CN101468923A

CN101468923A - 有机肥料及其制备方法

Info

Publication number: CN101468923A
Application number: CNA2008100851075A
Authority: CN
Inventors: 高濑净二; 杨军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: CN101468923B

Abstract

本发明提供一种由生物源废弃物制备有机肥料的方法以及由该制备方法得到的有机肥料，所述有机肥料的低分子化程度高、易于吸收、肥效高、施用量低。

Description

有机肥料及其制备方法

技术领域

背景技术

目前农业上使用的肥料包括有机肥料和化学肥料。当前基于“绿色”、“环保”的健康理念，人们越来越重视食品的安全性，对无污染、安全、卫生的绿色食品的需求日益增加，使得有机肥料备受青睐。

与化学肥料相比，有机肥料具有以下特点和优点：

(1)改善土壤结构。有机肥料中含有大量的有机物质，有机物质可促进土壤团粒结构的形成，使土壤孔隙多元化，有利于协调蓄水和通气之间的矛盾，不但使土壤通气透水性好，还能提高土壤蓄水抗旱能力；而化学肥料只能为作物提供无机营养成分，长期施用会严重破坏土壤结构，使土壤pH值改变，有机物质含量降低，土壤板结，保水保肥和供水供肥能力下降，透水状况差，因而使土壤越来越贫瘠。

(2)提高土壤保肥性能。有机肥料具有明显的改土培肥作用，有机肥料中的有机物质带有大量负电荷，能吸附大量作为营养成分离子的阳离子如K⁺、NH₄ ⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等，使其免遭流失，同时它还能提高土壤对酸碱变化的缓冲能力、减轻或消除土壤中的农药残留和重金属污染。

(3)保持土壤中的微生物平衡、提高土壤抗病虫害的能力。有机肥料中含有大量的有益微生物，可以促进土壤中的生物转化过程，有利于土壤肥力的不断提高，同时有机肥料可提高作物的抗旱、抗病、抗虫能力，从而减少农药的使用量，而长期施用化学肥料会抑制土壤微生物的活动，导致土壤的自动调节能力下降，同时需要大量的化学农药促进作物生长，由此产生的农药残留容易造成食品中有害物质增加。

(4)营养成分全面平衡。有机肥料中含有植物生长发育所需的全面而丰富的营养元素，不但提供氮、磷、钾、钙、硫、镁等，也提供硼、锌、钼、铜、锰、铁等微量元素；而化学肥料所含营养成分种类单一，长期施用容易破坏土壤营养成分的动态平衡。

(5)来源广泛、天然、环保。有机肥料来源于自然，肥料中没有任何化学合成物质，长期施用可以改善农产品品质，并且来源广泛，例如人畜粪肥、河塘淤泥、作物秸杆等；而化学肥料属化学合成的产品，长期使用会污染环境。

但是，目前的有机肥料存在有效成分含量低、吸收利用过程缓慢、施用量高、肥效低等缺点。因此，需要研究一种有效成分含量高、易于吸收、肥效高、施用量低的有机肥料。

目前有机肥料的制备方法大多采用将有机废弃物直接进行微生物发酵的方法进行制备，也有少数方法是在进行微生物处理之前，先对原料进行简单的物理粉碎处理。

例如中国专利01127346.1提出一种将农作物秸杆转化为有机肥料的方法，该方法以秸杆为原料，利用能使秸杆发酵的菌种使秸杆在适宜的条件下发酵转化，制备有机肥料。

中国专利申请02152155.7公开了一种利用城市垃圾生产环保有机肥料的方法，该方法将城市垃圾、水沟污泥、禽畜粪便等废物加入生物发酵菌进行活性生物发酵，制作成环保生态有机肥。

周立祥等(环境科学学报，2001，21(1)，95)公开了热喷技术处理污泥获得热喷污泥，进而干燥造粒制成有机无机复混肥。所述热喷技术是将污泥装入热喷罐中，通入蒸气在高温高压(150℃、5kg/cm²)保持4分钟，然后瞬时放压，其中所使用的压力较低(5kg/cm²，相当于0.49MPa)，并且没有经过微生物发酵处理工序，得到的有机肥料的低分子化程度低，因而肥效也相对较低。

本申请人于2007年3月20日提出的PCT申请PCT/CN2007/000907中，公开了一种将生物源废弃物置于密封容器中进行处理以产生高附加值产品的生物源废弃物处理方法和装置，得到的处理产物可用作有机肥料、医药、燃料、饲料等。在此，将该申请的全文引入作为参考。

由上可知：目前有机肥料的制备方法大多集中于直接进行微生物发酵的方法，而由该方法得到的有机肥料需要的发酵时间长、微生物对废弃有机物的分解效率低、低分子化程度不高，不易被作物吸收。虽然也有文献报道采用热喷技术制备有机肥料，但这些方法由于处理条件方面的原因，得到的有机肥料低分子化程度低，因而仍具有有效成分含量低、吸收利用过程缓慢、施用量高、肥效低等缺点。

鉴于现有的有机肥料存在的诸多缺陷，需要开发一种低分子化程度高，因而有效成分含量高、易于吸收、肥效高、施用量低的有机肥料及其制备方法。另外，本发明的有机肥料还具有重金属含量低、几乎监测不到源自生物源废弃物中的有害菌体等优点。

发明内容

本发明的第一方面是提供一种制备有机肥料的方法，所述方法包括：

步骤1：将生物源废弃物与水蒸汽的混合物在加热加压下进行处理；

步骤2：将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，将得到的液固混合物与气体分离，获得可作为有机肥料的低分子化的液固混合物。

上述步骤1中，所述加热的温度为130～190℃；所述加压的压力为1.5～1.9MPa，并保持1～25分钟。优选地，所述加热的温度为135～170℃；所述加压的压力为1.5～1.75MPa，并保持5～20分钟。

所述步骤2中，将生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压的时间越短越好，根据废弃物种类不同，该时间一般为30～60秒，优选35～50秒。

本发明有机肥料的制备方法中，所述生物源废弃物源自农业、林业、工业、畜牧业、渔业、日常生活的废弃物及其混合物。

如果需要，还可以将步骤2所得到的液固混合物进行液固分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料的步骤。

另外，还可以包括将得到的所述固体有机肥料进行造粒，获得粒状固体有机肥料的步骤。

优选地，本发明制备有机肥料的方法，所述方法包括：

步骤1：将生物源废弃物与水蒸汽的混合物在温度为130～190℃，压力为1.5～1.9MPa下进行加热加压处理，并保持1～25分钟；

步骤2：在30～60秒的时间内将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，得到液固混合物，使其与气体分离，获得可作为有机肥料的低分子化的液固混合物。

进一步优选地，本发明制备有机肥料的方法，所述方法包括：

步骤1：将生物源废弃物与水蒸汽的混合物在温度为135～170℃，压力为1.5～1.75MPa下进行加热加压处理，并保持5～20分钟；

步骤2：在35～50秒的时间内将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，得到液固混合物，使其与气体分离，获得可作为有机肥料的低分子化的液固混合物。

如果需要，还可以将上述各方法步骤2所得到的液固混合物进行液固分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料的步骤。

对固体废弃物连续进行上述步骤1和2的处理方式也可称之为“爆破”。为了使生物源废弃物的低分子化程度更高，可以多次重复步骤1和2，即可以进行多次爆破处理。

优选地，上述方法中还包括将步骤2得到的液固混合物进行微生物发酵处理的步骤。

其中所述微生物为选自枯草杆菌、酵母杆菌、纳豆杆菌、光合细菌、放线菌、乳酸菌、芽孢杆菌及丝状真菌的一种或多种微生物。

其中所述微生物发酵处理的时间为常温下1～10天，优选为常温下1～5天。

更优选地，本发明制备有机肥料的方法包括：

步骤1：将生物源废弃物与水蒸汽的混合物在温度为130～190℃，压力为1.5～1.9MPa的条件下进行加热加压处理，并保持1～25分钟；

步骤2：在30～60秒的时间内将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，得到液固混合物，使其与气体分离，获得低分子化的液固混合物；以及

步骤3：将步骤2得到的液固混合物使用选自枯草杆菌、酵母杆菌、纳豆杆菌、光合细菌、放线菌、乳酸菌、芽孢杆菌及丝状真菌的一种或多种微生物进行微生物发酵处理，发酵处理的时间为常温下1～10天，得到进一步低分子化的液固混合物。

进一步优选地，本发明制备有机肥料的方法包括：

步骤2：在35～50秒的时间内将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，得到液固混合物，使其与气体分离，获得可作为有机肥料的低分子化的液固混合物；以及

步骤3：将步骤2得到的液固混合物使用选自枯草杆菌、酵母杆菌、纳豆杆菌、光合细菌、放线菌、乳酸菌、芽孢杆菌及丝状真菌的一种或多种微生物进行微生物发酵处理，发酵处理的时间为常温下1～5天，得到进一步低分子化的液固混合物。

本发明所述的发酵处理中的“常温”的含义是我国大多数地方春秋天的温度。如果要确切定义该温度的话，“常温”是指20～25℃。

上述任意一种方法中，还可以包括将步骤3中得到的所述液固混合物进行分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料的步骤。

本发明的第二方面是提供一种按照上述方法制备的有机肥料。

按照上述方法制备的有机肥料含有选自低聚糖、小分子肽、氨基酸、或任意两种以上的混合物、有机酸的有机营养物，以及氮、磷、钾及微量元素，这些成分均为作物生长所需要的营养成分。

本发明所述的有机肥料为固体、液体或液固混合物的形式，优选为液体形式或粒状固体形式。

附图说明

图1表示制备本发明的有机肥料各种实施方式的流程图。

图2表示一些生物源废弃物经过本发明的低分子化方法处理后，得到的低分子化产物。(A)鱼类；(B)下水道污泥；(C)树木剪材；(D)竹叶；(E)生活垃圾。

图3表示通过扫描电子显微镜(SEM)放大25,000倍观察下水道污泥在低分子化处理前后菌体的变化(A)处理前；(B)处理后。

图4表示使用本发明的有机肥料与使用普通有机肥料进行比较的结果，(A)水稻；(B)圆白菜幼苗；(C)花卉；(D)马铃薯；(E)甘薯；(F)玉米。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1A所示，作为本发明有机肥料制备方法的第一种实施方式，包括如下步骤：

所述步骤2中，将生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压的时间越短越好，根据废弃物种类不同，该时间一般为30～60秒，优选为35～50秒。

进一步地，在上述生物源废弃物处理方法的步骤1中，在将生物源废弃物与水蒸汽混合时，对生物源废弃物进行搅拌，使生物源废弃物与水蒸汽混合均匀。为了能达到使生物源废弃物与水蒸汽混合均匀同时又节省能源的目的，优选地，步骤1中，在将生物源废弃物与水蒸汽混合时，当温度达到130～190℃，压力达到1.5～1.9MPa时，再对生物源废弃物进行搅拌。

进一步地，在上述生物源废弃物处理方法的步骤2中，将所述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压所经历的时间与生物源废弃物的种类相关。对于那些难以低分子化的无机物质、蛋白类等生物源废弃物，例如污染土壤、蟹壳、虾壳、畜产废弃物、酒糟、废纸、扇贝的肠腺等，需要较短的时间，例如35～40秒，以使这些物质的低分子化程度更高；对于容易低分子化的碳水化合物等生物源废弃物，例如稻谷壳、稻草、碎海带、花卉等，可以使用较长的时间，例如50～60秒，即可实现这些物质的低分子化。为了生成更易于作物吸收的小分子有机化合物，优选使用较短的时间。本发明中，将所述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压所经历的时间为30～60秒，优选为35～50秒。

通过上述步骤1和步骤2，使生物源废弃物实现低分子化。上述步骤1和步骤2的条件应当根据生物源废弃物种类适当进行选择。一般而言，相对于源自动物的生物源废弃物，源自植物的生物源废弃物和水蒸汽物混合物的温度和压力较低、保持时间较短，并且将所述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压所经历的时间可以更长。如果条件选择不当，会使生物源废弃物发生碳化，无法实现低分子化，从而丧失肥料所需的有效成分。一些生物源废弃物的低分子化条件如表1所示。

表1

废弃物	温度条件(℃)	压力条件(MPa)	降至常压的时间(秒)
废弃物	温度条件(℃)	压力条件(MPa)	降至常压的时间(秒)	蟹的甲壳、贝壳	>160	>1.50	>30
虾壳	>165	>1.55	>30	蟹的甲壳、贝壳	>160	>1.50	>30
虾壳	>165	>1.55	>30	鸡冠	>150	>1.30	>40
扇贝的肠腺	>180	>1.70	>35	鸡冠	>150	>1.30	>40
扇贝的肠腺	>180	>1.70	>35	下水道污泥	>168	>1.55	>48
湖沼的污泥	>165	>1.55	>48	下水道污泥	>168	>1.55	>48
湖沼的污泥	>165	>1.55	>48	河川的污泥	>168	>1.60	>45
竹、细竹类	>160	>1.50	>35	河川的污泥	>168	>1.60	>45
竹、细竹类	>160	>1.50	>35	农业残渣	>165	>1.55	>48
水产业残渣	>165	>1.55	>45	农业残渣	>165	>1.55	>48
水产业残渣	>165	>1.55	>45	生活垃圾	>175	>1.65	>40
制造食品的污泥	>165	>1.55	>50	生活垃圾	>175	>1.65	>40
制造食品的污泥	>165	>1.55	>50	动物尸体	>185	>1.75	>45

表2表示一些生物源废弃物经过低分子化处理后，所得产物的粒径和细菌数。

表2

废弃物	温度(℃)	搅拌持续时间(min)	压力(MPa)	减压时间(秒)	产物粒径(nm)	细菌数(cfu/g)
废弃物	温度(℃)	搅拌持续时间(min)	压力(MPa)	减压时间(秒)	产物粒径(nm)	细菌数(cfu/g)	稻壳	140	5	1.60	55	0.54	未检出
稻草	138	3	1.55	60	0.23	未检出	稻壳	140	5	1.60	55	0.54	未检出
稻草	138	3	1.55	60	0.23	未检出	下水道污泥	170	22	1.85	45	0.32	100
畜产废弃物	168	15	1.82	40	0.22	未检出	下水道污泥	170	22	1.85	45	0.32	100
畜产废弃物	168	15	1.82	40	0.22	未检出	水产废弃物	175	10	1.65	45	0.23	未检出
土壤	155	9	1.55	35	0.98	50	水产废弃物	175	10	1.65	45	0.23	未检出
土壤	155	9	1.55	35	0.98	50	食品残渣	148	9	1.60	45	0.45	未检出
砂糖残渣	155	6	1.65	35	0.33	未检出	食品残渣	148	9	1.60	45	0.45	未检出
砂糖残渣	155	6	1.65	35	0.33	未检出	酒糟	170	18	1.75	35	0.32	未检出
豆腐渣	140	7	1.45	45	0.28	未检出	酒糟	170	18	1.75	35	0.32	未检出
豆腐渣	140	7	1.45	45	0.28	未检出	竹类	138	1	1.45	50	0.54	未检出
大蒜	145	1	1.44	35	0.43	未检出	竹类	138	1	1.45	50	0.54	未检出
大蒜	145	1	1.44	35	0.43	未检出	鸟羽毛	148	8	1.55	50	0.45	未检出
碎海带	148	4	1.48	55	0.33	未检出	鸟羽毛	148	8	1.55	50	0.45	未检出
碎海带	148	4	1.48	55	0.33	未检出	甘薯	148	12	1.77	37	0.26	未检出
海藻	130	6	1.55	36	0.33	未检出	甘薯	148	12	1.77	37	0.26	未检出
海藻	130	6	1.55	36	0.33	未检出	向日葵	135	6	1.56	36	0.23	未检出
感染性医疗废弃物	175	6	1.70	35	0.22	未检出	向日葵	135	6	1.56	36	0.23	未检出

为了防止得到的低分子化混合物被氧化或受到杂菌污染，在对液固混合物与气体进行分离前，向其加入非活性气体，如氮气、惰性气体中的氦气、氖气等，以达到防止氧化和杂菌污染的目的。

对所述生物源废弃物的种类、成分和含量没有特别的限制，只要废弃物中有机物的含量在20％以上，优选为30％以上，就可以用作制备有机肥料的原料。本发明中所述的生物源废弃物源自农业、林业、工业、畜牧业、渔业、日常生活的废弃物及其混合物。所述来自农业的生物源废弃物例如稻壳、稻草、农作物秸秆、大蒜、甘薯、向日葵等；所述来自林业的生物源废弃物例如树根、草根、剪枝、杂草等；所述来自工业的生物源废弃物例如制糖残渣、豆腐渣、酒糟等；所述来自畜牧业的生物源废弃物包括畜产污泥、鸟羽毛、家畜粪便如鸡粪、猪粪、牛粪等；所述来自渔业的生物源废弃物包括水产废弃物例如鱼类、蟹壳、贝壳、鱼皮、虾壳和扇贝的肠腺、碎海带、海藻、海草等；所述来自日常生活的生物源废弃物例如生活垃圾、下水道、湖泊和河川的污泥、废纸、食物残渣、医疗废弃物等。在实际处理过程中，也可以是这些生物源废弃物的两种或多种的混合物。图2示出几种常见的生物源废弃物经过低分子化处理后得到的产物。

通过步骤1和步骤2的低分子化处理后得到的有机肥料中，生物源废弃物中含有的菌体死亡、重金属以及其它有害元素的含量大幅降低，并且其中的臭气成分也得以去除。

生物源废弃物经过上述低分子化处理后，得到的产物粒径很小(均不足1nm)，并且在低分子化的条件下，生物源废弃物中含有的菌体解体，变成菌体残渣(如图3所示)，成为有机肥料的营养成分或土壤改良剂，因此在低分子化产物中几乎检测不出细菌的存在。

使用废弃物生产有机肥料时，其中的重金属含量是阻碍所述有机肥料应用的大问题。重金属来源于生物源废弃物中含有的重金属，所述重金属包括例如铜、铅、铬、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。其它有害元素包括例如砷等。当对生物源废弃物进行低分子化处理时，由于废弃物中的金属化合物被分解，其中的重金属随着气体逸出而使其含量得到大幅降低。对于重金属含量较高的生物源废弃物，例如下水道污泥，经过低分子化处理后，液体和固体组分中还残留有重金属，对该残留的重金属，尤其是液体组分中残留的重金属，可以采用现有技术中常规的技术手段如生物膜处理技术等进一步去除。

臭气成分为具有臭味的气体，多数是由有机物例如蛋白质、脂肪腐败分解后生成的，包括例如有不饱和烃(如丁二烯、苯乙烯)、氮化物(如氨、有机胺、粪臭素)、硫化物(如硫化氢、硫化甲基、二甲基二硫醚、二甲基硫醚、甲基硫醇)、氯烃(如氯仿)、含氧烃(如丙酮)等化合物。所述臭气成分主要存在于低分子化处理后的气体组分中，因此生源废弃物经过低分子化处理后，随气体逸出而得以去除。在低分子化过程中，气体组分中含有多种重金属以及臭气成分，可进行回收处理，以达到环保要求。

作为一种优选的实施方式，本发明有机肥料的制备方法，还包括将步骤2得到的所述液固混合物进行分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料的步骤，如图1B所示。在对所述液固混合物进行分离时，首先采用液固分离法，例如离心分离法，对所述液固混合物进行液固分离，并收集液体有机肥料和固体有机肥料。

作为又一优选的实施方式，本发明的有机肥料的制备方法还包括将上述得到的固体有机肥料进行造粒，获得粒状固体有机肥料的步骤，如图1C所示。所述造粒可以使用现有技术中常规的造粒设备和造粒方法进行。

作为又一优选的实施方式，本发明的有机肥料的制备方法还包括将步骤2得到的所述液固混合物进行微生物发酵处理的步骤，如图1D所示。即：本发明的有机肥料的制备方法包括：

步骤2：将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，将得到的液固混合物与气体分离，获得可作为有机肥料的低分子化的液固混合物；

步骤3：将步骤2得到的液固混合物进行微生物发酵处理的步骤。

优选地，所述步骤2中，将生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压的时间为30～60秒，优选为35～50秒。

所述的微生物可以是常规使用的微生物。所述微生物选自枯草杆菌、酵母杆菌、纳豆杆菌、光合细菌、放线菌、乳酸菌、芽孢杆菌及丝状真菌的一种或多种，但不限于此。微生物发酵的时间可以根据生物源废弃物的种类等确定，可以为常温下1～10天，优选为常温下1～5天。

作为最为优选的实施方式，本发明的有机肥料的制备方法包括：

步骤2：在35～50秒的时间内将处于加热加压状态的生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压，得到液固混合物，使其与气体分离，获得低分子化的液固混合物；以及

如图1D中的虚线箭头所示，对于经过微生物发酵后得到的液固混合物也可以进行液固分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料。进一步地，可以将得到的固体有机肥料进行造粒，获得粒状固体有机肥料。

对制备本发明的有机肥料使用的设备没有特别的限制，只要能够得到本发明的有机肥料，可以使用任意适宜的设备。

作为本发明的第二方面，提供了一种按照本发明上述的有机肥料制备方法，由生物源废弃物制备得到的有机肥料。

所述有机肥料中含有低聚糖、小分子肽、氨基酸或任意两种以上的混合物、有机酸的有机营养物，以及氮、磷、钾及微量元素。

本发明的有机肥料中含有的所述低聚糖由生物源废弃物中的纤维素、半纤维素、碳水化合物经过低分子化生成，所述的低聚糖由2～10个单糖聚合而成的低聚物。所述低聚糖可以是任意的源自生物源废弃物的低聚糖，如：蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖、低聚木糖、低聚壳聚糖、低聚乳糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、棉籽糖、低聚甘露糖、阿拉伯糖等，但不限于此。由于低聚糖对土壤微生物具有菌群调节作用，促进土壤中有益微生物的生长，能提高有机肥料的利用率，可以有效降低施用量。此外，低聚糖还对作物的多种病虫害都有很好的预防和免疫效果，阻碍病原微生物的生长繁殖，同时可促进植物细胞的活化，是天然的营养调节剂。

所述的小分子肽和氨基酸是由生物源废弃物中的蛋白类物质经过低分子化生成，可以是任意的源自生物源废弃物的小分子肽。所述小分子肽是含有2～20个氨基酸残基的肽链。这些小分子肽和氨基酸更易于作物吸收，可以提高光合作用、提高农作物产量、改善作物品质、促进作物生长发育、改善土壤生态环境，因而有效提高了有机肥料的效果，降低了施用量。

所述的有机酸由生物源废弃物中的蛋白质加水分解产生，所述有机酸例如有甲酸、乙酸、丙酸、异丙酸、丁酸、戊酸、异戊酸等。有机肥料中的这些有机酸与钙、镁、铁、铝等形成稳定性很强的络合物，从而减少磷的固定和铁、铝的毒害。有机酸及其盐类对土壤酸碱度具有缓冲作用，提高土壤的缓冲能力，能促进土壤中矿物质营养成分溶解，从而有利于农作物的吸收和利用。生物源废弃物经过低分子化处理之后，所述有机酸存在于得到的液固混合物中。另外，部分有机酸还存在于气体组分中。

本发明的有机肥料还含有氮、磷、钾以及微量元素，所述微量元素包括钙、镁、硼、锌、钼、铜、锰、铁等。作为作物生长的重要营养物质，这些成分的存在必不可少。

表3给出了一些生物源废弃物经过低分子化处理后，相关元素的重量百分含量数据。

表3

本发明的有机肥料可以制备成易于吸收的形态，其可以为固体、液体或液固混合物的形式，优选为液体形式或粒状固体形式。

生物源废弃物经过低分子化处理之后，得到的液固混合物可直接用作有机肥料，也可以对所述液固混合物进一步分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料。所述的分离可以采用诸如离心分离等方法。所述固体有机肥料还可以通过现有技术中常规的造粒装置和造粒方法进行造粒，获得粒状固体有机肥料。

在使用时，可以将所述的粒状固体有机肥料施用于土壤中，或者将所述液体有机肥料喷洒于作物的叶面，以利于作物对有机肥料的吸收。本发明的有机肥料对于光线不足、不利于光合作用的情况，效果更为显著。

研究表明：本发明的有机肥料的效果是普通有机肥料效果的数倍以上，甚至可以达到普通有机肥料效果的十余倍。

有上述可知，本发明有机肥料的制备方法以及由本发明的方法得到的有机肥料具有以下优点：1)保护环境、变废为宝；2)对生物源废弃物的要求宽松，许多种类的生物源废弃物都可用于制备本发明的有机肥料；3)本发明的有机肥料中，几乎检测不出生物源废弃物中含有的有害菌体；4)本发明的有机肥料中，重金属和有害金属得到大幅度地去除；5)生物源废弃物臭气成分被分解去除；6)本发明的有机肥料含有低聚糖、小分子肽、氨基酸或任意两种以上的混合物、有机酸的有机营养物，以及氮、磷、钾及微量元素，营养成分全面多样，低分子化程度高，因而肥效高、施用量少，更易于作物吸收利用；7)本发明的有机肥料，具有提高作物产量、改善作物品质、促进作物早熟、增强植物抗逆性、改善性状和保护环境等功效；8)本发明的有机肥料中，可改善连种障碍及土壤的微循环。

实施例

实施例1 以下水道污泥为原料制备有机肥料

取下水道污泥500kg，将其与水蒸汽混合均匀，使混合后的温度达到170℃，压力达到1.85MPa，并保持22分钟；将下水道污泥与水蒸汽混合物的压力在45秒内降到常压，使下水道污泥发生低分子化，得到用作有机肥料的液固混合物。

表4表示下水道污泥经过本发明的方法处理后，得到的液固混合物中各种成分的含量。

表4

分析项目	各种成分的含量(wt％)
分析项目	各种成分的含量(wt％)	各种低聚糖	>8
各种氨基酸、小分子肽	>10	各种低聚糖	>8
各种氨基酸、小分子肽	>10	有机酸	0.40
N	3.60	有机酸	0.40
N	3.60	P₂O₅	2.78
K₂O	0.94	P₂O₅	2.78
K₂O	0.94	CaO	0.18
MgO	0.08	CaO	0.18
MgO	0.08	含水率	50.0

表5表示下水道污泥经过本发明的方法处理前后，各种重金属和有害元素的含量变化和去除率。并且，表5还列出了采用本发明的制备方法与采用堆肥方式处理后，获得的有机肥料中重金属和有害元素的含量以及去除率的比较结果。

表5

从表5的数据可知，采用本发明的制备方法制备得到的有机肥料中，各种重金属的含量大幅度下降，重金属的去除率很高，对于汞、镉、砷、镍、铅的去除率更是高达95％以上。并且，与堆肥方式相比，对重金属和有害元素的去除率显著提高。

表6表示下水道污泥经过本发明的方法处理前后，臭气成分的含量变化和去除率。

表6

分析项目	下水道污泥中(ppm)	有机肥料中(ppm)	去除率(％)
分析项目	下水道污泥中(ppm)	有机肥料中(ppm)	去除率(％)	硫化氢	10.8	0.68	93.7
甲基硫醇	28.8	0.31	98.9	硫化氢	10.8	0.68	93.7
甲基硫醇	28.8	0.31	98.9	二甲基二硫醚	1067	0.017	～100.0
二甲基硫醚	11.6	0.11	99.1	二甲基二硫醚	1067	0.017	～100.0
二甲基硫醚	11.6	0.11	99.1	甲苯	0.65	0.087	86.6
二甲苯	0.18	0.015	91.7	甲苯	0.65	0.087	86.6
二甲苯	0.18	0.015	91.7	异丁醇	0.18	0.1	44.4

从表6的数据可知，作为臭气成分的硫化物的去除率都达到90％以上。对于甲苯、二甲苯、异丁醇等有害成分的去除率也很高。

实施例2 以竹叶为原料制备液体有机肥料

取竹叶350kg，将其与水蒸汽混合均匀，使混合后的温度达到138℃，压力达到1.45MPa，并维持1分钟；将上述混合物与水蒸汽混合物的压力在35秒内降到常压，使混合物发生低分子化；对得到的产物进行离心分离，获得液体有机肥料。

表7

表7表示竹叶经过本发明的方法处理后，获得的液体有机肥料中各种成分的重量百分含量。

实施例3 下水道污泥和稻壳混合物为原料制备有机肥料

取下水道污泥300kg，稻壳200kg，混合均匀，将其与水蒸汽混合均匀，使混合后的温度达到150℃，压力达到1.65MPa，并维持10分钟；将混合物的压力在50秒内降到常压，使下水道污泥和稻壳的混合物发生低分子化，获得用作有机肥料的液固混合物。

表8表示下水道污泥和稻壳混合物经过本发明的方法处理后，得到的液固混合物中各种成分的重量百分含量。

表8

分析项目	各种成分的含量(wt％)
分析项目	各种成分的含量(wt％)	各种低聚糖	>10
各种氨基酸、小分子肽	>10	各种低聚糖	>10
各种氨基酸、小分子肽	>10	有机酸	0.3
N	3.1	有机酸	0.3
N	3.1	P₂O₅	2.0
K₂O	1.23	P₂O₅	2.0
K₂O	1.23	CaO	0.72
MgO	0.03	CaO	0.72
MgO	0.03	含水率	50.0

实施例4 以污泥和生活垃圾为原料制备有机肥料

取下水道污泥200kg，生活垃圾300kg，混合均匀，将其与水蒸汽混合均匀，使混合后的温度达到175℃，压力达到1.65MPa，并维持15分钟；将混合物的压力在50秒内降到常压，使混合物发生低分子化，得到用作有机肥料的液固混合物。

表9

分析项目	各种成分的含量
分析项目	各种成分的含量	各种低聚糖	>10
各种氨基酸、小分子肽	>15	各种低聚糖	>10
各种氨基酸、小分子肽	>15	有机酸	0.3
氮	3.54	有机酸	0.3
氮	3.54	P₂O₅	2.75
K₂O	1.39	P₂O₅	2.75
K₂O	1.39	CaO	1.88
含水率	50.0	CaO	1.88

表9表示污泥和生活垃圾混合物经过本发明的方法处理后，得到的液固混合物中各种成分的含量。

实施例5 以污泥为原料并进一步使用微生物发酵处理制备有机肥料

取下水道污泥500kg，将其与水蒸汽混合均匀，使混合后的温度达到170℃，压力达到1.85MPa，并维持22分钟；将下水道污泥与水蒸汽混合物的压力在45秒内降到常压，使下水道污泥发生低分子化；对得到的液固混合物使用枯草杆菌在常温下发酵5天左右，每日搅动几次，发酵完成，进行固液加工，获得有机肥料。

表10表示根据实施例5得到的有机肥料中各种成分的含量。

表10

分析项目	各种成分的含量(wt％)
分析项目	各种成分的含量(wt％)	各种低聚糖	>15
各种氨基酸、小分子肽	>15	各种低聚糖	>15
各种氨基酸、小分子肽	>15	有机酸	0.6
氮	4.87	有机酸	0.6
氮	4.87	P₂O₅	3.9
K₂O	1.3	P₂O₅	3.9
K₂O	1.3	CaO	0.18
MgO	0.08	CaO	0.18
MgO	0.08	脯氨酸	1.9
谷氨酸	0.17	脯氨酸	1.9
谷氨酸	0.17	丙氨酸	0.4
甘氨酸	2.0	丙氨酸	0.4
甘氨酸	2.0	精氨酸	1.6
天冬氨酸	1.3	精氨酸	1.6
天冬氨酸	1.3	含水率	50.0

与实施例1的结果(表4)进行对比，低聚糖和氨基酸的含量得到显著提高，表明经过微生物发酵步骤得到的有机肥料的营养成分含量更高，更有利于作物的生长。

对比应用例1本发明的有机肥料与其它有机肥料的田间对比试验

为了证明本发明的有机肥料与已有的有机肥料在施用量和肥效上的差异，进行了对比试验。结果示于图4中。

由图4可知，与仅施用普通堆肥的水稻秧苗相比，施用本发明的有机肥料后，水稻秧苗生长的苗壮叶茂，根系更为发达(图4A)；与仅施用普通堆肥的圆白菜幼苗相比，施用本发明的有机肥料得到的圆白菜幼苗叶片明显更大，根系也更为发达(图4B)；与仅施用普通堆肥的花卉相比，施用本发明的有机肥料，花卉生长更为茂盛，叶片肥大，颜色翠绿(图4C)。

另外，将本发明的有机肥料用于马铃薯(图4D)、甘薯(图4E)等薯类产品，得到的块茎更大，水分含量高；施用于玉米(图4F)等谷类作物，得到的籽粒更为饱满。

对比应用例2本发明的有机肥料与其它有机肥料的肥效对比试验

研究了本发明的有机肥料和普通堆肥在肥效上的差异。表11表示各种普通堆肥的施用量与本发明有机肥料的施用量的对比研究结果。

表11

上述试验结果证实了本发明有机肥料的肥效为普通堆肥的3倍以上，而以稻秸秆为原料，本发明的有机肥料的肥效更是普通堆肥肥效的13.3倍，表明本发明的有机肥料是一种肥效高、施用量低的有机肥料。

工业实用性

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种制备有机肥料的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤1中，所述加热的温度为130～190℃，所述加压的压力为1.5～1.9MPa，并保持1～25分钟；优选地，所述步骤1中，所述加热的温度为135～170℃，所述加压的压力为1.5～1.75MPa，并保持5～20分钟；所述步骤2中，将生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压的时间为30～60秒，优选为35～50秒。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述生物源废弃物源自农业、林业、工业、畜牧业、渔业和/或日常生活的废弃物或其任意一种或多种废弃物的混合物。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中将步骤2所得到的液固混合物进行液固分离，获得液体有机肥料和固体有机肥料的步骤；优选地，所述方法还包括将所述固体有机肥料进行造粒，得到粒状固体有机肥料的步骤。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤1和步骤2可重复进行多次。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法还包括将步骤2得到的液固混合物进行微生物发酵处理的步骤。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述微生物为选自枯草杆菌、酵母杆菌、纳豆杆菌、光合细菌、放线菌、乳酸菌、芽孢杆菌及丝状真菌的一种或多种微生物；所述微生物发酵处理的时间为常温下1～10天，优选为常温下1～5天。

8.按照权利要求1～7任意一项所述的方法制备得到的有机肥料。

9.如权利要求8所述的有机肥料，其中所述有机肥料含有选自低聚糖、小分子肽、氨基酸或任意两种以上的混合物、有机酸的有机营养物，以及氮、磷、钾及微量元素。

10.如权利要求8或9所述的有机肥料，其中所述有机肥料为固体、液体或液固混合物的形式，优选为液体形式或粒状固体形式。