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CN113620744A - 一种富磷生物炭及其制备方法、包含富磷生物炭的水培营养液 - Google Patents

一种富磷生物炭及其制备方法、包含富磷生物炭的水培营养液 Download PDF

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CN113620744A
CN113620744A CN202110930223.8A CN202110930223A CN113620744A CN 113620744 A CN113620744 A CN 113620744A CN 202110930223 A CN202110930223 A CN 202110930223A CN 113620744 A CN113620744 A CN 113620744A
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CN
China
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conveying device
phosphorus
inlet
outlet
conveyor
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CN202110930223.8A
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余广炜
江汝清
汪印
邢贞娇
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Institute of Urban Environment of CAS
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Institute of Urban Environment of CAS
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Abstract

本发明涉及一种富磷生物炭及其制备方法、包含富磷生物炭的水培营养液，富磷生物炭是将含磷的畜禽粪便经烘干、热解、冷却得到，其中热解的加热升温速率为15～30℃/min，终温温度为400～700℃，终温停留时间为30～60min，热解过程为无氧气氛下加热。水培营养液包括所述富磷生物炭，所述富磷生物炭为粉体，粒径为50‑200目，还包括硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、硫酸镁、铁盐溶液、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜和钼酸铵。本发明将畜禽粪污热解得到的富磷生物炭用于配制水培营养液，实现生物炭中磷的缓释以及提高水培植物生物量，不但为养殖废弃物热解产物生物炭提供新的应用途径，还可降低水培种植的成本，提高植物质量产量，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。

Description

一种富磷生物炭及其制备方法、包含富磷生物炭的水培营 养液
技术领域
本发明涉及无土栽培和固体废弃物无害化处理领域，尤其是一种富磷生物炭及其制备方法、包含富磷生物炭的水培营养液。
背景技术
我国农牧产业重点地点区因畜禽粪污未得到及时无害化处理与科学利用，致使其任意排放造成的环境污染问题日益突出。畜禽粪污经过加工获得的生物炭中含有丰富的有机物和植物所需的营养物质，总磷蕴含量约为378.50万t。目前，主要作为肥料施加到土壤中或与矿物肥料一起施用。
另一方面，水培种植营养液成分易于控制且能随时调节，可用在光照、温度适宜而没有土壤的地方。由于水培无需在土壤上培养，营养液可实现循环利用，不存在灌溉时水分渗漏流失的问题，可以使作物很好地吸收利用提供的营养成分，促进作物增产。
目前，水培营养液的种类较多，例如专利申请CN110122300A公开了一种蔬菜用水培营养液及其水培方法，可以延长营养液的使用寿命；专利申请CN106396918A公开了一种水培作物用水培肥制备方法，可以改善水培营养液的品质；授权发明专利CN107750892B公开了石墨烯改性室内水培植物培养液及其制备方法，克服了营养液中局部浓度差的问题；专利申请CN112321373A公开了一种水培营养液及其制备方法以及水培蔬菜的方法，可以促进蔬菜生长速度和提高蔬菜产量。
现有水培技术中，往往采用单一的均相液体作为培养基，其中的营养元素直接被吸收，无法达到缓慢控制吸收的效果。发明专利申请CN107494219A公开了一种富硒水稻育苗基质，包括:聚乙烯育苗盘，所述聚乙烯育苗盘内设有阻隔板，所述阻隔板的上方铺设有固体育苗基质、所述阻隔板的下方盛放有富硒稻苗营养液，所述固体育苗基质包括的原料成分及其质量份数为:生物炭65-70份、硫酸亚铁18-22份、硝酸钾5-8份、尿素9-12份、甲硝哩4-7份；所述富硒稻苗营养液包括的原料成分及其质量份数为:亚硒酸钠30-35份、生物腐蚀酸8-12份、微生物抗菌剂3-6份、水70-75份。通过上述方式，采用上层固体育苗基质加下层富硒营养液相配合，使栽培的稻苗硒含量高，苗壮品质好。该方法是采用生物炭作为固体育苗基质，没有将生物炭用做营养液的配料。
发明专利申请CN 106915920 A公开了一种生物炭水培基质、生产方法及其应用，利用浮床培养植物的方法，把生物炭水培基质的下部1/3-1/2浸入污染水体中，而剩余的上部高出水体，利用生物炭的毛细孔吸力使上部始终保持一定的水分含量，再在上部基质材料中种植植物。该方法，采用生物炭制备种植基质，能在氨氮浓度高达200-300mg.kg-1的猪场废水中能种多种花卉园艺植物，且长势良好，但不涉及添加生物炭作为水培营养液配方原料。
发明专利申请CN107750892 A涉及一种石墨烯改性室内水培植物培养液及其制备方法，由基础培养液和聚磷酸按一有机膨润土/石墨烯复合纳米材料添加剂组成，所述聚磷酸铰一有机膨润土/石墨烯复合纳米材料的制备方法如下:将质量分数70-85％的磷酸倒入反应器中，加热搅拌，温度升到75-80℃时加入尿素和有机膨润土，当温度升到110-120℃时，加入纳米级石墨烯，加料完毕后继续升温至120^-130℃时，搅拌反应10-20min，然后将产物在160-180℃下高温处理3-5h，冷却至室温经纳米粉碎后得聚磷酸钱一有机膨润土/石墨烯复合纳米材料。该发明的石墨烯改性室内水培植物培养液，可使植物在室内培养时不烂根、不发臭、无异味而且生长正常，但是制备过程复杂，且需要添加磷酸，而没有从现有含磷生物质废弃物(如猪粪等)中获取含磷生物炭，也不涉及将含磷生物炭用于改性水培营养液。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的水培技术中存在的不足，提供一种富磷生物炭，通过限定温度和升温速率绝氧热解，得到富磷生物炭，能够缓慢释放磷元素，用作制成植物生长。
本发明将该富磷生物炭运用于水培中，实现生物炭中磷的缓释以及提高水培植物生物量的目标，这不但为养殖废弃物热解产物生物炭提供新的应用途径，还可降低水培种植的成本，提高植物质量与产量，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。
市场上中常规的生物炭一般不含有磷元素，或者磷含量非常低，本发明将热解得到的富磷生物炭运用于水培，与常规生物炭相比，可以直接替代水培营养液中的磷酸盐组分，并可根据植物生长实现磷的缓释的过程。若将生物炭与磷酸盐简单混合，再配制的水培液与常规水培营养液差别不明显，生物炭与磷酸盐为独立组份，磷元素无法与生物炭中有无机组份完美结合，不能起到调控磷元素存在形态的作用，无法根据植物生物实现磷的缓释过程。
本发明提供的水培营养液包含富磷生物炭，还包含其他营养物质，富磷生物炭可以作为添加剂添加到任意常规水培液中，为了更好的地比较添加效果，本发明取市面上当前流行的水培营养液：改良的霍格兰营养液配方为例进行说明，该配方为：四水硝酸钙945mg/L；硝酸钾506mg/L；硝酸铵80mg/L；磷酸二氢钾272mg/L；硫酸镁240.5mg/L；铁盐溶液7.34mg/L；硼酸2.86mg/L；硫酸锰1.44mg/L；硫酸锌0.22mg/L；硫酸铜0.08mg/L；四水合钼酸铵0.02mg/L。发明人发现，将该营养液中的磷酸二氢钾272mg/L用生物炭来替代，具有更好的效果，从而得出生物炭微粉可以用于配制营养液，替代其中的磷组份的结论。
具体方案如下：
一种富磷生物炭的制备方法，将含磷的畜禽粪便经烘干、热解、冷却得到富磷生物炭，其中，所述热解的加热升温速率为15～30℃/min，终温温度为400～700℃，终温停留时间为30～60min，热解过程为无氧气氛下加热。
本发明还保护运用所述富磷生物炭的制备方法，制备得到的富磷生物炭，所述富磷生物炭的磷含量为20～40mg/g，pH＝9～12，比表面积为1.6～5m2/g。
本发明还保护一种所述富磷生物炭的用途，用于替代磷酸或磷酸盐，配制成水培营养液。
进一步的，所述水培营养液由常规水培溶液和所述富磷生物炭组成，所述富磷生物炭为粉体，粒径为50-200目，所述常规水培溶液不含有磷元素，所述富磷生物炭的含量为1～5g/L。
本发明还保护一种水培营养液，所述水培营养液包括所述富磷生物炭，所述富磷生物炭为粉体，粒径为50-200目，还包括硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、硫酸镁、铁盐溶液、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜和钼酸铵。
进一步的，所述富磷生物炭的含量为1～5g/L；
任选的，所述水培营养液的pH值为5.5～6.5。
进一步的，所述水培营养液中，各物质含量为：四水硝酸钙900-1000mg/L；硝酸钾500-600mg/L；硝酸铵70-100mg/L；硫酸镁200-250mg/L；铁盐溶液6-10mg/L；硼酸1-4mg/L；硫酸锰0.5-3mg/L；硫酸锌0.1-0.3mg/L；硫酸铜0.01-0.1mg/L；四水合钼酸铵0.01-0.1mg/L；所述富磷生物炭的含量为2～4g/L，其余为水。
本发明还保护所述水培营养液的制备方法，包括：
(1)配置浓缩液A肥：将硝酸钙、硝酸钾和硝酸铵混合，加水溶解得到A肥；
(2)配置浓缩液B肥：将硫酸镁溶解到水中得到B肥；
(3)配置浓缩液C肥：将铁盐溶液、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜和钼酸铵混合，加水溶解得到C肥；
(4)测定水培容器规定容积的体积数，根据所测得的水培容器体积，量取所测得水培容器的体积数的纯水，将所配置的浓缩液A肥、B肥、C肥按比例与水混合稀释，达到水培液所需物质的浓度，通过搅拌设备对其进行充分搅拌获得搅拌均匀的无机盐混合物；
(5)将富磷生物炭与步骤(4)制得的无机盐混合物混合，通过搅拌设备对其进行充分搅拌，并调节溶液pH值为5.5～6.5，获得水培营养液。
本发明还保护所述水培营养液的生产装置，包括输送装置1#(1)、输送装置2#(2)、输送装置3#(3)、输送装置4#(4)、输送装置5#(5)、输送装置6#(6)、输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)、输送装置12#(12)、输送装置13#(13)、输送装置14#(14)、输送装置15#(15)、混合装置(16)、输送装置16#(17)、干燥装置1#(18)、热解装置(19)、冷却装置(20)、输送装置17#(21)、燃烧炉膛装置(22)、输送装置18#(23)、细磨装置(24)、输送装置19#(25)、一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)、输送装置20#(29)、输送装置21#(30)、输送装置22#(31)、二级混合装置(32)、输送装置23#(33)、三级混合装置(34)、输送装置24#(35)、水培装置(36)、固液分离装置1#(37)、输送装置25#(38)、干燥装置2#(39)、输送装置26#(40)、净化装置(41)、排放装置(42)、输送装置27#(43)、吸附装置(44)、固液分离装置2#(45)、输送装置28#(46)和输送装置29#(47)；
其中，所述输送装置1#(1)出口与所述混合装置(16)入口相连，所述混合装置(16)出口与所述输送装置16#(17)入口相连，所述输送装置16#(17)出口与所述干燥装置1#(18)入口相连，所述干燥装置1#(18)出口与所述热解装置(19)和输送装置25#(39)入口相连，所述热解装置(19)出口与所述干燥装置1#(18)、燃烧炉膛装置(22)和冷却装置(20)入口相连，所述冷却装置(19)出口与所述输送装置17#(21)和输送装置18#(23)入口相连，所述输送装置17#(21)出口与所述燃烧炉膛装置(22)入口相连，所述燃烧炉膛装置(22)出口与所述热解装置(19)入口相连，所述输送装置18#(23)出口与所述细磨装置(24)入口相连，所述细磨装置(24)出口与所述输送装置19#(25)入口相连，所述输送装置2#(2)出口与所述三级混合装置(33)入口相连，所述输送装置3#(3)、输送装置4#(4)和输送装置5#(5)出口与所述一级混合装置1#(26)入口相连，所述输送装置6#(6)出口与所述一级混合装置2#(27)入口相连，所述输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)和输送装置12#(12)出口与所述一级混合装置3#(28)入口相连，所述输送装置13#(13)出口与所述一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)和二级混合装置(32)入口相连，所述一级混合装置1#(26)出口与所述输送装置20#(29)入口相连，所述一级混合装置2#(27)出口与所述输送装置21#(30)入口相连，所述一级混合装置3#(28)出口与所述输送装置22#(31)入口相连，所述输送装置20#(29)、输送装置21#(30)和输送装置22#(31)出口与所述二级混合装置(32)入口相连，所述输送装置6#(6)、输送装置18#(25)和输送装置19#(26)出口与所述二级混合装置(27)入口相连，所述二级混合装置(32)出口与输送装置23#(33)入口相连，所述输送装置23#(33)、输送装置2#(2)、输送装置14#(14)和输送装置15#(15)出口与所述三级混合装置(34)入口相连，所述三级混合装置(34)出口与所述输送装置24#(35)入口相连，所述输送装置24#(35)出口与所述水培装置(36)入口相连，所述水培装置(36)出口与所述固液分离装置1#(37)入口相连，所述固液分离装置1#(37)出口与所述输送装置25#(38)入口相连，所述输送装置25#(38)出口与所述二级混合装置(32)入口相连，所述固液分离装置1#(37)和输送装置26#(40)出口与所述干燥装置2#(39)入口相连，所述干燥装置2#(40)出口与所述净化装置(41)和吸附装置(44)入口相连，所述净化装置(41)出口与所述排放装置(42)入口相连，所述输送装置27#(43)出口与所述吸附装置(44)入口相连，所述吸附装置(44)出口与所述固液分离装置2#(45)入口相连，所述固液分离装置2#(45)出口与所述输送装置28#(46)和输送装置29#(47)入口相连，所述输送装置28#(46)出口与所述混合装置(16)入口相连。
进一步的，所述的输送装置1#(1)、输送装置16#(17)、输送装置26#(40)、输送装置28#(46)为螺旋输送机、大倾角皮带输送机、刮板输送机、斗提机；
输送装置2#(2)、输送装置3#(3)、输送装置4#(4)、输送装置5#(5)、输送装置6#
(6)、输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)、输送装置12#(12)为螺旋输送机；
输送装置13#(13)为水泵；
输送装置14#(14)、输送装置15#(15)、输送装置20#(29)、输送装置21#(30)、输送装置22#(31)、输送装置23#(33)、输送装置24#(35)、输送装置25#(38)、输送装置29#(47)为耐酸碱液体泵；
混合装置(16)为双轴混合机、螺带混合机或犁刀式混合机；
干燥装置1#(18)为滚筒间接干燥机；
热解装置(19)为固定床式或滚筒热解装置；
冷却装置(20)滚筒式间接冷却装置，冷却介质为水或空气；
输送装置17#(21)为风机；
燃烧炉膛装置(22)为天然气或热解气燃烧炉膛；
输送装置18#(23)、输送装置19#(25)大倾角皮带输送机、刮板输送机、斗提机、螺旋输送机或气力输送机；
细磨装置(24)为雷蒙磨或球磨机；
一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)、二级混合装置(32)、三级混合装置(34)为带有搅拌装置的混合罐；
水培装置(36)为常规蔬菜水培装置；
固液分离装置1#(37)、固液分离装置2#(45)为板框压滤机或带式压滤机；
干燥装置2#(39)为滚筒干燥机或带式干燥机；
净化装置(41)为湿法或干法烟气净化装置；
排放装置(42)为混凝土质或钢质烟囱；
输送装置27#(43)为污水泵；
吸附装置(44)为静态吸附装置或动态吸附装置。
有益效果：本发明利用畜禽粪污热解得到富磷生物炭，作为磷源替代水培营养液中的磷酸或磷酸盐，用于配制水培营养液，实现磷元素的资源化利用；而且，添加生物炭能够在水培营养液内营造微生物环境，通过微生物族群为植物提养份，降低营养液中有益物质的流失，延长营养液的使用寿命，降低营养液的投入成本。
总之，本发明不但可实现畜禽粪污热解产物的高附加值利用，还可以为缓解磷资源危机提供一条新的思路，充分体现了循环经济理念。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例提供的生物炭中的总磷、总无机磷、总有机磷的含量图；
图2是本发明一个实施例提供的正常水培对照组中空心菜对磷元素的吸收及其分布情况；
图3是本发明一个实施例提供的添加生物炭水培实验组中空心菜对磷元素的吸收及其分布情况；
图4是本发明一个实施例提供的水培营养液的生产装置结构示意图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
实施例1：猪粪热解制备富磷生物炭
取浙江某养殖场猪粪(PM)先进行干燥，然后在热解反应装置进行无氧热解。热解升温速率为15℃/min，热解终温分别设为600℃，恒温45min。热解产生产物随炉冷却至室温后收集，经细磨并过100目筛，获得富磷生物炭PM6。需要说明的是，上述热解条件仅为示例，不构成对热解条件的限制。根据试验检测，热解时控制加热升温速率为15～30℃/min，终温温度为400～700℃，终温停留时间为30～60min，所得的产物具有相似的性能。
与猪粪相比，富磷生物炭pH值从8.87增加到11.85，这是因为酸性基团在热解过程中被分解和还原，矿物盐被富集。CEC体现了所有可水解酸和交换性碱(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4 +、H+、Al3+等)的含量，反映了供肥性、保肥性和缓冲作用能力；PM6生物炭中CEC值为110.10cmol/kg，与猪粪相比有了明显提升。另一方面，相比于PM，比表面积从1.0315m2/g增加至2.1775m2/g。
表1猪粪生物炭的基本性质
Figure BDA0003211071070000071
Odiff＝100-(C+H+N+S+灰分)
注：表1中EC代表电导率。CEC代表阳离子交换量。
通过图1可以得出，猪粪原料中的总磷、总无机磷、总有机磷含量分别为14.81mg/g、10.27mg/g、4.54mg/g。经过热解炭化后，生物炭PM6中的总磷、总无机磷、总有机磷含量分别升高到30.85mg/g、25.74mg/g、5.11mg/g。上述结果表明，热解使猪粪中的水分和有机物的挥发，使猪粪中的磷元素被浓缩富集到生物炭中；较高的热解温度生成一些难降解的碳骨架，有利于磷同有机分子相结合形成磷矿化合物，有机磷含量有所增加；同时，猪粪生物炭中的磷酸单脂、焦磷酸盐全部转化为正磷酸盐，各种正磷酸盐与某些金属离子反应生成含磷矿物的过程被促进，生成含磷矿物质(如表2)，从而为后续利用奠定基础。
表2样品中各磷形态的比例
Figure BDA0003211071070000072
Figure BDA0003211071070000081
实施例2富磷生物炭中磷的化学连续提取态分析
对实施例1中的样品，采用化学连续提取法对磷进行提取分析。为例便于理解，对化学连续提取法介绍如下：
本发明釆用的化学连续提取法改进于Hedley等(1982)的土壤磷素分级方法，可有效区分畜禽粪便中的无机磷和有机磷。该方法将畜禽粪便中的磷分成五大类，即水溶态磷(H2O-P)、NaHCO3提取态磷(NaHCO3-P)、NaOH提取态磷(NaOH-P)、酸溶态磷(HCl-P)和残渣磷(Res-P)，并且前四类里还细分为有机磷Po和无机磷Pi，分别记为H2O-Po、H2O-Pi、NaHCO3-Po、NaHCO3-Pi、NaOH-Po、NaOH-Pi、HCl-Po和HCl-Pi。表3中展示了不同形态的磷的生物学意义(Ajiboye等.,2004；Antosiewicz,2005；Buehler等.,2002；Cross and Schlesinger,1995)。下标O为有机磷，下标i为无机磷。
表3不同形态的磷的生物学意义
Figure BDA0003211071070000082
具体操作方法为：称取0.6g的烘干样品(100目)，分别依次加入60mL的去离子水、0.5mol/L的NaHCO3(pH＝8.5)、0.1mol/L NaOH和1.0mol/L HCl置于水浴摇床上25℃震荡(250rpm)16h，然后置于高速离心机(10000g)上25℃离心10min，最后提取液过0.45μm的水系膜。过滤液中磷含量采取国标法-钼酸铵分光光度计测磷。取1～10mL滤液过氧化硫高压灭菌消解，在波长700nm下钼酸铵比色法测定消解后的全磷含量。吸取滤液直接比色法测定易溶性无机磷(Pi)含量，差减得出样品各个提取液中有机磷(Po)的含量。最后剩余的残渣采用全消解法，获得的滤液中的总磷含量用钼酸铵法比色测定。全消解步骤：称取烘干固体0.1g于消解管中，依次加入5mL硝酸，2mL高氯酸和2mL氢氟酸，置于加热板180℃消解三小时后，160℃赶酸至消解管中液体只有黄豆粒大小。将消解管取下，冷却。并用少量2％稀硝酸冲洗消解管壁。将消解液无损的洗入50mL容量瓶中，用水定容，摇匀，0.45μm过滤后供磷的测定。
表4是采用化学连续提取法分析了生物炭中各形态磷的含量以及占总磷含量的百分比。通过表3可以看出，随着热解温度的升高，猪粪生物炭中的H2O-Pi有减少的趋势。
猪粪原料PM中的H2O-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、HCl-Pi分别为3.61mg/g，2.56mg/g、0.58mg/g、3.52mg/g；生物炭PM6中则分别变为0.05mg/g，2.00mg/g，0.46mg/g，23.23mg/g。这说明在热解炭化过程中，H2O-Pi转化成其他形态的磷，磷的稳定性增加。生物炭中的H2O-Pi、NaHCO3-Pi和NaOH-Pi更多的转化成HCl-Pi。猪粪高温热解条件下，会生成一些难降解的芳香碳化合物，形成碳骨架，表面羧基和羟基的数量大大减少，形成了大量不溶于水的Ca/Mg-P化合物。
猪粪原料PM中H2O-Po、NaHCO3-Po、NaOH-Po、HCl-Po分别为0.28mg/g，0.14mg/g，0.44mg/g，0.66mg/g；生物炭PM6中则分别变为0.09mg/g，0.83mg/g，0.06mg/g，0.07mg/g。
上述结果表明，猪粪和生物炭中的H2O-P以无机磷为主，而生物炭中H2O-P含量低；而H2O-P是一种用来衡量判断畜禽粪便中磷流失程度的良好指标，它会随着径流或降水从田间流失，是农田面源磷污染的主要途径，可以引起附近水体发生富营养化。所以，猪粪经热解炭化后可以大幅度降低可溶性磷在环境中的流失风险，可以在水培种植中实现缓释功能。
对于Res-P，600℃的猪粪生物炭中Res-P的含量从3.02升至4.06mg/g，说明Res-P的含量在热解温度达到一定高度后，其含量就会随之升高，也就是会导致较为困难被利用的磷含量大大增多，所以考虑到磷的有效性，需要把热解温度控制在合理的范围内。
根据每种形态的总磷含量分析猪粪热解过程中磷的转化。可以发现，生物炭中的HCl-P和Res-P占比较高。这说明在热解炭化过程，易溶性的磷向更稳定、更难溶的磷发生转化，即猪粪热解炭化后，H2O-P、NaHCO3-P和NaOH-P向HCl-P和Res-P转化。
表4猪粪及生物炭中不同形态磷的含量及其占总磷的百分比
Figure BDA0003211071070000091
Figure BDA0003211071070000101
实施例3富磷生物炭水培营养液种植空心菜
水培实验以空心菜作为种植对象(需要说的是，空心菜仅仅是作为示例，不构成对发明的限制，其他常见蔬菜具有与空心菜相似的生长效果)，主要设置4个处理组，具体参数见表5，每组设置12株空心菜样品。为了探究猪粪生物炭作为磷源对于空心菜水培种植的影响，选择实施例1中的PM6作为磷源配制水培营养液用于种植空心菜，同时设置无磷水培作为空白对照组，添加磷酸二氢钾作为正常水培对照组；为了探讨猪粪生物炭对于空心菜水培种植过程中微生物的影响，还设置了添加PM6作为磷源但未种植对照组。其中，为了更好地对比研究磷对空心菜生长的影响，实验组与正常水培对照组的总磷含量保持一致，均为62mg/L。
表5实验参数
Figure BDA0003211071070000102
生物炭水培营养液的配制方法如下：
(1)配置浓缩液A肥：按照四水合硝酸钙945mg/L、硝酸钾506mg/L和硝酸铵80mg/L的比例浓缩500倍，称量配置相应的溶质，然后将其混合与纯水溶解得到A肥；
(2)配置浓缩液B肥：按照硫酸镁493mg/L的比例浓缩500倍，称量配置相应的溶质，然后将其与纯水溶解得到B肥；
(3)配置浓缩液C肥：铁盐溶液7.34mg/L、硼酸2.86mg/L、硫酸锰1.44mg/L、硫酸锌0.22mg/L、硫酸铜0.08mg/L和四水合钼酸铵0.02mg/L的比例浓缩1000倍，称量配置相应的溶质，然后将其混合与纯水溶解得到C肥；
(4)测定水培容器规定容积的体积数，根据所测得的水培容器体积，量取所测得水培容器的体积数的纯水，将所配置的浓缩液A肥、B肥、C肥按照一定比例与纯水混合稀释，达到水培液所需物质的浓度，通过搅拌设备对其进行充分搅拌获得搅拌均匀的无机盐混合物；
(5)将富磷生物炭与步骤(4)制得的无机盐混合物混合，通过搅拌设备对其进行充分搅拌，并调节溶液pH值，获得水培营养液。
水培空心菜主要采用育苗移栽的方式。空心菜幼苗长至10cm左右转移至水培箱中定植，每箱12棵，营养液pH值利用1mmol/L的HNO3或1mmol/L的NaOH调节至5.5～6.0，生长过程中利用气泵供氧，整个过程不再补充营养液。此外，定植当天记为水培第0d，水培30d收获空心菜植株，供实验测试。
水培种植箱尺寸规格为38cm×28cm×14cm，试验开始时每个水培箱中营养液为10L，对应水深为9.4cm。试验定植前后各取一次营养液，每次取营养液30mL，测定营养液中磷和金属元素浓度；从定植开始计算，在温室中水培培养30d后收获。在空心菜收获时将整株空心菜分为根、茎、叶三部分，冲洗干净并甩干附着水分后称取鲜重。称量根、茎、叶的鲜重和干重，测量茎高和茎粗，将根、茎、叶样品置于105℃烘箱中杀青30min后，60℃烘干至恒重后取出冷却至室温，称重，得到根、茎、叶干重。
(1)对空心菜茎高和茎粗的影响
茎高和茎粗是衡量阶段植物形态生长变化速度的两个重要指标，在植物特定的生长周期，可以直观反应出植物的长势和营养吸收状况。植物中的茎能够有效地将根吸收的水分和无机盐等营养物质输导至叶果，起到储存糖类、脂肪和蛋白质等养料的重要作用。
由于缺少磷及其他必需元素，导致无磷水培对照组中空心菜植株生长严重受阻，呈现植株细小，叶片细长且数量稀少，进而影响了空心菜植株生长；正常水培对照组中空心菜植株生长茂盛，植株粗壮，叶片呈显绿色；添加PM6水培实验组中空心菜植株生长状况同样良好，植株粗壮、叶片翠绿。综合来看，PM6可作为一种较好的磷源替代物，其浸出的磷元素及其他必需元素可以被植物很好的吸收，为空心菜生长提供必要的磷元素。
表6 30天生长后空心菜的茎高与茎粗
Figure BDA0003211071070000111
表6中结果表明，可以发现，在30d的水培过程中，无磷水培对照组中空心菜植株的茎高和茎粗均远低于正常水培对照组和添加生物炭水培实验组，表明磷元素的吸收与利用对水培种植空心菜有重要影响。而添加生物炭种植实验组中空心菜植株的茎高和茎粗稍高于正常水培对照组，这可能是由于PM6生物炭在保证充分的磷元素供给的条件下，同时提供了少量有利于空心菜植株生长的其他元素，使得其叶片繁茂，植株粗壮。
(2)对空心菜生物量的影响
植物的鲜重是其对水分及营养液的吸收状态变化情况的一项总体性指标，能够直接体现出植物的产量。植物的干重是指烘干一定时间后的恒重，即细胞除去全部自由水的重量，是其内部养分含量的一个基础性反映。表7列出了无磷水培对照组、正常水培对照组和添加生物炭水培实验组的空心菜植株根、茎和叶的鲜重与干重。水培种植30d后，无磷水培对照组、正常水培对照组和添加生物炭水培实验组中空心菜植株茎重均有明显增加。其中，添加生物炭水培实验组平均茎重最大，鲜重和干重分别为1.2232g和0.0976g。可以发现，添加生物炭水培实验组空心菜平均茎重略高于无磷水培对照组和正常水培对照组中的空心菜平均茎重，这说明PM6可促进空心菜茎的生长。
无磷水培对照组、正常水培对照组和添加生物炭水培实验组的空心菜样品中叶片鲜重和干重亦均有明显增加，同样，添加生物炭水培实验组平均叶片重最大，鲜重和干重分别为1.2203g和0.1274g。生物炭PM6单独作为磷源时，空心菜的平均叶重稍高于正常水培对照组，这表明生物炭作为磷源时，其释放的磷元素有利于空心菜叶片生长。实验同样测试了三组实验中的空心菜根系，添加生物炭水培实验组中空心菜的根系依旧是最发达的，平均根重最大，鲜重和干重分别为0.2543g和0.0317g。
这些实验结果表明PM6作为磷肥水培有增加空心菜植株鲜重与干重的作用，可作为一种良好的磷源，为植物生长提供磷元素。
表7 30天生长后空心菜根、茎、叶鲜重与干重
Figure BDA0003211071070000121
实施例4猪粪生物炭中磷元素的吸收与迁移转化
水培种植如实施例3。测试正常水培对照组与添加PM6水培实验组的空心菜植株中各部分磷元素的含量与存在形态。如图2所示，正常水培对照组中空心菜水培30d前后标准营养液中磷元素含量由620.00mg减少至604.19mg，这说明经过30d的生长，营养液中减少的15.81mg磷元素被空心菜植株吸收。分析发现，空心菜植株吸收的磷元素主要转化为H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P和HCl-P四种形态的磷组成，且植株(根、茎、叶)中各种形态磷元素的含量大小顺序为：H2O-P(12.20mg)>NaHCO3-P(2.44mg)>NaOH-P(0.94mg)>HCl-P(0.22mg)，H2O-P约占空心菜植株所吸收磷元素的77.18％，其他形态的磷元素由空心菜植株直接从营养液中吸收或由其通过根系吸收的H2O-P元素经过植物转化而来。空心菜植株所吸收或转化而来的H2O-P分配顺序为：叶>茎>根，分别为37.22％、31.85％和8.11％，且植株所吸收的NaOH-P和HCl-P也呈现同样的规律。此外，茎与叶中吸收的NaHCO3-P含量相当。
如图3所示，经过30d空心菜水培后PM6生物炭中的总磷元素从620.09mg减少至495.06mg，另外的125.03mg磷元素释放至营养液中。添加PM6水培实验组营养液中的总磷含量低于正常水培对照组中标准营养液的总磷含量，这说明生物炭PM6中磷元素的释放是一个持续过程，作为植物生长供应磷源不易造成磷元素流失。研究发现，经过30d的生长，添加生物炭水培种植的空心菜植株从营养液中吸收吸收的磷元素含量仅为12.41mg，略低于正常水培对照组中植株从标准营养液中吸收的15.81mg。由实施例3的结果可知，添加生物炭水培实验组中空心菜植株的生长状况优于正常水培对照组，表明PM6生物炭会释放空心菜植株生长所必需的Al、Cu等元素，更充分发挥了磷元素的作用。空心菜植株中各种形态磷元素的含量大小顺序为：H2O-P(9.81mg)>NaHCO3-P(1.45mg)>NaOH-P(0.86mg)>HCl-P(0.29mg)，植株所吸收的H2O-P中约79.08％依旧以H2O-P形式存在于空心菜中，其余20.92％H2O-P转化为NaHCO3-P(11.67％)、NaOH-P(6.92％)、HCl-P(2.33％)。
综上，相比于标准含磷水培营养液，猪粪生物炭PM6中磷元素的释放是一个缓释过程，可随着空心菜植株的生长过程提供适量的H2O-P、NaHCO3-P等形态磷元素，保证植株良好生长。上述结果说明，猪粪生物炭完全可以作为水培种植的磷源，实现猪粪生物炭的资源化利用。
实施例5
制备富磷生物炭，包括将含磷的畜禽粪便经烘干、热解、冷却得到富磷生物炭，其中，所述热解的加热升温速率为20℃/min，终温温度为400℃，终温停留时间为60min，热解过程为无氧气氛下加热。产物经细磨、过100目筛，得到富磷生物炭微粉。
经检测，富磷生物炭的磷含量为20～40mg/g，pH＝8.92，CEC值为119.92cmol/kg，比表面积为1.7817m2/g。
实施例6
制备富磷生物炭，包括将含磷的畜禽粪便经烘干、热解、冷却得到富磷生物炭，其中，所述热解的加热升温速率为30℃/min，终温温度为700℃，终温停留时间为30min，热解过程为无氧气氛下加热。产物经细磨、过100目筛，得到富磷生物炭微粉。
经检测，富磷生物炭的磷含量为20～40mg/g，pH＝11.58，CEC值为101.59cmol/kg，比表面积为3.5875m2/g。
实施例7
一种水培营养液，各物质含量为：四水硝酸钙900mg/L；硝酸钾500mg/L；硝酸铵70mg/L；硫酸镁200mg/L；铁盐溶液6mg/L；硼酸1mg/L；硫酸锰0.5mg/L；硫酸锌0.1mg/L；硫酸铜0.01mg/L；四水合钼酸铵0.01mg/L；实施例1制备的富磷生物炭的含量为2g/L，其余为水。
将该水培营养液用于上海青的种植，植物的生长情况较好。
实施例8
一种水培营养液，各物质含量为：四水硝酸钙1000mg/L；硝酸钾600mg/L；硝酸铵100mg/L；硫酸镁250mg/L；铁盐溶液10mg/L；硼酸4mg/L；硫酸锰3mg/L；硫酸锌0.3mg/L；硫酸铜0.1mg/L；四水合钼酸铵0.1mg/L；实施例1制备的富磷生物炭的含量为4g/L，其余为水。
将该水培营养液用于大白菜的种植，植物的生长情况较好。
实施例9
一种水培营养液的生产装置，参考图4，该装置包括输送装置1#(1)、输送装置2#(2)、输送装置3#(3)、输送装置4#(4)、输送装置5#(5)、输送装置6#(6)、输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)、输送装置12#(12)、输送装置13#(13)、输送装置14#(14)、输送装置15#(15)、混合装置(16)、输送装置16#(17)、干燥装置1#(18)、热解装置(19)、冷却装置(20)、输送装置17#(21)、燃烧炉膛装置(22)、输送装置18#(23)、细磨装置(24)、输送装置19#(25)、一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)、输送装置20#(29)、输送装置21#(30)、输送装置22#(31)、二级混合装置(32)、输送装置23#(33)、三级混合装置(34)、输送装置24#(35)、水培装置(36)、固液分离装置1#(37)、输送装置25#(38)、干燥装置2#(39)、输送装置26#(40)、净化装置(41)、排放装置(42)、输送装置27#(43)、吸附装置(44)、固液分离装置2#(45)、输送装置28#(46)和输送装置29#(47)。
该系统的连接顺序为：
所述输送装置1#(1)出口与所述混合装置(16)入口相连，所述混合装置(16)出口与所述输送装置16#(17)入口相连，所述输送装置16#(17)出口与所述干燥装置1#(18)入口相连，所述干燥装置1#(18)出口与所述热解装置(19)和输送装置25#(39)入口相连，所述热解装置(19)出口与所述干燥装置1#(18)、燃烧炉膛装置(22)和冷却装置(20)入口相连，所述冷却装置(19)出口与所述输送装置17#(21)和输送装置18#(23)入口相连，所述输送装置17#(21)出口与所述燃烧炉膛装置(22)入口相连，所述燃烧炉膛装置(22)出口与所述热解装置(19)入口相连，所述输送装置18#(23)出口与所述细磨装置(24)入口相连，所述细磨装置(24)出口与所述输送装置19#(25)入口相连，所述输送装置2#(2)出口与所述三级混合装置(33)入口相连，所述输送装置3#(3)、输送装置4#(4)和输送装置5#(5)出口与所述一级混合装置1#(26)入口相连，所述输送装置6#(6)出口与所述一级混合装置2#(27)入口相连，所述输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)和输送装置12#(12)出口与所述一级混合装置3#(28)入口相连，所述输送装置13#(13)出口与所述一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)和二级混合装置(32)入口相连，所述一级混合装置1#(26)出口与所述输送装置20#(29)入口相连，所述一级混合装置2#(27)出口与所述输送装置21#(30)入口相连，所述一级混合装置3#(28)出口与所述输送装置22#(31)入口相连，所述输送装置20#(29)、输送装置21#(30)和输送装置22#(31)出口与所述二级混合装置(32)入口相连，所述输送装置6#(6)、输送装置18#(25)和输送装置19#(26)出口与所述二级混合装置(27)入口相连，所述二级混合装置(32)出口与输送装置23#(33)入口相连，所述输送装置23#(33)、输送装置2#(2)、输送装置14#(14)和输送装置15#(15)出口与所述三级混合装置(34)入口相连，所述三级混合装置(34)出口与所述输送装置24#(35)入口相连，所述输送装置24#(35)出口与所述水培装置(36)入口相连，所述水培装置(36)出口与所述固液分离装置1#(37)入口相连，所述固液分离装置1#(37)出口与所述输送装置25#(38)入口相连，所述输送装置25#(38)出口与所述二级混合装置(32)入口相连，所述固液分离装置1#(37)和输送装置26#(40)出口与所述干燥装置2#(39)入口相连，所述干燥装置2#(39)出口与所述净化装置(41)和吸附装置(44)入口相连，所述净化装置(41)出口与所述排放装置(42)入口相连，所述输送装置27#(43)出口与所述吸附装置(44)入口相连，所述吸附装置(44)出口与所述固液分离装置2#(45)入口相连，所述固液分离装置2#(45)出口与所述输送装置28#(46)和输送装置29#(47)入口相连，所述输送装置28#(46)出口与所述混合装置(16)入口相连。
进一步的，在具体实施例中：
所述的输送装置1#(1)、输送装置16#(17)、输送装置26#(40)、输送装置28#(46)为螺旋输送机、大倾角皮带输送机、刮板输送机、斗提机；
输送装置2#(2)、输送装置3#(3)、输送装置4#(4)、输送装置5#(5)、输送装置6#(6)、输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)、输送装置12#(12)为螺旋输送机；
输送装置13#(13)为水泵；
输送装置14#(14)、输送装置15#(15)、输送装置20#(29)、输送装置21#(30)、输送装置22#(31)、输送装置23#(33)、输送装置24#(35)、输送装置25#(38)、输送装置29#(47)为耐酸碱液体泵；
混合装置(16)为双轴混合机、螺带混合机或犁刀式混合机；
干燥装置1#(18)为滚筒间接干燥机；
热解装置(19)为固定床式或滚筒热解装置；
冷却装置(20)滚筒式间接冷却装置，冷却介质为水或空气；
输送装置17#(21)为风机；
燃烧炉膛装置(22)为天然气或热解气燃烧炉膛；
输送装置18#(23)、输送装置19#(25)大倾角皮带输送机、刮板输送机、斗提机、螺旋输送机或气力输送机；
细磨装置(24)为雷蒙磨或球磨机；
一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)、二级混合装置(32)、三级混合装置(34)为带有搅拌装置的混合罐；
水培装置(36)为常规蔬菜水培装置；
固液分离装置1#(37)、固液分离装置2#(45)为板框压滤机或带式压滤机；
干燥装置2#(39)为滚筒干燥机或带式干燥机；
净化装置(41)为普通湿法或干法烟气净化装置；
排放装置(42)为混凝土质或钢质烟囱；
输送装置27#(43)为污水泵；
吸附装置(44)为普通静态吸附装置或动态吸附装置。
结合本发明中水培营养液的制备方法，该装置的使用方法如下：
猪粪原料由输送装置1#(1)从猪粪储仓进入混合装置(16)，充分混合后由输送装置16#(17)进入干燥装置1#(18)，将干燥完成后的猪粪放入热解装置(19)中进行热解，此外，干燥装置1#(18)的热量由热解装置(19)的余热提供，热解后的猪粪生物炭置于冷却装置(20)中充分冷却，(燃烧炉膛)，并将冷却后的猪粪生物炭经过输送装置18#(23)送入细磨装置(24)中研磨至粉末，并将得到的生物炭微粉经过输送装置19#(25)进入富磷生物炭微粉储仓内备用；
四水合硝酸钙、硝酸钾和硝酸铵原料分别由输送装置3#(3)、输送装置4#(4)和输送装置5#(5)从各储仓送入一级混合装置1#(26)与纯水充分混合溶解；硫酸镁原料由输送装置6#(6)送入一级混合装置2#(27)与纯水充分混合溶解；由铁盐、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜和钼酸铵原料分别由输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)和输送装置12#(12)从各储仓送入一级混合装置3#(28)中与纯水充分混合溶解；一级混合装置1#(26)中的混合物料、一级混合装置2#(27)中的混合物料和一级混合装置3#(28)中的混合物料分别由输送装置20#(29)、输送装置21#(30)和输送装置22#(31)被送入二级混合装置(32)中混合，并与纯水混合稀释成所需浓度；随后，将富磷生物炭微粉与二级混合装置(32)得到的混合物料分别经由输送装置2#(2)和输送装置23#(33)送入三级混合装置(34)，并与由输送装置14#(14)和输送装置15#(15)送入的酸液和碱液在三级混合装置(34)中充分混合调节pH值；
三级混合装置(34)中充分混合所得物料由输送装置24#(35)送入水培装置(36)中，充分混合浸出水培作物后，进入固体分离装置1#(37)中进行固液分离，将分离后的液相组分回收并由输送装置25#(38)回收至二级混合装置(32)中，而固相组分则进入干燥装置2#(39)进行充分干燥，其中干燥装置2#(39)的热风由干燥装置1#(18)经由输送装置26#(40)提供，干燥装置2#干燥过程产生的尾气经净化装置(41)充分净化处理后由排放装置(42)排至空气中；干燥后所得的猪粪生物炭固体在吸附装置(44)中吸附净化由输送装置27#(43)送入的养殖废水；吸附饱和后，将饱和生物炭利用固液分离装置2#(45)分离，将分离后的液相组分回收并由输送装置29#(47)送至水处理系统中，而固相组分由输送装置28#(46)送入混合装置(16)中，与猪粪原料混合热解循环以上工艺。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种富磷生物炭的制备方法，其特征在于：将含磷的畜禽粪便经烘干、热解、冷却得到富磷生物炭，其中，所述热解的加热升温速率为15～30℃/min，终温温度为400～700℃，终温停留时间为30～60min，热解过程为无氧气氛下加热。
2.运用权利要求1所述富磷生物炭的制备方法，制备得到的富磷生物炭，其特征在于：所述富磷生物炭的磷含量为20～40mg/g，pH＝9～12，比表面积为1.6～5m2/g。
3.一种权利要求2所述富磷生物炭的用途，用于替代磷酸或磷酸盐，配制成水培营养液。
4.根据权利要求3所述富磷生物炭的用途，其特征在于：所述水培营养液由常规水培溶液和所述富磷生物炭组成，所述富磷生物炭为粉体，粒径为50-200目，所述常规水培溶液不含有磷元素，所述富磷生物炭的含量为1～5g/L。
5.一种水培营养液，其特征在于：所述水培营养液包括权利要求2所述富磷生物炭，所述富磷生物炭为粉体，粒径为50-200目，还包括硝酸钙、硝酸钾、硝酸铵、硫酸镁、铁盐溶液、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜和钼酸铵。
6.根据权利要求5所述水培营养液，其特征在于：所述富磷生物炭的含量为1～5g/L；
任选的，所述水培营养液的pH值为5.5～6.5。
7.根据权利要求5所述水培营养液，其特征在于：所述水培营养液中，各物质含量为：四水硝酸钙900-1000mg/L；硝酸钾500-600mg/L；硝酸铵70-100mg/L；硫酸镁200-250mg/L；铁盐溶液6-10mg/L；硼酸1-4mg/L；硫酸锰0.5-3mg/L；硫酸锌0.1-0.3mg/L；硫酸铜0.01-0.1mg/L；四水合钼酸铵0.01-0.1mg/L；所述富磷生物炭的含量为2～4g/L，其余为水。
8.一种权利要求5-7任一项所述水培营养液的制备方法，其特征在于：包括：
(1)配置浓缩液A肥：将硝酸钙、硝酸钾和硝酸铵混合，加水溶解得到A肥；
(2)配置浓缩液B肥：将硫酸镁溶解到水中得到B肥；
(3)配置浓缩液C肥：将铁盐溶液、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜和钼酸铵混合，加水溶解得到C肥；
(4)测定水培容器规定容积的体积数，根据所测得的水培容器体积，量取所测得水培容器的体积数的纯水，将所配置的浓缩液A肥、B肥、C肥按比例与水混合稀释，达到水培液所需物质的浓度，通过搅拌设备对其进行充分搅拌获得搅拌均匀的无机盐混合物；
(5)将富磷生物炭与步骤(4)制得的无机盐混合物混合，通过搅拌设备对其进行充分搅拌，并调节溶液pH值为5.5～6.5，获得水培营养液。
9.一种权利要求5-7任一项所述水培营养液的生产装置，其特征在于：包括输送装置1#(1)、输送装置2#(2)、输送装置3#(3)、输送装置4#(4)、输送装置5#(5)、输送装置6#(6)、输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)、输送装置12#(12)、输送装置13#(13)、输送装置14#(14)、输送装置15#(15)、混合装置(16)、输送装置16#(17)、干燥装置1#(18)、热解装置(19)、冷却装置(20)、输送装置17#(21)、燃烧炉膛装置(22)、输送装置18#(23)、细磨装置(24)、输送装置19#(25)、一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)、输送装置20#(29)、输送装置21#(30)、输送装置22#(31)、二级混合装置(32)、输送装置23#(33)、三级混合装置(34)、输送装置24#(35)、水培装置(36)、固液分离装置1#(37)、输送装置25#(38)、干燥装置2#(39)、输送装置26#(40)、净化装置(41)、排放装置(42)、输送装置27#(43)、吸附装置(44)、固液分离装置2#(45)、输送装置28#(46)和输送装置29#(47)；
其中，所述输送装置1#(1)出口与所述混合装置(16)入口相连，所述混合装置(16)出口与所述输送装置16#(17)入口相连，所述输送装置16#(17)出口与所述干燥装置1#(18)入口相连，所述干燥装置1#(18)出口与所述热解装置(19)和输送装置25#(39)入口相连，所述热解装置(19)出口与所述干燥装置1#(18)、燃烧炉膛装置(22)和冷却装置(20)入口相连，所述冷却装置(19)出口与所述输送装置17#(21)和输送装置18#(23)入口相连，所述输送装置17#(21)出口与所述燃烧炉膛装置(22)入口相连，所述燃烧炉膛装置(22)出口与所述热解装置(19)入口相连，所述输送装置18#(23)出口与所述细磨装置(24)入口相连，所述细磨装置(24)出口与所述输送装置19#(25)入口相连，所述输送装置2#(2)出口与所述三级混合装置(33)入口相连，所述输送装置3#(3)、输送装置4#(4)和输送装置5#(5)出口与所述一级混合装置1#(26)入口相连，所述输送装置6#(6)出口与所述一级混合装置2#(27)入口相连，所述输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)和输送装置12#(12)出口与所述一级混合装置3#(28)入口相连，所述输送装置13#(13)出口与所述一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)和二级混合装置(32)入口相连，所述一级混合装置1#(26)出口与所述输送装置20#(29)入口相连，所述一级混合装置2#(27)出口与所述输送装置21#(30)入口相连，所述一级混合装置3#(28)出口与所述输送装置22#(31)入口相连，所述输送装置20#(29)、输送装置21#(30)和输送装置22#(31)出口与所述二级混合装置(32)入口相连，所述输送装置6#(6)、输送装置18#(25)和输送装置19#(26)出口与所述二级混合装置(27)入口相连，所述二级混合装置(32)出口与输送装置23#(33)入口相连，所述输送装置23#(33)、输送装置2#(2)、输送装置14#(14)和输送装置15#(15)出口与所述三级混合装置(34)入口相连，所述三级混合装置(34)出口与所述输送装置24#(35)入口相连，所述输送装置24#(35)出口与所述水培装置(36)入口相连，所述水培装置(36)出口与所述固液分离装置1#(37)入口相连，所述固液分离装置1#(37)出口与所述输送装置25#(38)入口相连，所述输送装置25#(38)出口与所述二级混合装置(32)入口相连，所述固液分离装置1#(37)和输送装置26#(40)出口与所述干燥装置2#(39)入口相连，所述干燥装置2#(40)出口与所述净化装置(41)和吸附装置(44)入口相连，所述净化装置(41)出口与所述排放装置(42)入口相连，所述输送装置27#(43)出口与所述吸附装置(44)入口相连，所述吸附装置(44)出口与所述固液分离装置2#(45)入口相连，所述固液分离装置2#(45)出口与所述输送装置28#(46)和输送装置29#(47)入口相连，所述输送装置28#(46)出口与所述混合装置(16)入口相连。
10.根据权利要求9所述水培营养液的生产装置，其特征在于：所述的输送装置1#(1)、输送装置16#(17)、输送装置26#(40)、输送装置28#(46)为螺旋输送机、大倾角皮带输送机、刮板输送机、斗提机；
输送装置2#(2)、输送装置3#(3)、输送装置4#(4)、输送装置5#(5)、输送装置6#(6)、输送装置7#(7)、输送装置8#(8)、输送装置9#(9)、输送装置10#(10)、输送装置11#(11)、输送装置12#(12)为螺旋输送机；
输送装置13#(13)为水泵；
输送装置14#(14)、输送装置15#(15)、输送装置20#(29)、输送装置21#(30)、输送装置22#(31)、输送装置23#(33)、输送装置24#(35)、输送装置25#(38)、输送装置29#(47)为耐酸碱液体泵；
混合装置(16)为双轴混合机、螺带混合机或犁刀式混合机；
干燥装置1#(18)为滚筒间接干燥机；
热解装置(19)为固定床式或滚筒热解装置；
冷却装置(20)滚筒式间接冷却装置，冷却介质为水或空气；
输送装置17#(21)为风机；
燃烧炉膛装置(22)为天然气或热解气燃烧炉膛；
输送装置18#(23)、输送装置19#(25)大倾角皮带输送机、刮板输送机、斗提机、螺旋输送机或气力输送机；
细磨装置(24)为雷蒙磨或球磨机；
一级混合装置1#(26)、一级混合装置2#(27)、一级混合装置3#(28)、二级混合装置(32)、三级混合装置(34)为带有搅拌装置的混合罐；
水培装置(36)为常规蔬菜水培装置；
固液分离装置1#(37)、固液分离装置2#(45)为板框压滤机或带式压滤机；
干燥装置2#(39)为滚筒干燥机或带式干燥机；
净化装置(41)为湿法或干法烟气净化装置；
排放装置(42)为混凝土质或钢质烟囱；
输送装置27#(43)为污水泵；
吸附装置(44)为静态吸附装置或动态吸附装置。
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