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制备产专用生物炭复合微生物肥的系统和方法

阅读:1044发布:2020-05-26

专利汇可以提供制备产专用生物炭复合微生物肥的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了制备 水 产专用 生物 炭 复合 微生物 肥的系统和方法,该系统包括:预处理装置,所述预处理装置具有农林 生物质 入口和生物质 块 出口; 热解 装置,所述热解装置具有生物质块入口、生物炭出口和高温油气出口,所述生物质块入口与所述生物质块出口相连;冷却 粉碎 装置,所述冷却粉碎装置具有生物炭入口和冷却生物炭粉出口,所述生物炭入口与所述生物炭出口相连;混合装置,所述混合装置具有预混料入口、冷却生物炭粉入口和复合微生物肥出口,所述冷却生物炭粉入口与所述冷却生物炭粉出口相连。采用该系统可以制备得到能够同时提高水产产量和 净化 水体 的复合微生物肥。,下面是制备产专用生物炭复合微生物肥的系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种制备产专用生物炭复合微生物肥的系统,其特征在于,包括:
预处理装置,所述预处理装置具有农林生物质入口和生物质出口;
热解装置,所述热解装置具有生物质块入口、生物炭出口和高温油气出口,所述生物质块入口与所述生物质块出口相连;
冷却粉碎装置,所述冷却粉碎装置具有生物炭入口和冷却生物炭粉出口,所述生物炭入口与所述生物炭出口相连;
混合装置,所述混合装置具有预混料入口、冷却生物炭粉入口和复合微生物肥出口,所述冷却生物炭粉入口与所述冷却生物炭粉出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述热解装置为蓄热式辐射管旋转床炭化炉。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,进一步包括:
油气分离装置,所述油气分离装置具有高温油气入口、热解气出口和油水混合物出口,所述高温油气入口与所述高温油气出口相连,所述热解气出口与所述热解装置相连;
油水分离装置,所述油水分离装置具有油水混合物入口、生物油出口和分离水出口,所述油水混合物入口与所述油水混合物出口相连;
净化装置,所述净化装置具有分离水入口和净化水出口,所述分离水入口与所述分离水出口相连。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的系统制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法,其特征在于,包括:
(1)将农林生物质供给至所述预处理装置中进行预处理,以便得到生物质块;
(2)将所述生物质块供给至所述热解装置中进行热解处理,以便得到生物炭和高温油气;
(3)将所述生物炭供给至所述冷却粉碎装置中进行处理,以便得到冷却生物炭粉;
(4)将所述冷却生物炭粉与预混料供给至所述混合装置中进行混合,以便得到复合微生物肥。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述热解处理的温度为500~700摄氏度,时间为25~40分钟。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,在步骤(4)中,所述预混料包括腐殖酸、无机养分和复合微生物菌剂。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述复合微生物菌剂为选自光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、蛭弧菌和EM菌中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,将所述冷却生物炭粉与所述腐殖酸、所述无机养分和所述复合微生物菌剂按照质量比(2~4):(2.5~6):(1~2.5):(0.1~1)进行混合。
9.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述复合微生物肥的pH值6-8,有机质的质量含量40%~60%,N+P2O5+K2O质量含量为8%~20%,有效活菌数≧0.2亿/g。
10.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,进一步包括:
(5)将所述高温油气供给至所述油气分离装置中进行油气分离处理,以便得到热解气和油水混合物,并将所述热解气至步骤(2)中的所述热解装置;
(6)将所述油水混合物供给至所述油水分离装置中进行分离处理,以便得到生物油和分离水;
(7)将所述分离水供给至所述净化装置中进行净化处理,以便得到净化水。

说明书全文

制备产专用生物炭复合微生物肥的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明属于农业资源化技术领域,具体涉及一种制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统和方法。

背景技术

[0002] 水产养殖施肥是为了补充水中的营养盐类及有机物质,主要是促进以浮游生物为主的各种饵料生物的繁殖,达到提高水产产量的目的。同时,在我国水产养殖中,肥料可分
有机肥和无机肥二大类:一、有机肥的优点:营养成分全面,肥效持久;缺点是它们在水中
分解需消耗大量的溶解,产生有害气体和物质而污染水质,所以有机肥须经充分发酵
使用为好,作基肥尤为适宜。二、无机肥又称化肥,营养成分单一,肥效短,但是,它们肥效
快,使用方便,省工省时,适宜作追肥。
[0003] 因此,现有的水产养殖有待进一步探索。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统和方法,采用该系统可以
制备得到能够同时提高水产产量和净化水体的复合微生物肥。
[0005] 在本发明的一个方面,本发明提出了一种制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统。根据本发明的实施例,所述系统包括:
[0006] 预处理装置,所述预处理装置具有农林生物质入口和生物质出口;
[0007] 热解装置,所述热解装置具有生物质块入口、生物炭出口和高温油气出口,所述生物质块入口与所述生物质块出口相连;
[0008] 冷却粉碎装置,所述冷却粉碎装置具有生物炭入口和冷却生物炭粉出口,所述生物炭入口与所述生物炭出口相连;
[0009] 混合装置,所述混合装置具有预混料入口、冷却生物炭粉入口和复合微生物肥出口,所述冷却生物炭粉入口与所述冷却生物炭粉出口相连。
[0010] 根据本发明实施例的制备炭基复合微生物肥的系统通过将农林生物质供给至热解装置中进行热解处理,热解过程中得到的生物炭与含有腐殖酸、无机养分和复合微生物
菌剂的预混料混合,其中的生物炭由高度扭曲的芳香环片层组成,孔结构发达,具有较大的
比表面积,同时其表面富含羧基、羰基等官能团,具有很好的吸附性能,另外生物炭富含有
机质和中微量元素,并且生物炭施入水体后可以有效吸附重金属,有机污染物,抗生素等。
同时本申请中的生物炭以农林生物质为原料制备得到,不仅实现了农林生物质的资源化利
用,而且显著降低了复合微生物肥的原料成本,预混料可以有效调节水体的氮比,并且补
充水产养殖所需有益微生物菌群,由此将热解产生的生物炭与预混料一起进行混合生产复
合微生物肥,既实现了农林生物质的废弃物利用,又利用了生物炭的吸附性能和水体净化
功能,同时补充水产养殖所需有益微生物菌群,在提高水产产量和质量的同时有效净化水
体。并且根据养殖试验表明:和普通有机肥、复合肥料相比,采用本申请的复合微生物肥水
体水色良好,浮游生物总量提高10-30%,氧气含量提高3-8%,有效降低重金属离子含量,
防止水草、底栖丝状藻类的蔓延,鱼虾产量提高4%-10%。
[0011] 另外,根据本发明上述实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0012] 在本发明的一些实施例中,所述热解装置为蓄热式辐射管旋转床炭化炉。由此,可以在提高农林生物质热解效率的同时避免产生飞灰。
[0013] 在本发明的一些实施例中,上述系统进一步包括:油气分离装置,所述油气分离装置具有高温油气入口、热解气出口和油水混合物出口,所述高温油气入口与所述高温油气
出口相连,所述热解气出口与所述热解装置相连;油水分离装置,所述油水分离装置具有油
水混合物入口、生物油出口和分离水出口,所述油水混合物入口与所述油水混合物出口相
连;净化装置,所述净化装置具有分离水入口和净化水出口,所述分离水入口与所述分离水
出口相连。由此,可以实现农林生物质的资源化利用。
[0014] 在本发明的再一个方面,本发明提出了一种制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法。根据本发明的实施例,所述方法包括:
[0015] (1)将农林生物质供给至预处理装置中进行预处理,以便得到生物质块;
[0016] (2)将所述生物质块供给至所述热解装置中进行热解处理,以便得到生物炭和高温油气;
[0017] (3)将所述生物炭供给至所述冷却粉碎装置中进行处理,以便得到冷却生物炭粉;
[0018] (4)将所述冷却生物炭粉与预混料供给至所述混合装置中进行混合,以便得到复合微生物肥。
[0019] 根据本发明实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法通过将农林生物质供给至热解装置中进行热解处理,热解过程中得到的生物炭与含有腐殖酸、无机养分和
复合微生物菌剂的预混料混合,其中的生物炭由高度扭曲的芳香环片层组成,孔结构发达,
具有较大的比表面积,同时其表面富含羧基、羰基等官能团,具有很好的吸附性能,另外生
物炭富含有机质和中微量元素,并且生物炭施入水体后可以有效吸附重金属,有机污染物,
抗生素等。同时本申请中的生物炭以农林生物质为原料制备得到,不仅实现了农林生物质
的资源化利用,而且显著降低了复合微生物肥的原料成本;预混料可以有效调节水体的碳
氮比,并且补充水产养殖所需有益微生物菌群,由此将热解产生的生物炭与预混料一起进
行混合生产复合微生物肥,既实现了农林生物质的废弃物利用,又利用了生物炭的吸附性
能和水体净化功能,同时补充水产养殖所需有益微生物菌群,在提高水产产量和质量的同
时有效净化水体。并且根据养殖试验表明:和普通有机肥、复合肥料相比,采用本申请的复
合微生物肥水体水色良好,浮游生物总量提高10-30%,氧气含量提高3-8%,有效降低重金
属离子含量,防止水草、底栖丝状藻类的蔓延,鱼虾产量提高4%-10%。
[0020] 另外,根据本发明上述实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0021] 在本发明的一些实施例中,在步骤(2)中,所述热解处理的温度为500~700摄氏度,时间为25~40分钟。
[0022] 在本发明的一些实施例中,在步骤(4)中,所述预混料包括腐殖酸、无机养分和复合微生物菌剂。
[0023] 在本发明的一些实施例中,所述复合微生物菌剂为选自光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、蛭弧菌和EM菌中的至少一种。
[0024] 在本发明的一些实施例中,将所述冷却生物炭粉与所述腐殖酸、所述无机养分和所述复合微生物菌剂按照质量比(2~4):(2.5~6):(1~2.5):(0.1~1)进行混合。
[0025] 在本发明的一些实施例中,所述复合微生物肥的pH值6-8,有机质含量40~60wt%, N+P2O5+K2O质量含量为8%~20%,有效活菌数≧0.2亿/g。
[0026] 在本发明的一些实施例中,上述方法进一步包括:(5)将所述高温油气供给至所述油气分离装置中进行油气分离处理,以便得到热解气和油水混合物,并将所述热解气至步
骤 (2)中的所述热解装置;(6)将所述油水混合物供给至所述油水分离装置中进行分离处
理,以便得到生物油和分离水;(7)将所述分离水供给至所述净化装置中进行净化处理,以
便得到净化水。
[0027] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0028] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0029] 图1是根据本发明一个实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统结构示意图;
[0030] 图2是根据本发明再一个实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统结构示意图;
[0031] 图3是根据本发明一个实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法流程示意图;
[0032] 图4是根据本发明再一个实施例的制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法流程示意图。

具体实施方式

[0033] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0034] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0035] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连
接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0036] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0037] 在本发明的一个方面,本发明提出了一种制备水产专用生物炭复合微生物肥的系统。根据本发明的实施例,参考图1,该系统包括:预处理装置100、热解装置200、冷却粉碎装
置300和混合装置400。
[0038] 根据本发明的实施例,预处理装置100具有农林生物质入口101和生物质块出口102,且适于将农林生物质进行预处理,得到生物质块。具体的,本申请中的农林生物质指的
是农业和林业生产和加工过程中产生的废弃物,如农作物秸秆、枯枝、稻壳、花生壳、木材加
工下脚料等,该步骤中,预处理过程可以为现有技术中的例如包括破碎和压块等步骤,即预
处理装置可以包括依次相连的破碎和压块等装置,具体的,首先将农林生物质破碎至 1cm
左右,然后将其压块为5~7cm的立方形。
[0039] 根据本发明的实施例,热解装置200具有生物质块入口201、生物炭出口202和高温油气出口203,生物质块入口201与生物质块出口102相连,且适于将上述得到的生物质块进
行热解处理,得到生物炭和高温油气。具体的,热解装置为蓄热式辐射管旋转床炭化炉,其
以热辐射的形式向蓄热式辐射管内供热提供热解的热源,热解效率高,达到80%以上,并且
热解过程中物料相对料床静止,不受压,不翻动,辐射管内流体与反应炉膛完全隔离,避免
了产生飞灰的问题,热解处理过程中温度为500~700摄氏度,优选600摄氏度,热解时间为
25~40min,高温油气出口203设在热解装置200的顶部,并且在生物炭出口202 处设置双螺
旋出料机(未示出)。
[0040] 具体的,农林生物质在缺氧或低氧条件下,经高温热解产生的稳定的、高度芳香化的物质即为生物炭,其主要由碳、氢、氧等元素组成,其中含碳量高达65%以上,该生物炭多
由紧密堆积、高度扭曲的芳香环片层组成,孔结构发达,具有较大的比表面积;并且该生物
炭表面富含羧基、羰基等官能团,具有很好的吸附性能;另外该生物炭富含有机质和中微量
元素。同时该生物炭的制备原料非常广泛,比如农作物秸秆、枯枝、稻壳、花生壳、木材加工
下脚料等,成本较低,有利于实现废弃物的资源化利用,并且在生物炭生产的过程中,还会
副产大量的生物油和可燃气类的能源产品。该生物炭施入水体后可以有效吸附重金属,有
机污染物,抗生素等。
[0041] 根据本发明的实施例,冷却粉碎装置300具有生物炭入口301和冷却生物炭粉出口302,生物炭入口301与生物炭出口202相连,且适于将上述热解装置中得到的生物炭进行冷
却粉碎处理,得到冷却生物炭粉。具体的,将生物炭进行冷却破碎后过筛,得到80~90目筛
的生物炭粉,需要说明的是,针对生物炭冷却和破碎的具体条件并不受特别限制,只要能得
到的80~90目筛的生物炭粉即可。
[0042] 根据本发明的实施例,混合装置400具有预混料入口401、冷却生物炭粉入口402和复合微生物肥出口403,冷却生物炭粉入口402与冷却生物炭粉出口302相连,且适于将预混
料以及上述得到的冷却生物炭混合,得到复合微生物肥。具体的,预混料包括腐殖酸、无机
养分和复合微生物菌剂,其中无机养分为氮磷,冷却生物炭粉中固定碳含量为 60%-
90%,腐殖酸指经过完全发酵的有机废弃物(秸秆、木屑、粪、蔗渣、糖渣、豆渣等),除最具
活性的黄腐酸外,还含有一定数量的基酸及多种其他生理活性组分,有机质含量为60%-
80%,复合微生物菌剂为选自光合细菌、芽孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、蛭弧菌和EM菌中的至
少一种。其中,光合细菌可以作为水产养殖的细菌制剂,在自身繁殖过程中能利用小分子有
机物做碳源、供氢体,利用水环境溶解氮做氮源合成有机氮化物,因此可消耗水中的小分子
有机物、铵、硝酸盐、亚硝酸盐,起净化水质的作用;芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌,可以降低
水体中硝酸盐、亚硝酸盐的含量,从而起到改善水质的作用,其代谢过程中产生的枯草杆菌
素能够抑制或杀死它种微生物的枯草杆菌素以及在繁殖过程中分泌大量的酶,降解残留饵
料和水产的排泄物,从而净化水体;硝化细菌是一类能自养型细菌,利用氨或亚硝酸盐为主
要生存能源,以二氧化碳作为主要碳源的一类细菌,从而使对水生动物有毒的氨态氮和亚
硝酸盐转化为对水生动物无毒的硝酸盐;酵母菌属于单细胞真菌类微生物,能黏附在肠道
中,刺激水产分泌有益酶,从而提高动物对食物的利用率;蛭弧菌是一种寄生于细菌的细
菌,能以自身的吸附器附于寄主菌的细胞壁上,并迅速地钻入寄主细胞内,利用寄主的营养
生长、繁殖,最后导致寄主菌裂解,并且蛭弧菌对寄主有选择性,它专以弧菌、假单胞菌、气
单胞菌等革兰氏阴性菌为寄主;EM菌为有效微生物群的英文缩写,它是由光合细菌、乳酸
菌、酵母菌、放线菌、丝状菌等五大类菌群中80余种有益菌种复合培养而成。EM菌渗入水体
后,能抑制病原微生物和有害物质,促进浮游生物的大量繁殖和提高水中溶氧量,保持养殖
水体的生态平衡,净化养殖池塘中的排泄物和残饵,改善水质和底质,从而减少疾病。发明
人发现,将热解产生的生物炭与含有腐殖酸、无机养分和复合微生物的预混料一起进行混
合生产复合微生物肥,既实现了农林生物质的废弃物利用,又利用了生物炭的吸附性能和
水体净化功能,同时补充水产养殖所需有益微生物菌群,在提高水产产量和质量的同时有
效净化水体。具体的,得到的微生物肥的 pH值6-8,有机质含量40%-60%,生物炭含量
20%-30%,总养分N+P2O5+K2O为8%-20%,有效活菌数≧0.2亿/g。
[0043] 根据本发明的一个实施例,将冷却生物炭粉与腐殖酸、无机养分和复合微生物菌剂按照质量比(2~4):(2.5~6):(1~2.5):(0.1~1)进行混合。发明人发现,生物炭加入过
量影响肥料成型效果,生物炭加入过少影响肥效;腐植酸是肥料有机质的主要来源,该加入
量下满足复合微生物肥料的标准≧20%;无机养分的加入量满足复合微生物肥料的标准 N
+P2O5+K2O在8%~25%之间;复合微生物菌剂加入量满足复合微生物肥料的标准有效活菌
数≧0.2亿个/g。由此,该用该比例得到的复合微生物肥中有效活菌在0.2亿/g和2亿/g 之
间,能够满足土壤对微生物需求的同时有效降低肥料成本。
[0044] 根据本发明实施例的制备炭基复合微生物肥的系统通过将农林生物质供给至热解装置中进行热解处理,热解过程中得到的生物炭与含有腐殖酸、无机养分和复合微生物
菌剂的预混料混合,其中的生物炭由高度扭曲的芳香环片层组成,孔结构发达,具有较大的
比表面积,同时其表面富含羧基、羰基等官能团,具有很好的吸附性能,另外生物炭富含有
机质和中微量元素,并且生物炭施入水体后可以有效吸附重金属,有机污染物,抗生素等。
同时本申请中的生物炭以农林生物质为原料制备得到,不仅实现了农林生物质的资源化利
用,而且显著降低了复合微生物肥的原料成本,预混料可以有效调节水体的碳氮比,并且补
充水产养殖所需有益微生物菌群,由此将热解产生的生物炭与预混料一起进行混合生产复
合微生物肥,既实现了农林生物质的废弃物利用,又利用了生物炭的吸附性能和水体净化
功能,同时补充水产养殖所需有益微生物菌群,在提高水产产量和质量的同时有效净化水
体。并且根据养殖试验表明:和普通有机肥、复合肥料相比,采用本申请的复合微生物肥水
体水色良好,浮游生物总量提高10-30%,氧气含量提高3-8%,有效降低重金属离子含量,
防止水草、底栖丝状藻类的蔓延,鱼虾产量提高4%-10%。
[0045] 根据本发明的实施例,参考图2,上述系统进一步包括:油气分离装置500、油水分离装置600和净化装置700。
[0046] 根据本发明的实施例,油气分离装置500具有高温油气入口501、热解气出口502和油水混合物出口503,高温油气入口501与高温油气出口203相连,并且热解气出口502 与热
解装置200上的蓄热式辐射管相连,且适于对上述得到的高温油气进行油气分离处理,分离
得到热解气和油水混合物,并将产生的热解气供给至热解装置上的蓄热式辐射管作为燃料
使用。具体的,采用冷却水与高温油气逆向接触换热,实现热解气的分离,并且得到油水混
合物。
[0047] 根据本发明的实施例,油水分离装置600具有油水混合物入口601、生物油出口602 和分离水出口603,油水混合物入口601与油水混合物出口503相连,且适于将上述得到的油
水混合物进行油水分离,分离得到生物油和分离水。具体的,油水分离装置可以为静置装
置,即将油水混合物进行静置处理,根据油水混合物中组分的密度不同即可实现生物油和
分离水的分离。
[0048] 根据本发明的实施例,净化装置700具有分离水入口701和净化水出口702,分离水入口701与分离水出口603相连,且适于将上述得到的分离水进行净化处理,得到净化水。具
体的,净化装置可以为活性炭吸附装置,其采用活性炭吸附技术,该技术是通过对活性炭表
面所独有的吸附功效对分离水中的某种或多种有害物质进行吸附清除从而达到废水净化
效果的目的。活性炭的吸附功能主要源于两个方面:①是因为活性炭的内部分子处于各向
均等的情况,而其表面分子则处于各向受力不均的情况,从而使得其他物质分子极易
在力的作用下吸附于活性炭表面,这一过程为物理吸附;②是因为活性炭容易同吸附物间
发生化学反应,从而达到吸附净化的效果,这一过程为化学吸附
[0049] 在本发明的再一个方面,本发明提出了一种利用上述系统制备水产专用生物炭复合微生物肥的方法。根据本发明的实施例,参考图3,该方法包括:
[0050] S100:将农林生物质供给至预处理装置中进行预处理
[0051] 该步骤中,将农林生物质供给至预处理装置中进行预处理,得到生物质块。具体的,本申请中的农林生物质指的是农业和林业生产和加工过程中产生的废弃物,如农作物
秸秆、枯枝、稻壳、花生壳、木材加工下脚料等,该步骤中,预处理过程可以为现有技术中的
例如包括破碎和压块等步骤,即预处理装置可以包括依次相连的破碎和压块等装置,具体
的,首先将农林生物质破碎至1cm左右,然后将其压块为5~7cm的立方形。
[0052] S200:将生物质块供给至热解装置中进行热解处理
[0053] 该步骤中,将上述得到的生物质块供给至热解装置中进行热解处理,得到生物炭和高温油气。具体的,热解装置为蓄热式辐射管旋转床炭化炉,其以热辐射的形式向蓄热式
辐射管内供热提供热解的热源,热解效率高,达到80%以上,并且热解过程中物料相对料床
静止,不受压,不翻动,辐射管内流体与反应炉膛完全隔离,避免了产生飞灰的问题,热解处
理过程中温度为500~700摄氏度,优选600摄氏度,热解时间为25~40min。
[0054] 具体的,农林生物质在缺氧或低氧条件下,经高温热解产生的稳定的、高度芳香化的物质即为生物炭,其主要由碳、氢、氧等元素组成,其中含碳量高达65%以上,该生物炭多
由紧密堆积、高度扭曲的芳香环片层组成,孔结构发达,具有较大的比表面积;并且该生物
炭表面富含羧基、羰基等官能团,具有很好的吸附性能;另外该生物炭富含有机质和中微量
元素。同时该生物炭的制备原料非常广泛,比如农作物秸秆、枯枝、稻壳、花生壳、木材加工
下脚料等,成本较低,有利于实现废弃物的资源化利用,并且在生物炭生产的过程中,还会
副产大量的生物油和可燃气类的能源产品。该生物炭施入水体后可以有效吸附重金属,有
机污染物,抗生素等。
[0055] S300:将生物炭供给至冷却粉碎装置中进行处理
[0056] 该步骤中,将上述得到的生物炭供给至冷却粉碎装置中进行处理,得到冷却生物炭粉。具体的,将生物炭进行冷却破碎后过筛,得到80~90目筛的生物炭粉,需要说明的是,
针对生物炭冷却和破碎的具体条件并不受特别限制,只要能得到的80~90目筛的生物炭粉
即可。
[0057] S400:将冷却生物炭粉与预混料供给至混合装置中进行混合
[0058] 该步骤中,将上述得到的冷却生物炭粉与预混料供给至混合装置中进行混合,得到复合微生物肥。具体的,预混料包括腐殖酸、无机养分和复合微生物菌剂,其中无机养分
为氮磷钾,冷却生物炭粉中固定碳含量为60%-90%,腐殖酸指经过完全发酵的有机废弃物
(秸秆、木屑、牛粪、蔗渣、糖渣、豆渣等),除最具活性的黄腐酸外,还含有一定数量的氨基酸
及多种其他生理活性组分,有机质含量为60%-80%,复合微生物菌剂为选自光合细菌、芽
孢杆菌、酵母菌、硝化细菌、蛭弧菌和EM菌中的至少一种。其中,光合细菌可以作为水产养殖
的细菌制剂,在自身繁殖过程中能利用小分子有机物做碳源、供氢体,利用水环境溶解氮做
氮源合成有机氮化物,因此可消耗水中的小分子有机物、铵、硝酸盐、亚硝酸盐,起净化水质
的作用;芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌,可以降低水体中硝酸盐、亚硝酸盐的含量,从而起到
改善水质的作用,其代谢过程中产生的枯草杆菌素能够抑制或杀死它种微生物的枯草杆菌
素以及在繁殖过程中分泌大量的酶,降解残留饵料和水产的排泄物,从而净化水体;硝化细
菌是一类能自养型细菌,利用氨或亚硝酸盐为主要生存能源,以二氧化碳作为主要碳源的
一类细菌,从而使对水生动物有毒的氨态氮和亚硝酸盐转化为对水生动物无毒的硝酸盐;
酵母菌属于单细胞真菌类微生物,能黏附在肠道中,刺激水产分泌有益酶,从而提高动物对
食物的利用率;蛭弧菌是一种寄生于细菌的细菌,能以自身的吸附器附于寄主菌的细胞壁
上,并迅速地钻入寄主细胞内,利用寄主的营养生长、繁殖,最后导致寄主菌裂解,并且蛭弧
菌对寄主有选择性,它专以弧菌、假单胞菌、气单胞菌等革兰氏阴性菌为寄主;EM菌为有效
微生物群的英文缩写,它是由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌、丝状菌等五大类菌群中80
余种有益菌种复合培养而成。EM菌渗入水体后,能抑制病原微生物和有害物质,促进浮游生
物的大量繁殖和提高水中溶氧量,保持养殖水体的生态平衡,净化养殖池塘中的排泄物和
残饵,改善水质和底质,从而减少疾病。发明人发现,将热解产生的生物炭与含有腐殖酸、无
机养分和复合微生物的预混料一起进行混合生产复合微生物肥,既实现了农林生物质的废
弃物利用,又利用了生物炭的吸附性能和水体净化功能,同时补充水产养殖所需有益微生
物菌群,在提高水产产量和质量的同时有效净化水体。具体的,得到的微生物肥的pH值6-8,
有机质含量40%-60%,生物炭含量20%-30%,总养分N+P2O5+K2O为8%-20%,有效活菌数
≧0.2亿/g。
[0059] 根据本发明的一个实施例,将冷却生物炭粉与腐殖酸、无机养分和复合微生物菌剂按照质量比(2~4):(2.5~6):(1~2.5):(0.1~1)进行混合。发明人发现,生物炭加入过
量影响肥料成型效果,生物炭加入过少影响肥效;腐植酸是肥料有机质的主要来源,该加入
量下满足复合微生物肥料的标准≧20%;无机养分的加入量满足复合微生物肥料的标准 N
+P2O5+K2O在8%~25%之间;复合微生物菌剂加入量满足复合微生物肥料的标准有效活菌
数≧0.2亿个/g。由此,该用该比例得到的复合微生物肥中有效活菌在0.2亿/g和2亿/g 之
间,能够满足土壤对微生物需求的同时有效降低肥料成本。
[0060] 根据本发明实施例的制备炭基复合微生物肥的方法通过将农林生物质供给至热解装置中进行热解处理,热解过程中得到的生物炭与含有腐殖酸、无机养分和复合微生物
菌剂的预混料混合,其中的生物炭由高度扭曲的芳香环片层组成,孔结构发达,具有较大的
比表面积,同时其表面富含羧基、羰基等官能团,具有很好的吸附性能,另外生物炭富含有
机质和中微量元素,并且生物炭施入水体后可以有效吸附重金属,有机污染物,抗生素等。
同时本申请中的生物炭以农林生物质为原料制备得到,不仅实现了农林生物质的资源化利
用,而且显著降低了复合微生物肥的原料成本,预混料可以有效调节水体的碳氮比,并且补
充水产养殖所需有益微生物菌群,由此将热解产生的生物炭与预混料一起进行混合生产复
合微生物肥,既实现了农林生物质的废弃物利用,又利用了生物炭的吸附性能和水体净化
功能,同时补充水产养殖所需有益微生物菌群,在提高水产产量和质量的同时有效净化水
体。并且根据养殖试验表明:和普通有机肥、复合肥料相比,采用本申请的复合微生物肥水
体水色良好,浮游生物总量提高10-30%,氧气含量提高3-8%,有效降低重金属离子含量,
防止水草、底栖丝状藻类的蔓延,鱼虾产量提高4%-10%。
[0061] 根据本发明的实施例,参考图4,上述方法进一步包括:
[0062] S500:将高温油气供给至油气分离装置中进行油气分离处理,并热解气供给至步骤 S200
[0063] 该步骤中,将上述得到的高温油气供给至油气分离装置中进行油气分离处理,得到热解气和油水混合物,并将产生的热解气供给至步骤S200的热解装置上的蓄热式辐射管
作为燃料使用。具体的,采用冷却水与高温油气逆向接触换热,实现热解气的分离,并且得
到油水混合物。
[0064] S600:将油水混合物供给至油水分离装置中进行分离处理
[0065] 该步骤中,将上述得到的油水混合物供给至油水分离装置中进行分离处理,得到生物油和分离水。具体的,油水分离装置可以为静置装置,即将油水混合物进行静置处理,
根据油水混合物中组分的密度不同即可实现生物油和分离水的分离。
[0066] S700:将分离水供给至净化装置中进行净化处理
[0067] 该步骤中,将上述得到的分离水供给至净化装置中进行净化处理,得到净化水。具体的,净化装置可以为活性炭吸附装置,其采用活性炭吸附技术,该技术是通过对活性炭表
面所独有的吸附功效对分离水中的某种或多种有害物质进行吸附清除从而达到废水净化
效果的目的。活性炭的吸附功能主要源于两个方面:①是因为活性炭的内部分子处于各向
受力均等的情况,而其表面分子则处于各向受力不均的情况,从而使得其他物质分子极易
在力的作用下吸附于活性炭表面,这一过程为物理吸附;②是因为活性炭容易同吸附物间
发生化学反应,从而达到吸附净化的效果,这一过程为化学吸附。
[0068] 在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
[0069] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。
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