CN113354459A - 一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于肥料制备技术领域，涉及一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置及方法，该装置包括离心泵、压出总管路、吸入总管路和反应装置，每个反应装置上安装有对应的压出分管路和吸入分管路，同时在每根压出分管路上均设置有第一阀门，每根吸入分管路上均设置有第二阀门，仅用离心泵提供动力，有助于降低能耗，降低处理成本，并由各管路输送从反应装置内流出的物料，且结合对第一阀门和第二阀门的控制，让物料在多个反应装置内循环流动，实现物料内循环，能提高处理含蛋白质的农业废弃物的处理能力；该方法通过生物酶来将含蛋白质的农业废弃物分解，处理技术简单，还能有效提高处理农业废弃物的能力。

Description

一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置及方法

技术领域

本发明属于肥料制备技术领域，尤其涉及一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置及方法。

背景技术

农业废弃物是农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物的总称。目前，在农业生产中，农业废弃物资源利用存在诸多问题：如缺少相应的技术和设备，对农业废弃物的处理技术复杂，处理能力低下等，并且，对于含水量高、易腐烂、难处理的水产类废弃物（如死鱼、死虾）、新鲜植物残体（如豆渣）等新鲜的农业废弃物，由于其活性细胞含量较高，传统的发酵方法难以控制发酵的条件和方向，发酵得到的肥料品质不稳定。

农业废弃物中存在大量的动物蛋白资源和植物蛋白资源，但是大量的废弃动物蛋白资源和废弃植物蛋白资源常常被当作垃圾丢掉或随处堆放，不仅污染了周围环境，而且浪费了大量的资源。液态肥料，如氨基酸液肥，是营养成分以氨基酸为主体使植物可直接吸收利用的液体肥料。由于氨基酸作为营养物质可以比无机氮肥更快被作物吸收，其对农作物具有增加产量，提高品质，降低农药残留等作用，因此现有技术中常常会利用这些废弃动物蛋白资源或废弃植物蛋白资源，来生产富含氨基酸的液态肥料。

在现有技术中，常常采用酸水解法或碱水解法来将蛋白质水解成氨基酸，但是，酸碱处理都会破坏部分氨基酸，同时，酸碱中和时都会产生大量盐分，这就需要消耗大量的碱和酸，不但增加了生产成本，而且带来其它方面的负面影响，如脱酸产生的大量不溶性盐的后处理问题，设备腐蚀严重，含有大量盐分的氨基酸如用作饲料或饲料添加剂后，会抑制动物的生长。

另外，现有技术中，处理农业废弃物的方法繁琐，需要经过多重步骤，才能完成处理。如专利申请（申请号201910178703.6）公开了一种利用动物尸体制备肥料的生产系统，包括用于进行消除细菌保护工作的清洁模块，所述清洁模块连接有酸解模块，所述酸解模块连接有除杂模块，所述除杂模块连接有混合模块，所述清洁模块连接有冲洗装置、高温灭菌装置和搬运装置，所述冲洗装置连接有废水处理装置，所述酸解模块连接有绞碎装置、骨肉分离装置和酸解装置；上述的专利申请还提出了一种利用动物尸体制备肥料的生产方法，该专利申请能对动物尸体进行高效清洁，并且能有效杀灭动物尸体内的病菌，从而保证工作人员身体健康，能提高粉碎的质量，从而提升酸化和分离处理的效果，更好的提取营养液，并且能根据需求定制不同类型的液体肥料，增加液体肥料的多样性。但是装置较复杂、步骤方法繁琐。

可见，现有技术存在如下技术问题： 现有的装置较复杂、步骤方法繁琐，对农业废弃物的处理技术复杂，处理能力低下，处理成本高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的一个目的在于提供一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置，该装置仅利用离心泵提供驱动力，有助于降低能耗，降低处理成本，并通过压出总管路、吸入总管路、压出分管路和吸入分管路的铺设，将多个反应装置和离心泵合理连接起来，连接关系简单，铺设简单，能降低铺设难度，还可节约占地面积，同时还通过多个第一阀门和多个第二阀门的设置，使得在单一动力源（离心泵）的作用下，结合对第一阀门和第二阀门的控制，让物料在多个反应装置内循环流动，实现物料内循环，能提高处理含蛋白质的农业废弃物的处理能力。

本发明的另一目的在于提供一种利用农业废弃物生产液态肥料的方法，该方法基于上述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，并通过生物酶来将含蛋白质的农业废弃物分解，处理技术简单，能提高处理农业废弃物的处理能力，在整个分解过程中不对设备造成损伤，且能够解决现有技术中加入酸碱带来的设备腐蚀的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置，该装置包括：

离心泵、压出总管路、吸入总管路和反应装置，所述离心泵上设置有出料口和进料口，所述压出总管路安装于离心泵的出料口上，所述吸入总管路安装于离心泵的进料口上；所述反应装置至少有两个，且每个反应装置的顶部均设置有供原料进入的原料进口，所述原料进口连接有将原料破碎的碎料机；每个反应装置的顶部还设置有供物料循环流入的循环进口，每个反应装置的底部均设置有供物料循环流出的循环出口；每个反应装置上还安装有对应的压出分管路和吸入分管路，每个所述反应装置的循环进口通过对应的压出分管路和压出总管路连通，每个所述反应装置的循环出口通过对应的吸入分管路和吸入总管路连通；每根压出分管路上均设置有第一阀门，每根吸入分管路上均设置有第二阀门，当离心泵处于开启状态，控制任意的第一阀门的开闭，以及任意的第二阀门的开闭，以实现物料在各个反应装置中循环流动。

在本发明中，该装置包括离心泵、压出总管路、吸入总管路和反应装置，每个反应装置上安装有对应的压出分管路和吸入分管路，同时在每根压出分管路上均设置有第一阀门，每根吸入分管路上均设置有第二阀门，离心泵提供动力，各管路可输送从反应装置内流出的物料。在具体应用时，经破碎的原料从原料进口进入反应装置内，原料中通常包含有废弃动物蛋白/废弃植物蛋白、生物酶、水和糖，为了提高反应效率，更快速的将蛋白质酶解成液态氨基酸，利用本装置，可在离心泵处于开启的状态下，开启其中一个第一阀门，同时，开启其中一个第二阀门，使物料可以在不同的反应装置内循环流动，还可以起到将物料搅拌均匀的作用，操作简单，可节省酶解时长，节约生产成本。

本发明的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，仅利用离心泵提供驱动力，有助于降低能耗，降低处理成本，并通过压出总管路、吸入总管路、压出分管路和吸入分管路的铺设，将多个反应装置和离心泵合理连接起来，连接关系简单，铺设简单，能降低铺设难度，还可节约占地面积，同时还通过多个第一阀门和多个第二阀门的设置，使得在单一动力源（离心泵）的作用下，结合对第一阀门和第二阀门的控制，让物料在多个反应装置内循环流动，实现物料在本装置中的内循环，提高该装置处理含蛋白质的农业废弃物（如废弃动物蛋白和废弃植物蛋白）的处理能力。

进一步地，为了合理利用反应装置侧壁上的空间，并提高结构的紧凑性，所述原料进口和循环进口对称设置于反应装置的两侧壁上。

进一步地，每根吸入分管路上还连通有出料管路，所述出料管路的远端连通有用于存储液态肥料的储料罐，所述吸入分管路上还设置有第三阀门，所述第三阀门靠近循环进口，所述出料管路上设置有第四阀门，当第三阀门处于开启状态时，第四阀门处于关闭状态。

进一步地，该装置还包括温控系统，所述反应装置内部形成容纳物料的空腔，所述反应装置内固定安装有加温棒，所述加温棒的顶部从反应装置的顶部伸出，并与温控系统电连接，受温控系统的控制。

进一步地，所述温控系统包括温度控制器，所述温度控制器固定安装于反应装置的顶端，所述温度控制器和加温棒电连接，以控制加温棒的工作状态。

进一步地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为自动阀，该装置还包括控制器，控制器可以是现有的可编程控制器，第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均和控制器电连接，并在控制器的控制下开闭。在控制器的控制下，可以灵活按需操控第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门的开启或关闭，提高该装置的自动化程度。

进一步地，为了实时获知反应装置上的物料流量，每个所述反应装置上都设置有可读取反应装置内物料流量的流量传感器，所述流量传感器和所述控制器电连接。

本发明还提供了一种利用农业废弃物生产液态肥料的方法，该方法基于上述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，具体包括以下步骤：

步骤一：利用碎料机将含蛋白质的农业废弃物破碎，获得破碎的物料；

步骤二：将破碎的物料加入反应装置内，并加入水来溶解物料，同时加入生物酶和糖，生物酶为现有的生物分解酶，在实际生产时可以根据农业废弃物的具体情况来选用，糖的加入是为了给生物酶提供营养物质，为分解物料提供保障；

步骤三：生物酶酶解物料，在此过程中，按照需求在离心泵处于开启状态时，控制任意的第一阀门和第二阀门，使物料在任意的反应装置内循环流动，混合均匀物料，也能提高酶解效率，更快速的将物料分解；

步骤四：生物酶完成物料的酶解，静置后，获得液态肥料。

在本发明中，通过生物酶来将含蛋白质的农业废弃物分解，处理技术简单，能提高处理农业废弃物的处理能力，在整个分解过程中不对设备造成损伤，且能够解决现有技术中加入酸碱带来的设备腐蚀的问题。

进一步地，生物酶在酶解物料的过程中，酶解温度为30℃~50℃，控制酶解温度在30℃~50℃，有利于生物酶的生存，也有利于生物酶分解物料。

与现有技术相比，本发明实施例提供的利用农业废弃物生产液态肥料的装置及方法主要有以下有益效果：

该装置仅利用离心泵提供驱动力，有助于降低能耗，降低处理成本，并通过压出总管路、吸入总管路、压出分管路和吸入分管路的铺设，将多个反应装置和离心泵合理连接起来，连接关系简单，铺设简单，能降低铺设难度，还可节约占地面积，同时还通过多个第一阀门和多个第二阀门的设置，使得在单一动力源（离心泵）的作用下，结合对第一阀门和第二阀门的控制，让物料在多个反应装置内循环流动，实现物料内循环，能提高处理含蛋白质的农业废弃物的处理能力。

该方法通过生物酶来将含蛋白质的农业废弃物分解，处理技术简单，能提高处理农业废弃物的处理能力，在整个分解过程中不对设备造成损伤，且能够解决现有技术中加入酸碱带来的设备腐蚀的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明实施的利用农业废弃物生产液态肥料的装置的工艺流程图；

图2是图1中I部分的放大图；

附图中的标号如下：

1、离心泵；2、压出总管路；3、吸入总管路；4、反应装置；5、压出分管路；6、吸入分管路；7、出料管路；V1、第一阀门；V2、第二阀门；V3、第三阀门；V4、第四阀门。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置，如图1所示，该装置包括：离心泵1、压出总管路2、吸入总管路3和反应装置4，离心泵1上设置有出料口（图未示）和进料口（图未示），压出总管路2安装于离心泵1的出料口上，吸入总管路3安装于离心泵1的进料口上；反应装置4至少有两个，如两个、四个、六个等，这些可以按照实际需要设置，具体在本实施例中，反应装置有六个，每个反应装置4的顶部均设置有供原料进入的原料进口（图未示），原料进口连接有将原料破碎的碎料机（图未示）；每个反应装置4的顶部还设置有供物料循环流入的循环进口（图未示），每个反应装置4的底部均设置有供物料循环流出的循环出口（图未示）；每个反应装置4上还安装有对应的压出分管路5和吸入分管路6，每个反应装置4的循环进口通过对应的压出分管路5和压出总管路2连通，每个反应装置4的循环出口通过对应的吸入分管路6和吸入总管路3连通；

每根压出分管路5上均设置有第一阀门V1，每根吸入分管路6上均设置有第二阀门V2，当离心泵1处于开启状态，控制任意的第一阀门V1的开闭，以及任意的第二阀门V2的开闭，以实现物料在各个反应装置4中循环流动。

在本发明中，该装置包括离心泵1、压出总管路2、吸入总管路3和反应装置4，每个反应装置4上安装有对应的压出分管路5和吸入分管路6，同时在每根压出分管路5上均设置有第一阀门V1，每根吸入分管路6上均设置有第二阀门V2，离心泵1提供动力，各管路可输送从反应装置4内流出的物料。在具体应用时，经破碎的原料从原料进口进入反应装置4内，原料中通常包含有废弃动物蛋白/废弃植物蛋白、生物酶、水和糖，为了提高反应效率，更快速的将蛋白质酶解成液态氨基酸，利用本装置，可在离心泵1处于开启的状态下，开启其中一个第一阀门V1，同时，开启其中一个第二阀门V2，使物料可以在不同的反应装置4内循环流动，还可以起到将物料搅拌均匀的作用，操作简单，可节省酶解时长，节约生产成本。

本发明的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，仅利用离心泵1提供驱动力，有助于降低能耗，降低处理成本，并通过压出总管路2、吸入总管路3、压出分管路5和吸入分管路6的铺设，将多个反应装置4和离心泵1合理连接起来，连接关系简单，铺设简单，能降低铺设难度，还可节约占地面积，同时还通过多个第一阀门V1和多个第二阀门V2的设置，使得在单一动力源（离心泵1）的作用下，结合对第一阀门V1和第二阀门V2的控制，让物料在多个反应装置4内循环流动，实现物料在本装置中的内循环，提高该装置处理含蛋白质的农业废弃物（如废弃动物蛋白和废弃植物蛋白）的处理能力。

在本实施例中，为了合理利用反应装置4侧壁上的空间，并提高结构的紧凑性，原料进口和循环进口对称设置于反应装置4的两侧壁上。

在本实施例中，如图1和图2所示，每根吸入分管路6上还连通有出料管路7，出料管路7的远端连通有用于存储液态肥料的储料罐，具体在本实施例中，储料罐用来储存液态氨基酸肥料，吸入分管路6上还设置有第三阀门V3，第三阀门V3靠近循环进口，出料管路7上设置有第四阀门V4，当第三阀门V3处于开启状态时，第四阀门V4处于关闭状态。在本发明中，储料罐储存从反应装置4内出来的液态肥料，当反应装置4内反应完成时，关闭第三阀门V3，开启第四阀门V4，以便于液态肥料可以从出料管路7流出进入储料罐内。

在本实施例中，该装置还包括温控系统（图未示），反应装置4内部形成容纳物料的空腔，反应装置4内固定安装有加温棒（图未示），加温棒的顶部从反应装置4的顶部伸出，并与温控系统电连接，受温控系统的控制。温控系统用于控制加温棒的温度，从而在需要时通过加温棒加热反应装置4内的物料，得到合适的反应温度。

在本实施例中，温控系统包括温度控制器（图未示），温度控制器固定安装于反应装置4的顶端，温度控制器和加温棒电连接，以控制加温棒的温度。

在本实施例中，第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3和第四阀门V4均为自动阀，该装置还包括控制器，控制器可以是现有的可编程控制器，第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3和第四阀门V4均和控制器电连接，并在控制器的控制下开闭。在控制器的控制下，可以灵活按需操控第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3和第四阀门V4的开启或关闭，提高该装置的自动化程度。其中，还可设置温度控制器和控制器通讯连接，由控制器控制温度控制器，进而控制加温棒的工作状态，从而维持反应装置内部温度在生物酶适宜的温度范围内。

在本实施例中，为了实时获知反应装置4上的物料流量，每个反应装置4上都设置有可读取反应装置4内物料流量的流量传感器，流量传感器和控制器电连接。另外，还可以在压出总管路2和吸入总管路3上安装流量传感器，来获知整个装置中的物料流量。

基于上述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，本发明还提供了一种利用农业废弃物生产液态肥料的方法，具体包括以下步骤：

步骤一：利用碎料机将含蛋白质的农业废弃物破碎，获得破碎的物料，其中，农业废弃物可以是废弃动物蛋白，如蚯蚓、死鱼或者死虾，农业废弃物也可以是废弃植物蛋白，如豆渣、花生麸或者鸡蛋壳；

步骤二：将破碎的物料加入反应装置内，并加入水来溶解物料，同时加入生物酶和糖，其中，每100kg的物料加入1~3g的生物酶，糖水比一般为5%，酶解温度为30℃~50℃，酶解时长3~4d，生物酶为现有的生物分解酶，在实际生产时可以根据农业废弃物的具体情况来选用，糖的加入是为了给生物酶提供营养物质，为分解物料提供保障；

步骤三：生物酶酶解物料，在此过程中，按照需求在离心泵处于开启状态时，控制任意的第一阀门和第二阀门，使物料在任意的反应装置内循环流动，混合均匀物料，也能提高酶解效率，更快速的将物料分解；

步骤四：生物酶完成物料的酶解，静置后，获得液态肥料，通常可获得100kg的液态氨基酸肥料和10~15kg的固态肥料，分解能力强，处理农业废弃物的能力高，分解获得的液态氨基酸肥料可以用作制备饲料的原料，固态肥料可以用来喂养禽畜（如鸡、鸭）。

在本发明中，通过生物酶来将含蛋白质的农业废弃物分解，处理技术简单，能提高处理农业废弃物的处理能力，在整个分解过程中不对设备造成损伤，且能够解决现有技术中加入酸碱带来的设备腐蚀的问题。另外，采用上述的利用农业废弃物生产液态肥料的方法，分别用不同的物料（如分别用蚯蚓和豆渣）制备得到的成品（液态氨基酸肥料），在实际使用时可以按需混合不同的成品。

在本实施例中，生物酶在酶解物料的过程中，控制酶解温度在30℃~50℃，有利于生物酶的生存，也有利于生物酶分解物料。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，该装置包括：

离心泵、压出总管路、吸入总管路和反应装置，所述离心泵上设置有出料口和进料口，所述压出总管路安装于离心泵的出料口上，所述吸入总管路安装于离心泵的进料口上；

所述反应装置至少有两个，且每个反应装置的顶部均设置有供原料进入的原料进口，所述原料进口连接有将原料破碎的碎料机；每个反应装置的顶部还设置有供物料循环流入的循环进口，每个反应装置的底部均设置有供物料循环流出的循环出口；每个反应装置上还安装有对应的压出分管路和吸入分管路，

每个所述反应装置的循环进口通过对应的压出分管路和压出总管路连通，每个所述反应装置的循环出口通过对应的吸入分管路和吸入总管路连通；

每根压出分管路上均设置有第一阀门，每根吸入分管路上均设置有第二阀门，当离心泵处于开启状态，控制任意的第一阀门的开启或关闭，以及任意的第二阀门的开启或关闭，以实现物料在各个反应装置中循环流动。

2.根据权利要求1所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，所述原料进口和循环进口对称设置于反应装置的两侧壁上。

3.根据权利要求1所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，每根所述吸入分管路上还连通有出料管路，所述出料管路的远端连通有可存储液态肥料的储料罐，所述吸入分管路上还设置有第三阀门，所述第三阀门靠近循环进口，所述出料管路上设置有第四阀门，当第三阀门处于开启状态时，第四阀门处于关闭状态。

4.根据权利要求1所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，所述反应装置的顶端设置有温控系统，所述反应装置内固定安装有加温棒，所述加温棒的顶部从反应装置的顶部伸出，并与温控系统电连接；所述温控系统控制加温棒的温度。

5.根据权利要求4所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，所述温控系统包括温度控制器，所述温度控制器固定安装于反应装置的顶端，所述温度控制器和加温棒电连接，以控制加温棒的工作状态。

6.根据权利要求3所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均为自动阀。

7.根据权利要求3所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，该装置还包括控制器，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均与控制器电连接，并受控制器的控制。

8.根据权利要求7所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，其特征在于，每个所述反应装置上都设置有可读取反应装置内物料流量的流量传感器，所述流量传感器和所述控制器电连接。

9.一种利用农业废弃物生产液态肥料的方法，其特征在于，所述方法采用根据权利要求1-8任一项所述的利用农业废弃物生产液态肥料的装置，所述方法包括以下步骤：

步骤一：利用碎料机将含蛋白质的农业废弃物破碎，获得破碎的物料；

步骤二：将破碎的物料加入反应装置内，并加入水来溶解物料，同时加入生物酶和糖；

步骤三：生物酶酶解物料，在此过程中，按照需求在离心泵处于开启状态时，控制任意的第一阀门和第二阀门，使物料在任意的反应装置内循环流动，混合均匀物料；

步骤四：生物酶完成物料的酶解，静置后，获得液态肥料。

10.根据权利要求9所述的利用农业废弃物生产液态肥料的方法，其特征在于，生物酶在酶解物料的过程中，酶解温度为30℃~50℃。

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