CN101774848A - 沼渣有机肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沼渣有机肥及其制备方法，该沼渣有机肥以沼渣为主要原料(用量大于80％)，与腐植酸、氮肥、磷肥、钾肥及微量元素配合。针对沼渣难以脱水固化和机械脱水烘干能耗高两个问题，本发明利用浅池自然固化风干工艺，使沼渣在浅池中经有氧二次发酵、风干、固化，达到制粒的水分和物性要求。本发明的沼渣有机肥既能满足作物生长需要的养分又能培肥土壤，提高产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用沼渣生产有机肥的方法，属于肥料领域。
背景技术
沼气技术作为解决畜禽粪便和农作物秸秆污染的最有效途径之一，近年得到了快速发展，其具有的潜在环境、经济效益受到了社会公认。然而，对厌氧发酵后产生的沼液、沼渣进一步深加工，使其作为商品直接应用于农作物的报道较少，此外，对于大型酒精厂、味精厂等企业，产出的沼液、沼渣处理也已成为棘手问题。如果这些沼液、沼渣弃之不用或利用不当，势必造成资源浪费和二次污染。研究发现，沼渣和沼液中含有多种营养元素(如氮、磷、钾、微量元素)和有机质、粗蛋白、氨基酸、纤维素、半纤维素、木质素、腐植酸等有机物质，不同来源沼液、沼渣中还可能含有抗逆物质(如脯氨酸、亚油酸等)、各种水解酶、生长素(如脱落酸、赤霉素等)及某些抗生素、有益菌群等。这些物质具有促进植物生长、发育，改良土壤，增强作物抗逆(病虫、旱、寒等)性，进而提高作物产量和品质的作用。
虽然沼液、沼渣中含有多种营养成分，但是养分的含量很低，沼渣中N、P2O5、K2O的含量分别为0.5～1.5％、0.3～1.0％、0.1～0.7％(以干基计算)，沼液中N、P2O5、K2O的含量分别为0.01～0.08％、0.02～0.06％、0.01～0.09％。若在作物上单纯施用沼渣和沼液，不能满足作物整个生育期对养分的需求，必须与化肥配施。
中国专利文件CN101229982A(200810014630.9)公开一种利用沼渣生产有机复混肥的方法，包括养殖厂建设沼气工程生产沼渣、沼液；将沼渣、沼液用固液分离机进行分离；将作物秸秆粉碎过筛，加入沼渣搅拌混匀；在搅拌的同时，加入养分吸附物质以固定沼渣中易流失的养分；将混合均匀的沼渣、作物秸秆混合物取样化验其N、P、K含量；根据沼渣、作物秸秆混合物中N、P、K含量，加入氮肥、磷肥、钾肥，达到N、P、K的含量各为15或者其他配比；将混配均匀的混合物进入螺旋形搅拌造粒机造粒。该方法存在以下不足：
1、经固液分离机分离的沼渣水分含量在60％左右。若达到制粒要求，沼渣水分含量应该在30％左右，因此在本专利中需加入干基秸秆粉碎物料来降低沼渣中的水分含量，若达到30％的水分含量，需要加入的秸秆粉碎物料与经固液分离机分离后的沼渣的比例约为1∶1，按该比例计算，则每吨产品所消耗的沼渣(以干基计)不足20％，而消耗的秸秆粉碎物料约为50％，即由该方法形成产品的成分中50％为秸秆。
2、该方法将大量未经腐熟的作物秸秆直接混入沼渣中造粒，这就造成以下三点不足：一是采用该专利生产的肥料施入土壤后，由于作物秸秆的碳氮比(C/N)太高，约40～80∶1。秸秆在土壤中降解时，需要一定的氮，只有C/N调节到约15～25∶1才能降解，所以该方法的产品中能被作物利用的氮素降低。二是秸秆在土壤中分解需要2～5个月甚至更长时间，所以该产品施入土壤后，秸秆中含有的养分不能被作物直接吸收利用，只有等到秸秆降解后才能转变成作物可以吸收的形态，这样可能会导致养分供应不足，进而影响农产品产量和效益。三是未经腐熟的作物秸秆可能带有以秸秆为寄主越冬或越夏的病虫害，施入土壤后加重或增加该类病虫害危害。
制作沼渣有机肥是对沼渣进行综合利用的一条有效途径。然而沼渣中的养分含量因投料不同、投料量不同、加水量不同而有很大差别，因此，如何将沼渣与化肥进行合适的配施是研制沼渣有机肥的技术难点。
发明内容
本发明在对不同原料生产出的沼渣进行大量调查及养分测定的基础上，按不同作物的需肥规律和土壤条件，将沼渣与腐植酸、氮肥、磷肥、钾肥及微量元素配合，提供作物专用沼渣有机肥，为沼肥简便、快速进入农田提供了高价值的产品。该发明不仅能提高大型沼气工程企业利润，使沼渣有机肥的生产工业化，而且提高了沼肥的应用价值。
本发明主要针对沼渣难处理、难消耗造成资源浪费和二次污染的问题，以沼渣为主要原料开发的沼渣制肥工艺。本发明所生产的产品中沼渣用量大于80％。
本发明针对沼渣难以脱水固化和机械脱水烘干能耗高两个问题，开发了浅池自然固化风干工艺。沼渣在浅池中经有氧二次发酵、风干、固化，达到制粒的水分和物性要求。
本发明旨在提供既能满足作物生长需要的养分、又能培肥土壤的沼渣有机肥及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
沼渣有机肥，原料组分重量份如下：
沼渣，含水量小于30wt％， 85～95份，
腐植酸，有机质＞50wt％， 3～10份，
硫酸铵 1～2.5份，
硫酸钾 0.5～1份，
磷酸一铵 0.25～1份，
硫酸锰 0.2～0.3份，
硫酸锌 0.2～0.3份，
硼酸 0.1～0.2份。
上述的沼渣是由沼气池发酵后的母液经固液分离后，取固体部分再经风干或烘干制得，沼渣含水量小于30wt％。
本发明优选方案之一，小麦专用沼渣有机肥，原料组分重量份如下：
沼渣(含水量小于30wt％)90～93.5份；腐植酸(有机质＞50wt％)3～5份；硫酸铵1～2.5份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.2～0.3份；硫酸锌0.2～0.3份；硼酸0.1份。
本发明优选方案之二，蔬菜专用沼渣有机肥，原料组分重量份如下：
沼渣(含水量小于30wt％)84.75～90.2份；腐植酸(有机质＞50wt％)5～10份；硫酸铵2～2.5份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.3份；硫酸锌0.25～0.3份；硼酸0.2份。
本发明沼渣有机肥的制备方法，步骤如下：
1、沼渣的预处理：
沼气厌氧发酵池中的沼渣水分含量为85～90wt％，通过料浆泵将其泵入固液分离机，经固液分离的沼渣水分为55-65wt％。将经固液分离后的沼渣送入固化池中进行风干固化，固化池深度为0.5-0.8米，固化时间5-6个月，使风干固化后的沼渣水分为30wt％以下。
当增加专用翻抛机定期对固化池中的物料进行翻抛时，上述固化时间可缩短至2～3个月。使风干固化后的沼渣水分为30wt％以下。符合制粒条件要求。
2、制粒前混配处理：
(1)将水分小于30wt％的沼渣用链式粉碎机粉碎成松散粉状，以便于混配。
(2)将粉碎成松散粉状的沼渣与腐植酸、硫酸铵、硫酸钾、磷酸一铵、硫酸锌、硫酸锰和硼酸按上述的原料组分重量份计量后，投入混合机内充分混配。
3、制粒、整形
将混配好的物料投入挤压造粒机中挤压制粒。将挤压成形的柱状颗粒投入圆盘整形机中，将颗粒整形为球状颗粒。
4、烘干、冷却
将球状颗粒投入烘干机中，烘干至水分小于20wt％，再经冷却机冷却至40℃以下。
将上述冷却后的颗粒进行筛分后包装。
本发明具有以下特点和优良效果：
1、促进植物生长、发育，提高作物产量，改善品质，提高肥料利用率，降低因肥料利用不当造成的环境污染。
该发明中的各种营养元素能被作物直接吸收利用，沼渣中含有的氨基酸、糖类等有机物质也能被作物直接吸收利用，该发明中化肥与沼渣配合后的养分比例基本与作物需肥规律一致，所以施用该产品与农民习惯施肥处理相比，大田作物和蔬菜产量增加10.4％～20.8％，果树产量增加13.3％～20.7％，蔬菜Vc含量提高1.3％～15.4％，还原糖含量提高4.2％～8.7％，硝酸盐含量降低7.4％～37.4％，肥料利用率提高8.6％～39.4％。
由于沼渣中含有大量的有机质，有机质具有的官能团对Cd、Zn等金属离子的吸附能力远远超过任何其它矿质胶体，此外本发明中加入的腐植酸也可与土壤中Cd、Zn形成络合物，从而达到降低植物对Cd、Zn等重金属吸收的目的。所以施用本产品可以降低重金属对农产品的毒害。
2、改良土壤，提高土壤保肥、保水能力。
该发明中的有机物质及添加的腐植酸通过胶体作用形成团粒结构，增加土壤微团粒结构和毛管孔隙度，降低土壤容重，提高土壤保肥、保水能力。施用该产品可以使土壤疏松，土壤有机质增加2～10.83％，活土层从30cm增加到45cm，水稳性团粒结构提高10.2～23.4％。
3、提高作物抗逆能力，减少农药用量，降低面源污染，改善环境质量。
沼渣中含有的氨基酸、维生素、各种水解酶、植物激素等物质具有诱导作物抗性增强的作用。田间试验表明施用沼肥的作物抗旱防冻能力增强，秧苗成活率提高。
沼渣中的有益菌群及其分泌的活性物质对病原菌和虫卵具有一定的抑制和杀灭作用。研究表明，施用该肥料可以防治小麦赤霉病、锈病、根腐病；玉米大小斑病；瓜类枯萎病；水稻稻瘟病、纹枯病、白叶枯病、胡麻叶斑病；甘薯软腐病、黑斑病、花叶病；烟草赤星病、炭疽病等；还可防治蚜虫、玉米螟、红蜘蛛、菜青虫、稻纵卷叶螟、稻飞虱、稻叶蝉等，因此施用该肥料具有防虫治病、减少农药用量、降低生长成本、提高作物产量和品质的作用。
4、沼渣采用浅池固化、自然风干的处理方式，降低了设备投资和能源消耗，从而降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
实施例1：小麦专用沼渣有机肥
原料组分重量份如下：
沼渣(含水量小于30％)92份；腐植酸(有机质＞50％)4.5份；硫酸铵1份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.2份；硫酸锌0.2份；硼酸0.1份。
制备步骤如下：
1、沼渣的预处理
沼气厌氧发酵池中的沼渣水分含量为86wt％，通过料浆泵将其泵入固液分离机，经固液分离的沼渣水分为60％。将经固液分离后的沼渣送入固化池中进行风干固化，固化池深度为0.5米，固化时间6个月，使风干固化后的沼渣水分为25wt％。符合制粒条件要求。
2、制粒前混配处理：
将固化的沼渣用链式粉碎机粉碎成松散粉状。将粉碎的沼渣与腐植酸、硫酸铵、硫酸钾、磷酸一铵、硫酸锌、硫酸锰、硼酸等原料按原料组分比例计量后，投入混合机内充分混配。
3、制粒、整形
将混配好的物料投入挤压造粒机中挤压制粒。将挤压成形的柱状颗粒投入圆盘整形机中，将颗粒整形为球状颗粒。
4、烘干、冷却
将球状颗粒投入烘干机中，烘干至水分15wt％，再经冷却机冷却至40℃以下。将冷却后的颗粒进行筛分，然后包装。
实施例2、小麦专用沼渣有机肥，原料组分重量份如下：
沼渣(含水量小于30％)90.8份；腐植酸(有机质＞50％)5份；硫酸铵1.5份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.3份；硫酸锌0.3份；硼酸0.1份。
实施例3、蔬菜专用沼渣有机肥，原料组分重量份如下：
沼渣(含水量小于30％)85.25份；腐植酸(有机质＞50％)10份；硫酸铵2份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.3份；硫酸锌0.25份；硼酸0.2份。
制备方法如实施例1，所不同的是：
1、沼渣的预处理
沼气厌氧发酵池中的沼渣水分含量为90wt％，通过料浆泵将其泵入固液分离机，经固液分离的沼渣水分为61wt％。将经固液分离后的沼渣送入固化池中进行风干固化，固化池深度为0.8米，采用专用翻抛机定期对固化池中的物料进行翻抛时，固化时间3个月。使风干固化后的沼渣水分为28wt％。符合制粒条件要求。
实施例4、蔬菜专用沼渣有机肥，原料组分重量份如下：
沼渣(含水量小于30％)90.2份；腐植酸(有机质＞50％)5.5份；硫酸铵2.5份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.3份；硫酸锌0.3份；硼酸0.2份。
应用效果
1、小麦专用沼渣有机肥的应用效果
试验设计和方法：试验设4个处理，分别为：(1)对照：不施肥；(2)习惯施肥：按当地农民的施肥量和方式施肥。基施鸡粪30方·公顷-1、17-17-17复合肥360kg·hm-2、磷酸二铵165kg·hm-2，拔节期追施尿素270kg·hm-2；(3)本发明沼渣有机肥：基施实施例1中的沼渣有机肥1500kg·hm-2、17-17-17复合肥240kg·hm-2、磷酸二铵110kg·hm-2，拔节期追施尿素270kg·hm-2；(4)商品有机肥：基施购买的商品有机肥(有机质≥30％，N+P2O5+K2O≥4％)1500kg·hm-2、17-17-17复合肥240kg·hm-2、磷酸二铵110kg·hm-2，拔节期追施尿素270kg·hm-2。每个处理设3次重复，随机排列，每个小区的规格是4m(宽)*12.5m(长)。
小麦品种：矮抗58
试验时间和地点：2008年10月～2009年6月在济宁鱼台县进行。
试验结果如表1：
表1沼渣有机肥对小麦产量和土壤有机质的影响
由表1看出，与习惯施肥处理相比，施用沼渣有机肥可以使小麦产量提高12.5％，土壤有机质含量增加10.78％；与施用商品有机肥相比，施用沼渣有机肥使小麦产量提高5.00％，土壤有机质含量增加4.63％。
2、小麦专用沼渣有机肥的应用效果
试验设计和方法：试验设4个处理，分别为：(1)对照：不施肥；(2)习惯施肥：按当地农民的施肥量和方式施肥。基施鸡粪25方·公顷-1、15-15-15复合肥380kg·hm-2、磷酸二铵170kg·hm-2，拔节期追施尿素250kg·hm-2；(3)本发明沼渣有机肥：基施实施例2中的沼渣有机肥1800kg·hm-2、15-15-15复合肥250kg·hm-2、磷酸二铵115kg·hm-2，拔节期追施尿素250kg·hm-2；(4)商品有机肥：基施购买的商品有机肥(有机质≥30％，N+P2O5+K2O≥4％)1800kg·hm-2、15-15-15复合肥250kg·hm-2、磷酸二铵115kg·hm-2，拔节期追施尿素250kg·hm-2。每个处理设3次重复，随机排列，每个小区的规格是3m(宽)*10m(长)。
小麦品种：郑麦366
试验时间和地点：2008年10月～2009年6月在聊城冠县进行。试验结果如表2：
表2沼渣有机肥对小麦产量和肥料利用率的影响
表2结果表明，与习惯施肥处理相比，施用沼渣有机肥可以使小麦产量提高12.21％，氮肥、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)利用率分别提高20.22％、34.86％、37.79％；与施用商品有机肥相比，施用沼渣有机肥使小麦产量提高2.46％，氮肥、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)利用率分别提高2.15％、6.52％、12.02％。
3、蔬菜专用沼渣有机肥的应用效果
试验设计和方法：试验设4个处理，分别为：(1)对照：不施肥；(2)习惯施肥：按当地农民的施肥量和方式施肥，基施鸡粪60方·公顷-1、21-8-11复合肥750kg·hm-2，追施尿素1500kg·hm-2；(3)本发明沼渣有机肥：基施实施例3中的沼渣有机肥4500kg·hm-2、21-8-11复合肥500kg·hm-2，追施尿素1500kg·hm-2；(4)商品有机肥：基施购买的商品有机肥(有机质≥30％，N+P2O5+K2O≥4％)4500kg·hm-2、21-8-11复合肥500kg·hm-2，追施尿素1500kg·hm-2。每个处理设3次重复，随机排列，每个小区的规格是5.0m(宽)*5.0m(长)。
蔬菜：大白菜，品种为义和早秋实F1。
试验时间和地点：2009年8月～11月在章丘市唐王镇进行。试验结果如表3：
表3沼渣有机肥对大白菜产量和品质的影响
表3结果表明，与习惯施肥处理相比，施用沼渣有机肥可以使大白菜产量提高15.63％，硝酸盐含量降低11.19％，维生素C含量提高10.34％，还原糖含量提高6.77％；与施用商品有机肥相比，施用沼渣有机肥使大白菜产量提高6.06％，硝酸盐含量降低4.08％，维生素C含量降低2.63％，还原糖含量提高2.16％。
4、蔬菜专用沼渣有机肥的应用效果
试验设计和方法：试验设4个处理，分别为：(1)对照：不施肥；(2)习惯施肥：按当地农民的施肥量和方式施肥，基施鸡粪20方·公顷-1，施15-15-15复合肥1838kg·hm-2，复合肥分一次基施，三次追施，共四次施用，其中基肥量、第一次、第二次、第三次追施量分别占施肥总量的14.3％、42.9％、16.3％、26.5％；(3)沼渣有机肥：基施本发明实施例4中的沼渣有机肥4000kg·hm-2，15-15-15复合肥1225kg·hm-2；(4)商品有机肥：基施购买的商品有机肥(有机质≥30％，N+P2O5+K2O≥4％)4000kg·hm-2，15-15-15复合肥1225kg·hm-2。其中处理(3)和(4)中复合肥的施用时间和比例同处理(2)。每处理3次重复，每重复小区规格为6.5m(长)*3.2m(宽)。
供试蔬菜：章丘大葱(万新1号)，长白葱。
试验时间和地点：2007年6月～11月在章丘市万新村进行。
试验结果如表4：
表4沼渣有机肥对章丘大葱产量、品质和养分利用率的影响
表4显示，与习惯施肥处理相比，施用沼渣有机肥可以使大葱产量提高16.28％，Vc含量提高1.57％，硝酸盐含量降低23.16％，氮肥、磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)利用率分别提高33.59％、21.71％、55.93％；与施用商品有机肥相比，施用沼渣有机肥使大葱产量提高4.61％，Vc含量降低0.31％，硝酸盐含量降低2.87％，磷肥(P2O5)利用率降低6.75％，氮肥、钾肥(K2O)利用率分别提高8.33％、34.07％。
说明：表1～表4中数据使用DPS v2.00统计软件进行方差分析，应用Ducan新复极差法进行多重比较，处理数据间的不同字母表示差异达到5％显著水平，这是本领域的常规标识。
Claims (4)
1.沼渣有机肥，其特征在于原料组分重量份如下：
沼渣，含水量小于30wt％， 85～95份，
腐植酸，有机质＞50wt％， 3～10份，
硫酸铵 1～2.5份，
硫酸钾 0.5～1份，
磷酸一铵 0.25～1份，
硫酸锰 0.2～0.3份，
硫酸锌 0.2～0.3份，
硼酸 0.1～0.2份。
2.如权利要求1所述的沼渣有机肥，其特征在于小麦专用沼渣有机肥的原料组分重量份如下：
沼渣90～93.5份；腐植酸3～5份；硫酸铵1～2.5份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.2～0.3份；硫酸锌0.2～0.3份；硼酸0.1份。
3.如权利要求1所述的沼渣有机肥，其特征在于蔬菜专用沼渣有机肥的原料组分重量份如下：
沼渣84.75～90.2份；腐植酸5～10份；硫酸铵2～2.5份；硫酸钾1份；磷酸一铵1份；硫酸锰0.3份；硫酸锌0.25～0.3份；硼酸0.2份。
4.权利要求1所述的沼渣有机肥的制备方法，步骤如下：
(1)沼渣的预处理
沼气厌氧发酵池中的沼渣水分含量为85～90wt％，通过料浆泵将其泵入固液分离机，经固液分离的沼渣水分为55～65wt％，将经固液分离后的沼渣送入固化池中进行风干固化，固化池深度为0.5～0.8米，固化时间5～6个月，使风干固化后的沼渣水分为30wt％以下；
(2)制粒前混配处理
①将水分小于30wt％的沼渣用链式粉碎机粉碎成松散粉状；
②将粉碎成松散粉状的沼渣与腐植酸、硫酸铵、硫酸钾、磷酸一铵、硫酸锌、硫酸锰和硼酸按原料组分重量份计量后，投入混合机内充分混配；
(3)制粒、整形
将混配好的物料投入挤压造粒机中挤压制粒，将挤压成形的柱状颗粒投入圆盘整形机中，将颗粒整形为球状颗粒；
(4)烘干、冷却
将球状颗粒投入烘干机中，烘干至水分小于20wt％，再经冷却机冷却至40℃以下。
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