CN110698285A - 一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，包括如下重量份数的组分：秸秆废料10‑40份，浆渣10‑30份，废液沉淀混合物5‑20份，豆渣10‑40份，粪便10‑30份，氧化石墨烯0.01‑2份，菌种液0.01‑1份，有机肥助剂2.5份，防板结剂0.5份。本发明的机肥采用制浆过程中的固体废料作为原料制备有机肥，既解决了废料的处理问题，保护环境，且采用该方法其制得有机肥具有良好的肥效，可以改善土壤各种特性。

Description

一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料生产技术领域，尤其是涉及一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥及其制备方法。

背景技术

纸浆行业是传统的污染大户，其环保治理设施配套不完善，废水、废气、废渣处理工艺较为落后。主要表现为：造纸废渣基本未经任何处理直接排入外环境，厂区原料随意堆放，地面不硬化、无绿化，“脏、乱、差”是大部分造纸企业的真实写照。

非木材制浆固体废料主要包括备料工段的草末、草叶、谷粒、灰土以及制浆工段的浆渣、污泥及制浆废液中的固废；该废料一般处理为焚烧、堆放等，易对环境造成不利影响。目前还没有发现固体废料再利用的方法。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥及其制备方法，该有机肥采用制浆过程中的固体废料作为原料制备有机肥，既解决了废料的处理问题，保护环境，且采用该方法其制得有机肥具有良好的肥效，可以改善土壤各种特性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，包括如下重量份数的组分：秸秆废料10-40份，浆渣10-30份，废液沉淀混合物5-20份，豆渣10-40份，粪便10-30份，氧化石墨烯0.01-2份，菌种液0.01-1份，有机肥助剂2.5份，防板结剂0.5份。

进一步地，优选以下重量份数的组分：秸秆废料15-25份，浆渣15-25份，废液沉淀混合物5-15份，豆渣20-30份，粪便15-25份，氧化石墨烯0.1-1份，菌种液0.4-0.6份，有机肥助剂2.5份，防板结剂0.5份。

进一步地，所述秸秆废料为制浆过程中的备料工段的草末、草叶、谷粒和灰尘的混合物。

进一步地，所述废液沉淀混合物为制浆废液进行沉降后的混合物，其固形物含量为20％-50％。

本发明中，所述的制浆废液为硫酸盐法制浆废液或亚硫酸盐法制浆废液，其中所述的硫酸盐法制浆废液为采用硫酸盐法制浆后产生的废液，所述的亚硫酸盐法制浆废液为采用亚硫酸盐法制浆后产生的废液。

所述的硫酸盐法制浆废液优选以木材、稻草、芦苇、竹子或棉杆为原料，以氢氧化钠和硫化钠为蒸煮液进行制浆产生的废液。

所述的亚硫酸盐法制浆废液优选以木材、稻草、芦苇、竹子或棉杆为原料。以亚硫酸氢钙为蒸煮液进行制浆产生的废液。

所述的浆渣为制浆过程中得到的浆渣。

进一步地，所述粪便为蟑螂粪或者是蟑螂粪与蚯蚓粪的混合物。

进一步地，所述有机肥助剂为硼砂、石灰石和凹凸棒土的混合助剂，其中所述硼砂、石灰石和凹凸棒土的质量比为1:1:3。

进一步地，所述菌种液为地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的混合菌液，其中所述地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌质量比为1:1:2。

一种利用制浆固体废弃物制备有机肥的制备方法，包括堆肥发酵和混合造粒，所述的堆肥发酵和混合造粒之间还包括再发酵，所述的混合造粒过程中加入有机肥助剂。

进一步地，所述再发酵过程中加入有菌种液。

进一步地，所述混合造粒之后在颗粒表面均匀喷涂有防板结剂。

上述有机肥的制备方法，其具体步骤如下所示：

1)堆肥发酵：分别按照各自所占的重量份数称取秸秆废料、浆渣、废液沉淀混合物、豆渣、粪便和氧化石墨烯进行混合；然后加入制浆废液调节含水量为50％-60％，pH值为8-9，之后堆置3-10天进行发酵即得其堆肥产物；此过程控制发酵温度在50-60℃。

2)再次发酵：将步骤1)得到的堆肥产物进行高压灭菌，此时检测并调节其pH值到7-8，然后加入菌种液进行发酵反应，发酵温度控制在25-30℃，发酵7-10天，即得发酵后的混合产物。

3)混合造粒：向步骤2)中得到的混合产物中加入有机肥助剂然后混合均匀，之后使用造粒机进行造粒，造粒之后在其颗粒表面均匀喷涂防板结剂，即得所述的有机肥。

本发明中，所述的高压灭菌为使用脉动真空压力蒸汽灭菌器对步骤1)得到的堆肥产物进行高压灭菌，其中，蒸汽压力103.4KPa，温度为121.3℃，灭菌维持时间为15分钟，目的为将步骤1)堆肥发酵过程中剩余的虫卵、杂草籽等有害物质杀死。

在本发明的技术方案中，制浆固体废弃物由于在预处理及制浆过程中受到碱、酶及其他绿色化学品的处理，纤维软化、渗透力增强，甚至降解成小分子物质，有利于微生物的进入及发酵反应进行，在制备肥料的发酵过程中可以减少菌液的使用量，并且缩短腐熟时间，节约成本；制浆废液及沉降混合物中含有很多小分子木质素、糖类及有机酸，不需要经过长时间的微生物腐蚀过程即可形成稳定的多元低分子量有机降解物，使用制浆废液及沉降混合物制备的肥料，具有很好的缓释性能和土壤改良双重作用；氧化石墨烯具有巨大的表面积，并且含有大量活性基团(如：羟基、羧基和甲氧基等)，对氮磷钾及微量元素有着很强的物理吸附和化学结核作用，从而可以有效减少微量元素的流失；增加豆渣可以增加其氮磷钾元素的含量，增加粪便可以适当的增加微生物的含量和有机质的含量，保证有机肥的肥效。

同时，本技术方案中，其氧化石墨烯结合防板结剂、制浆固体废弃物、有机肥助剂以及制浆废液最终制得的有机肥在具有良好的肥效的基础上，具有良好的缓释和防结块性能，同时还可以改善土壤的作用，加入一定量的该有机肥可以适度的改善盐碱地的土壤品质。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明的方法将制浆造纸废料充分利用，解决了环境污染问题，使得固体废弃物变废为宝、综合利用、提高产值，其经济效益良好，实现可持续发展；

2、本发明的方法制备的产品符合《生物有机肥》NY884-2012技术指标要求，其肥效好；且该有机肥具有良好的缓释和防结块性能，还可以改善土壤的性质，使其便于农作物生长。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，包括如下重量份数的组分：秸秆废料10-40份，浆渣10-30份，废液沉淀混合物5-20份，豆渣10-40份，粪便10-30份，氧化石墨烯0.01-2份，菌种液0.01-1份，有机肥助剂2.5份，防板结剂0.5份。

其中，所述秸秆废料为制浆过程中的备料工段的草末、草叶、谷粒和灰尘的混合物；所述废液沉淀混合物为制浆废液进行沉降后的混合物，其固形物含量为20％-50％；所述粪便为蟑螂粪或者是蟑螂粪与蚯蚓粪的混合物，当所述的粪便为蟑螂粪与蚯蚓粪的混合物时，蟑螂粪与蚯蚓粪的质量比为3：1；所述有机肥助剂为硼砂、石灰石和凹凸棒土的混合助剂，其中所述硼砂、石灰石和凹凸棒土的质量比为1:1:3；所述菌种液为地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的混合菌液，其中所述地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌质量比为1:1:2。

其中，所述防板结剂可以为常用的市售防板结剂，也可以是采用申请号为201710101272.4的一种高塔尿基肥料防板结剂及其制备和应用方法的专利文件中所公开的实施例2中制备方法制得的防板结剂。

一种利用制浆固体废弃物制备有机肥的制备方法，具体包括以下步骤：

1)堆肥发酵：分别按照各自所占的重量份数称取秸秆废料、浆渣、废液沉淀混合物、豆渣、粪便和氧化石墨烯进行混合；然后加入制浆废液调节含水量为50％-60％，pH值为8-9，之后堆置3-10天进行发酵即得其堆肥产物；此过程控制发酵温度在50-60℃。此堆肥发酵过程主要是将原料中所含有的植物治病病原菌、虫卵、杂草籽等有害物质杀死，进而保证肥料的优质质量。

2)再次发酵：将步骤1)得到的堆肥产物进行高压灭菌，此时检测并调节其pH值到7-8，然后加入菌种液进行发酵反应，发酵温度控制在25-30℃，发酵7-10天，即得发酵后的混合产物。本次在发酵过程，其温度控制在25-30℃，适合微生物的生产与繁殖，因先行进行高压灭菌，故其内部的微生物被除去需要加入菌种液，菌种液内的微生物对有机物进行腐殖质化，进而产生大量有益于植物生长吸收的代谢物。

3)混合造粒：向步骤2)中得到的混合产物中加入有机肥助剂然后混合均匀，之后使用造粒机进行造粒，造粒之后在其颗粒表面均匀喷涂防板结剂，即得到所述的有机肥。

表1各实施例以及对比例中各组分的质量份数表

一、有机肥含量检测：

将按照实施例1到实施例8以及对比例的配比制备得到的有机肥料分别检测其有机质(以烘干基计)、总养分(氮+五氧化二磷+氧化钾)和水分(鲜样)的质量分数以及pH值，用来判定是否符合国家有机肥的标准，其检测结果如表2所示：

表2：各实施例中数据检测表

分析表2中的实验数据可知，使用该方法制得的有机肥其有机质的质量分数在45％-52％之间，总养分的质量分数在5.0％-6.2％之间，水分含量在20％-30％之间，pH值在6.5-8.0之间，每个实施例的有机肥其检测结果均符合国家标准，故，可以正常使用。

二、缓释性能检测：

将按照实施例1到实施例8以及对比例的配比制备得到的有机肥料，按照HG/T3931进行检测：在25℃条件下，检测实施例1到实施例8的产品肥料中氮的溶出率。得表3所示的实验数据：

表3缓释性能检测数据表

由以上实验数据可看出：将实施例1-8与对比例进行对比分析，其中由1天氮的溶出率可知，相对于对比例，实施例1到实施例8均大大减少，减少率达84.8％到88.9％；由28天氮的溶出率可知，相对于对比例，实施例1到实施例8均大大减少，其减少率达76.23％-80.74％；由此可见本配方生产的有机肥料的缓释性能强，可以有效地将肥料的营养成分锁紧在颗粒中，防止长时间存放而造成肥料性能的流失。

三、防结块性能检测：

将按照实施例1到实施例8的配比制备得到的有机肥料产品进行防结块性能检测，计算肥料的结块率。

检测方法：取9个培养皿，分别标号1-9，精确称取其各自的质量(m1)，分别放入精确称取其质量(m2)的实施例1到实施例8以及对比例的产品，敞口放置于室温条件下，10天之后再次称量其质量(m3)，再放入真空干燥箱中干燥；将干燥后的产品放在振荡器上，在固定的速度下震荡10分钟，捡出结块的肥料，精确称取其质量(m4)，记录数据，计算其结块率，其公式如下：

结块率(％)＝【结块肥料质量(g)/样品肥料质量(g)】*100％＝(m4/m2)*100％；得到如表4所示的实验数据：

表4防结块性能检测数据表

由以上实验数据了看出：将实施例1-8与对比例进行对比分析，其中可看出，实施例1到实施例8的结块率远远小于对比例的结块率，故由此可知，本配方的肥料，其中氧化石墨烯与其它组分混合制成的肥料具有良好的防结块性能，可以避免肥料进入土壤时造成土壤板结，从而进一步提升产品的肥效。

四、本发明的产品对土壤性质的影响：

取盐碱荒地为实验用地，共取8块地，每块地的面积为1亩，然后向实验用地中分别施加实施例1到实施例8的产品肥料，施加量均为80千克，实验前后突然表层的各种离子含量如表5所示：

表5土壤表层的离子含量(单位g/kg)

由以上数据可见：本发明制备的肥料在盐碱地上有明显的缓解脱盐作用，其脱盐率可达到70％以上，同时，处理后土壤中的钠钾离子明显减少，即钠离子吸附比降低，钠离子吸附比是表明土壤盐碱化程度的指标之一，再加上土壤的pH值显著降低；由此可见，根据本发明配方制备的有机肥料对盐碱地由明显的改良作用。

应用本方法制备有机肥可带来以下的有益效果：

1、本发明的方法将制浆造纸废料充分利用，解决了环境污染问题，使得固体废弃物变废为宝、综合利用、提高产值，其经济效益良好，实现可持续发展；

2、本发明的方法制得的产品符合《生物有机肥》NY884-2012技术指标要求，其肥效好，且本发明方法对设备、工艺、发酵场地、人员要求较低，具有投资小，成本低的显著优势；

3、本方法制备得到的有机肥具有良好的缓释和防结块性能，可以改善土壤的性质，使其便于农作物生长。

以上对本发明的几个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：包括如下重量份数的组分：

秸秆废料10-40份，浆渣10-30份，废液沉淀混合物5-20份，豆渣10-40份，粪便10-30份，氧化石墨烯0.01-2份，菌种液0.01-1份，有机肥助剂2.5份，防板结剂0.5份。

2.根据权利要求1所述的一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：包括如下重量份数的组分：

秸秆废料15-25份，浆渣15-25份，废液沉淀混合物5-15份，豆渣20-30份，粪便15-25份，氧化石墨烯0.1-1份，菌种液0.4-0.6份，有机肥助剂2.5份，防板结剂0.5份。

3.根据权利要求1或2所述的一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：所述秸秆废料为制浆过程中的备料工段的草末、草叶、谷粒和灰尘的混合物。

4.根据权利要求1或2所述的一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：所述废液沉淀混合物为制浆废液进行沉降后的混合物，其固形物含量为20％-50％。

5.根据权利要求1或2所述的一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：所述粪便为蟑螂粪或者是蟑螂粪与蚯蚓粪的混合物。

6.根据权利要求1或2所述的一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：所述有机肥助剂为硼砂、石灰石和凹凸棒土的混合助剂，其中所述硼砂、石灰石和凹凸棒土的质量比为1:1:3。

7.根据权利要求1或2所述的一种利用制浆固体废弃物制备的有机肥，其特征在于：所述菌种液为地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌的混合菌液，其中所述地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌和短小芽孢杆菌质量比为1:1:2。

8.一种权利要求1-7任一项所述的有机肥的制备方法，包括堆肥发酵和混合造粒，其特征在于：所述的堆肥发酵和混合造粒之间还包括再发酵，所述的混合造粒过程种加入有机肥助剂。

9.根据权利要求6所述的有机肥的制备方法，其特征在于：所述再发酵过程中加入有菌种液。

10.根据权利要求6所述的有机肥的制备方法，其特征在于：所述混合造粒之后在颗粒表面均匀喷涂有防板结剂。