WO2022188317A1 - 一种全营养水溶性肥料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全营养水溶性肥料及其生产方法,属于餐厨垃圾资源化领域。全营养水溶性肥料,包括三大部分:一是小分子有机营养,包括糖类、糖醇类、氨基酸、肽类、有机酸类、黄腐酸类;二是无机营养,包括大量元素,中、微量元素;三是调动遗传基因营养,包括作物生理活性物:皂甙,黄酮,帖烯,生物碱。全营养水溶性肥料的生产方法,首先采用自然的厌氧微生物的水解、液化、酸化产生水溶性的有机小分子营养,然后固液分离,固体部分采用化学催化水解的方法,产生小分子营养,再经固液分离,固体部分再返回循环水解。全营养水溶性肥料营养齐全,肥效好,施用量小,不仅增产,还提高农产品质量,可生产绿色农产品,还能改良土壤,增加土壤活性。
Description
本发明涉及餐厨垃圾资源化处理技术领域,具体为一种全营养水溶性肥料及其生产方法。
1、发明专利一种高养分复合肥及其生产方法,专利号ZL96120682.9,专利申请日1996年11月19日,专利授权日2000年7月7日。高养分复合肥的含义为无机营养,大量、中量、微量元素和经化学水解或好氧微生物分解或二者协同产生的小分子营养速效有机碳化物;包括还原糖类,氨基酸类,糖醇类,甲基化糖类,有机酸类,能被作物根系快速吸收。没有调动作物遗传基因的营养,不是全营养。
2、不是水溶性肥料而是非水溶性肥料。
3、采用三种生产方法,一是以化学催化水解为主,好氧功能微生物分解协同。二是以好氧微生物分解产生小分子有机营养为主,有机原料进行活化处理协同。三是以化学催化水解和好氧功能微生物分解协同,不分主次。
4、该三种生产方法的高养分复合肥料为小分子有机营养和化肥无机营养的复合肥料而不是复合微生物肥料。好氧功能微生物做为分解有机物成小分子速效有机碳素营养的一种方法,存在问题是工艺过于复杂生产成本较高。
5、生产非水溶性肥料用无机酸做催化剂,加量较高,又需加中和剂,中和酸性,提高了生产成本。
6、2018年颁布了国家标准GB/T17419-2018含有机质叶面肥料,对有机质有了新的定义:“利用动、植物残体或农、牧、渔业加工产业产生的有机副产品经发酵、水解、浓缩或干燥所得到的含氨基酸类、糖类、有机酸类、腐植酸类、黄腐酸类中的一种或多种可水溶的为植物吸收利用的含碳的有机成分。”这就打破了长期以来只靠单纯的长时间好氧发酵或厌氧发酵生产有机肥 的唯一方法,有机质中主要成分是腐植酸的唯一定义。用这种方法生产不出小分子水溶性有机营养型肥料。目前的通用做法是对餐厨垃圾先用螺旋压榨脱水的方法产生总量的15%的干渣含水量在60%左右,运到焚烧厂去焚烧处理。产生占总量85%的液体部分做为有机废水用长时间厌氧发酵的方法产生沼气、沼液、沼渣,具有二次污染,尤其是恶臭污染。沼气净化发电的成本很高。沼液还要做污水处理,很难达标排放,沼渣还要去焚烧厂做焚烧处理。由于发酵时间长,装置占地面积大,投资大,经济性不好,亏损,没有利润,属于减量化处理,不属于资源化处理。为了解决上述问题,采用靠餐厨垃圾本身存在的自然微生物进行厌氧发酵水解、液化、酸化,形成溶于水的小分子有机营养;糖类,糖醇类,醇类,有机酸,氨基酸类,肽类。处理时间短,8小时-24小时,没有水解的部分。再经化学催化水解,使酸催化剂加量减少了50%,二种水解方法相配合。不用好氧功能微生物,降低了生产成本。用本发明生产出的全营养水溶性肥料,属高附加值的绿色化工艺。全营养水溶性肥料的肥效好、施用量少,不仅增产,还提高了农产品质量,同时又改良了土壤。
发明内容
本发明的目的1、是生产全营养水溶性肥料,提高附加值。2、是利用餐厨垃圾做原料,采用短程8小时-24小时的厌氧发酵水解、液化、酸化,产生小分子有机营养和没有水解部分采用化学水解产生小分子有机营养相结合的方法,没有对大气产生污染,尤其没有恶臭污染,不产生废水,属于绿色化、清洁化的处理方法。解决了发明专利一种高养分复合肥及其生产方法(专利号ZL96120682.9,专利申请日1996年11月19日,专利授权日2000年7月7日)中存在的问题,又解决了目前对餐厨垃圾减量化处理方法,所产生的一系列问题。尤其是二次污染问题和经济性差的问题。本发明所采用的是无二次污染的高附加值的绿色化、资源化的处理方法。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种全营养水溶性肥料及其生产方法
全营养水溶性肥料,包括三大部分:一是小分子有机营养包括糖类,糖醇类,氨基酸、肽类,有机酸类,黄腐酸类。二是无机营养;包括大量元素水溶性的含氮肥料、液氨、尿素、硝酸铵溶液中的一种或二种;含P
2O
5的磷肥包括磷酸、亚磷酸中的一种或二种。含K
2O的钾肥包括液体硫酸钾、氯化钾、硝酸钾中的一种或二种。溶解性的中量元素,含钙的包括硝酸钙、硝酸铵钙,其中的一种或二种;含镁的包括硫酸镁、硝酸镁、氯化镁,其中的一种或两种;含S的指所有的硫酸盐中的S;不用另行添加。溶解性的微量元素铁;包括含(Fe),锰(Mn),铜(Cu),锌(Zn),硼(B),钼(Mo)的硫酸亚铁,硫酸锰,硫酸,硫酸锌,硼酸,钼酸铵。小分子有机营养以有机质计为8%-15%。无机营养中的大量元素以N+P
2O
5+K
2O总量为8%-15%,无机营养中的中量元素以钙、镁、硫总量计为5%-8%。无机营养中的微量元素总量以金属计为2%-3%,调动作物遗传基因营养皂甙+黄酮+帖烯+生物碱,总量为万分之一到万分之五。
以上就是全营养水溶性肥料的内容,其生产方法以餐厨垃圾为主要原料,包括如下步骤:
S1、将装有餐厨垃圾的桶先经提升均匀倾倒输送平台后,人工检出不确定杂物,再经输送到粗破碎、细破碎制成浆料。
S2、进入密封的厌氧发酵罐,进行自然的厌氧微生物水解产生液化、酸化,形成溶于水的小分子有机营养的糖类、糖醇类、醇类、有机酸类,氨基酸、肽类。温度控制在30℃-60℃,发酵时间控制在8h-24h。
S3、进行固液分离,小分子有机营养的液体进入储料罐1,没有水解的固体进入化学水解罐,继续水解。
S4、加入酸催化剂进行化学催化水解后,再进行固液分离,固体部分同 新料混合重复循环水解。液体部分为小分子有机营养进入储料罐2,将储料罐1和2进行混合,最后进入储料罐3。化学催化水解的温度控制在110℃-150℃,压力控制在0.1MPa-0.5MPa,反应时间控制在2h-4h,催化剂无机酸的用量以硫酸(98%)计为0.5%-3%。用离心机进行固液分离的离心机转速控制在3000转/分-8000转/分。
S5、电脑配料,将储罐3的小分子有机营养液同酸溶性无机的大量元素含N,P2O5,K2O的商品化肥同酸溶性中量元素含Cu,Mg商品化肥和酸容性微量元素含Fe,Mn,Cu,Zn,B,Mo的商品化肥和溶解的调动作物遗传基因的作物生理活性物;皂甙,黄酮,帖烯,生物碱商品按不同作物的营养需求,按比例进行电脑配料,混合均匀。
S6、经三效真空蒸发浓缩,去掉的多余水分,可回收利用。
S7、最后加入稳定剂两性离子型双子表面活性剂类进行超声波强化的稳定化处理,使之不沉淀,不分层。稳定剂为两性离子型双子表面活性剂类,包括甜菜碱型两性双子表面活性剂,硫酸脂盐型两性双子表面活性剂,磷酸酯盐型两性双子表面活性剂,其中的一种或二种,加量为水溶肥的千分之一到千分之三,稳定化反应温度为20℃-60℃,反应时间为30min-2h,采用超声波强化稳定化的频率为10千赫-40千赫;产品的质量控制按GB/T17419-2018标准规定的技术指标进行控制。
S8、最后自动计量灌装,产品入库。
与现有技术相比,本发明的有益效果和优越性是:
本发明所生产的肥料,为全营养型水溶性肥料。发明专利一种高养分复合肥及其生产方法(专利号ZL96120682.9)的高养分复合肥为二元营养的非水溶性肥料。发明专利一种家庭分类厨余垃圾制水性液肥的方法(申请号CN202010087403.X)所生产的水解肥也是二元营养的水溶性肥料,没有调动作物遗传基因的营养。本发明属全营养的三元营养的水溶性肥料;其肥效高, 施用量少,生产成本低,不仅增产,还提高农产品质量,同时改良了土壤。
生产方法上的优越性;本发明为靠原料餐厨垃圾本身具有的自然厌氧发酵微生物先进行厌氧发酵水解、液化、酸化产生小分子有机营养,比发明专利一种高养分复合肥及其生产方法中需加入功能微生物成本要低得多,所生产的肥料还不是水溶性的,不是复合微生物肥料。发明专利“一种家庭分类厨余垃圾制水溶性液肥方法”,单纯化学水解加催化剂量和成本都要比本发明的高,生产过程没有本发明所采用的超声波强化稳定化方法的效果好。所采用的稳定剂,没有本发明的效果好。
本发明厌氧发酵密封,不产生臭味,发酵完成后尾气经密封的管道输送到洗涤塔用水吸收洗涤净化后排放,洗涤水可回收利用。化学水解不产生有害气体,没有二次污染,没有恶臭产生,最后排放的尾气也是经密封的管道输送到洗涤塔进行洗涤净化后排放,洗涤水可回收利用。水溶性包括真溶液和胶体溶液用控制离心机转数来控制液体中的不溶物的量,完全满足水肥一体化,用于滴灌、微灌、无人机施肥的要求。处理过程不排废水。
图1为本发明提出的一种全营养水溶性肥料及其生产方法的流程示意图。
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整。在本发明的构思前提下对本发明的方法改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1
请参阅图1,本发明是一种全营养水溶性肥料的生产方法,包括如下步骤:
S1、将装有餐厨垃圾的桶先经提升均匀倾倒输送平台后,人工检出不确 定杂物后,再连续输送到粗破碎、细破碎制成浆料。
S2、进入密封的厌氧发酵罐,进行自然的厌氧微生物水解,产生液化、酸化,形成溶于水的小分子有机营养的糖类、糖醇类、醇类、有机酸类,氨基酸、肽类。温度控制在30℃-60℃,发酵时间控制在8h-24h。
S3、用离心机进行固液分离,小分子有机营养的液体进入储料罐1,没有水解的离心渣固体进入化学催化水解罐。
S4、加入酸性催化剂硫酸(50%)进行化学催化水解,温度控制在110℃-150℃,压力控制在0.1MPa-0.5MPa,反应时间控制在2h-4h,催化剂无机酸的用量以硫酸(98%)浓度稀释到50%浓度加量为1%-6%。控制离心机转数在6000转/分-8000转/分进行固液分离,固体渣返回同固体新料混合继续循环水解.离心液体为小分子水溶性有机营养料进入储罐2,同储罐1的小分子水溶性有机营养料用泵输送到带有搅拌机的混合罐进行充分混合,进入储罐3液体中的大于纳米胶体尺寸的不溶物的量用离子机转数进行控制。
S5、电脑配料,将储罐3的小分子有机营养液同事先准备好的酸溶性无机的大量元素、中量元素、微量元素和溶解的调动作物遗传基因的所有生物活性物,按不同作物的营养需求,按比例进行自动计量的电脑配料,最后形成混合均匀料。
S6、经三效真空蒸发浓缩,去掉多余的水分,可回收利用。
S7、最后加入稳定剂加量为水溶肥的千分之一到千分之三,进行超声波强化的稳定化处理,使之不沉淀、不分层。稳定化反应温度为20℃-60℃,反应时间为30min-2h,采用超声波强化稳定化的频率为10千赫-40千赫;产品的质量控制按GB/T17419-2018标准所规定的技术指标进行控制。
S8、最后自动计量灌装,产品入库。
具体实施例如下:
按每天(20小时计算)处理家庭分类厨余垃圾20吨,平均每小时1吨为例,装有家庭分类的厨余垃圾的垃圾桶由运输车运到处理厂,利用提升倾倒机经垃圾分布器均匀分布在自动传输分选平台上,由人工分拣出其中的不确定杂物后,继续输送到垃圾高位暂存槽中,再经流量控制器到粗破碎机进行粗破碎后,再经输送机到细破碎机进行细破碎打浆,最后进储存罐暂存。由螺杆泵输送机密闭输送到厌氧发酵罐,由真空泵负压排出罐内空气,控制发酵温度为60℃,发酵时间控制在10小时,进行厌氧微生物水解、液化、酸化后,引风机排出尾气到洗涤塔用水喷淋吸收尾气不良味道成分后排空,洗涤到一定周期,不能吸附的洗涤水做稀释酸用,不外排。厌氧发酵结束后,用离心机进行固液分离,转数控制在8000转/分,分离出小分子有机营养液体中大于纳米胶体尺寸的不溶物,不超过或小于国标规定的5%。进入储罐1。分离的未水解的固体渣由暂存槽经螺杆泵输送到化学水解罐继续水解,加硫酸(50%浓度)催化剂为2%,水解温度控制在120℃,附加压力控制在0.5MPa。水解反应时间控制在预热1个小时,水解2小时后尾气先经洗涤塔喷淋水洗涤后排放。洗涤水回收利用。泄压出料后的物料进行离心分离,转数控制8000转/分,分离液小分子有机营养液体进储罐2,固体渣返回同新料混合继续循环水解。储罐1和储罐2的小分子有机营养液进入带搅拌的混合罐均匀混合后进储罐3。进行电脑配料,按国标规定的技术指标基础上适当加保险系数控制小分子有机水溶性营养部分以有机质计为11%,无机营养中的大量元素N+P
2O
5+K
2O总量为9%,中量元素Cu+Mg+S总量控制在5%,微量元素总量以金属计控制在2.5%。按这个指标进行真空蒸发浓缩脱掉多余水分后进入稳定化处理,加稳定剂量为千分之二,进行稳定化处理时间为1h,温度为环境温度20℃左右,超声波强化的频率为30千赫。最后进行自动计量包装生产的全营养水溶性肥料为每天(20小时计)24吨。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而 言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
- 一种全营养水溶性肥料,其特征在于,全营养水溶性肥料包括三大部分:一是小分子有机营养,二是无机营养,三是调动遗传基因营养。
- 根据权利要求1所述的一种全营养水溶性肥料,其特征在于,全营养水溶性肥料包括三大部分:一是小分子有机营养包括糖类,糖醇类,氨基酸、肽类,有机酸类,黄腐酸类;二是无机营养,包括大量元素水溶性的含氮肥料、液氨、尿素硝酸铵溶液中的一种或二种;含P 2O 5的磷肥包括磷酸、亚磷酸中的一种或二种,含K 2O的钾肥包括液体硫酸钾、氯化钾、硝酸钾中的一种或二种,溶解性的中量元素;含钙的包括硝酸钙、硝酸铵钙,其中的一种或二种,含镁的包括硫酸镁、硝酸镁、氯化镁,其中的一种或两种,含S的指所有的硫酸盐中的S;不用另行添加,溶解性的微量元素;包括含铁(Fe),锰(Mn),铜(Cu),锌(Zn),硼(B)、钼(Mo)的硫酸亚铁,硫酸锰,硫酸铜,硫酸锌,硼酸,钼酸铵;小分子有机营养以有机质计为8%-15%;无机营养中的大量元素以N+P 2O 5+K 2O总量计为8%-15%;无机营养中的中量元素以钙、镁、硫总量计为5%-8%,S为硫酸盐中的S不另外添加;无机营养中的微量元素总量以金属计为2%-3%;调动作物遗传基因营养,皂甙+黄酮+帖烯+生物碱,总量为万分之一到万分之五。
- 根据权利要求1-2任意一项所述的一种全营养水溶性肥料的生产方法,其特征在于,生产方法以餐厨垃圾为主要原料,包括如下步骤:S1、将装有餐厨垃圾的桶先经提升均匀倾倒输送平台后,人工检出不确定杂物,再经输送到粗破碎、细破碎制成浆料;S2、进入密封的厌氧发酵罐,进行自然的厌氧微生物水解,产生液化、酸化,形成溶于水的小分子有机营养的糖类,糖醇类,醇类,有机酸类,氨基酸、肽类;S3、进行固液分离,小分子有机营养的液体进入储料罐1,固体进入化学催化水解罐;S4、加入酸催化剂进行化学催化水解后,再进行固液分离,固体部分同新料混合重复循环水解,液体部分为小分子有机营养进入储料罐2,将储料罐1和2进行混合最后进入储料罐3;S5、电脑配料,将储罐3的小分子有机营养液同酸溶性无机的大量元素含N,P 2O 5,K 2O的商品化肥同酸溶性中量元素Cu,Mg,S商品化肥和酸容性微量元素Fe,Mn,Cu,Zn,B,Mo的商品化肥和溶解的调动作物遗传基因的作物生理活性物;皂甙,黄酮,帖烯,生物碱按不同作物的营养需求,按比例进行电脑配料,混合均匀;S6、经三效真空蒸发浓缩,去掉多余水分,回收利用;S7、最后加入稳定剂两性离子型双子表面活性剂类进行超声波强化的稳定化处理,使之不沉淀,不分层;S8、最后自动计量灌装,产品入库。
- 根据权利要求3所述的一种全营养水溶性肥料的生产方法,其特征在于,经自然微生物厌氧水解、液化、酸化的温度控制在30℃-60℃,发酵时间控制在8h-24h;化学催化水解的温度控制在110℃-150℃,压力控制在0.1MPa-0.5MPa,反应时间控制在2h-4h,催化剂无机酸的用量以硫酸(98%)计为0.5%-3%。
- 根据权利要求3所述的一种全营养水溶性肥料的生产方法,其特征在于,所述其中涉及到的稳定化,稳定剂为两性离子型双子表面活性剂类,包括甜菜碱型两性双子表面活性剂,硫酸脂盐型两性双子表面活性剂,磷酸酯盐型两性双子表面活性剂,其中的一种或二种,加量为水溶肥的千分之一到千分之三,稳定化反应温度为20℃-60℃,反应时间为30min-2h,采用超声波强化稳定化的频率为10千赫-40千赫。
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LIU, WENZHI: "New Functions and Application Effects of Small-molecule, Rapid-soluble and Fast-acting Organic Fertilizers", 2014 FOLIAR FERTILIZER INDUSTRY DEVELOPMENT FORUM AND FOLIAR FERTILIZER NEW PRODUCTS, NEW PROCESSES AND NEW EQUIPMENT EXCHANGE SEMINAR, CN, 18 May 2015 (2015-05-18), CN, pages 14 - 26, XP009540680 * |
LIU, WENZHI: "The Diversity of Water Soluble Fertilizer and Front Innovation Model", 2016 WATER-SOLUBLE FERTILIZER TECHNOLOGY INNOVATION AND WATER FERTILIZER INTEGRATION APPLICATION EXCHANGE CONFERENCE PROCEEDINGS, 31 May 2020 (2020-05-31), pages 40 - 55, XP009540685 * |
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CN112939667A (zh) | 2021-06-11 |
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