一种亚临界水技术生产的有机肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及农业肥料领域，尤其涉及一种亚临界水技术生产的有机肥及其制备方法。
背景技术
我国肥料品种以无机化肥为主，长期大量施用，必然产生四大问题，一是肥料利用率低，经济损失严重；二是破坏土壤结构，造成土壤板结，土壤肥力水平下降；三是污染环境，化肥施入土壤中由于硝化反硝化作用，产生硝酸盐和亚硝酸盐，污染土壤和水源，影响人、畜健康；四是降低植物抗逆性，影响产品品质，造成产品中有害物质残留量过高。
氨基酸肥料含有多种营养成分，其养分齐全、活性高，有多重作用，(1)可以促进植物的光合作用，(2)多重氨基酸混合效果好，(3)肥效快，(4)改善作物品质，(5)清洁无污染，改善生态环境，(6)根系发达，吸收能力强，(7)提高产量。
目前氨基酸肥料大多都是利用海产品下脚料、动物毛发、动物粪便等通过酸化水解甚至发酵获得，不仅原料收集不变，不利于大规模生产，而且会破坏部分氨基酸生物活性，甚至带来一定的环境污染。
目前常规的有机肥发酵技术还是采用传统的堆肥方式，腐熟周期为80-90天，不仅生产工艺周期长、腐熟不完全、气味大，并且生产过程中还有三废产生，对环境造成二次污染。
亚临界水指温度在180℃-350℃之间的压缩液态水，水中的H+和OH-接近弱酸和弱碱，具有酸催化和碱催化功能，其介电常数大大降低而具有超电离特性，极性降低，具有同时溶解有机物和无机物的超溶解特性，此外还具有优良传质性能和绿色环保优点。利用亚临界水可以使得原料中的纤维素类、木质素、淀粉类、油脂类进行分解，使大分子物质降解为作物易利用的小分子脂肪酸、蛋白质、氨基酸、多肽和低聚糖等有机物，因此亚临界水技术处理的原料肥效更好、活性更高。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种亚临界水技术生产的有机肥，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种亚临界水技术生产的有机肥，包括半裂解稻壳以及亚临界水技术处理的原料，所述亚临界水技术处理的原料包括米糠、油渣、糖蜜和海水，所述有机肥的重量份为：稻壳5-8份、米糠20-40份、油渣20-40份、糖蜜5-15份、海水800-1000份，带有壳腔的所述半裂解稻壳设有连通所述壳腔的开口，所述原料被亚临界水技术处理后得到的固体物能够充满所述壳腔。
优选地，所述油渣为菜籽粕或菜籽饼。
优选地，所述糖蜜为甘蔗糖蜜。
优选地，还包括0.5-1份的枯草芽孢杆菌。
优选地，所述米糠为30份。
优选地，所述油渣为30份。
优选地，所述糖蜜为10份。
本发明还提供了一种亚临界水技术生产的有机肥的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备半裂解稻壳：
1.1将稻壳在厌氧或无氧条件下维持150℃-250℃，反应20-40min；
(2)亚临界水技术处理其他原料：
2.1将米糠、油渣、糖蜜和海水按重量份混合；
2.2将步骤2.1混合的原料维持在230℃-250℃，2.3-2.7MPa的条件下反应1-2h，得到固液混合物A；
2.3将固液混合物A离心，取得固体混合物a和液体混合物b；
(3)混合压制：
3.1将步骤1制备的半裂解稻壳和步骤2亚临界水技术处理得到的固体混合物a混合后压制成型。
优选地，将步骤2亚临界水技术处理得到的固体混合物a与一定重量份的枯草芽孢杆菌混合后进行步骤3.1。
优选地，将固液混合物A冷却至30℃-40℃后进行步骤2.3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用米糠、油渣、糖蜜和海水通过高温分解获得氨基酸，原料来源广阔，方便收集，适合大规模生产，而且全过程无污染，保留了原本的氨基酸生物活性，既可以做肥料，也可以做饲料。
(2)本发明通过一次反应生产出固液两种基肥，可直接搭配使用，也可以液体基肥直接施用，固态基肥与半裂解稻壳混合压制，半裂解稻壳还保持稻壳原有半壳体结构，带有壳腔，在固态基肥内部提供支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，防止肥料内部过热过度腐化，失去肥力，并且部分固体基肥处于稻壳壳腔的内部，能够缓慢释放肥效。
(3)本发明利用废弃稻壳，对稻壳进行一定处理，加快其还田降解性能，避免产生有害病菌，影响根际土壤。
(4)本发明采用纯天然植物性原料，施用后能够改善土壤环境、提高作物抗逆性，并且对环境无污染，作物表面也不会有有害物质残留，实现了废弃物循环利用以及有利于绿色农业生产。
(5)本发明采用亚临界水技术处理原料，区别于传统有机肥料生产工艺周期长、腐熟不完全、气味大，实现了生产周期短、腐熟彻底、无异味，提高了肥料质量，并且生产过程中无三废产生，无二次污染，生产工艺更加环保。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程示意图。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
实施例1：
制备本发明的一种亚临界水技术生产的有机肥，包括步骤：
(1)制备半裂解稻壳：
1.1将7份稻壳在厌氧或无氧条件下维持200℃，反应30min。
稻壳主要含纤维素和木质素，以及少量脂肪、蛋白质。在加热时，水分在105℃首先蒸发出，在温度达到200℃之前，结构变化和重量损失都很小。研究表明，纤维素在200℃-400℃之间开始软化，在240℃-350℃之间发生分解，生成挥发性物质；木质素的分解温度较宽，在200℃以下的温度开始软化，分解主要发生在280-500℃，大部分分解为碳。本实施例中稻壳反应温度为200℃，仅将其软化，基本保持其壳腔结构不变，并且产生一定有机质，为与后续基肥混合配置，在固态基肥内部提供支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，防止肥料内部过热过度腐化，产生有害病菌，影响根际土壤，并且部分固体基肥处于稻壳壳腔的内部，能够缓慢释放肥效。
(2)亚临界水技术处理其他原料：
2.1将30份米糠、30份油渣、10份糖蜜930份海水混合；
2.2将步骤2.1混合的原料维持在230℃-250℃，2.3-2.7MPa的条件下反应1h，得到固液混合物A；
2.3将固液混合物A离心，取得固体混合物a和液体混合物b；
具体而言，如图1所示，参考使用设备时，步骤如下：
①参考上述配方量，并根据损耗及配制釜大小计算出实际生产配方。
②检查相关的阀门开关是否正确，仪表、电机是否工作正常。
③根据实际生产配方，将海水泵入裂解炉中，泵料结束后开启搅拌。
④依次将米糠、油渣、糖蜜投入裂解炉中，投料结束后继续搅拌10-15min，至物料混合均匀。
⑤设置裂解炉温度至230℃-250℃，压力至2.3-2.7MPa，高温高压裂解1小时。
在裂解炉中高温裂解原料，使原料分解成粒径0.5-5mm细小颗粒。
⑥反应后的固液混合物A泵入离心机，进行固液分离，滤除粒径1mm以上的固体颗粒，并且由多次实验数据得到，固体混合物a:液体混合物b为10kg-15kg:1000kg。液体混合物b可作为混合饲料原料或直接使用，泵入储存罐储存，固体混合物a进入下一步与半裂解稻壳混合。
⑦取样分析。
若分析不合格，根据分析报告的结果，返工，直至分析合格为止。
若分析合格，进行下一步工序。
(3)混合压制：
3.1将步骤1制备的半裂解稻壳和步骤2亚临界水技术处理得到的固体混合物a混合后压制成型。
在一优选实施方式中，将步骤2亚临界水技术处理得到的固体混合物a与0.5-1份的枯草芽孢杆菌混合后进行步骤3.1。
枯草杆菌是芽孢杆菌属的一种细菌，为革兰氏阳性的好气性菌，普遍存在于土壤及植物体表，菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。枯草杆菌能够在作物根际或体内定殖，进而培肥地力，提高化肥利用率，抑制农作物对硝态氮、重金属、农药的吸收，净化和修复土壤，降低农作物病害发生，促进农作物秸秆和城市垃圾的腐熟利用
为提高固液分离效果，以及避免高温对后续添加的枯草杆菌活性的损坏，优选将固液混合物A冷却至30℃-40℃后进行离心。
需要说明的是，固液混合物A采用亚临界水技术处理获得，具体地，亚临界水处理设备为：独立的、可裂解得3吨产物的裂解炉，液体原料罐、水储罐通过管道连接泵、再连接到裂解炉进料口，燃气加热锅炉连接裂解炉进气阀，裂解炉排气阀依次连接除臭装置和除尘装置，裂解炉出料口连接离心机，智能控制平台分别连接所述的裂解炉、泵、燃气加热锅炉、离心机。
在实际处理有机废料时，根据处理量的增大，还可以并联若干裂解炉。
将原料投入到裂解炉中，设置反应时间、温度和压力，设置燃气加热锅炉向裂解炉供热。裂解炉工作时是密封的，防止温度、压力外泄。反应结束，通过排气阀排出废气依次通过除臭装置和除尘装置后，排放至空气。
本发明中亚临界水处理中设置的反应温度和压力分别是230-250℃和2.3-2.7Mpa，反应时间是1h。
实施例2：
(1)制备半裂解稻壳：
1.1将5份稻壳在厌氧或无氧条件下维持250℃，反应20min。
具体而言，可以使稻壳在厌氧或无氧条件下以5-10℃/min的升温速率达到250℃，并维持20min。
(2)亚临界水技术处理其他原料：
2.1将20份米糠、20份油渣、5份糖蜜和800份海水混合，本实施例中，油渣具体采用菜籽粕，糖蜜具体采用甘蔗糖蜜。
2.2将步骤2.1混合的原料维持在230℃-250℃，2.3-2.7MPa的条件下反应1.5h，得到固液混合物A。
固液混合物A中含有大量氨基酸，该氨基酸是利用米糠、菜籽粕、甘蔗糖蜜和海水通过高温分解获得的，原料来源广阔，方便收集，适合大规模生产，而且全过程无污染，保留了原本的氨基酸生物活性，既可以做肥料，也可以做饲料。
2.3将固液混合物A离心，取得固体混合物a和液体混合物b。
根据需要，液体混合物b制成功能性饲料、肥料，固体混合物a制成普通有机肥、生物有机肥或根据土壤、作物情况不同的专用有机无机复混肥。
液体饲料混合普通饲料或水喂养牛，能够改善牛的肠胃吸收功能，提高牛的免疫力；奶牛可以提高出奶量、延长出奶周期，肉牛能够缩短出栏周期。家禽、家畜使用后能改善肠胃吸收功能，粪便无臭味；提高家禽、家畜抵抗力，不易生病。
液体肥料配合有机肥使用不仅能够提高作物抗逆性，还能改善土壤环境、保护环境。
(3)混合压制：
3.1将步骤1制备的半裂解稻壳和步骤2亚临界水技术处理得到的固体混合物a混合后压制成型。半裂解稻壳还保持稻壳原有壳腔结构，在固态基肥内部提供支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，防止肥料内部过热过度腐化，失去肥力，并且部分固体基肥处于稻壳壳腔的内部，能够缓慢释放肥效。
其它步骤相同。
实施例3：
(1)制备半裂解稻壳：
1.1将8份稻壳在厌氧或无氧条件下维持150℃，反应40min；
(2)亚临界水技术处理其他原料：
2.1将40份米糠、40份油渣、15份糖蜜和1000份海水混合，本实施例中，油渣具体采用菜籽饼，糖蜜具体采用甘蔗糖蜜。
2.2将步骤2.1混合的原料维持在230℃-250℃，2.3-2.7MPa的条件下反应2h，得到固液混合物A；
2.3将固液混合物A离心，取得固体混合物a和液体混合物b；
(3)混合压制：
3.1将步骤1制备的半裂解稻壳和步骤2亚临界水技术处理得到的固体混合物a混合后压制成型。
可以理解的是，混合压制前，对固体混合物a进行烘干粉碎。
综上所述，本发明利用天然原料通过高温分解获得氨基酸，原料来源广阔，方便收集，适合大规模生产，而且全过程无污染，保留了原本的氨基酸生物活性，既可以做肥料，也可以做饲料；并且进一步与半裂解稻壳混合，通过稻壳的壳腔结构，在固态基肥内部提供支撑以及产生一定孔隙结构，提高肥料透气性、透释性，防止肥料内部过热过度腐化，失去肥力，并且部分固体基肥处于稻壳壳腔的内部，能够缓慢释放肥效。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
