磷酸二铵、硝酸钾。

具体的，所述步骤31得到的腐植酸浓缩液中，总腐植酸的含量为20wt％-50wt％，黄腐酸的含量为10wt％-25wt％；

所述步骤32制得的液体腐植酸肥料以重量计包括：腐植酸浓缩液60-80份、氢氧化钾2-5份、尿素5-10份、磷酸二铵6-15份和硝酸钾7-10份。

具体的，所述步骤3中，对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料的方法包括：

步骤311、对固态腐植酸发酵产物进行干燥处理，得到腐植酸发酵产物干粉；

步骤312、将所述腐植酸发酵产物干粉与其他固体肥料组分混合，得到固体腐植酸肥料，所述其他固体肥料组分包括氢氧化钾、尿素、磷酸二铵、硝酸钾。

具体的，所述步骤311得到的腐植酸发酵产物干粉中，总腐植酸的含量为50wt％-80wt％，黄腐酸的含量为25wt％-40wt％；

所述步骤312制得的固体腐植酸肥料以重量计包括：腐植酸发酵产物干粉40-60份、氢氧化钾2-5份、尿素5-15份、磷酸二铵16-25份和硝酸钾7-10份。

本发明的有益效果：本发明的生产腐植酸肥料的方法能够将生物质废弃物中的有机物转化为腐植酸，并利用腐植酸生产出腐植酸肥料，不仅能提供一种环保无污染的废弃物处理方式，还能够实现废物利用，提升生物质废弃物的经济价值，所述腐植酸肥料可以代替化肥施于土壤中，能够起到改良土壤、促进植物生长、增强植物抗逆能力的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。

图1为本发明的生产腐植酸肥料的方法的流程图。

具体实施方式

如本文所用之术语：

“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量比为aK，B组分的质量比为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。

“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)；

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

请参阅图1，本发明提供一种生产腐植酸肥料的方法，包括如下步骤：

步骤1、提供发酵原料体系，所述发酵原料体系包括生物质废弃物与腐植酸转化菌培养物；

将所述发酵原料体系中的多个组分分批次或者一次性投入到反应容器中，混合均匀后进行发酵，得到腐植酸发酵产物。

具体的，所述步骤1还包括：在投入反应容器之前，对生物质废弃物进行粉碎处理。

具体的，所述生物质废弃物包括餐厨废弃物、农作物秸秆、(制糖厂的)糖渣、(果汁加工厂的)水果渣中的一种或多种。

具体的，所述腐植酸转化菌培养物中的腐植酸转化菌包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、木霉、黑曲霉、米曲霉、放线菌中的至少两种。

本发明通过选择多个菌种组合在一起形成腐植酸转化菌，所述腐植酸转化菌能够产生包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、几丁质酶和纤维素酶在内的多种酶，在发酵过程中，这些酶能够将有机物中的大分子蛋白和脂肪降解为小分子的多肽和寡糖，促进腐植酸转化。

具体的，所述芽孢杆菌包括地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、球形芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌中的一种或多种。

优选的，所述发酵原料体系中腐植酸转化菌培养物的添加量为0.1wt％-0.3wt％，优选为0.15wt％-0.2wt％；其中每克腐植酸转化菌培养物中的活菌数为3.0×10 ¹⁰-8.0×10 ¹⁰。

优选的，所述步骤1中，所述发酵原料体系中还添加有棉籽油，所述棉籽油含有大量的棉酚，由于腐植酸的合成需要大量的酚类物质，因此在原料体系中添加棉籽油可以提升腐植酸的转化率。

具体的，所述发酵原料体系中，所述棉籽油的添加量可以为5wt％-20wt％。

优选的，所述步骤1中，所述发酵原料体系中还添加有酶复合物，所述酶复合物包括木质素酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶中的至少两种。所述酶复合物能够促进生物质废弃物的分解，加速腐植酸的转化。

具体的，所述发酵原料体系中，所述酶复合物的添加量可以为0.1wt％-2wt％。

具体的，所述反应容器可以为反应袋或者反应罐。

具体的，所述步骤1中，所述发酵原料体系在60℃～80℃的温度条件下进行发酵，发酵时间为10小时～30小时。

在发酵过程中，高温和充分好氧是腐植酸形成的关键。发酵过程中温度过高会使发酵菌种死亡，但温度过低会影响腐植酸的形成，因此找到一个合理的、经济的发酵条件尤为重要。

步骤2、对腐植酸发酵产物进行固液分离，得到液态腐植酸发酵产物与固态腐植酸发酵产物。

具体的，所述固态腐植酸发酵产物中，总腐植酸的含量为40wt％-60wt％，黄腐酸的含量为20wt％-30wt％；

所述液态腐植酸发酵产物中，总腐植酸的含量为10wt％-20wt％，黄腐酸的含量为5wt％-10wt％。

步骤3、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料；对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料。

本发明通过对液态腐植酸发酵产物与固态腐植酸发酵产物进行分别利用，将其加工成不同的产品，能够最大限度的提升腐植酸发酵产物的经济价值，实现经济效益最大化。

具体的，所述步骤3中，对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料的方法包括：

步骤31、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩处理，得到腐植酸浓缩液。

具体的，所述步骤31得到的腐植酸浓缩液中，总腐植酸的含量为20wt％-50wt％，黄腐酸的含量为10wt％-25wt％。

具体的，所述步骤31中，可以采用加热蒸发的方式对液态腐植酸发酵产物进行浓缩处理。

步骤32、将所述腐植酸浓缩液与其他液体肥料组分混合，得到液体腐植酸肥料，所述其他液体肥料组分包括氢氧化钾、尿素、磷酸二铵、硝酸钾。

具体的，所述步骤32制得的液体腐植酸肥料以重量计包括：腐植酸浓缩液60-80份、氢氧化钾2-5份、尿素5-10份、磷酸二铵6-15份和硝酸钾7-10份。

具体的，所述步骤3中，对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料的方法包括：

步骤311、对固态腐植酸发酵产物进行干燥处理，得到腐植酸发酵产物干粉。

具体的，所述步骤311得到的腐植酸发酵产物干粉中，总腐植酸的含量为50wt％-80wt％，黄腐酸的含量为25wt％-40wt％。

具体的，所述步骤311中，采用烘干的方式对固态腐植酸发酵产物进行干燥处理，烘干的温度为80℃-120℃。

步骤312、将所述腐植酸发酵产物干粉与其他固体肥料组分混合，得到固体腐植酸肥料，所述其他固体肥料组分包括氢氧化钾、尿素、磷酸二铵、硝酸钾。

具体的，所述步骤312制得的固体腐植酸肥料以重量计包括：腐植酸发酵产物干粉40-70份、氢氧化钾4-10份、尿素5-15份、磷酸二铵16-25份和硝酸钾5-10份。

综上所述，本发明提供一种生产腐植酸肥料的方法，能够将生物质废弃物中的有机物转化为腐植酸，并利用腐植酸生产出腐植酸肥料，不仅能提供一种环保无污染的废弃物处理方式，还能够实现废物利用，提升生物质废弃物的经济价值，所述腐植酸肥料可以代替化肥施于土壤中，能够起到改良土壤、促进植物生长、增强植物抗逆能力的作用。

由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式选择等，落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、提供发酵原料体系，所述发酵原料体系包括生物质废弃物与腐植酸转化菌培养物；

将所述发酵原料体系中的多个组分分批次或者一次性投入到反应容器中，混合均匀后进行发酵，得到腐植酸发酵产物；

步骤2、对腐植酸发酵产物进行固液分离，得到液态腐植酸发酵产物与固态腐植酸发酵产物；

步骤3、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料；对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料。

2.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述腐植酸转化菌培养物中的腐植酸转化菌包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、木霉、黑曲霉、米曲霉、放线菌中的至少两种。

3.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述发酵原料体系中还添加有棉籽油。

4.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述发酵原料体系中还添加有酶复合物，所述酶复合物包括木质素酶、纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶及脂肪酶中的至少两种。

5.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤1中，所述发酵原料体系在60℃～80℃的温度条件下进行发酵，发酵时间为10小时～30小时。

6.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述固态腐植酸发酵产物中，总腐植酸的含量为40wt％-60wt％，黄腐酸的含量为20wt％-30wt％；

所述液态腐植酸发酵产物中，总腐植酸的含量为10wt％-20wt％，黄腐酸的含量为5wt％-10wt％。

7.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤3中，对液态腐植酸发酵产物进行浓缩后复配，得到液体腐植酸肥料的方法包括：

步骤31、对液态腐植酸发酵产物进行浓缩处理，得到腐植酸浓缩液；

步骤32、将所述腐植酸浓缩液与其他液体肥料组分混合，得到液体腐植酸肥料，所述其他液体肥料组分包括氢氧化钾、尿素、磷酸二铵和硝酸钾。

8.如权利要求7所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤31得到的腐植酸浓缩液中，总腐植酸的含量为20wt％-50wt％，黄腐酸的含量为10wt％-25wt％；

所述步骤32制得的液体腐植酸肥料以重量计包括：腐植酸浓缩液60-80份、氢氧化钾2-5份、尿素5-10份、磷酸二铵6-15份和硝酸钾7-10份。

9.如权利要求1所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤3中，对固态腐植酸发酵产物进行干燥后复配，得到固体腐植酸肥料的方法包括：

步骤311、对固态腐植酸发酵产物进行干燥处理，得到腐植酸发酵产物干粉；

步骤312、将所述腐植酸发酵产物干粉与其他固体肥料组分混合，得到固体腐植酸肥料，所述其他固体肥料组分包括氢氧化钾、尿素、磷酸二铵和硝酸钾。

10.如权利要求9所述的生产腐植酸肥料的方法，其特征在于，所述步骤311得到的腐植酸发酵产物干粉中，总腐植酸的含量为50wt％-80wt％，黄腐酸的含量为25wt％-40wt％；

所述步骤312制得的固体腐植酸肥料以重量计包括：腐植酸发酵产物干粉40-60份、氢氧化钾2-5份、尿素5-15份、磷酸二铵16-25份和硝酸钾7-10份。