[發明專利]一種美植磚的生產系統和方法

在審

• 申請號: 201711322231.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN107903121A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 王惠惠;肖磊;巴玉鑫;劉春亞;房凱;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京源農炭肥技術有限公司
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00;C05G5/00;A01G24/60;A01G24/22;A01G24/23;A01G24/27;A01G24/25;A01G24/10
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙)11446
• 代理人: 冷文燕,劉國偉

技術領域

本發明總地涉及無土栽培，具體涉及一種美植磚的生產系統及方法。

背景技術

由于國家土地資源緊缺，無土栽培技術逐漸興起。無土栽培主要依靠栽培基質給植物提供營養。有機生態型無土栽培是采用固體有機培養基來培育蔬果，這種方法耗能低，管理方便。培養基在栽培過程中起著至關重要的作用。目前培養基一般采用草炭為主要原料，草炭屬于不可再生資源，由于其需求量逐年上升，導致培養基的基質成本價格較高。且如果不合理配置基質成份，栽培作物很容易出現營養不良的現象。此外，無土栽培基質普遍存在緩沖能力差的問題，導致后期水肥排出不順暢，造成栽培作物出現爛根或營養吸收不充分。

生物炭是生物質在缺氧條件下不完全燃燒產生的富炭產物。常見的生物炭包括秸稈炭、木炭、花生殼炭等。生物炭含有酚羥基、羧基、醇羥基、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基、羰基、甲氧基等多種基團。由于這些活性基團的存在，決定了生物炭具備較高的親水性、離子交換性、絡合能力及吸附能力，對土壤中銨根離子、硝酸鹽有良好的吸附能力，也具有一定的保肥性能，施加到土壤中能夠有效減少氮素的流逝。同時，生物炭中的醌基能抑制土壤中的脲酶活性，因而能有效抑制尿素水解成銨態氮過程，降低氨的揮發損失。生物炭施入土壤中能夠增加土壤有機質含量，改良酸性土壤，吸附固定有機污染物及重金屬等等。生物炭的這些特點使之能成為一種良好的肥料緩釋劑，與化學肥料混合使用可明顯提高肥料利用率，增加作物產量，對促進農業可持續發展具有重要作用。因此，采用生物炭作為無土栽培基質的原料具有很好的應用前景和意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用生物炭為原料的美植磚的生產系統及方法。美植磚是一種有機無機相結合的無土栽培基質，專門適用于城鎮居民小型空間如屋頂、陽臺、露臺或企業廠房屋頂等領域應用的新型有機蔬菜生產栽培基質。

本發明提供了一種美植磚的生產系統,其中,所述生產系統包括炭化單元、發酵單元、混勻單元和擠壓單元。所述炭化單元包括粉碎秸稈進口、生物炭出口和高溫油氣出口；所述發酵單元包括進料口和腐熟料出口；所述混勻單元包括生物炭進口、腐熟料進口、肥料進口、粘結劑進口和混合料出口；所述擠壓單元包括混合料進口和美植磚出口；所述炭化單元的生物炭出口連接所述混勻單元的生物炭進口，所述發酵單元的腐熟料出口連接所述混勻單元的腐熟料進口，所述混勻單元的混合料出口連接所述擠壓單元的混合料進口。

優選地，根據前述的生產系統，其中，所述生產系統還包括高溫油氣直燃單元和發電單元。所述高溫油氣直燃單元包括高溫油氣入口、助燃氣入口、煙氣出口、水入口和蒸汽出口；所述發電單元包括蒸汽入口和冷凝水出口；所述炭化單元的高溫油氣出口連接所述高溫油氣直燃單元的高溫油氣入口，所述高溫油氣直燃單元的蒸汽出口連接所述發電單元的蒸汽入口。

更優選地，根據前述的生產系統，其中，所述生產系統還包括粉碎單元，所述粉碎單元包括秸稈入口和粉碎秸稈出口，所述粉碎秸稈出口連接所述炭化單元的粉碎秸稈入口；所述生產系統還包括打孔單元，所述打孔單元包括美植磚入口，所述美植磚入口連接所述擠壓單元的美植磚出口。

再優選地，根據前述的生產系統，其中，所述發電單元分別連接所述擠壓單元和所述打孔單元，所述發電單元產生的電能供所述擠壓單元和所述打孔單元使用。

本發明還提供了一種使用上述任一生產系統生產美植磚的方法，其中，所述方法包括：

(1)將粉碎后的農作物秸稈送入所述炭化單元進行炭化得到生物炭和高溫油氣。

(2)將鋸末、稻殼、豆渣、甘蔗渣和畜禽糞便混合成發酵原料，送至所述發酵單元進行發酵7-10天得到腐熟料，所述發酵溫度為25-35℃；所述發酵原料的碳氮比為15-25。

(3)將步驟(1)得到的生物炭和步驟(2)得到的腐熟料送入所述混勻單元，與肥料和粘結劑一起進行混勻得到混合料。所述肥料優選為氮磷鉀及中微量元素肥料.所述粘結劑優選為膨潤土或凹凸棒。

(4)將步驟(3)得到的混合料送入擠壓單元進行擠壓得到美植磚，擠壓壓力為50-150兆帕。

優選地，根據前述的方法，其中，步驟(3)中所述生物炭：腐熟料：肥料：粘結劑的質量比為1-4:1-4:1-4:0.2-2。

優選地，根據前述的方法，其中，步驟(1)中炭化溫度為400-700℃，時間為30-60min。

優選地，根據前述的方法，其中，所述方法還包括：將步驟(1)得到的高溫油氣送入所述高溫油氣直燃單元進行燃燒以加熱水產生蒸汽；將得到的蒸汽送入所述發電單元以產生電能。