降低N含量的液体有机肥制备方法
阅读：147发布：2020-05-11
专利汇可以提供降低N含量的液体有机肥制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及液体 有机肥 技术领域，具体公开了一种降低N含量的液体有机肥制备方法，包括以下步骤：(1)混匀物料：将经过预处理的原料与 发酵 菌剂混合均匀；(2)发酵物料：将混合物料投放至 发酵罐 内进行发酵；(3)一次固液分离：发酵完成后进行固液分离，得到一级滤液；(4)降氮处理：将一级滤液投放至反应罐内，向反应罐内添加铵离子沉淀剂，搅拌生成复盐沉淀物：(5)二次固液分离：将复盐沉淀物分离，得到二级滤液，向二级滤液添加 防腐剂 ，得到液体有机肥。本发明中，利用铵离子沉淀剂与一级滤液中的铵离子发生化学反应生成复盐沉淀物，从而降低最终液体有机肥中的氮含量，该方法对液体有机肥中其他 营养元素 含量的影响小甚至无影响。，下面是降低N含量的液体有机肥制备方法专利的具体信息内容。
1.降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、混匀物料：将经过预处理的原料与发酵菌剂混合均匀，形成混合物料；
S2、发酵物料：将步骤S1中的混合物料投放至发酵罐内进行发酵；
S3、一次固液分离：发酵完成后进行固液分离，得到一级滤液；
S4、降氮处理：将步骤S3中得到的一级滤液投放至反应罐中，向反应罐内添加铵离子沉淀剂，搅拌生成复盐沉淀物，所述铵离子沉淀剂为镁盐溶液与磷酸盐溶液；
S5、二次固液分离：将步骤S4中生成的复盐沉淀物分离，得到二级滤液，向二级滤液中添加防腐剂，得到液体有机肥。
2.根据权利要求1所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，反应罐的侧壁设有活塞筒，活塞筒内滑动连接有活塞，活塞将活塞筒分隔为左腔室和右腔室，左腔室与反应罐的内部连通，左腔室内固定连接有过滤器，所述过滤器的滤膜孔径小于等于0.22μm；向左腔室添加氨化细菌，使氨化细菌位于活塞与过滤器之间。
3.根据权利要求1所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，镁盐溶液中镁离子的摩尔浓度与磷酸盐溶液中磷酸根离子的摩尔浓度之比为1:1。
4.根据权利要求3所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，镁盐溶液为氯化镁溶液，磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液。
5.根据权利要求4所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，搅拌速度为15-25r/min，搅拌时间为40-60min。
6.根据权利要求2所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，向左腔室添加氨化细菌1-3h后再添加铵离子沉淀剂。
7.根据权利要求6所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，在添加铵离子沉淀剂前，调节反应罐内一级滤液的pH值至8.0-9.5。
8.根据权利要求2所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述左腔室内填充有基质，基质为沸石与陶粒的混合物，沸石与陶粒的粒径为6-8mm，沸石与陶粒的孔隙率为45-55％，氨化细菌添加至基质内。
9.根据权利要求8所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述左腔室内固定连接有两网格板，网格板的网孔直径小于5mm，两网格板位于过滤器与活塞之间，所述基质位于两网格板之间。
10.根据权利要求9所述的降低N含量的液体有机肥制备方法，其特征在于：所述左腔室的顶部连通有投料管，投料管远离左腔室的一端可拆卸连接有用于密封投料管的封盖。
降低N含量的液体有机肥制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及液体有机肥技术领域，具体公开了一种降低N含量的液体有机肥制备方法。
背景技术
[0002] 液体有机肥通常作为追肥使用，对应作物中后期生理特点和营养规律，理想的液体有机肥的营养结构是高钾中氮或高钾高氮。一般情况下，以植物为原料加工生产的液体有机肥中含氮量较高，因此，为了得到氮含量较低的液体有机肥，需要降低发酵后得到液体有机肥中氮的含量。目前，通常是调节原料的组成来实现氮含量的调节，但是，这样的调节方法同时会影响液体有机肥中其他营养元素的含量，例如钾含量，因此，需要一种能够尽量减小对其他营养元素含量影响的调节方法，甚至是能够单独调节液体有机肥中氮含量的调节方法。
发明内容
[0003] 本发明意在提供一种降低N含量的液体有机肥制备方法，以期调节液体有机肥中的氮含量时减小对其他营养元素含量的影响。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的基础方案为：降低N含量的液体有机肥制备方法，包括以下步骤：
[0005] S1、混匀物料：将经过预处理的原料与发酵菌剂混合均匀，形成混合物料；
[0006] S2、发酵物料：将步骤S1中的混合物料投放至发酵罐内进行发酵；
[0007] S3、一次固液分离：发酵完成后进行固液分离，得到一级滤液；
[0008] S4、降氮处理：将步骤S3中得到的一级滤液投放至反应罐中，向反应罐内添加铵离子沉淀剂，搅拌生成复盐沉淀物，所述铵离子沉淀剂为镁盐溶液与磷酸盐溶液；
[0009] S5、二次固液分离：将步骤S4中生成的复盐沉淀物分离，得到二级滤液，向二级滤液中添加防腐剂，得到液体有机肥。
[0010] 本基础方案的工作原理及有益效果在于：步骤S4中，先检测反应罐内一级滤液中铵离子的浓度，根据铵离子的浓度计算需要添加的铵离子沉淀剂。添加的铵离子沉淀剂(镁盐溶液与磷酸盐溶液)后，在搅拌作用下，镁离子、磷酸根离子与液体有机肥中的铵离子发生化学反应，生成复盐沉淀物(MgNH4PO4·6H2O)，除去液体有机肥中的铵离子，从而降低液体有机肥中的氮含量。并且，铵离子沉淀剂不与一级滤液中的其他营养元素发生化学反应产生沉淀，因此，对一级滤液中其他营养元素的影响很小甚至没有影响，从而使得最终液体有机肥中的氮含量降低的同时，其他营养元素的含量所受影响很小甚至不变。
[0011] 可选地，所述步骤S4中，反应罐的侧壁设有活塞筒，活塞筒内滑动连接有活塞，活塞将活塞筒分隔为左腔室和右腔室，左腔室与反应罐的内部连通，左腔室内固定连接有过滤器，所述过滤器的滤膜孔径小于等于0.22μm；向左腔室添加氨化细菌，使氨化细菌位于活塞与过滤器之间。
[0012] 左腔室与反应罐的内部接通，且左腔室内固定连接有过滤器，过滤器的滤膜孔径小于等于0.22μm，于是，在外力作用下活塞向右腔室方向滑动，反应罐内的一级滤液通过过滤器进入左腔室内，氨化细菌分解一级滤液中的有机氮化合物(如氨基酸)并释放出氨，氨溶解于水中生成铵离子；在外力作用下活塞向左腔室方向滑动，左腔室内的一级滤液通过过滤器流回反应罐的内部，从而提高一级滤液中铵离子的浓度，以便进一步降低最终液体有机肥中的氮含量。过程中，过滤器能够阻止氨化细菌进入反应罐的内部，从而将氨化过程发生场所限制在左腔室内。
[0013] 可选地，所述步骤S4中，镁盐溶液中镁离子的摩尔浓度与磷酸盐溶液中磷酸根离子的摩尔浓度之比为1:1。
[0014] 由于复盐沉淀物(MgNH4PO4·6H2O)中镁离子和磷酸根离子的摩尔比是1:1，因此，铵离子沉淀剂中镁离子和磷酸根离子的摩尔浓度之比为1:1时，能够尽量减少镁离子、磷酸根离子在一级滤液中的残余量。
[0015] 可选地，所述步骤S4中，镁盐溶液为氯化镁溶液，磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液。
[0016] 氯化镁溶液和磷酸氢二钠溶液容易获取。
[0017] 可选地，所述步骤S4中，搅拌速度为15-25r/min，搅拌时间为40-60min。
[0018] 搅拌速度过快，可能会打碎絮凝体，影响复盐沉淀物的生成；而搅拌时间过久则会破坏结晶体系，影响结晶，因此，搅拌速度为15-25r/min，搅拌时间为40-60min。
[0019] 可选地，所述步骤S4中，向左腔室添加氨化细菌1-3h后再添加铵离子沉淀剂。
[0020] 在添加铵离子沉淀剂前，为氨化细菌分解一级滤液流出1-3h，避免铵离子沉淀剂影响氨化细菌的氨化过程。
[0021] 可选地，所述步骤S4中，在添加铵离子沉淀剂前，调节反应罐内一级滤液的pH值至 8.0-9.5。
[0022] pH值为8.0-9.5时，更有利于铵离子与镁离子、磷酸根离子发生化学反应生成复盐沉淀物。
[0023] 可选地，所述左腔室内填充有基质，基质为沸石与陶粒的混合物，沸石与陶粒的粒径为 6-8mm，沸石与陶粒的孔隙率为45-55％，氨化细菌添加至基质内。
[0024] 氨化细菌能够附着在基质上进行氨化过程，避免氨化细菌在左腔室内翻滚。
[0025] 可选地，所述左腔室内固定连接有两网格板，网格板的网孔直径小于5mm，两网格板位于过滤器与活塞之间，所述基质位于两网格板之间。
[0026] 将基质限定在两网格板之间，避免基质在左腔室内翻滚。
[0027] 可选地，所述左腔室的顶部连通有投料管，投料管远离左腔室的一端可拆卸连接有用于密封投料管的封盖。
[0029] 图1为本发明降低N含量的液体有机肥制备方法的工艺流程图；
[0030] 图2为本发明实施例一中所使用的反应罐的结构示意图；
[0031] 图3为图2中A-A方向的剖视图；
[0032] 图4为图2中A部分的放大示意图；
[0033] 图5为本发明实施例二中所使用的反应罐的结构示意图。
具体实施方式
[0034] 下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0035] 说明书附图中的附图标记包括：电机1、反应罐2、搅拌轴3、搅拌叶4、内筒5、环形腔6、滤布7、通水孔8、封堵板9、弹性橡胶垫片10、电磁铁11、弹性件12、保护盒13、限位管14、内管141、外管142、进液管15、放料管Ⅰ16、放料管Ⅱ17、出液管18、第一阀门19、排料管20、第二阀门21、活塞筒22、左腔室221、右腔室222、活塞23、过滤器24、过滤框241、滤膜242、投料管
25、封盖26、活塞杆27、推板28、伸缩气缸29、网格板30、基质31。
25、封盖26、活塞杆27、推板28、伸缩气缸29、网格板30、基质31。
[0036] 实施例一
[0037] 本实施例中，降低N含量的液体有机肥制备方法中所使用的反应罐的结构基本如图2、图3和图4所示：反应罐2的上方设有电机1，电机1固定安装在机架上，电机1的输出端同轴固定连接有搅拌轴3，搅拌轴3贯穿反应罐2的顶壁并伸入反应罐2内设置，搅拌轴3 上固定连接有若干搅拌叶4。
[0038] 反应罐2内设有两端开口的内筒5，搅拌叶4位于内筒5的内部。内筒5的底端与反应罐2的底壁固定连接，内筒5与反应罐2之间形成环形腔6。内筒5的侧壁设有若干过滤部，本实施例中，过滤部的数量为三个，每个过滤部包括滤布7和若干通水孔8，通水孔8连通环形腔6与内筒5的内部空间，通水孔8竖向排列成五列，滤布7固定连接于内筒5的内侧壁，滤布7覆盖所有的通水孔8。
[0039] 环形腔6内设有三个用于封堵过滤部的封堵部，封堵部与过滤部一一对应。封堵部包括封堵板9、弹性橡胶垫片10、电磁铁11和若干弹性件12，本实施例中，弹性件12为弹簧。弹性橡胶垫片10固定连接于封堵板9，弹性橡胶垫片10与内筒5侧壁上的过滤部紧贴，弹性件12的一端与封堵板9固定连接，弹性件12的另一端与反应罐2的内侧壁固定连接，弹性件
12处于压缩状态，弹性件12仍具有压缩余量。电磁铁11固定安装于反应罐2的内侧壁，且电磁铁11外设有用于隔绝电磁铁11与环形腔6的保护盒13。封堵板9采用具有铁磁性的材料制成，本实施例中，封堵板9采用铁制成，且封堵板9的外表面涂覆有防腐蚀层。
12处于压缩状态，弹性件12仍具有压缩余量。电磁铁11固定安装于反应罐2的内侧壁，且电磁铁11外设有用于隔绝电磁铁11与环形腔6的保护盒13。封堵板9采用具有铁磁性的材料制成，本实施例中，封堵板9采用铁制成，且封堵板9的外表面涂覆有防腐蚀层。
[0040] 封堵部还包括四个竖向排列的限位管14，限位管14包括内管141和外管142，内管141 滑动连接于外管142内，内管141与封堵板9固定连接，外管142与反应罐2的内侧壁固定连接，一部分弹性件12位于限位管14内，从而限定弹性件12在水平方向上伸缩，进而限定封堵板9只在水平方向上移动。
[0041] 反应罐2的顶部连通有进液管15、放料管Ⅰ16和放料管Ⅱ17，进液管15、放料管Ⅰ16 和放料管Ⅱ17在竖直方向上的投影均位于内筒5的内部。环形腔6的底部连通有出液管18，出液管18上固定安装有第一阀门19。反应罐2的底部设有排料管20，排料管20与内筒5 的内部接通，排料管20上固定安装有第二阀门21。
[0042] 如图1所示，本实施例中的降低N含量的液体有机肥制备方法具体包括以下步骤：
[0043] S1、混匀物料：将经过预处理的原料与发酵菌剂混合均匀，形成混合物料，并将混合物料的pH值调节至8-9，有利于后续的发酵过程。
[0044] S2、发酵物料：将步骤S1中的混合物料投放至发酵罐内进行发酵。
[0045] S3、一次固液分离：发酵完成后进行固液分离，得到一级滤液。
[0046] S4、降氮处理：将步骤S3中得到的一级滤液通过进液管15投放至内筒5中，启动电机 1，电机1带动搅拌轴3转动搅拌叶4转动，对一级滤液进行搅拌。然后，检测反应罐2内一级滤液中铵离子的浓度，根据铵离子的浓度计算铵离子沉淀剂的添加量，接着向反应罐2 内添加计算好的铵离子沉淀剂，具体地，通过放料管Ⅰ16投加镁盐溶液，通过放料管Ⅱ17 投加磷酸盐溶液，本实施例中，镁盐溶液为氯化镁溶液，磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液，且氯化镁溶液与磷酸氢二钠溶的摩尔浓度比为1:1。检测此时反应罐2内一级滤液的pH值，并调节反应罐2内一级滤液的pH值至8.0-9.5。
[0047] 上述过程中，电机1带动搅拌轴3转动，且搅拌轴3的转速为15-25r/min，在搅拌叶4 的搅拌作用下，一级滤液中的铵离子充分地与镁离子、磷酸根离子接触反应，生成复盐沉淀物(MgNH4PO4·6H2O)，除去液体有机肥中的铵离子，从而降低液体有机肥中的氮含量。搅拌叶4转动40-60min后，关闭电机1，停止搅拌，静置10-15min，内筒5内的复盐沉淀物沉降。
[0048] S5、二次固液分离：将步骤S4中生成的复盐沉淀物分离，得到二级滤液，向二级滤液中添加防腐剂，得到液体有机肥。
[0049] 具体地，使电磁铁11通电产生磁性，电磁铁11对封堵板9施加磁性吸附力，使得封堵板9向靠近电磁铁11的方向移动，弹性件12被压缩，固定连接在封堵板9上的弹性橡胶垫片10离开内筒5的侧壁，露出通水孔8，于是，内筒5内的一级滤液通过滤布7和通水孔8 进入环形腔6内，而复盐沉淀物被滤布7截留在内筒5内，进入环形腔6的二级滤液再通过出液管18排出即可。向得到的二级滤液中添加防腐剂，得到液体有机肥，且由于镁离子与磷酸根离子仅与液体有机肥中的铵离子发生化学反应，且磷酸根离子与镁离子的摩尔浓度比为1:1，因此，该液体有机肥中其他营养元素的含量所受到的影响非常小，甚至未受到影响，该液体有机肥中的营养元素基本上只有氮含量会降低。
[0050] 上述过程中，二级滤液排放完后，关闭电磁铁11，电磁铁11断电失去磁性，封堵板9 在弹性件12的作用下移动复位，弹性橡胶垫片10再次与内筒5的侧壁紧贴，将通水孔8密封。最后，打开排料管20上的第二阀门21，沉降在反应罐2底壁的复盐沉淀物通过排料管 20排出，少量沾附在底壁上的复盐沉淀物则通过用水清洗排出，得到的复盐沉淀物可作为复合肥料使用，不浪费资源。
[0051] 实施例二
[0052] 本实施例中，降低N含量的液体有机肥制备方法中所使用的反应罐与实施例一的不同之处在于：如图5所示，反应罐2的侧壁上设有活塞筒22，且活塞筒22水平设置。每个活塞筒22内滑动连接有活塞23，活塞23将活塞筒22分隔为独立的左腔室221和右腔室222。左腔室221与内筒5的内部接通，左腔室221内固定安装有过滤器24。过滤器24包括过滤框241和夹持固定在过滤框241内的滤膜242，过滤框241与左腔室221的侧壁固定连接，滤膜242的孔径小于等于0.22μm，本实施例中，滤膜242的孔径等于0.22μm，从而避免左腔室221内的氨化细菌进入内筒5内。
[0053] 左腔室221内固定连接有两网格板30，网格板30的网孔直径小于5mm，两网格板30位于过滤器24与活塞23之间，两网格板30之间填充有基质31，基质31为沸石与陶粒的混合物，沸石与陶粒的粒径为6-8mm，沸石与陶粒的孔隙率为45-55％。
[0054] 左腔室221的顶部连通有投料管25，投料管25与左腔室221的连接处位于两网格板30 之间。投料管25的顶端可拆卸连接有用于密封投料管25的封盖26，具体地，封盖26与投料管25的顶端螺纹连接。封盖26的内顶壁固定连接有弹性橡胶片，弹性橡胶片的直径大于投料管25的直径，以提高投料管25的密封性。
[0055] 活塞23的右侧壁固定连接有活塞杆27，活塞杆27的右端固定连接有推板28。右腔室 222旁设有伸缩气缸29，伸缩气缸29固定安装在机架上。伸缩气缸29的输出端与推板28 固定连接。右腔室222的右侧壁开设有若干通气孔，以便右腔室222与外界大气接通。
[0056] 本实施例中的降低N含量的液体有机肥制备方法具体包括以下步骤：
[0057] S1、混匀物料：将经过预处理的原料与发酵菌剂混合均匀，形成混合物料。
[0058] S2、发酵物料：将步骤S1中的混合物料投放至发酵罐内进行发酵。
[0059] S3、一次固液分离：发酵完成后进行固液分离，得到一级滤液。
[0060] S4、降氮处理：首先，打开封盖26，将氨化细菌通过投料管25投放至左腔室221内的基质31内，后拧紧封盖26。然后，将步骤S3中得到的一级滤液通过进液管15投放至内筒 5中，一级滤液漫过活塞筒22。启动伸缩气缸29，拉动推板28向右移动，从而带动活塞杆 27和活塞23向右移动，左腔室221的体积增大、内压减小，内筒5内的一级滤液通过过滤器24进入左腔室221内，基质31上附着的氨化细菌分解一级滤液中的有机氮化合物(如氨基酸)并释放出氨，氨溶解于水中生成铵离子。伸缩气缸29推动推板28向左移动，从而带动活塞杆27和活塞23向左滑动，左腔室221体积减小、内压增大，左腔室221内的一级滤液通过过滤器24回到内筒5内，而从左腔室221回到内筒5内的一级滤液中的有机氮化合物含量减少，铵离子含量增多。同时，过滤器24中滤膜242的孔径为0.22μm，能够阻止氨化细菌进入内筒5内，从而将氨化过程的发生场所限制在左腔室221内。
[0061] 伸缩气缸29带动活塞23左右往复滑动，使得内筒5内的一级滤液不断进出左腔室221，氨化细菌分解一级滤液中的有机氮化合物，一级滤液中的有机氮化合物含量降低，铵离子含量增多，以便能够进一步降低最终液体有机肥中的氮含量。伸缩气缸29带动活塞23左右往复滑动1-3h后关闭伸缩气缸29。
[0062] 启动电机1，电机1带动搅拌轴3转动搅拌叶4转动，对一级滤液进行搅拌。然后，检测反应罐2内一级滤液中铵离子的浓度，根据铵离子的浓度计算铵离子沉淀剂的添加量，接着向反应罐2内添加计算好的铵离子沉淀剂，具体地，通过放料管Ⅰ16投加镁盐溶液，通过放料管Ⅱ17投加磷酸盐溶液，本实施例中，镁盐溶液为氯化镁溶液，磷酸盐溶液为磷酸氢二钠溶液，且氯化镁溶液与磷酸氢二钠溶的摩尔浓度比为1:1。检测此时反应罐2内一级滤液的pH值，并调节反应罐2内一级滤液的pH值至8.0-9.5。
[0063] 上述过程中，电机1带动搅拌轴3转动，且搅拌轴3的转速为15-25r/min，在搅拌叶4 的搅拌作用下，一级滤液中的铵离子充分地与镁离子、磷酸根离子接触反应，生成复盐沉淀物(MgNH4PO4·6H2O)，除去液体有机肥中的铵离子，从而降低液体有机肥中的氮含量。搅拌叶4转动40-60min后，关闭电机1，停止搅拌，静置10-15min，内筒5内的复盐沉淀物沉降。
[0064] S5、二次固液分离：将步骤S4中生成的复盐沉淀物分离，得到二级滤液，向二级滤液中添加防腐剂，得到液体有机肥。
[0065] 具体地，使电磁铁11通电产生磁性，电磁铁11对封堵板9施加磁性吸附力，使得封堵板9向靠近电磁铁11的方向移动，弹性件12被压缩，固定连接在封堵板9上的弹性橡胶垫片10离开内筒5的侧壁，露出通水孔8，于是，内筒5内的一级滤液通过滤布7和通水孔8 进入环形腔6内，而复盐沉淀物被滤布7截留在内筒5内，进入环形腔6的二级滤液再通过出液管18排出即可。向得到的二级滤液中添加防腐剂，得到液体有机肥，且由于镁离子与磷酸根离子仅与液体有机肥中的铵离子发生化学反应，且磷酸根离子与镁离子的摩尔浓度比为1:1，因此，该液体有机肥中其他营养元素的含量所受到的影响非常小，甚至未受到影响，该液体有机肥中的营养元素基本上只有氮含量会降低。
[0066] 上述过程中，二级滤液排放完后，关闭电磁铁11，电磁铁11断电失去磁性，封堵板9 在弹性件12的作用下移动复位，弹性橡胶垫片10再次与内筒5的侧壁紧贴，将通水孔8密封。最后，打开排料管20上的第二阀门21，沉降在反应罐2底壁的复盐沉淀物通过排料管 20排出，少量沾附在底壁上的复盐沉淀物则通过用水清洗排出，得到的复盐沉淀物可作为复合肥料使用，不浪费资源。
[0067] 本实施例相较于实施例一而言，氨化细菌对进入左腔室221内的以一级滤液中的有机氮化合物进行分解，一级滤液中的有机氮化合物含量降低、铵离子含量增多，后续添加的铵离子沉淀剂相应增加，去除了更多的铵离子，从而进一步降低了最终液体有机肥中的氮含量。
[0068] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。
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