CN101781139A

CN101781139A - 一种有机复混肥料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101781139A
Application number: CN201019114018A
Authority: CN
Inventors: 袁立; 吴尚惠; 谢方淼; 刘文瑞; 朱廷彬; 王艳博; 沈倩; 苏敏龙; 那民呼; 王乃京
Original assignee: BEIJING HAIYA DIDA BIOCHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HAIYA DIDA BIOCHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: CN101781139B

Abstract

本发明提供一种有机复混肥，以干基计，它由以下重量百分比的组分组成：加氨污泥10-40％，活性成分0.1-15％，辅料50-80％。本发明还提供所述有机复混肥的制备方法和应用。本发明通过把污泥经过加氨处理，一方面提高了肥料的养分含量，同时把污泥及有机物料从污染或危害环境的废物变为一种资源，既解决了废弃物处理问题，改善了环境，又做到废物的资源化，开辟了肥料生产所需原料的新途径。

Description

一种有机复混肥料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种有机复混肥，尤其涉及一种以污泥为原料的有机复混肥，及其制备方法和应用。

背景技术

水土流失导致江河湖泊淤积，需要及时清理，若能肥料化，则能做到来之于田，回归于田，对土地肥力是极大的补充。江河湖泊淤积的大量有机物质等又引起水体富营养化，导致水生生物产生大量，需要去除，同时随着人们生活水平的提高，产生越来越多的各类垃圾需要处理。

至于污泥农用存不存在危害，有多大的危害，这方面的研究也较多，林兰稳等《城市污水污泥与稻草、粉煤灰混合堆肥及其利用评价》(生态环境2005，14(5)：678-682)指出，广州大坦沙污水处理厂生产的污泥，由最小限制因子重金属Cd决定的污肥年最大施用量(连续20a)为82.0t/bm²(污肥B)和72.1t/hm²(污肥C)，由N决定的污肥年最大施用量分别为31.33t/hm²(污肥B)和32.49t/hm²(污肥C)。

本发明对于江河湖泊的淤泥处理具有重大意义，我国大多数湖泊河流，特别是湖泊存在污泥与水生生物共存，形成有污泥就有水生生物的局面，2007年江苏太湖水生生物大面积发生所产生的影响足以引起人们对于如何处置水生生物及污泥投入很大的研究力量，人们把污泥及水生生物从湖泊江河中拿出来后，该怎么处理，就成了摆在眼前的很实际的问题，有关这方面有不少的专利及文献报道，有些技术及工艺是成熟的。相对于城市污水处理出来的污泥，江河湖泊的淤泥重金属含量及有害微生物数量方面，均是较低的，所以其农用比污水处理厂的污泥农用更安全。

CN101274859A公布了一种有机垃圾处理方法及专用设备，只涉及有机垃圾的处理，而对于加氨过程没有涉及。CN 1063413C公布了一种污泥或藻渣复混肥及其制备方法，涉及的只是市污水处理废弃物一污泥或自来水厂处理废弃物一藻渣，添加养分是以无机肥形式加入，辅料为蛭石、膨润土或磷矿粉。CN101418316A公布了一种水生生物和污泥混合厌氧发酵产沼气的方法，提出将水生生物和污泥混合厌氧发酵产沼气，产生的沼气经过脱硫处理后供给用户燃烧或者集中发电，将水生生物发酵产沼气后的沼液、沼渣作为肥料用于花木、林地，并没有提出水生生物和污泥如何制高效肥的方法及工艺。CN 1243692C公布了一种水华水生生物复混肥及制备方法，提出水华水生生物复混肥是由水生生物粉、尿素、过磷酸钙、磷酸一铵、硫酸钾均按一定比例混配，经过一定工艺而成，但没有考虑污泥的利用问题。还有CN IO1215539A公布了一种微生物菌组合物、含有其的水生生物生物菌发酵剂、营养物和生物有机复混肥及其制备方法，以及CN 101 139224A公布的一种以水生生物泥和废弃烟叶为主制作的有机复混肥料及生产工艺，都没有考虑污泥的利用问题。CN 1209324C一种利用城市污泥生产复合有机肥的方法，采用天然脱水剂成比例地置换传统使用的聚丙烯酞胺，实现半絮凝，缓解城市污水污泥在絮凝过程中形成的不溶解缺陷，减少聚丙烯酞胺的毒性作用和出泥量；加入磷酸溶解性材料和重金属钝化材料，接入沃土博力起爆剂，进一步软化污泥，释放有效养分；最后经高温、高压瞬时热喷膨化造粒，二次接菌，达到有机一无机一微生物三维复合。城市污水污泥经上述方法处理后，其中病原菌消失，有机物腐殖质化，重金属稳定性提高，植物可利用形态养分增加，其C/N比、物理性状、无害化程度、溶解度、养分平衡等都得到了很大的改善。

张益民等在利用城市污泥生产高效有机无机复混肥研究初探一文中提出了污泥的预处理工艺及有机无机复混肥的生产工艺(农业科学研究2006，27(1)：95-96)。赵丽君等在城市污泥堆肥技术研究一文中针对我国国情和天津市现有条件，探索出一套少加甚至不加调节剂、工艺简单、便于操作管理的污泥堆肥工艺，同时提出了工艺流程和技术参数，为生产线的设计与建设提供了一定的技术依据(中国给水排水1999，15(9)：58-60)。

综上所述，把污泥及有机物料加氨后进行高效利用，变废为宝的有关文献或专利还不见报道，本发明的目的就是要把污泥及有机物料通过加氨处理，变为一种高效资源，进行综合利用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种有机复混肥，能够更高效、更安全地作用于作物。

本发明的另一目的在于：提供一种所述的有机复混肥的制备方法，不但使有机复混肥具有更好的应用性，而且有助于改善环境，使废物资源化。

本发明的再一目的在于：提供所述的有机复混肥的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

提供一种有机复混肥，以干基计，它由以下重量百分比的组分组成：加氨污氨污泥10-40％，活性成分0.1-15％，辅料50-80％。

所述加氨污泥是经过加氨工艺处理过的污泥；

所述活性成分是是可以自然降解、无残留的含羧基、氨基或亚氨基的聚合氨基酸，或者稀土中的一种或它们的混合物；主要起提高养分利用率，调节作物生理功能的作用。

所述辅料是无机养分物质或填充料的一种或多种；填充料所起的作用一方面补充养分，另一方面作为填充料，以补充配方所缺份量，同时也有助于更好地发挥肥效。

本发明一种优选的有机复混肥，以干基计，其组分及其重量百分比为：加氨污泥10-40％，聚合氨基酸0.1-5％，稀土1-10％，无机养分物质25-50％，填充料10-30％。

所述的加氨污泥中的污泥，可以是污水处理厂的污泥、江河湖泊的底泥、生活垃圾或工业垃圾的一种或多种。

所述的无机养分物质可以是各类成品氮磷钾肥、磷矿粉肥、磷灰石、硫磷铝锶石、鸟粪石、蓝铁石、钾长石、页岩或草木灰中的一种或几种，优选来自各类成品氮磷钾肥、磷矿粉肥或钾长石。

所述的填充料可以选自动植物残体、腐植酸、膨润土、麦饭石、粉煤灰或草炭的一种或几种。

本发明还提供一种所述有机复混肥的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：把经过分选去除了金属、塑料、玻璃、砂石的污泥及经过切碎的有机物料送入水解釜内，在80-180℃，压力为0.8-1.2MPa和酸催化剂的作用下1-2小时后完成水解反应；所述的有机物料是动物残体、有机废弃物或危害江河湖泊的生物；所述的酸催化剂为无机酸或有机强酸，浓度为10-20％，用量为加入物料干基重的0.5-2％；无机酸加入量小，有机酸加入量大；浓度低时加入量大，浓度高时加入量小。

步骤二：将完成了步骤一水解反应的物料泵入加氨反应釜，然后将液氨和催化剂通入加氨反应釜中，在80-150℃，压力为0.8-1.2MPa作用下1-2小时后完成加氨反应；以干基计，所述的液氨通入量为水解反应的物料重量的3-16％；所述的催化剂为铜盐、铁盐或亚铁盐，用量为水解反应的物料重量的0.5-1％；

步骤三：将完成了步骤二的加氨反应的物料中的水分挤出，得到含有养分的溶液和固体物料，固体物料即所述加氨污泥；

步骤四：将步骤三得到的加氨污泥与所述活性成分及辅料，按照所述配比，依照常规的肥料生产方法制备有机复混肥料。

当步骤一所述的污泥取自江河湖泊的底泥时，优选先将该底泥经过自然熟化。所述的自然熟化方法是：将江河湖泊的底泥打捞出来后，存放在野外1-3年，使其在冬天经过低于0℃的低温，夏天经过高于25℃的酷暑的冷热交替处理，让其自然熟化。

步骤三挤出的含有养分的溶液中有大量营养物溶解在其中，经过处理后可作液体肥料直接进行销售，或将浓缩至含水量小于70％后，随加氨污泥进入所述步骤四的制肥工艺。所述的浓缩可以通过蒸发器完成，蒸发的水分带有大量的热能，还可对其进行循环利用。

本发明还提供所述有机复混肥在粮食作物如水稻、经济作物如瓜果蔬菜的种植中的应用。

本发明所述的有机复混肥可以按照以下方法施用：在作物种植前，将本发明有机复混肥按375-1125kg/hm²的用量施入施肥沟(穴)内，注意勿以种子或根系直接接触，也可以在作物生长中前期作追肥施用，用量为225-450kg/hm²。

本发明的有机复混肥是以经过加氨处理的污泥及有机物料为主要原料制备的高效有机复混肥。与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、把污泥及有机物料经过加氨处理，一方面能大大减少堆肥过程中氨的挥发损失，另一方面能大大提高原料的氮含量，使本发明所述的肥料具有更好的应用性。

2、本发明所述的肥料制备方法把污泥及有机物料从污染或危害环境的废物变为一种资源，既解决了废弃物处理问题，改善了环境，又做到废物的资源化。

3、本发明通过在肥料中添加活性成分，制得的肥料可使作物增产，改善作物品质，满足人们对农产品安全的需要。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细描述，应理解的是本发明实施例中所述的配比仅用于说明，不限制本发明的范围。

实施例1

一种可用于粮食作物如水稻的有机复混肥料，包含以下组分：

加氨污泥35％、活性成分4％、辅料61％。

按照以下方法制备：

备料：

污泥35％，聚合氨基酸0.5％，稀土3.5％，尿素5％，磷酸一铵20％，氯化钾5％，硫酸钾5％，动植物残体10％，草炭10％，膨润土6％。

制备：

1)将污泥及有机物料加氨，经过如下步骤得加氨污泥。

步骤一：把经过分选去除了金属、塑料、玻璃、砂石的污泥及经过切碎的动植物残体送入水解釜内，在80℃下，压力为0.8MPa和用量为加入物料干基重的1％的浓度为10％的稀盐酸的条件下作用2小时后完成水解反应；

步骤二：将完成了步骤一水解反应的物料泵入加氨反应釜，然后，以干基计，在加氨反应釜中通入水解反应的物料重量3％的液氨，并加入用量为水解反应的物料重量0.5％的硫酸亚铁，在80℃下，压力为0.8MPa条件下作用2小时后完成加氨反应；

步骤三：将完成了步骤二的加氨反应的物料中的水分挤出，得到含养分的溶液和含水量40～50％的固体状物料，固体状物料即所述加氨污泥；

2)将所述比例的尿素、磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾混合得混合料1。

3)将所述比例的聚合氨基酸与稀土混合得混合物2，

4)将步骤1)制备的加氨污泥与混合物1混合，进入肥料生产工序，同时添加所述比例的膨润土、草炭和混合物2，在此工序，可以不造粒，直接烘干筛分后合格品包装入库，不合格品返回生产工序，也可以造粒，输入造粒机进行造粒，产品经检验合格后包装入库，不合格品返回造粒机再进行造粒。

将本实施例生产的高效有机复混肥用于水稻试验，试验在江苏省建湖县农科所试验田内，试验用地为水稻土，试验设两个处理，见下表1，其中“天源”牌有机复混肥是现有技术中常用的有机复混肥，其与实施例1制备的氮磷钾养分含量基本相同：

表1本实施例有机复混肥用于水稻的试验处理

水稻品种为徐稻三号，播种日期为2008年5月10日，收获日期为10月11日，选择地势平坦，土壤肥力中等偏上，地力均匀的田块，小区采用随机区组排列，重复三次，小区面积30m²(5m×6m)，每穴3～4苗。田间走道：区组间0.8m，小区间0.5m，其中，四周保护行不小于1.0m，小区间田埂0.2m，并用塑料薄膜覆盖，防止各小区之间渗水，病虫同大田正常管理。

试验结果：

①主茎叶龄：从7月4日、14日两次测查主茎叶龄，结果汇总于表2，使用本发明的有机复混肥，主茎叶龄出叶速度比对照加快，根据n-3叶、蘖同伸原理，相应茎蘖数也增加，最后有效穗也增加显著。

表2本实施例用于水稻试验的主茎叶龄表单位：叶、叶/天

处理	7月4日	7月14日	出叶速度
处理	7月4日	7月14日	出叶速度	1	8.35	10.91	0.256
2	8.16	10.7	0.254	1	8.35	10.91	0.256

②主要经济性状

从表3可看出，使用本发明的有机复混肥的水稻株高、穗长与对照差异不大，但根长、根量表现出差异，尤其是抽穗期叶面穗指数差异更为显著。

表3本实施例用于水稻试验的经济性状表单位：cm、条

处理	株高	穗长	叶面指数	根长	根量
处理	株高	穗长	叶面指数	根长	根量	1	99.7	16.1	6.27	14.7	893.7
2	99.8	16.1	6.61	15.4	899.3	1	99.7	16.1	6.27	14.7	893.7

③产量

从表4可以看出，使用本发明的有机复混肥的水稻产量比对照高出43.2kg/666.7m²，增产6.54％，按每公斤稻谷1.7元指导价计算，每666.7m²增收73.44元，本试验产量方差分析，处理之间差异极显著。

表4本实施例用于水稻试验的产量结构表单位：万/亩、粒/穗、克、kg/666.7m²

实施例2

一种可用于种植在经济作物如黄瓜的有机复混肥料，包含以下组分：

加氨污泥25％、活性成分9％、辅料66％。

按照以下方法制备：

备料：

污泥25％，聚合氨基酸1％，稀土8％，尿素5％，硫酸铵6％，鸟粪石15％，氯化钾15％，草木灰5％，动植物残体15％，麦饭石5％。

制备：

1)将污泥及有机物料加氨，经过如下步骤得加氨污泥。

步骤一：把经过分选去除了金属、塑料、玻璃、砂石的污泥及经过切碎的动植物残体送入水解釜内，在100℃下，压力为1.0MPa和用量为加入物料干基重的2％的浓度为15％的甲酸作用1.5小时后完成水解反应；

步骤二：将完成了步骤一水解反应的物料泵入加氨反应釜，然后，以干基计，在加氨反应釜中通入水解反应的物料重量10％的液氨，并加入用量为水解反应的物料重量0.5％的氯化铜，在100℃下，压力为1.0MPa条件下作用1.5小时后完成加氨反应；

2)将所述比例的尿素、硫酸铵、鸟粪石、氯化钾混合得混合料1。

3)将所述比例的聚合氨基酸与稀土及草木灰混合得混合物2，

4)将步骤1)制备的加氨污泥与混合物1混合，进入肥料生产工序，同时添加所述比例的麦饭石和混合物2，在此工序，可以不造粒，直接烘干筛分后合格品包装入库，不合格品返回生产工序，也可以造粒，输入造粒机进行造粒，产品经检验合格后包装入库，不合格品返回造粒机再进行造粒。

将实施例2中生产的有机复混肥用于黄瓜试验，试验在内蒙古呼和浩特市赛罕区西把栅乡合林村，试验用地为砂壤土，为厚墙体温室栽培，试验设2个处理，处理1：对照，与本实施例2氮磷钾养分含量相同的“秋丰”牌有机复混肥75kg/666.7m²；处理2：本实施例2的有机复混肥75kg/666.7m²。各处理2畦，每畦7m²，重复3次，随机排列，各处理其它田间管理措施相同。2008年6月28日整地，混入羊粪+牛粪+鸡粪，7月5日施实施例2的有机复混肥300克于穴内，直播秋田黄瓜，共播92行，每行30株，每亩平均2760株。经过黄瓜全生育期的观测，试验结果表明，处理1(对照)的产量为8038kg/666.7m²，处理2(本实施例2的有机复混肥)的产量为9766kg/666.7m²，比对照增产1728kg/666.7m²，增幅达到21.5％，达到显著增产效果。按照当地平均收购价格0.8元/kg计算，农户黄瓜增收1382.4元/666.7m²。此外，经内蒙古农牧渔业生物试验研究中心检验，使用本实施例的有机复混肥黄瓜Vc含量达11.03mg/100g，国家行业标准——绿色食品瓜类蔬菜NY/T747-2003规定的绿色食品的黄瓜Vc含量是9mg/100g，黄瓜使用该肥，Vc含量提高了2.03mg/100g，提高幅度为22.56％。

实施例3

一种可用于种植在经济作物如西红柿的有机复混肥料，包含以下组分：

加氨污泥15％、活性成分12％、填充料73％。

按照以下方法制备：

备料：

污泥15％，聚合氨基酸1.5％，稀土10.5％，尿素8％，碳酸铵10％，磷酸二铵15％，硫酸钾20％，动植物残体15％，粉煤灰5％。

制备：

1)将污泥及有机物料加氨，经过如下步骤得加氨污泥。

步骤一：把经过分选去除了金属、塑料、玻璃、砂石的污泥及经过切碎的动植物残体送入水解釜内，在180℃下，压力为1.2MPa和用量为加入物料干基重的0.5％的浓度为15％的硫酸的条件下作用1小时后完成水解反应；

步骤二：将完成了步骤一水解反应的物料泵入加氨反应釜，然后，以干基计，在加氨反应釜中通入水解反应的物料重量16％的液氨，并加入用量为水解反应的物料重量0.5％的硫酸铁，在150℃下，压力为1.2MPa条件下作用1小时后完成加氨反应；

2)将所述比例的尿素、碳酸铵、磷酸二铵、硫酸钾混合得混合料1。

3)将所述比例的聚合氨基酸与稀土及粉煤灰混合得混合物2，

4)将步骤1)制备的加氨污泥与混合物1混合，进入肥料生产工序，添加混合物2，在此工序，可以不造粒，直接烘干筛分后合格品包装入库，不合格品返回生产工序，也可以造粒，输入造粒机进行造粒，产品经检验合格后包装入库，不合格品返回造粒m²机再进行造粒。

将实施例3生产的有机复混肥用于西红柿试验，西红柿品种为918，试验在内蒙古呼和浩特市赛罕区西把栅乡合林村，试验用地为砂壤土，为厚墙体温室栽培，试验设2个处理，处理1：对照，与本实施例3氮磷钾养分含量相同的“秋丰”牌有机复混肥75kg/666.7m²；处理2：本实施例3的有机复混肥75kg/666.7m²。各处理2畦，每畦7m²，重复3次，随机排列，各处理其它田间管理措施相同。2008年7月10日整地，施肥，15日定植西红柿，共播84行，每行30株，每亩平均2520株。经过西红柿全生育期的观测，试验结果表明，对照的西红柿产量为7344kg/666.7m²，施用实施例3的有机复混肥处理产量为9538kg/666.7m²，比对照增产2194kg/666.7m²，增幅达到29.9％，按当地平均收购价格1.2元/kg计算，西红柿增收2632.8元/666.7m²，效益相当可观。此外，经内蒙古农牧渔业生物试验研究中心检验，经过实施例3的有机复混肥处理生产的西红柿中Vc含量达到35.69mg/100g，而国家农业部行业标准NY/T655-2002规定的绿色食品西红柿的Vc含量为12mg/100g，说明本发明实施例3制备的有机复混肥生产的西红柿质量远超过绿色食品标准。

Claims

1.一种有机复混肥，其特征在于，以干基计，它由以下重量百分比的组分组成：加氨污泥10-40％，活性成分0.1-15％，辅料50-80％；

所述加氨污泥是经过加氨工艺处理过的污泥；

所述活性成分是聚合氨基酸，或者稀土中的一种或它们的混合物；

所述辅料是无机养分物质或填充料的一种或多种。

2.权利要求1所述的有机复混肥，其特征在于，以干基计，它由以下重量百分比的组分组成：加氨污泥10-40％，聚合氨基酸0.1-5％，稀土1-10％，无机养分物质25-50％，填充料10-30％。

3.权利要求1所述的有机复混肥，其特征在于：所述加氨污泥中的污泥为污水处理厂的污泥、江河湖泊的底泥、生活垃圾或工业垃圾的一种或多种。

4.权利要求1所述的有机复混肥，其特征在于：所述的无机养分物质来自各类成品氮磷钾肥、磷矿粉肥、磷灰石、硫磷铝锶石、鸟粪石、蓝铁石、钾长石、页岩或草木灰中的一种或几种。

5.权利要求1所述的有机复混肥，其特征在于：所述的填充料选自动植物残体、腐植酸、膨润土、麦饭石、粉煤灰或草炭的一种或几种。

6.一种权利要求1所述的有机复混肥的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：把经过分选去除了金属、塑料、玻璃、砂石的污泥及经过切碎的有机物料送入水解釜内，在80-180℃，压力为0.8-1.2MPa和酸催化剂的作用下1-2小时后完成水解反应；所述的有机物料是动物残体、有机废弃物或危害江河湖泊的生物；所述的酸催化剂为无机酸或有机强酸，浓度为10-20％，用量为所有加入物料干基重的0.5-2％。

步骤三：将完成了步骤二的加氨反应的物料中的水分挤出，得到含养分的溶液和含水量30-60％的固体状物料，固体状物料即所述加氨污泥；

7.权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤一所述的危害江河湖泊的生物是蓝藻、凤眼莲或空心莲子草；所述的酸催化剂为磷酸、硝酸、盐酸、硫酸或乙酸；所述的污泥是经过自然熟化的江河湖泊的底泥。

8.权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的自然熟化是：将江河湖泊的底泥打捞出来后，存放在野外，使其在冬天经过低于0℃的低温，夏天经过高于25℃的酷暑的冷热交替处理1-3年，达到自然熟化。

9.权利要求6所述的制备方法，其特征在于：将步骤三所述的含有养分的溶液浓缩至含水量小于70％后，用于步骤四的制肥工艺中。

10.权利要求1所述的有机复混肥在粮食作物、经济作物的种植中应用。