一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥及其制备方法

技术领域

本发明属于利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥技术领域，尤其涉及一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥及其制备方法。

背景技术

有机肥，主要来源于植物和(或)动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料。经生物物质、动植物废弃物、动植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素。不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分；然而，现有利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥制备方法采用的原料谷氨酸钠含有杂质，影响复合有机肥的质量；同时，采用的原料硫酸钾质量差，从而导致复合有机肥质量差。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥制备方法采用的原料谷氨酸钠含有杂质，影响复合有机肥的质量。

(2)采用的原料硫酸钾质量差，从而导致复合有机肥质量差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥由以下重量份数原料组成：

蔬菜废弃物30～50份、畜禽粪10～15份、腐植酸2～6份、秸秆5～10份、泥炭土3～8份、菌种粉6～9份、尿素5～6份、谷氨酸钠2～5份、海藻酸钠3～7份、磷酸一铵6～9份、硫酸钾8～11份；

所述腐植酸制备方法：

将氨和空气的混合气(氧：氮≈2：1)通入灼热(850℃)的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮(NO)；生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸；将糠醛渣用硝酸氧化、生成腐植酸，用氢氧化钠碱溶液将腐植酸浸出，过滤使渣液分离；

向其液体中加入硫酸进行酸化处理，使其腐植酸游离出来，对腐植酸进行水洗后进行干燥，得纯腐植酸。

一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥制备方法包括以下步骤：

步骤一，按重量份数称取蔬菜废弃物30份、畜禽粪10份、腐植酸2份、秸秆5份、泥炭土3份、菌种粉6份、尿素5份、谷氨酸钠2份、海藻酸钠3份、磷酸一铵6份、硫酸钾8份；

步骤二，将称取的原料进行混合，并搅拌均匀；得到待发酵料备用；将待发酵料进行物理发酵30天后干燥造粒，得到复合有机肥料。

进一步，所述谷氨酸钠制备方法如下：

1)谷氨酸发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集过滤液；然后添加占过滤液0.6％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌13min，再静置130min，微滤膜二次过滤，去除沉淀，收集清液A；将清液A浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至23℃，调节成等电溶液；

2)将等电溶液沉降5小时，离心，收集沉淀物A，将沉淀物A投入纯化水中，然后添加占沉淀物A0.5％(w/w)的絮凝剂，230转/min搅拌10min，再用微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B，将清液B继续进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再调节成等电溶液，温度控制在16℃，沉降16小时，收集谷氨酸晶体；

3)往谷氨酸晶体中添加质量分数为16％的碳酸钠水溶液溶解中和，温度控制66℃，然后蒸发结晶，离心分离出谷氨酸钠，烘干，即得。

进一步，所述絮凝剂按照如下工艺制备而得：

往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，230转/min搅拌33min，然后置于83℃烘干至水分含量6％(质量百分比)以下，得到改性淀粉；

按照5:1:1的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，33KHz的超声13min，最后530转/min搅拌6min，得到改性壳聚糖；

将玉米秸秆、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:2的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，230转/min搅拌133min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为30目的粉末；

将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤3)所得粉末按照5:3:2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以6℃/s的升温速率升至160℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，560转/min搅拌6min，得到混合料，置于烘箱中，86℃烘干90min，取出，粉碎即得。

进一步，所述微滤膜一次过滤、二次过滤以及三次过滤的条件均为：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000Da，微滤温度为46℃；所述超滤膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为200Da，超滤温度为46℃。

进一步，所述硫酸钾制备方法如下：

1)将改性氯化钾、硫酸铵投入到带搅拌的反应罐中，与氯化铵硫酸钾的饱和母液(控制固相浓度60％)在常温常压下混合，进行固液相转化反应，反应产物为硫酸钾铵固溶体和氯化铵固体混合物；

2)将所述硫酸钾铵固溶体和固体氯化铵的混合物及氯化铵硫酸钾饱和母液在搅拌罐中加入浮选药剂搅拌，然后导入浮选机中进行浮选，其中，浮上物(精矿)为硫酸钾铵，底流(尾矿)为氯化铵，分别将硫酸钾铵固溶体和氯化铵进行固液分离，氯化铵硫酸钾饱和溶液循环使用，不需要去蒸发；

3)将分离所得的硫酸钾铵加入氢氧化钾和水或饱和硫酸钾氨水溶液，反应制得硫酸钾。

进一步，所述改性氯化钾、硫酸铵的摩尔比为2:3。

进一步，所述改性氯化钾、硫酸铵反应是固液相反应，氯化铵硫酸钾的饱和母液循环使用。

进一步，所述选药剂包括硫酸钾铵捕收剂、起泡剂和调节剂，其中捕收剂为十二烷基苯磺酸钠，起泡剂为烷基酚醚、月桂酸二乙醇酰胺，调节剂为碳酸钠。

进一步，所述浮选机为搅拌式或冲气式浮选机；

浮选分离所得的硫酸钾铵继续与氢氧化钾反应制取硫酸钾，分离的母液循环使用。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

本发明通过谷氨酸钠制备方法采用两次絮凝剂处理，简化了操作步骤，节省了成本，并且使得谷氨酸钠纯化效果更佳，使用后的絮凝剂还可以用作肥料制备，提高复合有机肥的质量；同时，通过硫酸钾制备方法以硫酸铵和改性氯化钾转化制取硫酸钾，使用了固液相反应，一步制得硫酸钾铵固溶体和氯化铵固体，用浮选方法分离硫酸钾铵和氯化铵固体，反应过程中没有加入水，母液循环使用，大大提高硫酸钾质量，从而提高复合有机肥的质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的谷氨酸钠制备方法流程图。

图3是本发明实施例提供的硫酸钾制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥由以下重量份数原料组成：

蔬菜废弃物30～50份、畜禽粪10～15份、腐植酸2～6份、秸秆5～10份、泥炭土3～8份、菌种粉6～9份、尿素5～6份、谷氨酸钠2～5份、海藻酸钠3～7份、磷酸一铵6～9份、硫酸钾8～11份；

所述腐植酸制备方法：

将氨和空气的混合气(氧：氮≈2：1)通入灼热(850℃)的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮(NO)；生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸；将糠醛渣用硝酸氧化、生成腐植酸，用氢氧化钠碱溶液将腐植酸浸出，过滤使渣液分离；

向其液体中加入硫酸进行酸化处理，使其腐植酸游离出来，对腐植酸进行水洗后进行干燥，得纯腐植酸。

如图1所示，本发明提供一种利用蔬菜废弃物制备的复合有机肥制备方法包括以下步骤：

S101，按重量份数称取蔬菜废弃物30份、畜禽粪10份、腐植酸2份、秸秆5份、泥炭土3份、菌种粉6份、尿素5份、谷氨酸钠2份、海藻酸钠3份、磷酸一铵6份、硫酸钾8份；

S102，将称取的原料进行混合，并搅拌均匀；得到待发酵料备用；将待发酵料进行物理发酵30天后干燥造粒，得到复合有机肥料。

如图2所示，本发明提供的谷氨酸钠制备方法如下：

S201，谷氨酸发酵液经微滤膜一次过滤除菌，收集过滤液；然后添加占过滤液0.6％(w/w)的絮凝剂，300转/min搅拌13min，再静置130min，微滤膜二次过滤，去除沉淀，收集清液A；将清液A浓缩成原体积的三分之一，然后缓慢降温至23℃，调节成等电溶液；

S202，将等电溶液沉降5小时，离心，收集沉淀物A，将沉淀物A投入纯化水中，然后添加占沉淀物A0.5％(w/w)的絮凝剂，230转/min搅拌10min，再用微滤膜三次过滤，去除沉淀，收集清液B，将清液B继续进行超膜过滤，收集过滤液，将过滤液浓缩成原体积的三分之一，再调节成等电溶液，温度控制在16℃，沉降16小时，收集谷氨酸晶体；

S203，往谷氨酸晶体中添加质量分数为16％的碳酸钠水溶液溶解中和，温度控制66℃，然后蒸发结晶，离心分离出谷氨酸钠，烘干，即得。

本发明提供的絮凝剂按照如下工艺制备而得：

往淀粉中加占淀粉两倍质量的纯化水，搅拌均匀得到悬浊液，然后加入与淀粉等质量的羧甲基纤维素钠，230转/min搅拌33min，然后置于83℃烘干至水分含量6％(质量百分比)以下，得到改性淀粉；

按照5:1:1的质量比取壳聚糖、腐植酸钠以及果胶，混合搅拌均匀，然后添加占壳聚糖两倍质量的2M的氢氧化钠水溶液，33KHz的超声13min，最后530转/min搅拌6min，得到改性壳聚糖；

将玉米秸秆、海泡石分别粉碎得到玉米秸秆粉和海泡石粉，将玉米秸秆粉、海泡石粉以及硅藻土按照3:1:2的质量比混合搅拌均匀，添加到占硅藻土5倍重量的浓度为1M的氢氧化钠溶液中，230转/min搅拌133min，然后过滤，干燥，研磨成粒径为30目的粉末；

将改性淀粉、改性壳聚糖以及步骤3)所得粉末按照5:3:2的质量比混合搅拌均匀，然后置于密闭反应釜中，以6℃/s的升温速率升至160℃，保温30min，取出，投入到搅拌器中，560转/min搅拌6min，得到混合料，置于烘箱中，86℃烘干90min，取出，粉碎即得。

本发明提供的微滤膜一次过滤、二次过滤以及三次过滤的条件均为：微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为10000Da，微滤温度为46℃；所述超滤膜过滤的条件为：超滤膜截留分子量为200Da，超滤温度为46℃。

如图3所示，本发明提供的硫酸钾制备方法如下：

S301，将改性氯化钾、硫酸铵投入到带搅拌的反应罐中，与氯化铵硫酸钾的饱和母液(控制固相浓度60％)在常温常压下混合，进行固液相转化反应，反应产物为硫酸钾铵固溶体和氯化铵固体混合物；

S302，将所述硫酸钾铵固溶体和固体氯化铵的混合物及氯化铵硫酸钾饱和母液在搅拌罐中加入浮选药剂搅拌，然后导入浮选机中进行浮选，其中，浮上物(精矿)为硫酸钾铵，底流(尾矿)为氯化铵，分别将硫酸钾铵固溶体和氯化铵进行固液分离，氯化铵硫酸钾饱和溶液循环使用，不需要去蒸发；

S303，将分离所得的硫酸钾铵加入氢氧化钾和水或饱和硫酸钾氨水溶液，反应制得硫酸钾。

本发明提供的改性氯化钾、硫酸铵的摩尔比为2:3。

本发明提供的改性氯化钾、硫酸铵反应是固液相反应，氯化铵硫酸钾的饱和母液循环使用。

本发明提供的选药剂包括硫酸钾铵捕收剂、起泡剂和调节剂，其中捕收剂为十二烷基苯磺酸钠，起泡剂为烷基酚醚、月桂酸二乙醇酰胺，调节剂为碳酸钠。

本发明提供的浮选机为搅拌式或冲气式浮选机；

浮选分离所得的硫酸钾铵继续与氢氧化钾反应制取硫酸钾，分离的母液循环使用。

本发明应用实施例通过谷氨酸钠制备方法采用两次絮凝剂处理，简化了操作步骤，节省了成本，并且使得谷氨酸钠纯化效果更佳，使用后的絮凝剂还可以用作肥料制备，提高复合有机肥的质量；同时，通过硫酸钾制备方法以硫酸铵和改性氯化钾转化制取硫酸钾，使用了固液相反应，一步制得硫酸钾铵固溶体和氯化铵固体，用浮选方法分离硫酸钾铵和氯化铵固体，反应过程中没有加入水，母液循环使用，大大提高硫酸钾质量，从而提高复合有机肥的质量。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。