一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法与流程

本发明属于餐厨垃圾综合利用技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法。

背景技术：

在餐厨垃圾的危害日益突出的情况下，如何对餐厨垃圾进行有效的资源化、减量化、无害化处理是面临的重点问题之一。餐厨垃圾是丰富的有机质资源。我国餐厨垃圾主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨、鱼刺等，为固液混合态，且比较粘稠。化学成分复杂，主要包括水、蛋白质、脂类、淀粉、纤维素和无机盐等，富含磷、氮、钙、钾及各种微量元素，这些营养成分可制作优质的作物肥料，实现资源循环再利用。

餐厨垃圾造成污染，但也是宝贵的可再次利用资源，应寻求快速、有效、安全、环保的处理方式将餐厨垃圾中的有机质转废为宝。国内现阶段餐厨垃圾处理技术有厌氧消化技术、好氧生物处理技术、饲料化处理技术、卫生填埋技术、焚烧法。上述方法经济性极差，营养成分不平衡，普遍添加化学材料，尾气处理难、易形成二次污染，不利于农业的可持续发展，不利于商业化运作。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法。通过该方法利用粗粉碎、超微粉碎水解和超微粉碎酶解等技术，制备出脱盐脱脂的富含有机酸氨基酸的水溶肥料，生产的水溶肥料满足ny1429-2010《含氨基酸水溶肥料》标准要求。是一种新型、高效、安全、绿色、环保的有机液态肥。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将餐厨垃圾依次经过搅拌、粗粉碎、磁选和离心分离后，得到餐厨垃圾分离液和餐厨垃圾固体材料，将餐厨垃圾分离液经沙滤装置脱脂除油后，置于容器中煮沸，蒸馏析出盐分结晶，得到蒸馏浓缩液，备用；

（2）将步骤（1）得到的餐厨垃圾固体材料与蒸馏浓缩液混合后置于超微粉碎系统中，加入添加剂进行超微粉碎水解，得到水解原料，备用；

（3）在步骤（2）得到的水解原料中加入蛋白水解酶，添加调酸剂调整ph至5-9，进行超微粉碎酶解，得到酶解原料，备用；

（4）取步骤（3）得到的酶解原料与碳纳米管、生物胶和水混合，进行络合反应，反应完成后得到有机液态肥。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（1）中采用破碎机进行粗粉碎，反应条件为：搅拌转速1000-2000r/min，温度50-70℃，ph值6-8，粉碎时间10-30min。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（1）中离心条件为：离心转速8000-10000r/min，离心时间25-30min，离心温度0-4℃。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（2）中添加剂与餐厨垃圾固体材料和蒸馏浓缩液混合的质量比为1:100，所述添加剂为高锰酸钾和钴胺素中的一种或两种。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（3）中蛋白水解酶与水解原料的重量比为1:50-100，其中蛋白水解酶的酶活力以100000u/g计。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（3）中采用恒温超微粉碎系统进行超微粉碎酶解，反应条件为：转速5000-10000r/min，温度30-50℃，酶解时间24-36h。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（3）中调酸剂为腐殖酸和柠檬酸中的一种或两种。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（4）中按酶解原料70-90份、碳纳米管10-30份、生物胶1-5份和水100-200份混合。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（4）中络合反应条件为：温度为50-70℃，反应时间为2-5h。

所述的一种餐厨垃圾脱盐脱脂处理制备有机液态肥的方法，其特征在于所述步骤（4）中生物胶为阿拉伯胶和纯天然生物蜂胶中的一种或两种。

本发明具有的有益效果：该方法利用粗粉碎、超微粉碎水解和超微粉碎酶解等技术，制备出脱盐脱脂的富含有机酸氨基酸的新型、高效、安全、绿色、环保的水溶肥料，是发展绿色有机农业的优选。该方法制备的餐厨垃圾肥料存在营养成分均衡，不会造成二次污染，利于农业的可持续发展。

附图说明

图1为实施例5中的大田试验图。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

（1）将餐厨垃圾依次经过搅拌、粗粉碎、磁选和离心分离后，得到餐厨垃圾分离液和餐厨垃圾固体材料，将餐厨垃圾分离液经沙滤装置脱脂除油后，置于容器中煮沸，蒸馏析出盐分结晶，得到蒸馏浓缩液，备用。粗粉碎采用破碎机，控制条件为主机转速1000r/min，温度60℃，反应液ph值6-8，粉碎时间20min。高速离心机的离心速度8000r/min，离心时间25min，离心温度0℃。

（2）将步骤（1）得到的餐厨垃圾固体材料与蒸馏浓缩液混合后置于超微粉碎系统中，加入与总质量比为1:100的高锰酸钾进行超微粉碎水解，得到水解原料，备用。

（3）在步骤（2）得到的水解原料中加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与水解原料的重量比为1:50，其中蛋白水解酶的酶活力以100000u/g计，添加柠檬酸调整ph至5-9，进行超微粉碎酶解，恒温超微粉碎系统的控制条件为主机转速5000r/min，温度40℃，酶解时间30h，得到酶解原料，备用。

（4）取步骤（3）得到的酶解原料80kg与碳纳米管10kg、阿拉伯胶2kg和水150kg混合，在温度65℃下，进行络合反应4h，反应完成后得到有机液态肥，计量包装。

实施例2：

（1）将餐厨垃圾依次经过搅拌、粗粉碎、磁选和离心分离后，得到餐厨垃圾分离液和餐厨垃圾固体材料，将餐厨垃圾分离液经沙滤装置脱脂除油后，置于容器中煮沸，蒸馏析出盐分结晶，得到蒸馏浓缩液，备用。粗粉碎采用破碎机，控制条件为主机转速1000r/min，温度70℃，反应液ph值6-8，粉碎时间30min。高速离心机的离心速度9000r/min，离心时间28min，离心温度2℃。

（2）将步骤（1）得到的餐厨垃圾固体材料与蒸馏浓缩液混合后置于超微粉碎系统中，加入与总质量比为1:100的高锰酸钾进行超微粉碎水解，得到水解原料，备用。

（3）在步骤（2）得到的水解原料中加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与水解原料的重量比为1:70，其中蛋白水解酶的酶活力以100000u/g计，添加腐殖酸调整ph至5-9，进行超微粉碎酶解，恒温超微粉碎系统的控制条件为主机转速7000r/min，温度50℃，酶解时间36h，得到酶解原料，备用。

（4）取步骤（3）得到的酶解原料90kg与碳纳米管20kg、纯天然生物蜂胶5kg和水200kg混合，在温度70℃下，进行络合反应5h，反应完成后得到有机液态肥，计量包装。

实施例3：

（1）将餐厨垃圾依次经过搅拌、粗粉碎、磁选和离心分离后，得到餐厨垃圾分离液和餐厨垃圾固体材料，将餐厨垃圾分离液经沙滤装置脱脂除油后，置于容器中煮沸，蒸馏析出盐分结晶，得到蒸馏浓缩液，备用。粗粉碎采用破碎机，控制条件为主机转速2000r/min，温度70℃，反应液ph值6-8，粉碎时间10min。高速离心机的离心速度10000r/min，离心时间25min，离心温度4℃。

（2）将步骤（1）得到的餐厨垃圾固体材料与蒸馏浓缩液混合后置于超微粉碎系统中，加入与总质量比为1:100的钴胺素进行超微粉碎水解，得到水解原料，备用。

（3）在步骤（2）得到的水解原料中加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与水解原料的重量比为1:100，其中蛋白水解酶的酶活力以100000u/g计，添加柠檬酸调整ph至5-9，进行超微粉碎酶解，恒温超微粉碎系统的控制条件为主机转速10000r/min，温度30℃，酶解时间24h，得到酶解原料，备用。

（4）取步骤（3）得到的酶解原料70kg与碳纳米管30kg、阿拉伯胶1kg和水100kg混合，在温度50℃下，进行络合反应2h，反应完成后得到有机液态肥，计量包装。

实施例4：

（1）将餐厨垃圾依次经过搅拌、粗粉碎、磁选和离心分离后，得到餐厨垃圾分离液和餐厨垃圾固体材料，将餐厨垃圾分离液经沙滤装置脱脂除油后，置于容器中煮沸，蒸馏析出盐分结晶，得到蒸馏浓缩液，备用。粗粉碎采用破碎机，控制条件为主机转速2000r/min，温度:55℃，反应液ph值6-8，粉碎时间15min。高速离心机的离心速度9000r/min，离心时间29min，离心温度3℃。

（2）将步骤（1）得到的餐厨垃圾固体材料与蒸馏浓缩液混合后置于超微粉碎系统中，加入与总质量比为1:100的钴胺素进行超微粉碎水解，得到水解原料，备用。

（3）在步骤（2）得到的水解原料中加入蛋白水解酶，蛋白水解酶与水解原料的重量比为1:80，其中蛋白水解酶的酶活力以100000u/g计，添加腐殖酸调整ph至5-9，进行超微粉碎酶解，恒温超微粉碎系统的控制条件为主机转速8000r/min，温度45℃，酶解时间28h，得到酶解原料，备用。

（4）取步骤（3）得到的酶解原料85kg与碳纳米管24kg、阿拉伯胶和纯天然生物蜂胶共3kg、水110kg混合，在温度55℃下，进行络合反应3h，反应完成后得到有机液态肥，计量包装。

实施例5：

为了验证上述液态肥应用效果，试验于2019年在中国水稻研究所试验基地进行。

试验区概况：

试验区土壤为壤质粘土，肥力均匀，耕层土壤（0-30cm）ph为6.9，有机质为36.8g/kg，全氮为2.7g/kg，速效氮为142.1mg/kg，速效磷为17.5mg/kg，速效钾为141.3mg/kg，田间排灌方便。

试验设计：

供试水稻品种为当地广泛种植的单季稻甬优1540，该品种在浙江省全生育期约140天，产量可达700kg/亩。供试肥料为有机液态肥，尿素（含n46%），过磷酸钙（p2o512%），氯化钾（含k2o60%）。尿素、过磷酸钙与氯化钾采购于当地肥料经销商。

试验设4个处理，即常规施氮（t0）、常规施氮+有机液态肥（t1）、减氮20%+有机液态肥（t2）、减氮30%+有机液态肥（t3）。甬优1540常规施肥处理为施用氮肥（n）纯量12kg/亩，按照基肥:分蘖肥:穗肥=4:3:3分三次施入；磷肥（p2o5）纯量6kg/亩，一次性基施；钾肥（k2o）纯量8kg/亩，按基肥和保花肥=6:4分两次施入。

有机液态肥施肥时间分别为移栽前（送嫁肥，移栽前2-3天）、分蘖肥、穗肥，且按照30g/亩（1:600稀释）、60g/亩（1:300稀释）和60g/亩（1:200稀释）施肥量喷施。小区采用随机区组设计，每个处理3次重复。每个小区面积26.2m²。小区之间用土埂隔开，单独排灌，重复之间设走道。2019年5月22日播种育秧，6月20日移栽，甬优1540在11月12日收割测产。

研究结果：

如表1所示，t0和t1、t2t3相比，结实率与千粒重无差异显著，说明在减氮20%+有机液态肥情况下，可以达到常规施氮的效果。t0和t1、t2t3相比，成穗率差异显著，说明在减氮20%+有机液态肥（t2）、减氮30%+有机液态肥（t3）情况下，可以显著提高成穗率。t0和t1、t2t3相比，每穗粒数差异显著。说明在减氮20%+有机液态肥（t2）、减氮30%+有机液态肥（t3）情况下，可以显著增加每穗粒数。

表1水稻产量构成因子

如表2所示，t0与t1、t2、t3相比，整精米率无差异显著，但精米率t2比t0、t1处理分别高出0.87、0.10。t0与t1、t2、t3相比糙米率无显著差异，但糙米率t2比t0、t1处理分别降低1.07、0.20。说明在减氮20%+有机液态肥情况下，比常规施氮处理提高精米率，降低糙米率。

表2稻米品质指标

如表3所示，t0、t3与t1、t2相比，收获期植株叶氮素含量差异显著。t2与t0、t1、t3相比，收获期植株茎氮素含量差异显著，t0与t1、t2、t3相比，收获期植株穗氮素含量差异显著。说明在减氮20%+有机液态肥情况下，可以比常规施氮的处理增加氮素含量，这与后期叶面喷施有着必然关系。

表3水稻收获期植株与土壤氮素含量

如表4所示，t1与t0、t1、t2相比，分蘖盛期、齐穗期、成熟期植株吸氮量差异显著。分蘖盛期植株吸氮量t1>t2>t0>t3，齐穗期植株吸氮量t1>t2>t3>t0，成熟期植株吸氮量t2>t1>t3>t0。说明在减氮20%+有机液态肥情况下，可以比常规施氮的处理增加氮素含量，这与后期叶面喷施有着必然关系。

表4各时期水稻植株吸氮量

如表5所示，t0与t1、t1、t2相比，氮素回收利用率、氮肥农学利用率差异显著。氮素回收利用率t2>t3>t1>t0，氮肥农学利用率t1>t2>t3>t0，氮肥生理利用率差异无显著，t1>t2>t3>t0。说明在减氮20%+有机液态肥情况下，可以比常规施氮的处理提高氮素回收利用率、氮肥农学利用率以及氮肥生理利用率。

表5成熟期稻田氮素利用率指标