CN1204093C - 一种生产复合肥的成套制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种有机/无机/微生物菌三维复合肥及其制造方法和设备，包括：对有机固体废弃物进行发酵预处理；与其他物料进行配料混合；进行膨化处理；喷菌、扑粉、包衣、整粒；干燥、冷却；成品等步骤和相应装置，该复合肥养分含量高、见效快且可实现无害化、资源化。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合肥的制造设备，尤其涉及一种由有机肥、无机肥和微生物菌复合而成的肥料的成套制造设备。
背景技术
我们知道，天然有机肥养分含量低、肥效慢；化肥具有养分含量高、见效快，但是连续过量使用化肥，又带来了土壤板结、削弱地力、降低作物品质和污染环境等危害。如何有效、合理地使用上述两种肥料一直是业内人士十分关注的问题。
目前，国内对有机肥方面的研究相对很少，一些利用固体废物生产有机肥的企业，由于技术和资金基础薄弱，大部分加工工艺存在单一性缺点，有的企业只是通过发酵、干燥处理便作为肥料使用；有的企业生产的有机肥仅采用高温快速烘干处理；有的企业只进行后加工，缺少发酵过程。实践证明，这些不完整的工艺和落后的生产技术生产出的有机肥产品没有质量保证。
生物菌肥的主要作用在于：1、将无机态的氮转化成为有机态的氨基酸氮，提高作物对养分的吸收率；2、改善作物的土壤微生物环境，使利于作物生长的有利菌群占主导地位。
目前国内大部分厂家对于生物菌肥的开发停留于“将某种细菌或菌群喷洒在肥料之中”这个初级阶段，而忽略了微生物菌肥中细菌应该达到的上述两种功能。而且，细菌喷入肥料以后，由于缺少它所生存的基本条件(如水分、养分、空间结构等)，很少有细菌能够生存下来。因此，很多生物菌肥是“名义上的”。要真正作成生物菌肥就必须使肥料中的细菌生存下来，同时实现细菌所赋予的两种基本功能。
目前，许多其它企业生产的有机复合肥，很大程度上都是有机和无机的混合，均匀度难以实现，肥效无法提高；有的也采用了水解的办法，但技术落后、肥力流失严重且不利于推广生产。
总之，目前利用固体废弃物制造复合肥料的方法和设备尚没有完善，特别是没有成套生产该复合肥的设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能将畜禽粪便、污泥、城市垃圾固体废弃物进行资源化、无害化处理，生产出有机/无机/微生物三维一体的复合肥料的成套制造设备。
为了实现上述目的，本发明提供了一种生产复合肥的成套制造设备，由固体废弃物前预处理设备和后续处理设备组成，其特点在于，所述前预处理设备包括：一铺粪车，用于接收调质处理后的固体废弃物并将其送到发酵槽适当位置后铺撒，以及一发酵搅拌机，用于将发酵槽内的固体废弃物进行翻堆、搅拌、移动以使发酵物疏松、含氧量增加，加快发酵降解；所述后续处理设备至少包括：配料搅拌装置、膨化装置、冷却装置、分级装置、整粒装置、烘干装置；所述配料搅拌装置与所述膨化装置相联，经膨化处理后的混合物料依次经过所述冷却装置、分级装置、整粒装置后，最后由烘干装置烘干冷却后制成成品。
上述的生产复合肥的成套制造设备，其特点在于：所述后续处理设备还包括一电子定量打包装置，用于将所述制成品通过电子包装称进行定量包装。
上述的生产复合肥的成套制造设备，其特点在于：所述膨化装置为湿法膨化机，所述湿法膨化机用于将所述混合物料加工成具有微孔结构的软膨化颗粒。
上述的生产复合肥的成套制造设备，其特点在于：所述烘干装置为一种复合圆震动干燥机，所述干燥机由多层螺旋环状孔板组成主体，下部装有振动电动机，并通过弹簧支撑在机架上；物料沿螺旋环状孔板从上向下运动，热风从下向上依次透过所述孔板穿过各层物料，使物料烘干。
本发明上述设备通过对畜禽粪便、污泥等有机固体废物的处理，生产高效的有机/无机/微生物三维复合肥，实现无害化、资源化。首先在有机废物中加入合适的添加剂和微生物菌群，对有机废物进行发酵预处理，有机质进一步生物降解，水分保持在20％左右。然后采用热喷及述，改变尿素及其他有机质的物理化学性质，实现无机物与有机物的结合，此时的肥料中间体非常疏松。在此基础上对肥料进行接种有益菌群、扑粉(加入后续接种菌群存活所需的养分)，最后采用包膜技术，将有机、无机、微生物菌群、以及菌群生存所需的养分等包成一个个的生存空间，实现无机/有机肥与生物菌肥的结合，最终得到高效的三维复合肥料。
附图说明
图1是本发明所示的三维复合肥料的制造方法流程图
图2是本发明所示的固体废弃物生产有机肥前处理工艺设备布置图
图3是本发明所示的固体废弃物生产有机肥后续处理工艺设备布置图
图4是图2中所使用的铺粪车示意图
图5是图2中所使用的发酵搅拌机示意图
图6是图3中所使用的膨化机示意图
图7是图6的侧视图
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例
在图1、2、3中，本发明的一种三维复合肥制造方法及设备的实施例由如下步骤组成：
调质过程：
将新鲜固体废物进行调质，确保具备发酵所必需的条件，水分、碳氨比，水分一般在50-65％左右，炭氮比20～30∶1。同时加入含炭成份的辅料以快速降解有机物和纤维的微生物菌。该辅料包括一些
摊铺过程：
如图2中所示，铺粪车11在发酵槽18两端的轨道14上行走。在车间的入口处，即发酵槽18的送粪端接收送来的完成调质后固体废弃物(原料投入)，将其送到发酵槽18合适的位置然后铺撒，可停车铺撒，也可随走随撒。铺粪车11的配套动力2×0.75千瓦，铺粪斗的有效容积6立方米，铺粪斗的旋转角范围0°～180°。适用环境温度0℃～50℃；
翻拌过程：
主要设备是发酵拌机12，由搅拌系统和油缸提升系统两大部分组成；发酵搅拌机12在发酵槽18的轨道14上行走，同时搅拌系统的大拨料轴做旋转运动，将发酵槽18内的固体废弃物进行翻堆、搅拌、移动以使被发酵物疏松、含氧量增加，促进快速发酵；在搅拌过程中调整了发酵物的温度，促进其水分蒸发，达到迅速发酵降解，减量的目的。另外，通过搅拌翻移，使发酵物从入料口向出料口移动，待发酵过程结束，物料已由入料口移至出料口，以利于下道工序进行。当发酵搅拌机12运动到一槽的终点时搅拌停止，油缸提升系统启动，将发酵搅拌机12大拨料轴升起，开始回退，等待下一槽的搅拌。
配料过程：
利用上料装置21将物料提升进入配料系统22进行配料，主要是根据配方要求计量每一种物料，通过压力传感器的信号输出控制配料预定的要求，以解决了螺旋喂料易堵塞的问题。附加的其他物料可以选择肉骨粉、豆粕、膨润土、松针粉、钾肥或尿素等，主要是增加一些无机化肥，形成复合肥料。
混合过程：
把配好的物料由上料提升机输送到搅拌装置23进行混合，目的是把不同比例的物料混合均匀。主要设备是双轴卧式搅拌机，主要由提升、搅拌、卸料三大部分组成。每次搅拌只需1～3分钟，混合均匀度达90％以上。物料最终保持含水率18-24％。
膨化过程：
通过湿法膨化机24进行膨化。膨化温度80-110℃，时间大约为30秒钟左右，实现了有机无机物的形态改变，使之达到了完全融合，由于时间较短，不至于导致有机物分解。同时利用膨化产生的瞬时高温杀灭原肥中的病菌而不破坏其中的养分；利用膨化技术中的制粒原理，膨化制粒时水分的瞬时蒸发使肥料中有机质间的紧密结合减弱，肥料蓬松成多孔状，更有利于微生物的作用，从而使肥效得以提高。原料要求：18-22％时性。
经过高温瞬时膨化，物料在膨化腔内受到瞬时磨擦、剪切、搓揉、高温、高压作用使尿素糊化，无机氮改变特形态，从而达到了有机无机完全融合，在后喷涂时可以使菌种免受杂菌的干扰，得以健康的生长，也利于土壤中的微生物分解利用。膨化可使添加的矿物元素与载体紧密的结合在一起。施用一般有机肥时，矿物元素易随雨水流失，而通过膨化制粒后，矿物元素被固定在载体上，只有当遇到植物根系土壤中的微生物作用时才被释放出来，从而提高了矿物元素的利用率。
与传统的制粒相比，经膨化加工后物料熟化、软化，制成颗粒容易得多，对模具的磨损大大降低，改善了制粒工况，同时膨化、制粒一体化，既降低了设备投资，又减少了场地占用及能耗。此外，制粒制得的是硬颗粒，而膨化制粒所得为具有微孔结构的软颗粒，利于微生物存活及生长。同时在肥料被高压挤出切割成形时，由于冷却使表面收缩，颗粒切口形成圆滑曲面，颗粒形状接近球形，再经滚圆修整便可很好的与现有的施肥机具相适应。
通过膨化的高温高压，原料肥中的病菌被杀灭，一些菌种生长抑制因子被钝化，喷涂特定的菌种后，可保证施肥时肥料中含有所需要的活菌数。这些有益菌群进入到植物根系土壤中，与土壤微生物一起作用，增加了根系有益菌群的数量和活性，可以加速肥料中养分的释放和固氮、解磷、解钾过程，促进植物根系发展，从而达到使农作物增产增收的最佳效果。同时，由于这些微生物和肥料中有机质的存在，可改善土壤物理性状，增加土壤团粒结构，从而使之疏松，防止板结、酸化，有利于保水、保肥、通气。
膨化过程中N素形态的变化；该有机肥的制备过程是先将各种物料混合均匀，用保温双层蒸汽调质气输送进热喷机组将尿素糊化并与尿素载体一起膨化，温度为80-110℃，时间为30秒钟左右。由于膨化过程主要是物理过程，且时间较短，不至于有机物、磷酸盐和硝酸盐分解；而尿素是一种有机分子，在温度高50℃时可缩合成缩二脲，高于135℃使即发生分解反应。缩二脲是一种对植物有害的物质，在含氮肥料中有严格限制(小于0.5％)
该三维有机肥中的缩二脲含量进为0.0249％，目前国家对一级尿素缩二脲的含量标准是不能超过0.5％，而该有机肥远低于该值，说明尿素在膨化过程中，并未大量形成缩二脲。
在该方法中由于采用了膨化技术，通过瞬时高温高压的膨化，使尿素等添加速效氮的糊化，改变其形态，从而达到了有机无机的完全融合，使真正意义上的二维复合得以实现。
筛分过程：
经过膨化的物料通过吸风冷却装置25后，进行分级筛分过程。工作时物料进入筛分机26后，大颗粒首先被筛除，成品及小颗粒进入第二层筛分，成品由成品出料口进入下一道工序，大颗粒由小颗粒出料口出料返回。
喷菌、扑粉、包衣、整料、筛分过程：
通过整粒装置27，把各种需要在添加的有机氧分及菌液按需要的比例调和，利用喷吐设备喷涂于膨化颗粒表面，之后进行整形和包衣、筛分。喷涂温度在50℃左右，物料呈椭圆或圆形颗粒状。物料温度45～80℃。
该方法中采用了扑粉造粒技术，通过膨化后的物料是蓬松状的海绵体，湿度在15％左右，具有利于微生物存活所需的空间。利用喷涂设备，将微生物均匀的喷涂到该物料中，可有力避免膨化对热敏性菌种造成的失效，同时喷涂特定的菌种后，可保证施肥时肥料中含有所需要的活菌数。这些有益菌群进入到植物根系土后可以免受杂菌干扰，得以健康的生长，也利于土壤中的微生物分解利用，因此提高了肥效。然后通过转鼓造粒机造粒，该造粒方法对物料没有其他负面影响，同时更利于微生物和有机无机的结合体融合。从而实现有机无机微生物三维有机肥的复合。
该方法中还采用了包膜/包衣技术，包膜技术是将喷涂生物菌的膨化颗粒包衣，膨化颗粒与一般造粒颗粒不同，膨化颗粒自身是多孔状海绵体颗粒，当生物菌喷涂到颗粒上时，生物菌便进入到颗粒的每个膨松孔中，此时颗粒含水率为15％左右，在膨化颗粒外部均匀地包一层膜，该膜是经特殊材料制成的，存放时可保持颗粒中的水分损失很慢，同时避免其他有害物质感染有益菌群。当肥料施到地里时，该膜能迅速崩解释放出生物菌群、有机质及养分。通过实施该技术，可有利避免后喷菌群由于长期存放而死亡的问题，延长了生物有机肥料的存放期。另外，经这包衣圆整的颗粒可与现有的施肥机械很好的相适应。现有的施肥机械落料口基本上是规则的圆形开口，常规制粒机制得的颗粒由于两端的毛刺经常导致落料不均，球形颗粒可有效的解决该问题。排粪轮形状和尺寸结构以化肥小圆粒而设计，对现有制粒机得到的柱壮颗粒不适合。此外，球形颗粒的比表面积小，包装更省空间，更方便运输。
干燥冷却过程：
主要设备是复合圆震动干燥机28：由多层螺旋环状孔板组成主机体，下部装有振动电动机，用弹簧支撑在机架上。利用振动电动机的激振，使物料沿螺旋环状孔板从上层向下层连续运动，热风从下向上依次透过孔板通过各层物料，使物料烘干。风温小于60℃，干燥冷却至产品含水率18％。
定量包装过程：
主要设备是电子定量打包装置29，它是一种机、电、气动相结合的自动称重、打包、缝口设备。干燥好的物料属于成品，经斗式提升机输送到电子打包秤，进行包装，可实现规格为25～50kg/包，每分钟4～6包的定量包装。
在图1、2、3、4、5、6中，本发明的实施例中，该三维复合肥的成套生产设备主要由：调质混合器10、铺粪车11、发酵搅拌机12、移动行车13、发酵槽轨道14、充氧系统15、发酵槽18、上料装置21、配料装置22、搅拌装置23、膨化装置24、吸风冷却装置25、分级筛26、整粒装置27、烘干装置28、电子定量打包装置29组成。
在本发明的实施例中，利用本发明的方法和设备生产的三维有机复合肥是一种多维高效生物有机复合肥，具有优质、养分含量、生物活性高、微量元素丰富的特点；在有机肥制备过程中，添加了大量的尿素等速效氮肥，尿素在乎化和膨化过程中，由于时间短，没有增加对植物有害的缩二脲。该有机肥在自然放置时，存在一定程度的发酵降解，全氮含量有所下降，铵态氮和销态氮含量在前两个星期内均呈增长趋；该有机肥添加的尿素在包装物中分解的速度比在土壤重要慢的多，两星期后的残留量约为80％，这对于减少铵的挥发及反销化的损失，使该有机肥在施用前保持较高的肥效是有益的。
利用本发明生产的三维有机复合肥，是多元生物有机复合肥集微生物学、生态学、土壤学和植物营养学最新研究成果于一体的新型肥料，在下表中该三维有机复合肥的主要性能指标如下：
| 有机质(％) | 59.43 | C/p比值 | 13.52 |
| 全氮(％) | 10.56 | PH | 7.1 |
| 全磷(％) | 3.55 | 缩二脲N(％) | 0.0249 |
| 全钾(％) | 5.77 | 全量水份(％) | 28.01 |
| 速P(mg/kg) | 1882.50 | 游离水分(％) | 22.30 |
| 速K(mg/kg) | 34623.70 | FE(有效mg/kg) | 5524.60 |
| 铵态氮(％) | 3.01 | Mn(有效mg/kg) | 192.60 |
| 硝态氮(％) | 1.08 | Zn(有效mg/kg) | 207.80 |
| 粗蛋白(％) | 56.28 | Cu(有效mg/kg) | 55.70 |
| C/N比值 | 3.49 | B(有效mg/kg) | 775.40 |
该三维复合有机肥外观呈黑色，湿润蓬松状颗粒。具有有机质含量高(发酵6天后有机质含量为59.34)，全氮量10.56％，铵态氮3.01％，销态氮含量1.08％，磷、钾以及微量元素等养分含量也远远高于一般有机肥含量，具有全量养分高，同时该有机肥的供肥特性可谓长、短兼顾，且高含量有机质分解可缓慢持续地供肥，同时较高含量的速效养分又可迅速供作物吸收利用；融合生物肥、有机肥和无机肥优点，优势互补，体现了长效养分与速效养分相结合、大量元素与微量元素相结合、有机物质与无机物质相结合、生物与肥生物相结合。因此这种生物有机复合肥具有三大功能①可长期稳定地微作物提供各种所需养分，提高作物产量②改善农产品品质，尤其是用于生产绿色食品；③可以提高土壤有机质含量，改良土壤的物理、化学及生物形状。
在同样实验条件下，亩施俄罗斯复合肥和该有机复合肥，后者的作物长势要大于前者，成穗率也比前者高出3％。在同样实验条件下，亩施俄罗斯复合肥和黑珍珠有机复合肥，以鲁麦23号做实验，平均产量增加34公斤，增产8.7％。用不同处理在相同时期内辣椒的株高、幅宽及挂果数表明，该有机肥供给养分是平衡的且肥效利用率高，同时Vc及粗脂肪含量也要高出5-7％。
Claims (4)
1、一种生产复合肥的成套制造设备，由固体废弃物前预处理设备和后续处理设备组成，其特征在于，
所述前预处理设备包括：一铺粪车，用于接收调质处理后的固体废弃物并将其送到发酵槽适当位置后铺撒，以及一发酵搅拌机，用于将发酵槽内的固体废弃物进行翻堆、搅拌、移动以使发酵物疏松、含氧量增加，加快发酵降解；所述后续处理设备至少包括：配料搅拌装置、膨化装置、冷却装置、分级装置、整粒装置、烘干装置；所述配料搅拌装置与所述膨化装置相联，经膨化处理后的混合物料依次经过所述冷却装置、分级装置、整粒装置后，最后由烘干装置烘干冷却后制成成品。
2、根据权利要求1所述的生产复合肥的成套制造设备，其特征在于：所述后续处理设备还包括一电子定量打包装置，用于将所述制成品通过电子包装称进行定量包装。
3、根据权利要求1所述的生产复合肥的成套制造设备，其特征在于：所述膨化装置为湿法膨化机，所述湿法膨化机用于将所述混合物料加工成具有微孔结构的软膨化颗粒。
4、根据权利要求1所述的生产复合肥的成套制造设备，其特征在于：所述烘干装置为一种复合圆震动干燥机，所述干燥机由多层螺旋环状孔板组成主体，下部装有振动电动机，并通过弹簧支撑在机架上；物料沿螺旋环状孔板从上向下运动，热风从下向上依次透过所述孔板穿过各层物料，使物料烘干。
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