CN101195549B - 一种多功能生物有机肥的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能生物有机肥的生产方法。本发明的技术方案是将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillusmucilaginosus)单独发酵生产，发酵后的菌液分别用稻壳粉吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶0.8-1.2∶1.5-2.5的比例混合、粉碎，得到复合微生物菌剂。将味精生产过程中得到的水解渣处理后，加入微量元素原材料，再加入占总重量4％-7％的复合微生物菌剂，即得到所需的生物有机肥料。该方法生产工艺简单，有利于规模化生产。

Description

一种多功能生物有机肥的生产方法

技术领域

本发明涉及一种生物有机肥的生产方法，具体地说，涉及一种利用味精生产中产生的水解渣生产多功能生物有机肥的生产方法。

背景技术

土壤是由矿物质、有机质和土壤微生物组成。矿物质中矿质营养和有机质中有机营养的转化，主要由土壤中的微生物来完成。微生物是土壤发生发育的活跃因素。微生物在土壤中的生命活动，以土壤有机质为基础，转化土壤养分、提高土壤肥力、提供植物生长发育的有效成分。反过来随着土壤的不断熟化和肥刀的提高，又促进了微生物的繁衍和增长，从而形成了土壤的良性生态平衡。但由于多年来化肥的大量施用，土壤中富集的无机元素增加，造成土壤有机质和有益微生物急聚减少，带来土壤板结、保水保肥能力降低，物质和能量的转化受阻，肥料利用率不断降低，大量化肥在土壤中累积和流失，造成环境的严重污染，水质下降，农产品严重污染，整个农田生态环境和人们的生存环境受到影响，

生物有机肥指特定功能微生物与主要以动植物残体为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。它应用于农业生产，通过其所含微生物的生命活动和丰富的有机质，能提高肥料的利用率，增加植物养分的供应量，促进植物生长，增强作物的抗病能力，改良土壤结构，提高产量，改善农产品品质。生物有机肥作为既能提高土壤有机质、又能增加土壤微生物数量的肥料产品，得到农业各级主管部门的大力推广。但由于生物有机肥要求在保证有机质含量的同时，须含有大量的土壤有益微生物，这样的标准增加了生物有机肥产品的技术含量和生产难度。在我国，市场上真正高质量的产品不多，而以有机肥假冒生物有机肥的情况比较严重。近年来，随着人们环境保护意识的增强，发展有机农业、建立绿色食品安全工程体系已经成为我们农业发展的趋势。对我国经济作物而言，种植面积逐年增加，随着人们对农产品安全问题的重视，蔬菜、果树等作物对生物有机肥的需求量也不断增加。以果树为例，按每棵果树用量2-4公斤计算，全国在果树上的使用量就非常巨大。

目前市场上的生物有机肥主要以畜禽粪便和植物秸秆为原料，通过发酵腐熟而成，用这些原料生产的生物有机肥发酵腐熟慢、空气污染重、占用场地大，费工费时，很难进行大规模的批量生产，施用于土壤后，如果腐熟不完全就会造成烧苗，而且由于畜禽粪便中含有大量的大肠杆菌和蛔虫卵等有害病菌，长期施用畜禽粪便生产的有机肥会带来土壤病害的增加。

味精生产过程中的发酵产物水解渣(水解滤饼)由于其酸性强而无法有效利用，造成大量积压，如随水流失或弃于土壤会造成水质土壤酸化而造成污染，国家严禁排放，一个年产8万吨的味精车间一个月的水解渣的产量可达到1000吨，河南省莲花味精股份有限公司年产味精30万吨，年产水解渣近4万吨，全国有100多家味精生产企业，所以水解渣的产出量很大，堆放和处理是长期困扰生产企业的难题。但经过检测，水解渣除了酸性强外，还含有大量的有机质、氨基酸、腐植酸和中微量元素，是生产有机肥料非常好的原料。

基于此，本发明的目的在于弥补现有技术中的不足，提供一种廉价的、质量符合《生物有机肥》农业标准(NY 884-2004)的生物有机肥的生产方法，同时使味精厂的水解渣实现资源化处置和有效利用。

发明内容

本发明目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种多功能生物有机肥的生产方法，包括复合微生物菌剂的制备及菌剂与原料的混合，该方法按以下步骤进行：

1、水解渣的处理：将大块水解渣敲碎成粉末或小颗粒，与粉状石灰按照水解渣∶石灰＝4-5∶1的比例混合，粉碎，将粉细的料堆放8-12小时，然后翻倒让反应温度降低到常温，使其pH达到5.5-8.0；所述水解渣来源于味精的生产过程；

2、复合微生物菌剂制备：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)利用发酵设备单独发酵生产，发酵后的菌液用稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶3-4的体积与质量比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶0.8-1.2∶1.5-2.5的比例混合粉碎；

3、在pH为5.5-8.0的粉状水解渣中，以占水解渣、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的4％-7％比例加入复合微生物菌剂，并以占水解渣、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的5％-8％比例加入微量元素原材料，混匀后即得生物有机肥料。

经过处理后的水解渣的基本性状如下：

表1处理后水解渣(粉状)的基本性状

味精的生产过程的发酵液经过板框过滤后得到水解渣。

步骤1和2中粉碎要求为细度达到60-80目。采用的粉碎设备为链条粉碎机。

菌液与稻壳的吸附比例为体积(L)/质量(kg)。

稻壳粉的细度为80-120目。

步骤2中混合后三菌种的活菌总数达到6×10⁸个/克以上，水分保持在25％-30％。

步骤3中生物有机肥料的有效活菌数≥2×10⁷个/克，有机质≥25％。

所述微量元素原材料为硫酸锌，硼砂，硫酸镁，硫酸亚铁中的一种或几种。

根据《生物有机肥》行业标准(NY 884-2004)的要求和检测方法对产品进行检验，标准要求合格产品中有效活菌数≥2×10⁷个/克，有机质≥25％，水分≤30％，pH值为5.5-8.5，经过大量的不同试验证明，利用水解渣生产生物有机肥可以达到以下的技术指标，重金属含量没有超过农业部生物有机肥行业标准无害化指标。

表2用水解渣生产生物有机肥的含量范围

项目	有效活菌数(×10<sup>7</sup>个/克)	杂菌率(％)	有机质(％)	pH	水分(％)
						含量	4-5	≤10	29-33	5.8-7.5	10-15

上述的个/克是指每克固体中含有微生物的个数；％是指每百份质量的固体中加入或含有目标物的质量份数。

本发明的技术原理是：生产味精时产生的水解渣含有大量的有机质、氨基酸、腐植酸、蛋白质以及中微量元素，这些物质中大部分营养物质是微生物生长所需养分，可促进肥料中有益微生物在土壤中的快速繁殖，而且水解渣中的小分子有机质可溶解于水，在为作物提供营养、促进作物生长的同时，并能快速与土壤颗粒结合形成土壤团粒，改良土壤结构，使土壤变得松软、透气、保水、保肥，有效提高作物产量。所以用水解渣作为生产生物有机肥的主要原料，可以增加肥效，也大大提高了生物有机肥的产品质量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、打破了用畜禽粪便生产生物有机肥的传统模式，为生物有机肥的生产提供了一种新的原材料，在降低生物有机肥的生产成本的同时，产品质量得到了提高。

2、多功能性。由于水解渣的可溶性，使生物有机肥的功能比现有产品得到了提高，不仅可用于底肥、而且可当作冲施肥和叶面肥用于冲施和叶面喷施，使用范围得到扩大，不受施肥季节的限制，随时可补充作物所需要的有机养分。

3、养分全面。现有技术生产的生物有机肥只能提供有效活菌和有机质，而用水解渣生产的生物有机肥不仅含有效活菌和有机质，而且还含有氨基酸、腐植酸、蛋白质以及中微量元素，为作物提供更全面的营养物质。

4、废物利用。不仅为味精生产过程中产生的水解渣提供了一条崭新的资源化处置途径，而且可获得附加值较高的生物有机肥产品，从而降低了水解渣的处理处置成本。

5、肥效快而持久。用水解渣生产的生物有机肥由于其中的小分子有机质可溶解于水，能及时为作物和微生物提供营养、促进作物生长，同时表现出肥效快而持久；用畜禽粪便生产的生物有机肥其中的有机质含有大量的粗纤维和大分子物质，在土壤中进行转化后才能被土壤和作物利用，所以肥效慢。

6安全、环保。用畜禽粪便生产的生物有机肥如果发酵不完全就会造成烧苗，由于杂菌和病菌含量高，长期施用会造成土壤病害；用水解渣生产的生物有机肥无臭、无味，杂菌含量低，长期使用安全、环保。

7、可规模化生产：用畜禽粪便生产生物有机肥需要长时间堆放发酵和人工倒翻，一批产品加入生物发酵剂后完全发酵腐熟需要7-10天，而且要占用大面积的场地，很难进行规模生产；用水解渣生产生物有机生产工艺简单，且原料充足，可进行大批量生产，大大降低生产成本。

附图说明

图1是水解渣的产出工艺流程图

图2是本发明的制备流程图

具体实施方式

一、用水解渣生产生物有机肥

实施例1-1

1、取样：水解渣取自河南省莲花味精股份有限公司。

2、pH调理：将大块水解渣敲碎成粉末或小颗粒，与粉状石灰按水解渣∶石灰＝4∶1混合，用链条粉碎机粉碎至60目后堆放8小时，让其充分反应。

3、倒翻：用铲车或人工翻堆，让反应后的物料温度冷却达到常温。

4、粉碎：对冷却到常温的水解渣进行测定，基本性质见表3，重金属含量远远低于生物有机肥的行业标准(见表1)，没有进行测定。

表3处理后水解渣的基本性状

有机质(％)	pH	氨基酸(％)	腐植酸(％)	水分(％)	杂菌率(％)
						32	6.3	21.5	16.7	10.2	6.0

5、复合微生物菌剂的制备：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)单独发酵生产，发酵后的菌液用80目稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶3(体积L/质量kg)的比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶1∶2的比例混合粉碎至60目，使混合后三菌种的活菌总数达到7.6×10⁸个/克以上，水分保持在25％。

6、配料：在容量为250公斤的搅拌机中加入pH＝6.3的粉状水解渣220kg，复合微生物菌剂13kg，硫酸镁8kg，硫酸锌6kg，硼砂3kg。

7、混合：搅拌机搅拌3-5分钟，使料充分混合均匀。

8、包装、计量、入库。

实施例1-2

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1。

水解渣与粉状石灰的混合比例是水解渣∶石灰＝5∶1，混合后粉碎至70目后堆放10小时，冷却至常温后测定水解渣的pH为5.5。

将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)单独发酵生产，发酵后的菌液用100目稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶3的比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶0.8∶2.5的比例混合粉碎至70目，使混合后三菌种的活菌总数达到7.2×10⁸个/克以上，水分保持在28％。

配料：粉状水解渣220kg，复合微生物菌剂10kg，硫酸镁8kg，硫酸锌6kg，硫酸亚铁6kg。

实施例1-3

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1。

水解渣与粉状石灰的混合比例是水解渣∶石灰＝4.5∶1，混合后粉碎至80目后堆放11小时，冷却至常温后测定水解渣的pH为7.1。

将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)单独发酵生产，发酵后的菌液用120目稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶3的比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶1.2∶1.5的比例混合粉碎至80目，使混合后三菌种的活菌总数达到7.5×10⁸个/克以上，水分保持在29％

配料：粉状水解渣217.5kg，复合微生物菌剂15kg，硫酸镁6kg，硫酸锌5.5kg，硼砂3kg，硫酸亚铁3kg。

实施例1-4

除了下述工艺外，其他如同实施例1-1。

水解渣与石灰混合粉碎至60目后堆放12小时，冷却至常温后测定水解渣的pH为7.9。

将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)单独发酵生产，发酵后的菌液用100目稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶4的比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶1.2∶2.5的比例混合粉碎至80目，使混合后三菌种的活菌总数达到6.3×10⁸个/克以上，水分保持在30％。

配料：粉状水解渣220kg，复合微生物菌剂17.5kg，硫酸镁5kg，硼砂2kg，硫酸亚铁5.5kg。

二、用畜禽粪便生产生物有机肥料

比较例

1、取样：鲜鸡粪取自上海市南汇。

2、物料配比：按鲜鸡粪重量加入2％-5％的粉碎稻壳粉或秸秆粉(颗粒必须过0.5毫米筛)，使物料配好后水分含量达到60％左右。

3、堆制方法：物料混合均匀后堆成梯形状长堆，堆高70厘米左右，堆顶宽1米左右，堆底宽2米左右，堆长10米左右。

4、翻倒方法和时间：每天中午1时左右测定物料中部的温度，达到55度左右开始人工翻堆，进行通气发酵，并将堆表层物料翻入堆的内部，总共翻动7-10次左右即可。

5、注意事项：每天晚上用塑料布将物料盖隹，以提高物料的温度，早上揭开。同时如遇下雨应及时将物料盖严，以防雨水渗入。

表4发酵后鸡粪的基本性状

有机质(％)	pH	氨基酸(％)	腐植酸(％)	水分(％)	杂菌率(％)
						27.6	7.8	0.0	3.6	25.6	18.4

6、复合微生物菌剂的制备：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)单独发酵生产，发酵后的菌液用80目稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶3(体积L/质量kg)的比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶1∶2的比例混合粉碎至60目，使混合后三菌种的活菌总数达到6×10⁸个/克以上，水分保持在25％-30％。

7、配料：在容量为250公斤的搅拌机中加入发酵好的鸡粪220kg，复合微生物菌剂13kg，硫酸镁8kg，硫酸锌6kg，硼砂3kg。

8、混合：搅拌机搅拌3-5分钟，使料充分混合均匀。

9、包装、计量、入库。

三、产品质量检验

产品检验按照农业部行业标准(NY 884-2004)的方法进行，将实施例1-1中用水解渣作为原材料生产的生物有机肥产品与用鸡粪作为原材料生产的产品同时保存15天后进行检测，结果见表5：

表5不同原料生产的生物有机肥质量检测结果

项目	有效活菌数(×10<sup>7</sup>个/克)	有机质(％)	pH	杂菌率(％)	水分(％)
						水解渣	4.05	31.7	6.31	7.2	10.6
鸡粪	3.28	28.5	7.62	20.3	22.7

从检测结果可以看出：用水解渣和鸡粪生产的生物有机肥都达到了农业部行业标准(NY 884-2004)有效活菌数≥2×10⁷个/克，有机质≥25％的质量标准，但使用水解渣生产的生物有机肥有效活菌数明显高于鸡粪生产的生物有机肥的23.5％，有机质也高出11.2％，产品质量显著提高。

试验例：

西红柿田间试验效果

试验处理：

A：亩施用水解渣生产的生物有机肥100kg

B：亩施用鸡粪生产的生物有机肥100kg

小区面积20m²，设3次重复，随机区组排列。所有试验处理均施作基肥，后期追肥及管理与习惯施肥相同。数据统计方法：产量数据用新复极差法检验显著性。

表6不同处理对西红柿农艺形状的影响

处理	密度(株/亩)	株高(cm)	茎粗((cm)	果数(个/株)	单瓜重(kg)
						A	4000	75.6	1.71	8.0	221
B	4000	73.2	1.50	6.9	207

表6看出：处理A比处理B西红柿的株高增加2.4cm，茎粗增加0.21cm，株果树增加1.1个，单果重增加14克，说明用水解渣生产的生物有机肥比用鸡粪生产的生物有机肥能更有效促进西红柿的生长。

表7不同处理对西红柿产量的影响

以上数据可以看出：用水解渣生产的生物有机肥种植的西红柿产量比用鸡粪生产的生物有机肥增产13.1％，增产效果达到极显著水平。

从以上试验结果可以看出：用水解渣生产的生物有机肥能明显提高产品的肥效，在促进作物生长，增产增收的同时，可起到废物利用、减少资源浪费、保护环境、减少化肥用量、降低农民负担、提高农产品品质的作用。

Claims (6)

1.一种多功能生物有机肥的生产方法，包括复合微生物菌剂的制备及菌剂与原料的混合，其特征在于该方法按以下步骤进行：

(1)水解渣的处理：将大块水解渣敲碎成粉末或小颗粒，与粉状石灰按照水解渣石灰＝4-5∶1的比例混合，粉碎，将粉细的料堆放8-12小时，然后翻倒让反应温度降低到常温，使其pH达到5.5-8.0；所述水解渣来源于味精的生产过程；

(2)复合微生物菌剂制备：将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)利用发酵设备单独发酵生产，发酵后的菌液分别用稻壳粉按菌液∶稻壳粉＝1∶3-4的体积与质量比例吸附，将三种吸附后的单一菌剂按照1∶0.8-1.2∶1.5-2.5的比例混合、粉碎；

(3)在pH为5.5-8.0的粉状水解渣中，以占水解渣、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的4％-7％比例加入复合微生物菌剂，并以占水解渣、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的5％-8％比例加入微量元素原材料，混匀后即得生物有机肥料。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述粉碎要求为细度达到60-80目。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，稻壳粉的细度为80-120目。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)中混合后三菌种的活菌总数达到6×10⁸个/克以上，水分保持在25-30％。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)中生物有机肥料的有效活菌数≥2×10⁷个/克，有机质≥25％。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述微量元素原材料为硫酸锌，硼砂，硫酸镁，硫酸亚铁中的一种或几种。

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