CN101781140B - 一种有机肥及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机肥，以干基计，它由以下重量百分比的组分组成：加氨污泥40-70％，活性成分0.1-20％，辅料10-55％。本发明还提供所述有机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

一种有机肥及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种有机肥，尤其涉及一种以污泥为原料的有机肥，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/hm²(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肥料及生产工艺，都没有考虑污泥的利用问题。

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肥的制备方法，不但使有机肥料具有更好的应用性，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：

提供一种有机肥，以干基计，它由以下重量百分比的组分组成：加氨污泥40-70％，活性成分0.1-20％，辅料10-55％。

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肥，以干基计，其组分及其重量百分比为：加氨污泥40-70％，聚合氨基酸0.1-5％，稀土1-15％，无机养分物质10-20％，填充料10-35％。

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来自以下物质中的一种或几种：包括磷矿粉肥、硫酸钾在内的各类成品氮磷钾肥，也包括磷灰石、硫磷铝锶石、鸟粪石、蓝铁石在内的含磷物质，或包括钾长石、页岩、草木灰在内的含钾物质；优选来自磷矿粉肥、硫酸钾、磷灰石或钾长石。

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含水量30-60％的固体状物料，固体状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肥在粮食作物、经济作物、高尔夫球场草地的应用。

本发明所述的有机肥可以按照以下方法施用：在作物种植前，将本发明有机肥按750-3750kg/hm²的用量均匀施入土中，也可以与肥料同时施入土中作底肥用。

本发明的有机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

一种有机肥，可用于水稻的生产，按干基计，包含以下组分：

加氨污泥50％、活性成分7％、填充料43％。

按照以下方法制备：

备料：

污泥50％，聚合氨基酸1％，稀土6％，磷矿粉肥10％，硫酸钾3％，动植物残体15％，腐殖酸10％，麦饭石5％。

制肥：

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0.8MPa和用量为加入物料干基重的1％的浓度为10％的稀硫酸作用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5％的液氨，并加入用量为水解反应的物料重量0.5％的硫酸铜，在80℃下，压力为0.8MPa条件下作用1.5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)将所述比例的磷矿粉肥、硫酸钾、麦饭石混合得混合料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)制备的加氨污泥与步骤2)制备的混合物1混合，进入肥料生产工序，同时添加所述比例的腐殖酸和步骤3)制备的混合物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。

效果试验：

将实施例1中生产的有机肥用于水稻试验，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，其中的“益农”牌有机肥选择其氮磷钾养分含量与实施例1相同的型号：

表1本实施例用于水稻的试验处理

水稻品种为武育粳3号，播种日期为2007年5月12日，收获日期为10月9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，小区间田埂0.2m，普通薄膜覆盖防漏，四周保护行不小于1.0m，水浆管理病虫防治等均采用常规管理方法。测产数据见下表：

表2本实施例用于水稻试验的测产数据

试验表明，水稻使用本发明的有机肥后，产量提高89.5kg/666.7m²，增幅为15.4％，与本发明氮磷钾养分含量相同的有机肥相比，差异显著。

实施例2

一种可用于种植甜菜的有机肥，按干基计，包含以下组分：

加氨污泥70％、活性成分2％、辅料28％。

按照以下方法制备：

备料：

污泥70％，聚合氨基酸1％，稀土1％，磷矿粉肥5％，硫酸钾3％，动植物残体5％，腐殖酸10％，麦饭石5％。

制肥：

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1.2MPa和用量为加入物料干基重的1％的浓度为15％的稀盐酸作用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5％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150℃下，压力为1.0MPa的条件下作用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50～60％的固体状物料，固体状物料即所述加氨污泥；

2)将所述比例的磷矿粉肥、硫酸钾、麦饭石混合得混合料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)制得的加氨污泥与步骤2制得的混合物1混合，进入肥料生产工序，同时添加所述比例的腐殖酸和步骤3)制备的混合物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。

效果试验：

将实施例2生产的有机肥用于甜菜试验，甜菜品种为rima，试验点在内蒙古土右旗明沙淖乡大股村张心明地块。该地块为壤土，肥力较高，示范面积：20亩，试验处理为两个，处理1：以1500kg/hm²的施用量用实施例2制备的有机肥作底肥，在甜菜种植前施入种植沟内，甜菜叶丛繁茂期追肥225kg//hm²尿素。处理2为对照：所施肥料是与实施例2制备的有机肥的氮磷钾养分含量相同的“富地”牌有机肥，同样是1500kg/hm²作底肥，在甜菜种植前施入种植沟内，甜菜叶丛繁茂期追肥225kg//hm²尿素。试验时将同一块田一分为二，分别为处理1和处理2，田间管理：2008年4月1日在小拱棚内甜菜纸筒育苗，4月29日大田翻耕，耙耱，并按设计方案压底肥。6月20日追肥。其余耕作措施相同。

样点采集：两块示范地分别随机确定4个样本(每个样本10株)，进行产量和糖分测定。随机确定3个样本(每个样本33m²)进行亩株数测定。结果如下表3-5所示：

表3.施用实施例2有机肥和现有技术肥的甜菜的总体效果比较

表4.施用实施例2的有机肥和现有技术肥的甜菜产量的比较

处理号	单株重量(kg)	亩株数	理论产量(kg/667m2)	比对照(ck)±(kg/667m2)	增产幅度(％)
						处理2(对照)	1.0	3394	3393.94
处理1	1.14	3596	4099.39	705.45	20.79

表5.施用实施例2的有机肥和现有技术肥的甜菜糖度的比较

处理号	平均糖份(度)	比对照(ck)±(kg)	糖度幅度(％)
				处理2(对照)	13.1950
处理1	13.3975	0.2025	1.53

试验表明，甜菜使用实施例2的有机肥后，在不增加肥料总用量时，亩增产705.45kg，增产幅度达20.79％，差异显著，而且甜菜糖度也增加0.2025度，增幅达1.53％。

实施例3

一种可用于草坪种植的有机肥，按干基计，包含以下组分：

加氨污泥40％、活性成分13％、辅料47％。

按照以下方法制备：

备料：

污泥40％，聚合氨基酸1％，稀土12％，磷矿粉8％，硫酸钾6％，动植物残体20，腐殖酸10％，麦饭石3％。

制肥：

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1.0MPa和用量为加入物料干基重的2％的浓度为15％的乙酸作用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16％的液氨，并加入用量为水解反应的物料重量1％的氯化亚铁，在120℃、压力为1.2MPa的条件下作用1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30-40％的固体状物料，固体状物料即所述加氨污泥；

2)将所述比例的磷矿粉、硫酸钾、麦饭石混合得混合料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)制备的加氨污泥与步骤2)制备的混合物1混合，进入肥料生产工序，同时按照所述的比例添加腐殖酸和步骤3)制备的混合物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。

效果试验：

将实施例3生产的有机肥用于草坪试验，品种为Nustar草地早熟禾，试验在中国农科院万庄基地，试验用地为砂壤土，试验设2个处理，处理1：对照，与实施例3有机肥氮磷钾养分含量相同的“金益”牌有机肥1500kg/hm²；处理2：实施例3有机肥1500kg/hm²。各处理2畦，每畦15m²，重复3次，随机排列，各处理其它田间管理措施相同。用植物效能分析仪(Handy PEA)测定光系统II(PSII)最大光化学效率Fv/Fm，草坪颜色，用TCM500草坪色彩管理仪测定草坪植被指数(Normalized difference vegetation index，NDVI)和绿色指数(Grass Index)，每样点测定5次取平均值。2008年3月25日施肥，同时进行测定，4月25日及5月25日分别再进行测定，结果见下表6。

表6本实施例用于草坪试验测定数据

从表6数据得知，草坪使用本实施例的有机肥具有较显著效果，最大光化学效率、草坪植被指数及绿色指数均随着试验时间的延长而逐渐表现出明显效果，Fv/Fm可以提高2.34％，NDVI可以提高6.15％，Grass index可以提高6.54％。

Claims (9)

1.一种有机肥，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40-70％，聚合氨基酸0.1-5％，稀土1-15％，无机养分物质10-20％，填充料10-35％；

所述加氨污泥是经过加氨工艺处理过的污泥；

所述的加氨工艺包括以下步骤：

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％；所述的危害江河湖泊的生物是蓝藻、凤眼莲或空心莲子草；

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。

2.权利要求1所述的有机肥，其特征在于：所述加氨污泥中的污泥为污水处理厂的污泥和/或江河湖泊的底泥。

3.权利要求1所述的有机肥，其特征在于：所述的无机养分物质来自磷矿粉肥、硫酸钾、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。

4.权利要求1所述的有机肥，其特征在于：所述的填充料选自动植物残体、腐植酸、膨润土、麦饭石或粉煤灰的一种或几种。

5.一种权利要求1所述的有机肥的制备方法，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％；所述的危害江河湖泊的生物是蓝藻、凤眼莲或空心莲子草；

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；

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肥料。

6.权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤一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。

7.权利要求6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。

8.权利要求5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，随加氨污泥一起用于步骤四的制肥工艺中。

9.权利要求1所述的有机肥在种植粮食作物、经济作物或草地的应用。