一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法与流程

1.本发明属于复合肥料技术领域，具体涉及一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法。


背景技术：

2.随着社会的日益发展，尤其是畜牧业和农业的飞速发展，我国每年会产生大量的稻草等农林废弃物以及养殖动物尸体、动物粪便在内的畜牧养殖废弃物，这些废弃物在处理或处置过程中容易产生一系列的环境问题，例如：传统的农林废弃物若采用焚烧的方式会产生大气污染问题；对动物尸体的处理采用“烧、埋、煮、堆”4种方法时会出现浪费土地，产生高浓度废水和臭气的问题，容易产生二次污染，也容易污染地下水，即使采用处理工艺相对先进的“焚烧”，也存在着血水二次污染、工人工作强度大等问题；对于动物粪便若采用发酵的方式，虽然能循环利用氮磷元素，但是会出现重金属污染，抗生素污染、有害病原微生物污染等问题。为此，行业内提出了种养殖循环利用的方法，即将畜牧废弃物预处理后与农作物废弃物一起进行混合，然后加入发酵剂进行发酵制肥，从而实现农林和畜牧废弃物的废物利用，减少污染问题，不过这样的方式还是无法解决肥料的恶臭、药物残留以及水污染等问题，效果差强人意、难以有效的降低对环境的负荷。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法。
4.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
5.一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，包括以下步骤，将定量的农林养殖废弃物作为原料混合收集，其中，所述农林养殖废弃物包括植物源废弃物与动物源废弃物；
6.将混合收集的农林养殖废弃物原料粉碎并过滤处理，去除杂质与过大的颗粒；
7.将处理后的原料加入至炭化炉内进行碳化处理，于500℃-800℃内进行；
8.对生物碳进行活化处理，增加其孔隙度与比表面积；
9.按比例添加氮、磷、钾元素和微量元素，调节ph值，生成生物炭基复合肥料。
10.作为本发明的进一步优化方案，所述植物源废弃物包括秸秆、稻草、麦杆、玉米芯、豆腐渣。
11.作为本发明的进一步优化方案，所述动物源废弃物中至少包含有猪粪。
12.作为本发明的进一步优化方案，所述农林养殖废弃物原料粉碎为碎屑大小为1cm-10cm的颗粒块。
13.作为本发明的进一步优化方案，将粉碎并过滤处理的农林养殖废弃物与草酸盐晶体按1:0.2-0.5的质量比例研磨，并充分混合后热解。
14.作为本发明的进一步优化方案，所述农林养殖废弃物与草酸盐于惰性气体或氨气
环境下热解。
15.作为本发明的进一步优化方案，所述草酸盐晶体于烘干草酸盐溶液中干燥获得，烘干箱烘干草酸盐溶液的环境温度为110摄氏度至120摄氏度。
16.本发明的有益效果在于：本发明利用热解制炭技术，将畜牧业尸体和林业废弃物，配合动物粪便进行热解制炭，将制备的生物质炭进行处理后投入土地中；在本发明中制备的生物炭基复合肥料中利用了粪便中富含氮磷元素，而且炭的孔隙丰富。
附图说明
17.图1是本发明的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法的制备流程图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
19.如图1所示，一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，
20.步骤s102，将定量的农林养殖废弃物作为原料混合收集，其中，所述农林养殖废弃物包括植物源废弃物与动物源废弃物；在该步骤的实际使用中，使用者可以根据原料的不同特性和含量，确定更为具体的生产方案和工艺流程；
21.步骤s104，将混合收集的农林养殖废弃物原料粉碎并过滤处理，去除杂质与过大的颗粒；在该步骤的实际使用中，往往会根据含水率和固体含量，进行干燥或浸泡处理，以便后续的碳化和活化处理；
22.步骤s106，将处理后的原料加入至炭化炉内进行碳化处理，于500℃-800℃内进行；在该步骤的实际使用中，通过碳化处理，以去除有机物质和其他杂质，生成生物炭；
23.步骤s108，对生物碳进行活化处理，增加其孔隙度与比表面积；在该步骤的实际使用中，活化处理一般使用蒸汽或化学方法进行，可以生成具有吸附、催化和气体分离等功能的生物炭。
24.步骤s110，按比例添加氮、磷、钾元素和微量元素，调节ph值，生成生物炭基复合肥料。
25.并且，实际制备完成后，将制备好的生物炭基复合肥料进行包装，根据需要进行密封、真空或常温贮存，以保证肥料的品质和有效期限。
26.上述制备生物炭基复合肥料的步骤可以根据具体条件和要求进行调整和优化，以提高产量和降低成本，也可以考虑增加肥料的可持续性和环境友好性。
27.其中，需要说明的是，所述植物源废弃物包括秸秆、稻草、麦杆、玉米芯、豆腐渣；所述动物源废弃物中至少包含有猪粪。
28.在本实施例中，需要说明的是，将猪粪和生物质混合后进行热解制炭比较好，这样可以发挥两种原料的优势。具体来说，将猪粪和生物质混合后进行热解制炭，可以实现以下几个方面的优化：
29.改善原料的特性：猪粪和生物质各自具有一些优势和不足，两种原料混合后可以
互相补充，提高生物质的碳含量，改善猪粪的水分和养分含量，使原料更适合进行热解制炭。
30.提高制炭效率：生物质具有较高的碳含量，而猪粪含有大量的有机物质，两者混合后可以提高原料的热值和热解效率，有利于制炭过程的顺利进行。
31.改善生物炭的质量：混合猪粪和生物质后制备的生物炭具有更高的孔隙度和比表面积，能够更好地吸附和释放养分，提高土壤肥力和植物生长。
32.降低生产成本：将猪粪和生物质混合热解制炭，减少了废弃物的处理成本，同时，生物质可以被充分利用，提高了资源的利用效率。
33.因此，将猪粪和生物质混合后进行热解制炭，是一种比较优质的生物炭生产方式。
34.如果将猪粪直接进行热解制炭，由于其水分和营养含量较高，容易在制炭过程中产生粘结和结焦的现象，影响炭化效果和生产效率。
35.而与生物质混合后，生物质可以调节猪粪的水分含量，加快热解速度，从而减轻结焦和粘结的问题，提高生产效率和炭化质量。此外，混合使用不同类型的原料有助于生物炭的多样性和优化，有利于不同作物和土壤的需求。
36.此外，将猪粪和生物质混合后进行热解制炭，还可以实现有机废弃物的高效利用和减少环境污染。猪粪本身含有大量氮、磷等养分，经过热解制炭后，利用生物炭的孔隙结构可以吸附并稳定有机质和养分，形成稳定的土壤有机肥料，从而提高土壤肥力和作物产量；
37.另外，猪粪如果不得当地处理，容易引起环境问题，如臭气、污染水源等。因此，将猪粪和生物质混合后进行热解制炭，不仅可以将废弃物转化为资源，降低环境污染，还可以提供高质量的生物炭和有机肥料，营造可持续的农业生态系统。
38.进一步的，所述农林养殖废弃物原料粉碎为碎屑大小为1cm-10cm的颗粒块。粉碎至该颗粒大小时，便于原料热解制碳使用。
39.进一步的，将粉碎并过滤处理的农林养殖废弃物与草酸盐晶体按1:0.2-0.5的质量比例研磨，并充分混合后热解。
40.需要说明的是，基于草酸盐在高温惰性气氛下会分解成碳酸盐晶体和气体，碳酸盐晶体可作为制备二维纳米碳材料过程中的模板，帮助碳材料成型，而产生的气体有利于碳材料进行造孔，形成发达的孔隙结构和微孔结构。通过将粉碎后的生物质和草酸盐物理研磨，充分混合后，在惰性或氨气氛围下高温快速热解，草酸盐在高温下会分解生成碳酸盐晶体和气体，碳酸盐晶体可作为制备二维纳米碳材料过程中的模板，同时，生物质热解为活性炭并包裹在碳酸盐晶体表面，因为碳酸盐晶体可溶于水，经去离子水洗涤后，碳酸盐晶体溶于水变成溶液从碳材料中流出，仅余下均匀的片层状的二维纳米碳材料。此制备方法在形成过程中不需要额外添加模板剂，如f127、p123等，属于自模板制备方式，成本低廉，制备简单，且产生的中间产物为碳酸盐，而不是氧化物，不需要酸腐蚀来去除，碳酸盐可溶于水，只需要去离子水冲洗即可完具有显著优势。
41.所述农林养殖废弃物与草酸盐于惰性气体或氨气环境下热解。
42.所述草酸盐晶体于烘干草酸盐溶液中干燥获得，烘干箱烘干草酸盐溶液的环境温度为110摄氏度至120摄氏度。
43.需要说明的是，草酸盐溶液一般在140-180摄氏度范围内受热分解，分解产物为二
氧化碳和水；烘箱烘干溶液的温度应该要根据所烘干溶液的性质和烘干的要求来确定。一般来说，温度范围应该在50-70摄氏度之间，但是具体温度还要根据实际情况来调整。同样，烘箱烘干的时间也要根据实际情况来定，可以进行试验来确定最佳的烘干条件。另外，在烘干过程中要注意通风，保持适当的空气流通，以便将烘干产生的水蒸气排出去，以免影响烘干效果；烘箱干燥草酸盐溶液的温度应根据所烘干草酸盐溶液的浓度、溶液体积、烘干方法等因素来确定。一般来说，草酸盐溶液的烘干温度应该在110-120℃左右，烘干时间则会根据烘干设备和草酸盐溶液的浓度不同而有所不同。烘干时，要注意保持通风，以免产生有害气体，同时，草酸盐溶液作为强还原性物质，其烘干时要避免高温烘干，以防产生危险，需要进行安全操作。
44.需要说明的是，该农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，在使用时，利用热解制炭技术，将畜牧业尸体和林业废弃物，配合动物粪便进行热解制炭，将制备的生物质炭进行处理后投入土地中；在本发明中制备的生物炭基复合肥料中利用了粪便中富含氮磷元素，而且炭的孔隙丰富。
45.还需要说明的是，制备好的生物炭基复合肥料需要进行测试，包括检测其营养成分含量、ph值、水分含量和微生物含量等，以确保肥料的质量和效果；制备好的生物炭基复合肥料可以通过不同的方式进行施用，比如通过根部浇灌、叶面喷雾、滴灌等方式进行作物营养补充；生物炭基复合肥料的配方需要不断优化，根据不同作物的生长环境和生长阶段，调整肥料的成分和比例，以达到最佳的施肥效果；生物炭基复合肥料具有改良土壤结构的作用，可以增加土壤的孔隙度和通气性，促进土壤微生物的繁殖和土壤生态系统的健康发展。
46.综上所述，利用农林和养殖废弃物制备生物炭基复合肥料，不仅可有效利用废弃物资源，还可以提高土壤肥力和作物产量，具有良好的环境和经济效益。
47.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将定量的农林养殖废弃物作为原料混合收集，其中，所述农林养殖废弃物包括植物源废弃物与动物源废弃物；将混合收集的农林养殖废弃物原料粉碎并过滤处理，去除杂质与过大的颗粒；将处理后的原料加入至炭化炉内进行碳化处理，于500℃-800℃内进行；对生物碳进行活化处理，增加其孔隙度与比表面积；按比例添加氮、磷、钾元素和微量元素，调节ph值，生成生物炭基复合肥料。2.根据权利要求1所述的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于：所述植物源废弃物包括秸秆、稻草、麦杆、玉米芯、豆腐渣。3.根据权利要求1所述的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于：所述动物源废弃物中至少包含有猪粪。4.根据权利要求3所述的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于：所述农林养殖废弃物原料粉碎为碎屑大小为1cm-10cm的颗粒块。5.根据权利要求4所述的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于：将粉碎并过滤处理的农林养殖废弃物与草酸盐晶体按1:0.2-0.5的质量比例研磨，并充分混合后热解。6.根据权利要求5所述的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于：所述农林养殖废弃物与草酸盐于惰性气体或氨气环境下热解。7.根据权利要求6所述的一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，其特征在于：所述草酸盐晶体于烘干草酸盐溶液中干燥获得，烘干箱烘干草酸盐溶液的环境温度为110摄氏度至120摄氏度。

技术总结
本发明涉及一种农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法。该农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，包括以下步骤，将定量的农林养殖废弃物作为原料混合收集，其中，所述农林养殖废弃物包括植物源废弃物与动物源废弃物；将混合收集的农林养殖废弃物原料粉碎并过滤处理，去除杂质与过大的颗粒；将处理后的原料加入至炭化炉内进行碳化处理，于500℃-800℃内进行；对生物碳进行活化处理，增加其孔隙度与比表面积；按比例添加氮、磷、钾元素和微量元素，调节pH值，生成生物炭基复合肥料；该农林养殖废弃物制备生物炭基复合肥料的制备方法，利用了粪便中富含氮磷元素，而且炭的孔隙丰富。而且炭的孔隙丰富。而且炭的孔隙丰富。


技术研发人员：张闯 张一鸣 靳长俊 张文涛 孙传章
受保护的技术使用者：合肥亿佳生态农业科技有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/12