CN112299898A - 一种基于动植物废料制备有机肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，包括以下步骤：步骤S1：将鸡粪和鸽粪中的一种或两种动物粪便，与秸秆、菌菇渣和菜籽饼中的任意一种或任两种或三种按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至220℃‑270℃，加压至15‑21 MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物；步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状。利用鸡粪和鸽粪中天然存在的二氧化硅与碳酸钙在水热条件下反应合成硅酸钙，由于硅酸钙晶体形成过程中能够吸附有机肥原料中的重金属，能够将重金属封闭在晶体中，避免植物吸收有机肥中重金属。
Description
技术领域
本发明涉及有机肥料制造领域或亚临界水领域，尤其涉及一种基于动植物废料制备有机肥料的方法。
背景技术
我国是一个人口众多的国家，粮食生产在农业生产的发展中占有重要的位置。通常增加粮食产量的途径是扩大耕地面积或提高单位面积产量。根据我国国情，继续扩大耕地面积的潜力已不大，虽然我国尚有许多未开垦的土地，但大多存在投资多、难度大的问题。这就决定了我国粮食增产必须走提高单位面积产量的途径。施肥不仅能提高土壤肥力，而且也是提高作物单位面积产量的重要措施。化肥是农业生产最基础而且是最重要的物质投入。据联合国粮农组织统计，化肥在对农作物增产的总份额中约占40％～60％。中国能以占世界7％的耕地养活了占世界22％的人口，可以说化肥起到举足轻重的作用。需要注意的是，化肥虽好,但过量将会影响农作物的正常生长，目前有机肥越来越被农民所接受。
有机肥是指主要来源于植物和动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料，经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，是绿色食品生产的主要养分。有机肥又称农家肥，包括以各种动物、植物残体或代谢物组成，如人畜粪便、秸秆、动物残体、屠宰场废弃物等。
目前市场上出现的有机肥，主要是以供应有机物质为手段，借此来改善土壤理化性能，促进植物生长及土壤生态系统的循环。纯天然矿物质肥，包括钾矿粉、磷矿粉、氯化钙、天然硫酸钾镁肥等没有经过化学加工的天然物质，农作物秸秆是重要的肥料品种之一，作物秸秆含有作物所必需的营养元素有N、P、K、Ca、S等。但现在的有机肥制备较为麻烦，且制备时间较长，不能在短时间内完成，制备工艺时间成本太高，在生产制备工程中产生异味过多，给生产人员造成很大的困扰，另一方面，传统上制备的有机肥含有大量的粪大肠杆菌和蛔虫卵等有害物，有机肥原料的重金属无法从肥料脱离，农作物吸收有机肥中的重金属后给人们造成一定的安全隐患。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于动植物废料制备有机肥料的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，包括以下步骤：
步骤S1：将鸡粪和鸽粪中的一种或两种动物粪便，与秸秆、菌菇渣和菜籽饼中的任意一种或任两种或三种按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；
步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；
步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至220℃-270℃，加压至15-21MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物；
步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状，然后进行烘干处理。
本发明一个较佳实施例中，所述步骤S1中的秸秆放入裂解设备前经过粉碎处理，粉碎处理后的所述秸秆长度不超过10cm。
本发明一个较佳实施例中，所述秸秆、所述鸽粪与所述鸡粪中均含有沙土杂质。
本发明一个较佳实施例中，所述沙土杂质提供二氧化硅和碳酸钙来源。
本发明一个较佳实施例中，所述步骤S3中亚临界水水解时间为1-1.5小时。
本发明一个较佳实施例中，所述烘干温度控制在85-115℃之间，干燥时间为1-2小时。
本发明一个较佳实施例中，所述造粒机压制成的颗粒直径为2-4mm。
本发明一个较佳实施例中，所述裂解设备选择球形裂解釜。
本发明一个较佳实施例中，所述有机肥原料包含以下配料方式：鸡粪和菌菇渣，鸡粪和秸秆，鸡粪和菜籽饼，鸽粪和菌菇渣，鸽粪和秸秆，鸽粪和菜籽饼。
本发明一个较佳实施例中，所述有机肥原料还能够添加一定量的碳酸钙。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
(1)本发明利用鸡粪和鸽粪中天然存在的二氧化硅与碳酸钙在水热条件下反应合成硅酸钙，由于硅酸钙晶体形成过程中能够吸附有机肥原料中的重金属，当硅酸钙长成物理稳定、强度高的晶体之后，硅酸钙将重金属封闭在晶体中，防止重金属洗脱，降低土壤中重金属的含量，避免植物吸收有机肥中重金属，有效解决生态环境风险。
(2)本发明中将鸡粪和鸽粪中的一种或两种动物粪便，与秸秆、菌菇渣和菜籽饼中的任意一种或任两种或三种根据土壤性质以及所需种植的农作物进行配制，由于不同农作物对不同元素的含量要求不一样，选取不同配料的有机肥原料，针对性制备有机肥，使农作物得到更好的营养条件。由于鸽子和鸡的肠道比较短，食物在肠道中逗留时间比较短，饲料的养分有三分之二未被吸收，选用鸽粪、鸽粪作为有机肥原料，制备出的有机肥能够为植物提供大量的养分，相对于其他禽畜动物粪便肥料营养成分更高更丰富。
(3)本发明中经过水热条件之后的有机肥原料中粪大肠杆菌和蛔虫卵等有害物被高温杀死，有效保护农作物不受粪大肠杆菌和蛔虫卵等有害物的破坏，增加农作物产量，同时为食用着提供放心的绿色食品。
(4)本发明中粉碎处理后的秸秆长度不超过10cm，使秸秆方便加入至裂解设备中，且增大了反应物之间的接触面积，实现快速反映的目的。烘干温度控制在85-115℃之间，干燥时间为1-2小时，控制干燥的程度，能够在有机肥料造粒成型的前提下，保证有机肥料不丢失养分。造粒机压制成的颗粒直径为2-4mm，能够有效控制有机肥料在农作物中发挥作用，且方便使用者进行施肥。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“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权利要求之外。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，包括以下步骤：
步骤S1：将鸡粪和鸽粪中的一种或两种动物粪便，与秸秆、菌菇渣和菜籽饼中的任意一种或任两种或三种按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；
步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；
步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至220℃-270℃，加压至15-21MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物；
步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状，然后进行烘干处理。
本发明一个较佳实施例中，利用鸡粪和鸽粪中天然存在的二氧化硅与碳酸钙在水热条件下反应合成硅酸钙，由于硅酸钙晶体形成过程中能够吸附有机肥原料中的重金属，当硅酸钙长成物理稳定、强度高的晶体之后，硅酸钙将重金属封闭在晶体中，防止重金属洗脱，降低土壤中重金属的含量，避免植物吸收有机肥中重金属，有效解决生态环境风险。需要说明的是，再具体的有机肥制作工艺过程中，由于沙土杂质中二氧化硅相比碳酸钙含量较为丰富，当二氧化硅的含量较多时，可以适当添加一定量的碳酸钙，能够尽量多地生成硅酸钙晶体。
本发明一个较佳实施例中，根据不同农作物对不同元素的含量要求，选取不同配料的有机肥原料，针对性制备有机肥，使农作物得到更好的营养条件。选用鸽粪、鸽粪作为有机肥原料，因为鸽子和鸡的肠道比较短，食物在肠道中逗留时间比较短，饲料的养分有三分之二未被吸收，制备出的有机肥能够为植物提供大量的养分，鸽粪相对于其他禽畜动物粪便肥料营养成分更高更丰富。
本发明一个较佳实施例中，将秸秆、鸡粪、鸽粪、菌菇渣、菜籽饼根据土壤性质以及所需种植的农作物进行配制，且在有机肥原料中的配料量均在限制范围内调整。考虑到不同农作物对不同元素的含量要求不一样，选取不同配料的有机肥原料，能够针对性制备有机肥，使农作物得到更好的营养条件。选用鸽粪、鸽粪作为有机肥原料，因为鸽子和鸡的肠道比较短，食物在肠道中逗留时间比较短，饲料的养分有三分之二未被吸收，制备出的有机肥能够为植物提供大量的养分。
本发明一个较佳实施例中，经过水热条件之后的有机肥原料中粪大肠杆菌和蛔虫卵等有害物被高温杀死，有效保护农作物不受粪大肠杆菌和蛔虫卵等有害物的破坏，增加农作物产量，同时为食用着提供放心的绿色食品。
本发明一个较佳实施例中，裂解设备选择球形裂解釜，球形裂解釜占地面积小、结构紧凑、易于管理、没有异味，且形状为球形，保证裂解釜内压强均衡。
本发明一个较佳实施例中，粉碎处理后的秸秆长度不超过10cm，使秸秆方便加入至裂解设备中，且增大了反应物之间的接触面积，实现快速反映的目的。烘干温度控制在85-115℃之间，干燥时间为1-2小时，控制干燥的程度，能够在有机肥料造粒成型的前提下，保证有机肥料不丢失养分。造粒机压制成的颗粒直径为2-4mm，能够有效控制有机肥料在农作物中发挥作用，且方便使用者进行施肥。
本发明使用时：将秸秆、鸡粪、鸽粪、菌菇渣、菜籽饼等根据土壤性质以及所需种植的农作物进行配料得到有机肥原料，将有机肥原料加入到球形裂解釜设备中，利用亚临界水水解原理在裂解釜中对有机肥原料进行裂解，得到粉末状产物，将粉末状产物经过造粒机制备成颗粒形状进行包装。在经过亚临界水水解有机肥原料时，鸡粪与鸽粪中含有少量的碳酸钙，能够提供一定量的碳酸根离子，有机肥原料中的二氧化硅与碳酸钙在水热条件下反应合成硅酸钙，在硅酸钙晶体形成过程中能够吸附有机肥原料中的重金属，当硅酸钙长成物理稳定、强度高的晶体之后，将硅酸钙将重金属封闭在晶体中，防止重金属洗脱，避免植物吸收有机肥中重金属。
实施例1
步骤S1：将鸡粪30份和菌菇渣50按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；
步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；
步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至220℃，加压至18MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物，水解时间为1小时；
步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状，然后进行烘干处理，烘干温度控制为85℃，干燥时间为1小时。
上述有机肥制备过程相比于传统有机肥制备过程很大程度上缩短制备时间，将制成的有机肥用于小麦播种前，每亩田地施肥40-45公斤，小麦产量有效提高，本发明实施例1中有机肥对小麦产量的影响如表1。
| 一般有机肥 | 实施例1有机肥 | 空白对照 | |
| 土壤中有机碳含量(g/kg) | 23 | 33 | 17 |
| 小麦产量(公斤/亩) | 512 | 588 | 465 |
| 产量增加(相对空白对照) | 9.18％ | 20.92％ | 0 |
表1为本发明实施例1中有机肥对小麦产量的影响
实施例2
步骤S1：鸡粪40和菜籽饼60份按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；
步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；
步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至250℃，加压至21MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物，水解时间为1.2小时；
步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状，然后进行烘干处理，烘干温度控制为95℃，干燥时间为1.5小时。
上述有机肥制备过程相比于传统有机肥制备过程很大程度上缩短制备时间，将制成的有机肥用于小麦播种前，每亩田地施肥40-45公斤，小麦产量有效提高，本发明实施例2中有机肥对小麦产量的影响如表2。
| 一般有机肥 | 实施例2有机肥 | 空白对照 | |
| 土壤中有机碳含量(g/kg) | 25 | 30 | 17 |
| 小麦产量(公斤/亩) | 518 | 573 | 465 |
| 产量增加(相对空白对照) | 10.23％ | 18.85％ | 0 |
表2为本发明实施例2中有机肥对小麦产量的影响
实施例3
步骤S1：将鸽粪20份和菜籽饼50份按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；
步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；
步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至270℃，加压至18MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物，水解时间为1.5小时；
步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状，然后进行烘干处理，烘干温度控制为115℃，干燥时间为2小时。
上述有机肥制备过程相比于传统有机肥制备过程很大程度上缩短制备时间，将制成的有机肥用于小麦播种前，每亩田地施肥40-45公斤，小麦产量有效提高，本发明实施例3中有机肥对小麦产量的影响如表3。
| 一般有机肥 | 实施例3有机肥 | 空白对照 | |
| 土壤中有机碳含量(g/kg) | 22 | 35 | 17 |
| 小麦产量(公斤/亩) | 521 | 585 | 465 |
| 产量增加(相对空白对照) | 10.77％ | 20.51％ | 0 |
表3为本发明实施例3中有机肥对小麦产量的影响
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将鸡粪和鸽粪中的一种或两种动物粪便，与秸秆、菌菇渣和菜籽饼中的任意一种或任两种或三种按重量比配制得到有机肥原料，将配好的有机肥原料加入到裂解设备中；
步骤S2：对裂解设备进行抽真空处理；
步骤S3：将抽真空处理后的裂解设备通过水蒸气加热至220℃-270℃，加压至15-21MPa，经过亚临界水水解有机肥原料得到粉末状产物；
步骤S4：将所述粉末状产物经过造粒机压制成颗粒形状，然后进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤S1中的秸秆放入裂解设备前经过粉碎处理，粉碎处理后的所述秸秆长度不超过10cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述秸秆、所述鸽粪与所述鸡粪中均含有沙土杂质。
4.根据权利要求3所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述沙土杂质提供二氧化硅和碳酸钙来源。
5.根据权利要求1所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤S3中亚临界水水解时间为1-1.5小时。
6.根据权利要求1所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述烘干温度控制在85-115℃之间，干燥时间为1-2小时。
7.根据权利要求1所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述造粒机压制成的颗粒直径为2-4mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于动植物废料制备有机肥料的方法，其特征在于：所述裂解设备选择球形裂解釜。
9.一种如权利要求1所述的有机肥料预处理配方，其特征在于：所述有机肥原料包含以下配料方式：鸡粪和菌菇渣，鸡粪和秸秆，鸡粪和菜籽饼，鸽粪和菌菇渣，鸽粪和秸秆，鸽粪和菜籽饼。
10.根据权利要求1所述的有机肥料预处理配方，其特征在于：所述有机肥原料还能够添加一定量的碳酸钙。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215300 room 5, 445 Wangshi Road, Lujia Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Shangwei Ecological Technology Co.,Ltd. Address before: 215300 room 5, 445 Wangshi Road, Lujia Town, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: Kunshan Shangwei environmental protection Biotechnology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |