一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料制备
技术领域
,具体涉及一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥及其制备方法。背景技术
农作物生长的土壤环境,情况复杂,不但有各种大量元素,更有一些中量和微量元素。这些元素在土壤中多以盐的形式存在,有些可以溶于水中,有些则不容易溶于水中,而植物生长和这些元素的化学成分、种类和含量息息相关。更进一步说,植物需要这些元素,但植物不是什么形态都能接受,比如植物需要氮元素,可以吸收尿素或者硝酸铵,但不能吸收氮气。另外有些元素通过化肥释放到土壤中后通过地下水或雨水溶解被植物根部吸收,但有些元素如钙和镁,在水溶解时遇到碳酸根等条件,可能会结成不溶物,从而留在土壤中不被植物吸收,导致化肥利用率低。
现有技术通过直接化合的方式制备螯合方式的微量元素肥或络合方式的微量元素肥,改善了水溶性,但却也增加了流失速度,这些肥料多采用水溶肥的方式施加,然而这样使用用量少,需要多次施加,工作量大,田间操作难度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥及其制备方法。本发明所述方法通过调整土壤微量元素的化合状态,采用后有机螯合或络合的方式,从而提高植物对微量元素的吸收。本发明所述制备方法得到的肥料具有缓释作用且微量元素吸收效果好。
本发明提供了一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥的制备方法,所述土壤改良肥的制备用原料包括城市绿化垃圾、菜市场废弃菜叶压缩干渣、厨余垃圾半发酵后的干渣、动物无害化处理后剩下的固体渣料和城市人粪便发酵干渣;所述制备方法包括以下步骤:
1)将城市绿化垃圾、菜市场废弃菜叶压缩干渣和枯草芽孢杆菌混合后进行半悬浮发酵,冷却,得到半悬浮发酵固体原料;
2)将厨余垃圾半发酵后的干渣与水混合,依次使用碱性蛋白酶和纤维素酶进行酶解,得到酶解后的厨余垃圾料液;
3)将动物无害化处理后剩下的固体渣料与水混合,使用碱性蛋白酶进行酶解,得到酶解后的无害化渣料料液;
4)将步骤3)得到的酶解后的厨余垃圾料液和步骤4)得到的酶解后的无害化渣料料液分别与硅藻土混合,过滤,得到酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的厨余垃圾滤渣,以及酶解后的无害化渣料滤液和酶解后的无害化渣料滤渣;
5)将步骤4)得到的酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的无害化渣料滤液的pH调至3.5,得到保护好的蛋白肽溶液;
6)将微量元素与步骤5)得到的保护好的蛋白肽溶液混合,得到微量元素络合芯料;
7)将步骤6)的微量元素络合芯料外层包裹上步骤1)得到的半悬浮发酵固体原料,步骤4)得到的酶解后的厨余垃圾滤渣,步骤4)得到的酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣,得到土壤改良肥;步骤1)得到的半悬浮发酵固体原料,步骤4)得到的酶解后的厨余垃圾滤渣,步骤4)得到的酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣作为外层进行包裹的先后顺序没有限定;
所述步骤1)、2)和3)之间没有时间先后顺序的限定。
优选的是,所述步骤1)中,城市绿化垃圾和菜市场废弃菜叶压缩干渣混合的质量比为(15~18):(3~6)。
优选的是,步骤1)所述半悬浮发酵的条件为36~52℃发酵6~16h,升温至80℃保持30min;所述半悬浮发酵前,物料的湿度控制在30~35%,半悬浮发酵后,物料的湿度控制在5~10%。
优选的是,所述碱性蛋白酶的添加量分别为0.05~0.2%,活性分别为20万U/g;所述纤维素酶的添加量为0.1~0.3%,活性为10万U/g。
优选的是,所述步骤4)中,所述硅藻土添加的质量与酶解后的厨余垃圾料液或酶解后的无害化渣料料液的体积的比例为3~12g/L。
优选的是,步骤6)所述微量元素包括硫酸钙、硫酸镁、钼酸铵、八硼酸钠、硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸铜。
优选的是,步骤6)所述微量元素的总质量与保护好的蛋白肽溶液的质量比为(3~6):(45~70);所述微量元素包括以下质量份的组分:硫酸钙8~10份、硫酸镁12~15份、钼酸铵1~3份、八硼酸钠3~8份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁8~12份和硫酸铜2~3份。
优选的是,所述步骤7)中,半悬浮发酵固体原料、酶解后的厨余垃圾滤渣、酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣的总质量与所述微量元素络合芯料的质量比为(40~58):(6~13)。
优选的是,所述步骤7)中,半悬浮发酵固体原料、酶解后的厨余垃圾滤渣、酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣的质量比为(20~35):(5~10):(3~8):(10~12)。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的土壤改良肥。
本发明提供了一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥的制备方法。本发明在传统有机肥缓释原理基础上,采用挑选特定蛋白肽螯合和络合的功能,结合有机肥缓释原理,制成固体型微量元素螯合和络合有机肥。其螯合和络合功能在有机肥(城市人粪便发酵干渣)所包含的蛋白肽进入土壤后,接触地下水或雨水后释放出来,和肥料中的微量元素迅速螯合或络合,供给植物吸收。本发明所述方法制备得到的肥料能够实现以下四个功能,第一是蛋白质的释放,第二是微量元素螯合(络合),第三是多孔有机肥透气吸水,第四是压缩和吸水引发的缓释效果。本发明所述制备方法制备得到的土壤改良肥解决了化合的微量元素螯合肥流失快的问题,缓释时间从水溶肥7天喷一次,变为使用本发明的固体有机土壤改良肥后缓释1~3个月;本发明还解决了化肥微量元素容易盐化不吸收的问题,使用后土壤微量元素含量明显增加;本发明提出了城市多种垃圾的新型利用方案,比现有单一使用垃圾制成的有机肥肥效更丰富,肥效更高;本发明采用有机肥作为基础,土壤化肥施用量下降,土壤有机质持续增加。
具体实施方式
本发明提供了一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥的制备方法,所述土壤改良肥的制备用原料包括城市绿化垃圾、菜市场废弃菜叶压缩干渣、厨余垃圾半发酵后的干渣、动物无害化处理后剩下的固体渣料和城市人粪便发酵干渣;
本发明采用城市绿化垃圾、厨余垃圾半发酵后的干渣、菜市场废弃菜叶压缩干渣、动物无害化处理后剩下的固体渣料和城市人粪便发酵干渣作为原料;由厨余垃圾半发酵的干渣提供氨基酸源,并通过生物酶解法提取其中的多糖和蛋白肽;由动物无害化处理后的固体渣料提取动物源蛋白肽;城市绿化垃圾和废弃菜叶干渣主要通过空气半悬浮发酵法,制成缓释的透气吸水基础载体;通过特定顺序混合压入包裹技术,完成有机肥最后的组装,以达成微量元素不会在释放前过多与肥料中的蛋白肽螯合或络合,仍然保持自身稳定的化合状态,而蛋白质由于包裹,不会变质消耗。
所述制备方法包括以下步骤:
1)将城市绿化垃圾、菜市场废弃菜叶压缩干渣和枯草芽孢杆菌混合后进行半悬浮发酵,冷却,得到半悬浮发酵固体原料;
2)将厨余垃圾半发酵后的干渣与水混合,依次使用碱性蛋白酶和纤维素酶进行酶解,得到酶解后的厨余垃圾料液;
3)将动物无害化处理后剩下的固体渣料与水混合,使用碱性蛋白酶进行酶解,得到酶解后的无害化渣料料液;
4)将步骤3)得到的酶解后的厨余垃圾料液和步骤4)得到的酶解后的无害化渣料料液分别与硅藻土混合,过滤,得到酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的厨余垃圾滤渣,以及酶解后的无害化渣料滤液和酶解后的无害化渣料滤渣;
5)将步骤4)得到的酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的无害化渣料滤液的pH调至3.5,得到保护好的蛋白肽溶液;
6)将微量元素与步骤5)得到的保护好的蛋白肽溶液混合,得到微量元素络合芯料;
7)将步骤6)的微量元素络合芯料外层包裹上步骤1)得到的半悬浮发酵固体原料,步骤4)得到的酶解后的厨余垃圾滤渣,步骤4)得到的酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣,得到土壤改良肥;步骤1)得到的半悬浮发酵固体原料,步骤4)得到的酶解后的厨余垃圾滤渣,步骤4)得到的酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣作为外层进行包裹的先后顺序没有限定;
所述步骤1)、2)和3)之间没有时间先后顺序的限定。
在本发明中,所述城市绿化垃圾优选包括树叶和/或树枝。本发明所述树叶或树枝包括干燥或湿润的树叶或树枝。本发明所述城市绿化垃圾优选进行粉碎,粉碎后的粒径优选为0.5~1.5mm,便于城市绿化垃圾的半悬浮发酵。本发明对所述粉碎的方法没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的常规木材粉碎机进行粉碎即可。
在本发明中,所述菜市场废弃菜叶压缩干渣优选为菜市场掉落或挑选剩下的菜叶或蔬菜碎物,通过物理压榨,剩下的干物质,其中含有大量的纤维素等物质,含水量优选30~40%,水分太高粉碎难度大,水分低很难达到,现有压榨设备平均效率为30~65%的水分残留,本发明选择30~40%的含水量,能够便于后期处理。在本发明中,所述菜市场废弃菜叶压缩干渣的粒径优选为0.5~1mm。
在本发明中,所述厨余垃圾半发酵后的干渣为厨余垃圾经初步发酵处理后剩余的半发酵干渣,即市政厨余垃圾处理后的废料。在本发明中,厨余垃圾中大部分盐已经随着初步发酵产生的水(水通常进行厌氧好氧处理后达到排放标准)流出,油脂也被提出,半发酵后的干渣经压榨获得,富含发酵产生的氨基酸和蛋白质,常规作为废料通常进行填埋或焚烧处理,本发明将厨余垃圾半发酵后的干渣进行肥料的制备,相对于焚烧或者填埋,本发明提出了一种营养资源循环利用的途径,对比完全发酵处理厨余垃圾的方法,本发明方法能够更好、更多的从厨余垃圾中提取植物所需的营养物质,避免了微生物发酵过程中大量的营养流失。本发明优选将半发酵后的干渣进行粉碎,所述粉碎优选过40~60目筛,便于后续的酶解处理。
本发明所述动物无害化处理后剩下的固体渣料包括骨渣和碎肉末,所述骨渣和碎肉末优选与0.6~1.5倍质量的水混合后搅成浆状。
本发明所述城市人粪便发酵干渣包括发酵熟透的人粪便干渣,含水量优选为20~25%。本发明所述城市人粪便发酵干渣优选进行粉碎,所述粉碎后的粒径优选为40~60目。本发明对所述粉碎的方法没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的常规粉碎方法即可。本发明所述人粪便发酵干渣孔径繁多疏松,作为本发明肥料的固体承载剂,同时可以补充氮元素和碳元素的营养来源。
将城市绿化垃圾、菜市场废弃菜叶压缩干渣和枯草芽孢杆菌混合后进行半悬浮发酵,冷却,得到半悬浮发酵固体原料。在本发明中,所述城市绿化垃圾和菜市场废弃菜叶压缩干渣混合的质量比优选为(15~18):(3~6),所述质量比的设定能够实现水分的控制,提高发酵效果。在本发明中,以质量百分含量计,所述枯草芽孢杆菌的接种量优选为0.3~1%,更优选为0.5%。在本发明中,所述接种用枯草芽孢杆菌的浓度优选为1.6×108cfu/mL。本发明接种条件的设置不仅成本低,且能够保证发酵速度和效率,能够避免由于工程菌数量不合适而导致发酵失控产生异味或有害物质的问题。本发明在将城市绿化垃圾、菜市场废弃菜叶压缩干渣和枯草芽孢杆菌混合时,优选加水,调节物料湿度,即所述半悬浮发酵前,物料的湿度控制在30~35%。在本发明中,所述半悬浮发酵的条件优选为36~52℃发酵6~16h,升温至80℃保持30min,更优选为42℃发酵8h后,80℃保持30min。本发明的半悬浮发酵条件的限定能够将加速物质的交换,加速微生物在固体物料之间的流动性,从而提高固体原料的发酵速度和控制效果。本发明所述半悬浮发酵优选在悬浮装置中进行,更优选在悬浮罐中进行。本发明优选使用压缩空气和搅拌桨将物料搅拌均匀,使罐中形成半悬浮的状态,本发明所述压缩空气能够使物料之间充斥一定量的气体,使物料形成气溶胶状态,并在压缩空气的推动下相互翻滚,压缩空气有一定的温度,可以给物料加热保温或降温,同时提控好氧发酵所需的氧气。本发明所述压缩空气可以使用空压机和储气罐结合来提供,控制气体流量和流速,分散在物料中,使得物料可以气浮发酵。本发明在80℃保持30min后,优选调整吹入的压缩空气温度,停止罐加热,让物料逐步冷却风干到常温,即半悬浮发酵后,物料的湿度控制在5~10%。在本发明中,所述常温优选为20~25℃。
本发明将厨余垃圾半发酵后的干渣与水混合,依次使用碱性蛋白酶和纤维素酶进行酶解,得到酶解后的厨余垃圾料液。根据各地饮食差异,厨余垃圾的主要成分略有不同,根据实际情况需要对复合酶进行选取的话,调整复杂程度大,厨余垃圾处理控制复杂,成本较大,本发明用最简单和直接的方法,依次使用碱性蛋白酶和纤维素酶进行酶解,碱性蛋白酶主要处理厨余垃圾中的蛋白质,纤维素酶主要处理厨余垃圾中的淀粉和多糖,在降低成本的同时,简化操作和工艺条件,达到更好的工业实现效果。在本发明中,所述厨余垃圾半发酵后的干渣与水混合的质量比优选为(0.5~1.2):1,更优选为1:1。本发明将厨余垃圾半发酵后的干渣与水混合后,优选调节温度为50~60℃,恒温保持10min。恒温保持后,本发明优选调节pH值到7.5~8.5,本发明对pH调节用试剂没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的常规pH值调节用试剂即可,如氢氧化钠。本发明调节pH值后,优选加入碱性蛋白酶。在本发明中,所述碱性蛋白酶的添加量优选为0.05~0.2%,更优选为0.15%,活性优选为20万U/g;本发明使用碱性蛋白酶对厨余垃圾半发酵后的干渣酶解的时间优选为0.8~2h,更优选为1h,所述酶解为恒温酶解。使用碱性蛋白酶酶解后,本发明优选使用纤维素酶进行酶解,在本发明中,所述纤维素酶的添加量优选为0.1~0.3%,更优选为0.2%,活性优选为10万U/g。在本发明中,使用纤维素酶进行酶解的时间优选为1~2h,更优选为1h,所述酶解为恒温酶解。本发明所述酶解条件的设定能够快速提取其中的营养物质,在简化和提高工艺流程和可操作性的同时,降低工业化成本和管理成本。
本发明将动物无害化处理后剩下的固体渣料与水混合,使用碱性蛋白酶进行酶解,得到酶解后的无害化渣料料液。本发明将动物无害化处理后剩下的固体渣料与水混合后,得到无害化渣料浆体。本发明所述动物无害化处理后剩下的固体渣料与水的质量比优选为1:(1~2.5)。本发明优选将无害化渣料料液加热至50~60℃,恒温10min,然后调节pH值至7.5~8.5后,再加入碱性蛋白酶进行酶解。在本发明中,所述碱性蛋白酶的添加量优选为0.05~0.2%,更优选为0.15%,活性优选为20万U/g。本发明对pH调节用试剂没有特殊限定,采用本领域技术人员熟知的常规pH值调节用试剂即可,如氢氧化钠。本发明上述酶解条件的限定,能够实现固体渣料工业化更稳定的酶解。
得到酶解后的厨余垃圾料液和酶解后的无害化渣料料液后,本发明将酶解后的厨余垃圾料液和酶解后的无害化渣料料液分别与硅藻土混合,过滤,得到酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的厨余垃圾滤渣,以及酶解后的无害化渣料滤液和酶解后的无害化渣料滤渣。本发明所述硅藻土的添加能够辅助过滤,避免酶解产物中粘性物质或其他物质在过滤中快速堵塞过滤媒介(滤布或陶瓷滤芯),同时硅藻土还可以吸附掉液体中的部分杂质。在本发明中,所述硅藻土添加的质量与酶解后的厨余垃圾料液或酶解后的无害化渣料料液的体积的比例优选为3~12g/L,更优选为4.5g/L。本发明所述硅藻土添加量的限定能够实现更好的助滤作用,硅藻土添加过多不但不能帮助过滤,反而更容易堵塞过滤媒介,硅藻土添加过少,达不到助滤的效果,会导致部分渣料漏过过滤媒介,导致过滤失败。所述混合后,本发明优选搅拌均匀。本发明所述过滤优选为板框过滤,本发明过滤得到的酶解后的厨余垃圾滤渣和酶解后的无害化渣料滤渣优选分别进行加压压制,压制到含水量为5~10%。然后进行破碎,破碎后备用。
得到酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的无害化渣料滤液后,本发明将酶解后的厨余垃圾滤液和酶解后的无害化渣料滤液的pH调至3.5,得到保护好的蛋白肽溶液。在本发明中,所述pH值优选使用醋酸或盐酸进行调节,调节pH值后,本发明优选搅拌均匀。本发明pH值的限定能够使得本发明包括氨基酸和蛋白肽的溶液不容易滋生细菌和其他微生物,即使有少量微生物污染,也难以生存。
本发明将微量元素与保护好的蛋白肽溶液混合,得到微量元素络合芯料。在本发明中,所述微量元素优选包括硫酸钙、硫酸镁、钼酸铵、八硼酸钠、硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸铜。在本发明中,所述微量元素的总质量与保护好的蛋白肽溶液的质量比优选为(3~6):(45~70),更优选为5.6:57;所述微量元素优选包括以下质量份的组分:硫酸钙8~10份、硫酸镁12~15份、钼酸铵1~3份、八硼酸钠3~8份、硫酸锌5~8份、硫酸亚铁8~12份和硫酸铜2~3份。一般情况下,多种微量元素如果在水中混合,很容易形成复合拮抗情况,生成不溶于水的结晶物质,导致水溶肥或液体肥的失败。同时这些微量元素要被植物吸收,一般都是以离子状态通过水为媒介进行的。因此一旦多种微量元素形成了拮抗凝结的情况,就很难被植物吸收了,大部分化肥和一部分水溶肥在土壤或植物表面出现的就是这样的问题,导致植物吸收率低,土壤盐碱化和板结加重。本发明利用新鲜酶解的氨基酸和蛋白质小肽分子对微量元素的络合作用(包括部分的螯合作用),使得本来拮抗的微量元素离子被氨基酸或蛋白肽包裹,分开,从而达到可以在液体中稳定共存的情况。同时由于氨基酸态或蛋白肽络合的作用,植物更容易吸收这类微量元素,从而促进了肥料的效果稳定性。但由于蛋白肽或氨基酸容易在微生物的作用下分解,因此在达成稳定的氨基酸或蛋白肽络合(即保护好的蛋白肽溶液)后,将微量元素与保护好的蛋白肽溶液混合,制得微量元素络合芯料,再利用制丸的技术,通过一层一层将不同的固体有机肥粉末(半悬浮发酵固体原料,酶解后的厨余垃圾滤渣,酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣)作为包裹材料,将芯料密封,进一步排干芯料中的水分,从而达到整个有机肥颗粒水分不超过7%,同时正常存放吸水率低,从而保护芯料中的蛋白肽和氨基酸不被为微生物分解。另一方面,由于采用多层包裹制粒的工艺,有机肥颗粒结构紧致,进入土壤后,有一定的缓释效果,在正常雨水条件下,可以有4~6个月的缓释时间,肥力持续稳定。比一般有机肥的土质保有时间更长,效果更好。
得到微量元素络合芯料后,本发明将微量元素络合芯料外层包裹上半悬浮发酵固体原料,酶解后的厨余垃圾滤渣,酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣,得到土壤改良肥;半悬浮发酵固体原料,酶解后的厨余垃圾滤渣,酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣作为外层进行包裹的先后顺序没有限定。本发明将蛋白肽和微量元素混合到内部,外部逐步用固体粉状物料逐步包裹,形成一层一层包裹的模式,内部的蛋白肽由于物料干燥,减缓分解,同时多层结构可以形成缓释效果。例如钙离子和镁离子在水中时,容易发生钙镁离子结晶情况,生成难溶解的石质结构,而利用蛋白肽和氨基酸的络合效果,形成氨基酸钙或蛋白肽钙、氨基酸镁或蛋白肽镁,这样的络合体,就可以使钙镁两种离子在水中或芯料中稳定存在,并且在需要的时候迅速溶解于水中,便于植物的根吸收利用。在本发明中,半悬浮发酵固体原料、酶解后的厨余垃圾滤渣、酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣的总质量与所述微量元素络合芯料的质量比优选为(40~58):(6~13)。在本发明中,半悬浮发酵固体原料、酶解后的厨余垃圾滤渣、酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣混合的质量比优选为(20~35):(5~10):(3~8):(10~12),更优选为24:7:3:12。在本发明中,所述混合进一步优选为:将微量元素络合芯料与半悬浮发酵固体原料、酶解后的厨余垃圾滤渣、酶解后的无害化渣料滤渣和城市人粪便发酵干渣四种原料中的其中一种混合后造粒,得到第一混合料,将所述第一混合料与剩余三种原料中的其中一种混合后造粒,得到第二混合料,将所述第二混合料与剩余两种原料中的其中一种混合后造粒,得到第三混合料,将所述第三混合料与最后一种原料混合后造粒。在本发明中,所述混合后优选搅拌均匀。本发明使用城市人粪便发酵干渣作为粗粉末承载剂,使混合好的包裹材料嵌入承载剂的空隙空隙中,便于造粒塑性。本发明通过逐层包裹,使内部的蛋白肽含水量低,相对封闭,不容易分解降解,总含水量不超过7%,蛋白肽处于相对稳定的状态。同时逐层包裹的结构有利于有机肥在土壤中缓释,营养释放稳定均匀,不容易被雨水快速带走,在土中可以有4~6个月的缓释周期,蛋白肽以及氨基酸等有机成分,和络合的微量元素,在本发明逐层包裹的工艺下,本发明土壤改良肥自然存放6~8个月后,经检测蛋白肽和氨基酸有效成分含量仍有75%以上。如果不使用多层包裹工艺,仅用简单的混合挤压工艺,制成的有机肥经过1个月后,其中的有效蛋白肽或氨基酸含量就下降50%左右,无法达到广泛使用的需要。
得到土壤有机肥后,本发明优选进行压制,本发明更优选使用加热造粒机进行压制,本发明优选压制成粒径为2~3mm的颗粒。本发明所述颗粒的含水量优选为不超过7%。造好颗粒后,本发明优选使用双层密封包装装袋,集成成品。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的土壤改良肥。
下面结合具体实施例对本发明所述的一种促进植物微量元素吸收的土壤改良肥及其制备方法做进一步详细的介绍,本发明的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
1、原料预处理:
·城市绿化垃圾:绿化垃圾粉碎成木粉木碎,平均达到0.5mm碎屑,以便于后续半悬浮发酵;
·菜市场废弃菜叶压缩干渣:为将原料菜叶干渣使用粉碎机粉碎成0.5mm碎屑;
·厨余垃圾半发酵后的干渣:厨余垃圾处理后剩余的半发酵干渣,粉碎破碎成40~60目碎块,便于下一步酶解处理;
·动物无害化处理后剩下的固体渣料:加1倍质量的水搅成浆状;
·城市人粪便发酵干渣:通过破碎机打成40~60目的粉末,作为固体承载剂;
2、半悬浮发酵:将绿化垃圾碎屑和菜叶碎屑加入悬浮罐中,加入固体原料质量0.5%枯草芽孢杆菌菌种母液(1.6×108cfu/mL)和适当水,调整物料湿度达到30%,使用压缩空气和搅拌桨将碎屑搅拌均匀,在罐中形成半悬浮的状态,恒温45℃发酵10h,然后升温到80℃维持30min;调整吹入的压缩空气温度,停止罐加热,让物料逐步冷却风干到常温,水分控制到6%左右,完成发酵;
3、厨余垃圾干渣酶解:将厨余垃圾干渣碎屑加入1倍质量的水加热到53℃,恒温10min,然后加入适当氢氧化钠调节pH值到7.5,加入0.1%的碱性蛋白酶,恒温酶解1h;再加入0.1%的纤维素酶,恒温酶解1h;
4、无害化渣料酶解:将无害化渣料浆体加热到52℃,恒温10min,加入适当氢氧化钠调节pH值到7.5,加入0.1%的碱性蛋白酶,恒温酶解2h;
5、过滤:分别将步骤3和4中的酶解后料液,加入4.5g/L的硅藻土搅拌均匀,进行板框过滤,固体滤渣加压压制半干(含水量5%),破碎备用;
6、蛋白肽保护:将步骤5中的滤液加入乙酸,调节pH值至3.5,搅拌均匀,进行蛋白肽保护;
7、混合包裹1:将微量元素化合物(硫酸钙、硫酸镁、钼酸铵、八硼酸钠、硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸铜)加入步骤6中保护好的蛋白肽浓缩液中搅拌均匀,微量元素化合物的质量与保护好的蛋白肽浓缩液的质量比为3g:45g,持续搅拌络合30min,得到微量元素络合芯料,然后和步骤2半悬浮发酵后的渣料混合搅拌均匀,造粒;微量元素络合芯料与步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂的质量比为12:25:6.25:3.75:12;步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂包裹的顺序可以改变;
8、混合包裹2:将步骤5中过滤后的无害化干渣加入步骤7制成的粉中,搅拌均匀,进行包裹造粒;
9、混合包裹3:将步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣加入步骤8制成的粉中,搅拌均匀,进行包裹造粒;
10、承载:在步骤9中混合包裹的粉末中加入人粪便干渣粗粉末承载剂,使混合好的包裹材料嵌入承载剂的孔径空隙中,便于造粒塑形。
11、调节造粒:逐层包裹造粒后,通过加热造粒的方式,最终挤压制成2~3mm的颗粒(含水量<7%);
12、包装:将造好的颗粒使用双层密封包装装袋,集成成品。
13、本方法所述半悬浮发酵固体原料中:城市绿化垃圾碎屑15份,菜叶干渣4份;
14、本方法所述混合包裹比例:半悬浮发酵后干渣250kg、菜市场废弃菜叶压缩干渣62.5kg、动物无害化处理后剩下的固体渣料37.5kg、人粪便发酵干渣120kg;
15、本方法所述碱性蛋白酶活性为20万U/g,纤维素酶活性为10万U/g;
本方法所述微量元素化合物组成为:硫酸钙2kg、硫酸镁3kg、钼酸铵0.25kg、八硼酸钠0.75kg、硫酸锌1.25kg、硫酸亚铁2kg和硫酸铜0.5kg。
实施例2
1、原料预处理:
·城市绿化垃圾:绿化垃圾粉碎成木粉木碎,平均达到1mm碎屑,以便于后续半悬浮发酵;
·菜市场废弃菜叶压缩干渣:将菜叶干渣使用粉碎机粉碎成1mm碎屑;
·厨余垃圾半发酵后的干渣:厨余垃圾干渣进行粉碎破碎成60目碎块,便于下一步酶解处理;
·动物无害化处理后剩下的固体渣料:主要是骨渣和碎肉末,加1.5倍质量的水搅成浆状;
·城市人粪便发酵干渣:通过破碎机打成40~60目的粉末,作为固体承载剂;
2、半悬浮发酵:将绿化垃圾碎屑和菜叶碎屑加入悬浮罐中,加入固体原料质量0.5%枯草芽孢杆菌菌种母液(1.6×108cfu/mL)和适当水,调整物料湿度达到35%,使用压缩空气和搅拌桨将碎屑搅拌均匀,在罐中形成半悬浮的状态,恒温52℃发酵8h,然后升温到80℃30min;调整吹入的压缩空气温度,停止罐加热,让物料逐步冷却风干到常温,水分控制到7%,完成发酵;
3、厨余垃圾干渣酶解:将厨余垃圾干渣碎屑加入1倍质量的水加热到55℃,恒温10min,然后加入适当氢氧化钠调节pH值到8,加入1.5%的碱性蛋白酶,恒温酶解1h;再加入0.2%的纤维素酶,恒温酶解1h;
4、无害化渣料酶解:将无害化渣料浆体加热到55℃,恒温10min,加入适当氢氧化钠调节pH值到8.5,加入1.5%的碱性蛋白酶,恒温酶解2h;
5、过滤:分别将步骤3和4中的酶解后料液,加入4.5g/L的硅藻土搅拌均匀,进行板框过滤,固体滤渣加压压制半干(含水量8%),破碎备用;
6、蛋白肽保护:将步骤5中的滤液加入乙酸或醋酸,调节pH值至3.5,搅拌均匀,进行蛋白肽保护;
7、混合包裹1:将微量元素化合物(硫酸钙、硫酸镁、钼酸铵、八硼酸钠、硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸铜)加入步骤6中保护好的蛋白肽浓缩液中搅拌均匀,微量元素化合物的质量与保护好的蛋白肽浓缩液的质量比为5g:55g,持续搅拌络合30min,得到微量元素络合芯料,然后和步骤2半悬浮发酵后的渣料混合搅拌均匀,造粒;微量元素络合芯料与步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂的质量比为13:28:7:5:11;步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂包裹的顺序可以改变;
8、混合包裹2:将步骤5中过滤后的无害化干渣加入步骤7制成的粉中,搅拌均匀,进行包裹造粒;
9、混合包裹3:将步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣加入步骤8制成的粉中,搅拌均匀,进行包裹造粒;
10、承载:在步骤9中混合包裹的粉末中加入人粪便干渣粗粉末承载剂,使混合好的包裹材料嵌入承载剂的孔径空隙中,便于造粒塑形。
11、调节造粒:逐层包裹造粒后,通过加热造粒的方式,最终挤压制成2~3mm的颗粒(含水量<7%);
12、包装:将造好的颗粒使用双层密封包装装袋,集成成品。
13、本方法所述半悬浮发酵固体原料中:城市绿化垃圾碎屑16份,菜叶干渣4份;
14、本方法所述混合包裹比例:半悬浮发酵后干渣280kg、菜市场废弃菜叶压缩干渣70kg、动物无害化处理后剩下的固体渣料50kg、人粪便发酵干渣110kg;
15、本方法所述碱性蛋白酶活性为20万U/g,纤维素酶活性为10万U/g;
本方法所述微量元素化合物组成为:硫酸钙1.75kg、硫酸镁3.25kg、钼酸铵0.5kg、八硼酸钠1kg、硫酸锌1.5kg、硫酸亚铁2.5kg和硫酸铜0.5kg。
实施例3
1、原料预处理:
·城市绿化垃圾:将绿化垃圾粉碎成木粉木碎,平均达到1.5mm碎屑,以便于后续半悬浮发酵;
·菜市场废弃菜叶压缩干渣:使用粉碎机粉碎成1mm碎屑;
·厨余垃圾半发酵后的干渣:厨余垃圾干渣进行粉碎破碎成60目碎块,便于下一步酶解处理;
·动物无害化处理后剩下的固体渣料:主要是骨渣和碎肉末,加1.5倍质量的水搅成浆状;
·城市人粪便发酵干渣:通过破碎机打成40~60目的粉末,作为固体承载剂;
2、半悬浮发酵:将绿化垃圾碎屑和菜叶碎屑加入悬浮罐中,加入固体原料质量0.5%枯草芽孢杆菌菌种母液(1.6×108cfu/mL)和适当水,调整物料湿度达到35%,使用压缩空气和搅拌桨将碎屑搅拌均匀,在罐中形成半悬浮的状态,恒温52℃发酵14h,然后升温到80℃30min;调整吹入的压缩空气温度,停止罐加热,让物料逐步冷却风干到常温,水分控制到10%,完成发酵;
3、厨余垃圾干渣酶解:将厨余垃圾干渣碎屑加入1倍质量的水加热到50~60℃,恒温10min,然后加入适当氢氧化钠调节pH值到8.5,加入0.2%的碱性蛋白酶,恒温酶解1h;再加入0.3%的纤维素酶,恒温酶解1h;
4、无害化渣料酶解:将无害化渣料浆体加热到58℃,恒温10min,加入适当氢氧化钠调节pH值到8.5,加入0.2%的碱性蛋白酶,恒温酶解2h;
5、过滤:分别将步骤3和4中的酶解后料液,加入4.5g/L的硅藻土搅拌均匀,进行板框过滤,固体滤渣加压压制半干(含水量8%),破碎备用;
6、蛋白肽保护:将步骤5中的滤液加入乙酸或醋酸,调节pH值至3.5,搅拌均匀,进行蛋白肽保护;
7、混合包裹1:将微量元素化合物(硫酸钙、硫酸镁、钼酸铵、八硼酸钠、硫酸锌、硫酸亚铁和硫酸铜)加入步骤6中保护好的蛋白肽浓缩液中搅拌均匀,微量元素化合物的质量与保护好的蛋白肽浓缩液的质量比为6g:70g,持续搅拌络合30min,得到微量元素络合芯料,然后和步骤2半悬浮发酵后的渣料混合搅拌均匀,造粒;微量元素络合芯料与步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂的质量比为10:28:6.4:6.4:10.6;步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂包裹的顺序可以改变;
8、混合包裹2:将步骤5中过滤后的无害化干渣加入步骤7制成的粉中,搅拌均匀,进行包裹造粒;
9、混合包裹3:将步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣加入步骤8制成的粉中,搅拌均匀,进行包裹造粒;
10、承载:在步骤9中混合包裹的粉末中加入人粪便干渣粗粉末承载剂,使混合好的包裹材料嵌入承载剂的孔径空隙中,便于造粒塑形;
11、调节造粒:逐层包裹造粒后,通过加热造粒的方式,最终挤压制成2~3mm的颗粒(含水量<7%);
12、包装:将造好的颗粒使用双层密封包装装袋,集成成品。
13、本方法所述半悬浮发酵固体原料中:城市绿化垃圾碎屑18份,菜叶干渣5份;
14、本方法所述混合包裹比例:半悬浮发酵后干渣280kg份、菜市场废弃菜叶压缩干渣64kg、动物无害化处理后剩下的固体渣料64kg、人粪便发酵干渣106kg;
15、本方法所述碱性蛋白酶活性为20万U/g,纤维素酶活性为10万U/g;
本方法所述微量元素化合物组成为:硫酸钙2.5kg、硫酸镁3.75kg、钼酸铵0.75kg、八硼酸钠1.75kg、硫酸锌1.5kg、硫酸亚铁2.5kg和硫酸铜0.5kg。
实施例4
根据有机肥行业标准“NY 525-2012标准”,使用土壤肥料养分速测试仪EK-CT04对三次实施例生产的有机肥进行抽样检测,得到结果如表1~表3所示:
表1实施例1产品样品检测结果
表2实施例2产品样品检测结果
序号
检测项目
单位
检测结果
检测上限
判断
1
氮
%
13.15
0.5<N<1.0
偏高
2
磷
%
7.528
0.5<P<sub>2</sub>O<sub>5</sub><1.0
偏高
3
钾
%
17.23
0.6<K<sub>2</sub>O<1.8
偏高
4
有机质
%
77.1
≧45
偏高
5
水分
%
29
≦30
符合
表3实施例3产品样品检测结果
序号
检测项目
单位
检测结果
检测上限
判断
1
氮
%
15.06
0.5<N<1.0
偏高
2
磷
%
9.335
0.5<P<sub>2</sub>O<sub>5</sub><1.0
偏高
3
钾
%
19.17
0.6<K<sub>2</sub>O<1.8
偏高
4
有机质
%
77.6
≧45
偏高
5
水分
%
30
≦30
符合
根据检测结果,本发明所生产的土壤改良肥有机质含量远远超过国家标准,是优质的固体有机肥,可以用于大田使用,营养丰富,是优质的有机肥。
对农田使用效果跟踪测试:分别测试施用前、各实施例样品施用后1个月、3个月、6个月的土壤微量元素情况,结果如表4:
表4土壤微量元素情况
从表4的数据可知,使用土壤微量元素调整后,土壤中微量元素量明显增加,同时通过一段时间的耕种,大部分补充的微量元素都可以被有效吸收利用,相对现在一般不含微量元素的复合肥来说,对土壤的营养恢复和复合营养体系建立有明显作用。同时,也是对叶面微量元素肥的有力补充,更有助于植物的持续生长,有利于土壤营养体系的修复。
分别用实施例1和实施例2中的产品和半成品(微量元素化合物、步骤6保护好的蛋白肽浓缩液、步骤2半悬浮发酵后的渣料、步骤5中过滤后的无害化干渣、步骤5中过滤后的厨余垃圾干渣和人粪便干渣粗粉末承载剂)取样做混合方式效果测试,将本发明方法实施例1和实施例2中的半成品原料分别直接混拌均匀成松散粉状有机肥各10g记为样品1和样品2,同时取实施例1和实施例2中的成品颗粒有机肥产品10g记为样品3和样品4,放在室温下袋装3天、7天和14天,分别测试样品浸出液中蛋白肽含量。结果如表5所示。
表5有机肥样品浸出液蛋白肽含量检测
样品1
样品2
样品3
样品4
放置前
19.4%
20.2%
19.6%
21%
放置3天
17.1%
17.9%
19.4%
20.7%
放置7天
15.8%
16.1%
19.2%
20.5%
放置14天
10.5%
11.0%
19.1%
20.3%
通过对比说明本发明的逐层包裹压紧的颗粒有机肥中蛋白肽流失和损耗较慢,适合在土壤中缓慢释放,同时可以长度运输,保障有机肥的有效性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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