一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法及其装置

本发明涉及农业废弃物资源化利用领域，更具体地，涉及一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法及其装置。

背景技术：

蔬菜种植作为我国的传统产业，在农村经济中占有重要的地位，是农民增收、致富的重要途径之一。大面积的蔬菜种植，丰富了市民的菜篮子，满足了人们的生活需求，但随之而来的是产生大量尾菜即蔬菜废弃物。尾菜是指蔬菜产品收获及加工过程中丢弃的无商品价值的根、茎、叶、烂果等。据测算：每亩蔬菜大棚年产废弃物(茎秆、烂果等)大约3吨左右，数量巨大。在我国集中的蔬菜规模生产区，由于茬口多，常年都有尾菜的产生。同时由于尾菜的产生期集中，一般都是大量堆积在公路边、乡村道路旁、田地内、沟渠内、耕地旁等。由于含水量较高，通常不容易对尾菜进行焚烧处理；同时由于尾菜有机成分含量高，堆放或者填埋都会产生大量的渗滤液，极易造成堆放区域的土壤和地表水体的污染。特别是在夏季高温时期，容易腐烂，造成有害病原菌传播。这些污染及病害在蔬菜主产区表现尤为突出，严重影响蔬菜产业的健康发展与农村环境的改善。合理利用蔬菜废弃物以减少环境污染、提高农业废弃物资源化利用率已经越来越得到重视。

目前关于尾菜的处理方式主要包括堆肥(刘涛，何冬兰，李晓华，程国军，左帮烈，左伟.一种利用蔬菜尾菜制备有机肥的方法[p].湖北省：cn107445657b，2020-09-11.)、厌氧发酵(褚润，张希云.一种尾菜生态循环处理利用工艺[p].甘肃省：cn111549078a，2020-08-18.)、厌氧和好氧发酵结合等。尾菜的含水量一般在90％左右，如果采用堆肥的方式进行处理，首先需要降低尾菜的含水量，添加蓬松物质用来增加孔隙率，另外堆肥的周期一般都较长，需要人工进行不断翻堆，这些都造成了菜农对尾菜堆肥应用的积极性不高。第二种利用方式厌氧发酵虽然能够生产沼气作为能源，但是厌氧发酵的工艺极度依赖高效反应器的性能，受到设施及工艺的较大限制，另外厌氧发酵最终产物也会产生废水废渣的新污染源。厌氧和好氧发酵结合的方式需同时建立好氧和厌氧两套系统，设备投资和运行成本较高。综合来看，无论堆肥还是厌氧发酵都需要一定的设施建设成本，对技术的要求也较高，实际应用中难以进行大范围的推广应用。

液体肥料和固体肥料相比，具有水溶性好、吸收迅速、营养成分均一的优势，且施用液体肥料人工成本相对较低。尾菜含水率高、营养丰富、除部分发生病虫害组织外基本无毒害。尾菜资源生产液体肥料可以避免做其他用途干制过程中造成的浪费，也绕开了容易发霉变质等不利因素，资源化利用率也会大幅提高。中国专利cn109608242a公开了白菜尾菜生产肥料的方法，中国专利cn111549078a公开了一种尾菜生态循环处理利用工艺，上述现有技术在对尾菜进行破碎预处理后，需要先经过固液分离将尾菜汁和尾菜渣分离开，再分别对尾菜渣进行固体发酵制备有机肥，尾菜汁进行发酵制备液体肥料；由于先对破碎后的尾菜进行了固液分离，所以制备的液体肥料不包含尾菜渣中的营养元素，对于尾菜利用不够彻底；同时分离后的尾菜汁还需要添加其他原料再进行液体肥料的发酵，操作繁琐。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种利用尾菜生产高效液体肥料的尾菜处理方法，新鲜尾菜经破碎匀浆后酶解，尾菜无需脱水，经酶解与多级过滤得到尾菜原液，尾菜原液经混配得到不同养分配比的的液体肥料。本申请是得到尾菜匀浆液之后直接酶解，酶解结束后才固液分离，与现有技术相比，尾菜利用更彻底，酶解后营养物质释放的更加充分，液体肥料的营养物质更加全面，同时酶解后的少量固体可以用来堆肥，比例大的尾菜的酶解液体可直接用来生产液体肥料，且养分不会造成流失，生产可完全实现自动化，肥料的营养价值及可商品性更高；所述方法操作容易，技术简单，自动化程度高，可生产成本较低的液体肥料，实现尾菜的资源化利用。

本发明的第一个目的是提供一种利用尾菜生产高效液体肥料的方法。

本发明的第二个目的是提供一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法所用的装置。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种利用尾菜生产高效液体肥料的方法，包括以下步骤：

s1.原料预处理：收集尾菜，进行预处理，破碎匀浆，得到尾菜匀浆液；

s2.酶解：将步骤s1得到的尾菜匀浆液添加复合酶分散剂进行酶解；

s3.固液分离：分离步骤s2尾菜酶解液中的不溶物，得到不含固体杂质的尾菜酶解原液；

s4.液体肥料生产：利用尾菜原液作为生产液体肥料的原料，按照设定的不同配方与氮溶液、磷溶液、钾溶液、有机溶液及中微量元素母液进行自由混配，得到适合不同作物的养分全面的尾菜液体肥料。

本发明所述利用尾菜生产高效液体肥料的方法，步骤s1原料预处理：收集区域尾菜后进行预处理，利用匀浆机进行破碎匀浆，得到尾菜匀浆液；步骤s2酶解：将s1得到的尾菜匀浆液转入到酶解池，添加适量复合酶分散剂进行酶解，最大限度使尾菜匀浆液降解、液化，提高尾菜匀浆液的流动性，从而最大程度地利用尾菜；步骤s3固液分离：通过三级分离池过滤较大的未分解不溶物，最下层分离池连接固液分离机，得到不含固体杂质的尾菜酶解原液；步骤s4液体肥料生产：利用尾菜酶解液作为生产液体肥料的原料，按照设定的不同配方自由与氮溶液、磷溶液、钾溶液、有机溶液及中微量元素母液进行自动化混配，得到适合不同作物的养分全面的尾菜液体肥料。

优选地，步骤s1中所述预处理为对尾菜进行清洗，去除杂质以及农药。

进一步优选地，步骤s1中所述清洗是加入市售的蔬菜清洗剂去除杂质以及农药。

优选地，步骤s2中所述复合酶分散剂包含复合生物酶与分散剂，其中复合生物酶包含甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶，分散剂包含玉米淀粉与稻壳粉。

优选地，步骤s2中所述复合生物酶与分散剂质量比例为1:10。

优选地，步骤s2中所述甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶质量比例为20～30:20～30:15～35:15～35。

进一步优选地，步骤s2中所述甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶质量比例为30:20:15:35。

进一步优选地，步骤s2中所述玉米淀粉与稻壳粉质量比例为1:1。

优选地，步骤s2中所述复合酶分散剂添加量为尾菜匀浆液的0.2～1.0％。

进一步优选地，步骤s2中所述复合酶分散剂添加量为尾菜匀浆液的0.2％。

优选地，步骤s2所述酶解条件为常温下5～9天。

进一步优选地，步骤s2所述酶解条件为常温下7～9天。

优选地，步骤s3中所述分离为三级过滤分离。

优选地，步骤s3中所述经过分离的尾菜酶解液通过连通的固液分离机去除尾菜酶解液中残存的固形不溶物等杂质，得到不含固体杂质的尾菜酶解原液；分离池池底以及固液分离器分离出来的固体物质可以收集起来用作堆肥使用。

优选地，步骤s3中所述分离后的尾菜酶解后液体经过碟片过滤器过滤，碟片过滤器精度为200μm，去除细小的固体杂质，使生产的液体肥料满足各种灌溉设施的要求。

一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法所用的装置，所述装置由清洗组件，传送组件，匀浆机，酶解分离池，固液分离器，碟片过滤器，第一离心泵，第一阀门，尾菜液原料罐，若干个母液罐，第二阀门，第二离心泵，成品混配罐，终端控制组件组成；所述清洗组件通过传送组件与匀浆机相连，匀浆机安装于酶解池的上方；酶解分离池的出料口连接固液分离器入料口；第一离心泵的入口通过碟片过滤器连接固液分离器的出料口，出口通过进料管与尾菜液原料罐入料口相连，进料管上设有第一阀门；尾菜液原料罐的出料口通过主管道连接成品混配罐，若干个母液罐通过支管道与主管道相连，主管道上设有第二阀门和第二离心泵，每个支管道上分别安装有阀门，终端控制组件通过控制各个阀门控制各个罐体的出液量。

优选地，所述清洗组件为气泡清洗机。

优选地，所述匀浆机为组织破碎匀浆机，利用匀浆机对尾菜进行无害化处理。

优选地，所述酶解分离池包括一级酶解池、二级分离池和三级分离池，一级酶解池、二级分离池、三级分离池，三者由高至低依次连通，三者之间用筛网隔断。

优选地，所述母液罐包括中微量元素液罐、有机溶液罐、氮溶液罐、磷溶液罐、钾溶液罐；各罐体均设有支管道与主管道相连。

优选地，所述混配罐内设有搅拌器。

优选地，所述混配罐设置有称重装置，以控制不同原料的添加量。

优选地，所述终端控制组件可以根据农艺师采集的田间数据自动计算出所需的不同原料肥液的用量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供了一种利用尾菜酶解原液生产高效有机液体肥料的方法，新鲜尾菜经破碎匀浆后酶解，尾菜无需脱水，经酶解与多级过滤得到尾菜原液，最大限度提高对尾菜的利用率；本发明含尾菜处理液液体复合肥料不仅可以增加作物产量，同时可以促进作物的生长和品质，对生菜的产率、株高、可溶性蛋白、可溶性糖、维生素c的增加分别可达13.4％、30.21％、12.57％、17.86％、31.53％。

2.本发明提供了一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法所用的装置，该设备简单，方便，尤其适用在尾菜集中的区域进行工厂化、规模化的生产高效有机液体肥料，能够提高尾菜的综合利用效益。

3.本发明提出制备尾菜生产液体肥料的方法生产工艺合理，建设成本低，从原料到成品液体肥之间的步骤相对比较简单、实用。可以实现新鲜尾菜无需脱水的步骤即可实现高度自动化的全营养液体肥料的生产。其对实现农业废弃物资源的循环利用，提供了一条行之有效的利用途径，从根本上解决了尾菜的利用难题，实现变“废”为宝与高效利用。

附图说明

图1是本发明利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法所用的装置流程图。

图2是本发明酶解分散剂不同添加量尾菜液cod含量差异。

图3是本发明不同质量配比复合酶发酵7d后固形物含量的差异。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料中

原料来源：甲基对磷硫水解酶为实验室购置甲基对硫磷水解酶基因自制的酶制剂，酶活力15万u/g；

脂肪酶：江苏瑞诚生物科技有限公司，酶活力10万u/g；

果胶酶：武汉博聚鑫生物科技有限公司，酶活力50万u/g；

纤维素酶：深圳拓建生物科技有限公司，酶活力20万u/g。

实施例1一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法所用的装置

一种利用尾菜生产高效有机液体肥料的方法所用的装置，所述装置由清洗机1、传送带2、破碎匀浆机3、酶解分离池4、固液分离器5、碟片过滤器6、第一离心泵7、第一电磁阀门8、尾菜液原料罐9、中微量元素液罐10、有机溶液罐11、氮溶液罐12、磷溶液罐13、钾溶液罐14、第二电磁阀门15、第二离心泵16、成品混配罐17、搅拌器18、终端控制系统19组成。其中所述酶解分离池4包括一级酶解池4-1、二级分离池4-2、三级分离池4-3。

所述清洗机1通过传送带2与破碎匀浆机3相连，破碎匀浆机3安装于一级酶解池4-1的上方，一级酶解池4-1、二级分离池4-2、三级分离池4-3三者由高至低依次连通，三者之间用不锈钢筛网隔断；固液分离器5直接连接三级分离池4-3出料口；第一离心泵7的入口通过碟片过滤器6连接固液分离器5，出口通过进料管与尾菜液原料罐9入料口相连，进料管上设有第一电磁阀门8；尾菜液原料罐9的出料通过主管道连接成品混配罐17，混配罐17内设有搅拌器18；中微量元素液罐10、有机溶液罐11、氮溶液罐12、磷溶液罐13与钾溶液罐14各原料罐通过支管道与主管道相连，主管道上设有第二电磁阀门15和第二离心泵16，每个支管道上分别安装有气动阀门；终端控制系统19通过控制各个阀门控制各个罐体的出液量。

所述装置的使用方法和原理：将收集的尾菜直接倾倒入清洗机1的投料口，清洗完成后的尾菜通过传送带2直接投入破碎匀浆机3中，破碎匀浆机3安装于一级酶解池4-1的上方，破碎匀浆好的尾菜渣液直接流入一级酶解池4-1中，一级酶解池4-1、二级分离池4-2、三级分离池4-3中间设置不同高度的不锈钢滤网，酶解完成经过粗滤的尾菜酶解液通过固液分离器7吸入，分离掉较大固体残渣后的尾菜酶解液再经过碟片过滤器6的二次过滤以保证尾菜酶解液作为生产原料的细度，开启第一电磁阀门8通过第一离心泵7可以将尾菜酶解液抽入尾菜液原料罐9中待用，通过终端控制系统19来控制尾菜液原料罐9、中微量元素液罐10、有机溶液罐11、氮溶液罐12、磷溶液罐13与钾溶液罐14上方的电磁阀门的开合以及第二离心泵16的运行，成品混配罐17搭配有搅拌器18，可以保证不同原料以及水混合均匀，同时成品混配罐17搭载有称重装置用来控制不同原料的添加量，持续搅拌半小时以上即得到所需的配方液体肥料。

实施例2酶解分散剂不同添加量尾菜液cod含量的差异

一种利用尾菜生产高效液体肥料的方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：收集尾菜后使用市售果蔬清洗剂对尾菜进行清洗，利用组织破碎匀浆机进行破碎匀浆，得到尾菜匀浆液。

(2)酶解：将步骤(1)得到的尾菜匀浆液，分别添加尾菜匀浆液0.2％、0.5％、0.8％、1％的酶解分散剂进行酶解，常温下酶解7天，最大限度使尾菜匀浆液降解、液化，提高尾菜匀浆液的流动性。复合酶分散剂中复合生物酶与分散剂混合质量比例为1:10。其复合生物酶包含的甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶混合质量比例为30:20:15:35，分散剂包含的玉米淀粉与稻壳粉混合质量比例为1:1。

(3)固液分离：通过三级分离池分离较大的未分解不溶物，最下层分离池连接固液分离机，得到不含固体杂质的尾菜酶解原液。

(4)液体肥料生产：利用尾菜酶解原液作为生产液体肥料的原料，按照设定的不同配方自由与氮溶液、磷溶液、钾溶液、有机溶液及中微量元素母液进行自动化混配，得到适合不同作物的养分全面的高效液体肥料。

酶解液的测定具体操作步骤为取3ml稀释100倍的酶解液于消解管中，用移液枪准确加入1ml掩蔽剂混匀，依次加入3ml消解液，5ml催化剂，旋紧密封盖，混匀，将消解管按一定顺序放置于雷磁cod检测装置中，在165℃下消解90min，自然冷却后用可见分光光度计在600nm波长下测定吸光度，通过标准曲线方程与发酵液稀释倍数，计算出尾菜酶解液的cod值。酶解分散剂不同添加量尾菜液cod含量差异如图2所示。

检测分别添加尾菜匀浆液0.2％、0.5％、0.8％、1％的酶解分散剂进行酶解的尾菜液cod值发现，各处理cod值呈现逐渐增加然后快速下降的趋势，在第6天时达到最大值，之后趋于平稳。总体来看增加酶解分散剂用量对cod含量的趋势并未造成显著的影响，综合成本考虑，本发明最佳的酶解分散剂最佳的添加量为0.2％，最佳的酶解周期为7～9天。

实施例3复合生物酶不同比例配比对尾菜酶解效率的影响

一种利用尾菜生产高效液体肥料的方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：收集尾菜后使用市售果蔬清洗剂对尾菜进行清洗，利用组织破碎匀浆机进行破碎匀浆，得到尾菜匀浆液。

(2)酶解：将步骤(1)得到的尾菜匀浆液，添加尾菜匀浆液0.2％的酶解分散剂进行酶解，常温下酶解7天，最大限度使尾菜匀浆液降解、液化，提高尾菜匀浆液的流动性。复合酶分散剂中复合生物酶与分散剂混合质量比例为1:10。其中复合生物酶包含的甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶混合，本实施例新选择不同质量比例的配比，分别为25:25:25:25、30:20:15:35、20：30:35:15三种不同的组合，分散剂包含的玉米淀粉与稻壳粉混合质量比例为1:1。不同质量配比复合酶发酵7d后固形物含量的差异如图3所示。

(3)固液分离：通过三级分离池分离较大的未分解不溶物，最下层分离池连接固液分离机，得到不含固体杂质的尾菜酶解原液。

(4)液体肥料生产：利用尾菜酶解原液作为生产液体肥料的原料，按照设定的不同配方自由与氮溶液、磷溶液、钾溶液、有机溶液及中微量元素母液进行自动化混配，得到适合不同作物的养分全面的高效液体肥料。

通过检测尾菜酶解液的固形物含量可以反映不同配比复合生物酶的酶解效率，检测发现质量配比为30:20:15:35的复合生物酶固形物含量最低，因此更有利于后期的分离过滤及生产。同时也发现，在质量配比为30:20:15:35时，尾菜液的臭味更淡，更有利于作为原料来生产商品液体肥料。

实施例4利用尾菜生产高效液体肥料

一种利用尾菜生产高效液体肥料的方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：收集尾菜后使用市售果蔬清洗剂对尾菜进行清洗，利用组织破碎匀浆机进行破碎匀浆，得到尾菜匀浆液。

(2)酶解：将步骤(1)得到的尾菜匀浆液，添加尾菜匀浆液0.2％的酶解分散剂进行酶解，常温下酶解7天，最大限度使尾菜匀浆液降解、液化，提高尾菜匀浆液的流动性。复合酶分散剂中复合生物酶与分散剂混合质量比例为1:10。其复合生物酶包含的甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶混合质量比例为30:20:15:35，分散剂包含的玉米淀粉与稻壳粉混合质量比例为1:1。

(3)固液分离：通过三级分离池分离较大的未分解不溶物，最下层分离池连接固液分离机，得到不含固体杂质的尾菜酶解原液。

(4)液体肥料生产：利用尾菜酶解原液作为生产液体肥料的原料，按照设定的不同配方自由与氮溶液、磷溶液、钾溶液、有机溶液及中微量元素母液进行自动化混配，得到适合不同作物的养分全面的高效液体肥料。

对比例1：

(1)原料预处理：收集尾菜后使用市售果蔬清洗剂对尾菜进行清洗，利用固液分离器压榨尾菜汁，得到大量尾菜渣，同时收集获得的尾菜汁待用。

(2)酶解：将步骤(1)得到的尾菜汁，添加尾菜汁0.2％的复合酶分散剂进行酶解，常温下酶解7天，最大限度使尾菜汁酶解充分。复合酶分散剂中复合生物酶与分散剂混合质量比例为1:10。其复合生物酶包含的甲基对磷硫水解酶、脂肪酶、果胶酶与纤维素酶混合质量比例为30:20:15:35，分散剂包含的玉米淀粉与稻壳粉混合质量比例为1:1。

(3)过滤：对酶解后的尾菜汁进行三级过滤，得到不含杂质的尾菜汁酶解原液。

(4)液体肥料生产：利用尾菜汁酶解原液作为生产液体肥料的原料，按照设定的不同配方自由与氮溶液、磷溶液、钾溶液、有机溶液及中微量元素母液进行自动化混配，得到适合不同作物的养分全面的高效液体肥料。

实施例5利用尾菜液配制液体复合肥田间应用试验

(1)试验背景

试验地点：广东省江门市鹤山市平汉村

试验时间：2020年3月-2020年6月

试验作物：生菜

试验土壤：壤土

试验方案：本试验共设置本发明实施例1制备的尾菜处理液配制液体复合肥、对比例1制备的尾菜汁处理液配制液体复合肥和常规施肥三个处理。常规施肥采用当地种植户普遍采用的成都市新都化工股份有限公司“嘉施利”大量元素水溶肥(n:p:k为16：16：16)。

施肥方式均为滴灌；

含尾菜处理液液体复合肥配方为：实施例4所得尾菜处理液10份，氮溶液8份，磷溶液2份，钾溶液5份，中微量元素液0.1份，充分混匀后倒入溶肥池，加入适量的水，利用注肥泵将肥液注入田间灌溉管道，同时确保田间肥水ec值为2.5左右。

含尾菜汁处理液液体复合肥配方为：对比例1所得尾菜处理液10份，氮溶液8份，磷溶液2份，钾溶液5份，中微量元素液0.1份，充分混匀后倒入溶肥池，加入适量的水，利用注肥泵将肥液注入田间灌溉管道，同时确保田间肥水ec值为2.5左右。

(2)试验结果如表1、2、3所示。

表1尾菜肥及对比肥料对生菜产量影响

表1结果表明，与常规大量元素水溶肥相比，滴灌施用本发明含尾菜处理液液体复合肥料增加了生菜的产量，单(亩)产量增加246.5kg，增产率达到13.4％；滴灌施用含本发明对比例1尾菜汁处理液液体复合肥料也增加了生菜的产量，单(亩)产量增加75.3kg，增产率为4.1％；含实施例4尾菜处理液液体复合肥料的增产率明显高于含对比例1尾菜汁处理液复合肥料的增产率。

表2：尾菜肥及对比肥料对生菜生长的影响

表2结果表明，与常规大量元素水溶肥相比，滴灌施用本发明含尾菜处理液液体复合肥料促进了生菜的生长，株高、叶面积、地上部鲜重分别增加了30.21％、6.49％、10.55％；含实施例4尾菜处理液液体复合肥料对生菜生长的促进优于对比例1尾菜汁处理液复合肥料，同时也比常规肥料促生作用明显，尤其表现在株高上；而且尾菜肥处理地上部分的平均鲜重也明显高于其他处理。

表3：尾菜肥及对比肥料对生菜品质的影响

表3结果表明，尾菜肥具有提高生菜品质的作用，尾菜肥处理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、维生素c含量均明显高于尾菜汁肥与常规肥处理。与常规大量元素水溶肥相比，滴灌施用本发明含尾菜处理液液体复合肥料的生菜的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素c分别增加了12.57％、17.86％、31.53％。

由此可见本发明将尾菜匀浆后先发酵在分离制备得到的尾菜处理液肥料效果更好。同时，本发明的含尾菜处理液制备简单，滴灌施用本发明的含尾菜处理液液体复合肥料不会引起田间灌溉系统的故障，在品质农业越来越深入人心的现代，尾菜肥也将更符合现代绿色农业的要求。本发明所生产的含尾菜处理液液体复合肥料应用范围将得到极大提升，肥料的商品性也将得到极大提高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。