一種腐殖酸肥料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)肥料領(lǐng)域，特別涉及腐殖酸肥料領(lǐng)域，同時(shí)還涉及有機(jī)肥料的制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]腐殖酸又稱作“腐植酸”，是腐殖質(zhì)的主要組成部分，其為多種分子量不同、類型不同的有機(jī)酸的混合體。腐殖酸在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、工業(yè)、環(huán)保、養(yǎng)殖業(yè)、甚至醫(yī)藥等領(lǐng)域都有比較重要的作用，其中應(yīng)用在農(nóng)、林業(yè)上時(shí)，腐殖酸肥料作為有機(jī)肥料的一種，能夠改良土壤、增效化肥、增強(qiáng)植物抗逆性、減輕土壤重金屬污染腐，使用腐殖酸肥料是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。
[0003]腐殖酸主要分為天然腐殖酸與人造腐殖酸，其中天然腐殖酸包括土壤腐殖酸、水體腐殖酸和煤炭腐殖酸，這三種腐殖酸一般都是通過(guò)從天然物質(zhì)如土壤、水體腐殖質(zhì)、煤炭中提取得到的，因此其來(lái)源有限、成本較高、資源獲取難度較大、資源無(wú)法重復(fù)利用;人造腐殖酸即是通過(guò)人工制備的方法模擬或獲得自然在制造腐殖質(zhì)的過(guò)程中發(fā)生的生物和化學(xué)反應(yīng)，以此得到含有腐殖酸的腐殖質(zhì)。人造腐殖酸的方法主要包括生物發(fā)酵法、化學(xué)合成法、氧化再生法。因?yàn)楹懈乘岬母迟|(zhì)的生成是一系列復(fù)雜的、仍無(wú)法完全明了的生物、化學(xué)反應(yīng)的相互協(xié)同、配合、抑制等各種作用的綜合，所以人造方法中的化學(xué)合成法和氧化再生法都需要通過(guò)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程和苛刻的反應(yīng)條件才能制得腐殖酸，一方面不利于腐殖酸的大量生產(chǎn)，另一方面其得到的腐殖酸質(zhì)量也不夠好，相對(duì)而言，生物發(fā)酵法是較為簡(jiǎn)單、腐殖酸收益較為良好的制造方法，常見(jiàn)的如秸桿發(fā)酵制備腐殖酸、生物肥料發(fā)酵制備腐殖酸等，這些方法都是通過(guò)在生物廢棄料或秸桿等植物廢棄料中培育出能夠降解原料中常規(guī)條件下難以被降解的大分子物質(zhì)的微生物，并通過(guò)微生物的分解代謝和合成代謝等微觀的復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程，使得作為原料的有機(jī)物質(zhì)腐殖化，從而制得腐殖酸。
[0004]目前的采用生物發(fā)酵法人工制備腐殖酸的方法多通過(guò)選育優(yōu)良的微生物、改進(jìn)微生物生長(zhǎng)環(huán)境、調(diào)節(jié)基質(zhì)的PH值、調(diào)節(jié)溫度等方法來(lái)提高制備效率，但較多地忽略了微生物發(fā)酵中僅僅通過(guò)微生物來(lái)降解基質(zhì)中的大分子物質(zhì)是嚴(yán)重影響腐殖酸生成速率的重要原因，單純采用微生物發(fā)酵，獲得腐殖酸的過(guò)程少則5?6天，多則數(shù)月，因此制約了腐殖酸的獲得效率。
[0005]同時(shí)，根據(jù)目前使用的生物發(fā)酵法的特征，即需要在一定溫度下放置較長(zhǎng)的時(shí)間，因此制備過(guò)程通常是按照批次進(jìn)行，完成一個(gè)批次后接著進(jìn)行另一個(gè)批次，沒(méi)有出現(xiàn)連續(xù)制備的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種能夠快速、高效、連續(xù)地制備腐殖酸肥料的方法，并同時(shí)公開(kāi)完成所述方法所需要使用到的設(shè)備和最終得到的腐殖酸肥料。
[0007]本發(fā)明首先提出一種腐殖酸肥料的制備方法，所述制備方法在三段式螺桿擠出機(jī)中完成，所述螺桿擠出機(jī)包括首尾相連的第一段螺桿、第二段螺桿、第三段螺桿，其中第一段螺桿轉(zhuǎn)速快于第二段螺桿，第二段螺桿轉(zhuǎn)速快于第三段螺桿，其具體的制備過(guò)程如下:
1)原料粉碎
將植物廢棄物與煤矸石按質(zhì)量比為8:1?10:1混合后在第一段螺桿中進(jìn)行粉碎，得到基料;第一段螺桿長(zhǎng)徑比20:1-25:1，操作溫度參數(shù)由進(jìn)料端到出料端設(shè)定為:加料段1-3區(qū)控制在80-100°C，中區(qū)4-6區(qū)控制在100-90°C，出料區(qū)7-10區(qū)控制在90-80°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200-400rpm；
2)輕度酶解
所述基料進(jìn)入第二段螺桿，向所述基料中加入水和pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)基料pH值為6.0?8.0，含水量為30?50%，并于60?80°C下加入纖維素、木質(zhì)素降解酶，對(duì)基料進(jìn)行擠壓，使所述基料進(jìn)行初步降解，得到降解料;第二段螺桿長(zhǎng)徑比35:1-48:1，操作溫度參數(shù)由進(jìn)料端到出料端設(shè)定為:加料段1-3區(qū)控制在60-70°C，中區(qū)4-6區(qū)控制在70-80°C，出料區(qū)7-10區(qū)控制在60-70°C;螺桿轉(zhuǎn)速為100-150rpm;
3)微生物發(fā)酵
所述降解料進(jìn)入第三段螺桿，向降解料中加入PH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)所述降解料的pH值為4.0?6.0，于60-80°C下加入可使所述降解料進(jìn)行腐殖化的微生物，必要時(shí)加入促進(jìn)發(fā)酵作用的輔助劑和促進(jìn)微生物繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，第三段螺桿長(zhǎng)徑比55:1-60:1，操作溫度參數(shù)由進(jìn)料端到出料端設(shè)定為:加料段1-3區(qū)控制在60-70°C，中區(qū)4-6區(qū)控制在70-80°C，出料區(qū)7-10區(qū)控制在60-70°C;螺桿轉(zhuǎn)速為50-80rpm;得到基本腐殖料，將基本腐殖料從第三段螺桿中取出在40°C?60°C下通風(fēng)存放2?3天，得到腐殖料；
上述腐殖酸肥料的制備方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式為:所述步驟I)中的植物廢棄物包括草本、木本植物的莖桿、枝干、根、腐爛的果實(shí)、果核、果皮、掉落或腐爛的葉片中的一種或多種。
[0008]其另一種優(yōu)選實(shí)施方式為:所述步驟2)中的纖維素、木質(zhì)素降解酶至少包括漆酶、外切葡聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶中的一種或多種。
[0009]其另一種優(yōu)選實(shí)施方式為:所述步驟3)中的微生物至少包括乳酸菌、嗜熱芽孢桿菌、絲狀真菌、酵母菌。
[0010]所述的腐殖酸肥料的制備方法，其特征在于:步驟1)、2)、3)所述螺桿為同向雙螺桿擠出機(jī)。
[0011 ]所述的腐殖酸肥料的制備方法，其特征在于:步驟I)的所述基料進(jìn)入第二段螺桿，向其中加入水和醋酸，調(diào)節(jié)基料PH值為6.0?8.0，含水量為30?50%，并于60?80°C下加入漆酶、外切葡聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶，使所述基料進(jìn)行初步降解，得到降解料；
所述的腐殖酸肥料的制備方法，其特征在于:所述降解料進(jìn)入第三段螺桿，向其中加入乙二酸，調(diào)節(jié)所述降解料的PH值為4.0?6.0，于60?80°C下加入乳酸菌、嗜熱芽孢桿菌、絲狀真菌、酵母菌，將基本腐殖料從第三段螺桿中取出在40°C?60°C下通風(fēng)存放2?3天，得到腐殖料。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步提出了一種腐殖酸肥料，該腐殖酸肥料為通過(guò)上述任一種制備方法制備得到的腐殖酸，或者所述腐殖酸與外加的氮源、鉀源、磷源復(fù)合后得到的復(fù)合肥料。
[0013]有益效果:
1)本發(fā)明的腐殖酸肥料的制備方法單次制備時(shí)間較短，通過(guò)原料間植物廢棄物與煤矸石的配合、輕度酶解和循環(huán)制備的方法可以提高腐殖酸的制備效率；
2)本發(fā)明的腐殖酸肥料的制備方法過(guò)程簡(jiǎn)短，使用的原料為植物廢棄物，能夠有效提高廢棄物的再利用價(jià)值，對(duì)環(huán)保具有較大意義；
3)本發(fā)明使用的設(shè)備可以對(duì)腐殖酸進(jìn)行連續(xù)制備，提高了腐殖酸制備效率，使腐殖酸肥料能夠大規(guī)模量產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種制備腐殖酸肥料的設(shè)備中的三段式螺桿擠出機(jī)的螺桿的示意圖，21-第一段螺桿，22-第二段螺桿，23-第三段螺桿，31-軸承；
圖2為本發(fā)明的另一種制備腐殖酸肥料的設(shè)備中的三段式螺桿擠出機(jī)的剖視示意圖，其中21-第一段螺桿，22-第二段螺桿，23-第二段螺桿，41-齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
1)原料粉碎
將水稻秸桿與蘋果核混雜的混雜物與煤矸石按照質(zhì)量比為8:1組成原料投入三段式螺桿擠出機(jī)中(以下簡(jiǎn)稱螺桿擠出機(jī))，由第一段螺桿21對(duì)其進(jìn)行粉碎，得到基料；
2)輕度酶解
所述基料從第一段螺桿21進(jìn)入第二段螺桿22中，螺桿擠出機(jī)通過(guò)水加熱使其與第二段螺桿22相對(duì)應(yīng)的內(nèi)部的溫度，向其中加入水和醋酸，調(diào)節(jié)基料pH值為6.0，含水量為40%，其后再加入總質(zhì)量大約為原料質(zhì)量的10%的漆酶、外切β-葡聚糖酶、內(nèi)切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，調(diào)節(jié)第二段螺桿22的轉(zhuǎn)速，使基料從第二段螺桿22后方運(yùn)行到第二段螺桿22前方，所述基料得到初步降解，得到降解料；
上述漆酶、外切β-葡聚糖酶、內(nèi)切β-葡