CN109020726A - 一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的方法 - Google Patents

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郭荣波
戴萌
杨志满
师晓爽
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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

本发明涉及有机肥料领域，具体涉及一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的方法。利用有机废弃物为原料进行厌氧发酵，发酵液分级分离，分别获得固体残渣和剩余发酵液，固体残渣部分炭化，炭化后与未炭化的固体残渣进行堆肥处理，而后即为炭基有机肥基料；剩余发酵液即为调配生产冲施肥的母液。本方法将发酵液综合利用技术在农业生产中进行应用，有效地利用发酵废弃物，实现肥料高效利用，推动生态友好型农业发展。

Description

一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的方法
技术领域
本发明涉及有机肥料领域，具体涉及一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的方法。
背景技术
农业是全面建成小康社会和实现现代化的基础，我国在《十三五规划纲要》中提出促进农业可持续发展，其中指出“大力发展生态友好型农业。实施化肥农药使用量零增长行动，全面推广测土配方施肥、农药精准高效施用。实施种养结合循环农业示范工程，推动种养行业废弃物资源化利用、无害化处理。”
在我国发酵工业中，废母液和废渣的处理处置问题已经凸显。以沼气发酵技术为例，在其大中型沼气工程建设中，大量的沼渣沼液等废弃物如不及时合理处置，容易产生二次污染。发酵液中含有较丰富的营养物质，所以可以作为肥用，但在实际过程中，简单的制肥并不能充分利用发酵液中的资源，造成浪费。
沼气工程产生的大量沼渣沼液混合物难以利用的主要原因包括：沼渣沼液混合物含水率高，含水率一般大于90％，这导致其远距离运输成本高，也难以作为底肥直接使用。而沼渣沼液混合物直接作为追肥使用，由于含有大量大颗粒固体杂质，滴灌系统很容易堵塞。
生物炭作为绿色环保材料，不仅起到改良土壤的作用，还能吸附肥料养分，减少土壤养分淋失，同时赋予了肥料缓释和固碳的功能。以生物炭为基础的炭基有机肥养分全面，含有大量的微生物和酶，对其研究逐渐成为植物营养与肥料领域研究的一个热点。沿用传统有机肥的工艺生产的炭基有机肥强度不高、返料率较高，这是由于生物炭属于脆性材料黏结性不高造成的。现有有机肥多以畜禽粪便和植物秸、风化煤等为原料，通过发酵腐熟而成，水溶性差，很难用来生产冲施肥。为解决现有问题，对生物炭基肥和冲施肥生产工艺的研发需求极为迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，利用废弃物和谷物为原料进行厌氧发酵，发酵液分级分离，分别获得固体残渣和剩余发酵液，固体残渣部分炭化，炭化后与未炭化的固体残渣进行堆肥处理，而后即为炭基有机肥基料；剩余发酵液即为调配生产冲施肥的母液。
所述废弃物为各种农业和/或食品的废弃物。所述发酵液为固液混合发酵液，其中发酵原料可为食品、饮料生产废弃物(酒糟、醋糟、酱渣等)以及农业废弃物(秸秆、畜禽粪便)等。
所述原料经厌氧发酵，发酵液经两级固液分离得固体残渣和剩余发酵液，两级固液分离所得一级渣、二级渣，一级渣进行炭化处理，炭化后的一级渣与二级渣混合，再经好氧堆肥处理，即得到炭基有机肥。
所述发酵液经过两级固液分离后得到一级渣为粗渣，粒径范围在大于1mm；二级渣为细渣，粒径小于等于1mm，剩余液体为低总固体浓度(TS)的发酵液(TS<1％，其中固体颗粒粒径<100μm)。
所述两级固液分离中一级分离采用螺旋挤压；二级分离采用叠螺脱水机、带式压滤机、板框压滤机或卧螺离心机分离。
所述炭化为于400-700℃的温度下隔绝空气热解炭化0.5-3h，待用。
所述炭化后一级渣与二级渣按照干基质量比1:1-1:5混合，而后进行堆肥，堆肥周期为5-15天。
所述炭基有机肥基料与配料和粘结剂混合即为炭基有机肥，其中，按重量百分比计，炭基有机肥基料85％-90％、配料5％、粘结剂占1-5％。
所述配料为浓度为5％的木醋酸液；所述粘结剂为脱硫石膏、黏土或褐煤。
所述经两级固液分离的剩余液体与无机肥料混合即为冲施肥。所述第二级分离后发酵液，通过添加不同比例氮、磷、钾，溶解性腐殖酸盐等，调配生产冲施肥产品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所使用工艺对两级固液分离得到的分离物进行了充分合理利用，解决了大型发酵工程发酵残留物的处置问题；
(2)本发明所生产的炭基有机肥强度高(抗压强度大于12N)，返料率低(低于5％)，具有环保、高效、缓释等特点；冲施肥养分全(钙、镁等中量元素含量大于)、活性高，加之滴灌追施，更方便、均匀、利用率更高；
(3)充分利用发酵液，既实现废弃物资源化利用、无害化处理，可以降低生产成本。
附图说明
图1为本发明利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺流程图。
图2为本发明经第二级固液分离后获得的沼液中不溶性固体颗粒物粒径分布图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的解释说明。
实施例1
原料固液混和发酵液为玉米淀粉发酵和秸秆沼气发酵液混合得到。
1)将上述发酵液经两级固液分离得到一级渣、二级渣和剩余液体；其中，一级分离利用螺旋挤压分离得到粗沼渣(粒径1-5mm)，二级分离使用板框压滤机分离得到细沼渣(粒径<1mm)和剩余液体，液体TS为0.7％，剩余液体中固体颗粒粒径<001μm。
2)将上述获得一级渣经过炭化：将上述获得粗渣经粉碎机粉碎成粗粉，研磨机磨成细粉，在N2与CO2体积比为4:1状态下，于500℃的温度下热解炭化1h，然后经研磨、洗涤和烘干后，待用；
3)将上述一级渣炭化后物质与二级渣混合，再好氧堆肥处理，再添加相应物质，即得到炭基有机肥。
将一级渣炭化后物质(即为生物炭)与二级渣(细渣)按照干基质量比1:1混合，经离心机脱水后使混合固体含水率达到30％，然后进行好氧堆肥，堆肥周期为15天，通风速率为0.1m3/min·m3，堆肥后得炭基有机肥基料，将所得炭基有机肥基料与浓度为5％的木醋酸液和黏土混合，充分搅拌后进入造粒机造粒，干燥、过筛，最后称重包装制成炭基有机肥；其中，炭基有机肥按重量百分比计，炭基有机肥基料90％、配料5％、粘结剂5％。
4)上述分离后的剩余发酵液与无机肥料混合，其中，无机肥料中氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为硫酸钾。制得的冲施肥中有机质为35％，N+P2O5+K2O含量为30％。冲施肥使用方式为滴灌追施。
应用例1
将上述获得炭基有机肥作为黄瓜种植的底肥使用，在黄瓜定苗之前2周，将上述获得炭基有机肥施入土壤，施入量按照1.5吨/亩计算，深翻，杷平地面，之后植入黄瓜秧苗；将上述获得的冲施肥作为追肥使用，在黄瓜生长的苗期按照10kg/月亩计算，在黄瓜采摘期按照5kg/周亩计算，冲施肥连续使用6个月，记录每次采摘黄瓜的质量，整个黄瓜采摘期内黄瓜产量达到5.1万斤/亩。同时以使用商品化肥料的黄瓜种植相比，黄瓜产量平均提高12％，按照氮磷钾计算，使用上述获得炭基有机肥和沼液冲施肥的实验组，总氮磷钾的总使用量与对照组(商品化肥料)相比降低14％。滴灌系统工作8个月，未出现滴灌管堵塞的问题。

Claims (10)

1.一种利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：利用有机废弃物为原料进行厌氧发酵，发酵液分级分离，分别获得固体残渣和剩余发酵液，固体残渣部分炭化，炭化后与未炭化的固体残渣进行堆肥处理，而后即为炭基有机肥基料；剩余发酵液即为调配生产冲施肥的母液。
2.按权利要求1所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述有机废弃物为各种农业和/或食品的废弃物。
3.按权利要求1所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述原料经厌氧发酵，发酵液经两级固液分离得固体残渣和剩余发酵液，两级固液分离所得一级渣、二级渣，一级渣进行炭化处理，炭化后的一级渣与二级渣混合，再经好氧堆肥处理，即得到炭基有机肥。
4.按权利要求3所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述发酵液经过两级固液分离后得到一级渣为粗渣，粒径范围在大于1mm；二级渣为细渣，粒径小于等于1mm，剩余液体为低总固体浓度(TS)的发酵液(TS<1％，其中固体颗粒粒径<100μm)。
5.按权利要求3或4所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述两级固液分离中一级分离采用螺旋挤压；二级分离采用叠螺脱水机、带式压滤机、板框压滤机或卧螺离心机分离。
6.按权利要求1或3所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述炭化为于400-700℃的温度下隔绝空气热解炭化0.5-3小时，待用。
7.按权利要求1或2所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述炭化后一级渣与二级渣按照干基质量比1:1-1:5混合，而后进行堆肥，堆肥周期为5-15天。
8.按权利要求7所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述炭基有机肥基料与配料和粘结剂混合即为炭基有机肥，其中，按重量百分比计，炭基有机肥基料85％-90％、配料5％、粘结剂占1-5％。
9.按权利要求8所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述配料为浓度为5％的木醋酸液；所述粘结剂为脱硫石膏、黏土或褐煤。
10.按权利要求1或3所述的利用发酵液制备炭基有机肥和冲施肥的工艺方法，其特征在于：所述经两级固液分离的剩余液体与无机肥料混合即为冲施肥。
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