CN101830756B - 多元菌有氧发酵生产有机肥的绿色工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机肥新的生产工艺，首先物料配比科学，主原料包括农作物秸秆、畜禽粪便等，加入适量粉煤和无机矿粉等，物料中配有少量腐植酸；其次，采用多元菌有氧发酵，发酵更彻底，营养平衡性更好；本发明采用密闭太阳能发酵塔，并配有双重废气吸收系统，避免环境污染。施用本发明的肥料能提高农产品品质、提高作物产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机肥新的生产工艺，一种利用多元菌协同发酵，采用太阳能发酵塔密闭发酵，特别是，本发明的工艺绿色环保，采用双重废气吸收系统，基本上可达到零排放。
背景技术
农业生产、农产品加工、畜禽养殖业以及居民日常生活都会产生大量废弃物，这不仅占用大量土地，而且造成对水体、土壤、生物、大气各层面直接、复合交义和循环式的“水、陆、空”立体污染，严重破坏生态环境。利用农业有机废弃物生产有机肥，对于减少环境污染、提高农业的综合效益具有重要的意义，这不仅关系到资源的再利用和环境安全，同时与农业的可持续发展和社会主义新农村的建设紧密相关。
但是现有的有机肥生产工艺中，存在一些问题：发酵过程中物料不能充分转化成更好促进作物发育的物质，并且发酵工艺为半开放或全开放环境，发酵过程中产生的氨气、二氧化碳、硫化氢或二氧化硫等气体严重污染环境，后期的发酵物料中除水工艺耗能高等。
专利CN101602623，CN1548405，CN1397525等报道了运用功能菌包括光合菌、乳酸菌、酵母菌、革兰氏阳性放线菌等发酵生产有机肥的方法，但同时利用维素分解菌、半纤维素分解菌以及木质素分解菌、蛋白质分解菌和其他有益菌共同组成多元菌协同发酵未见报道。组成多元菌的各种有益菌协同作用，将有机物料充分腐熟为易吸收态，发酵更充分，养分转化率更高。
本发明采用密闭太阳能发酵塔进行发酵，充分利用太阳能加快物料转化；更为重要的是，本发明运用双重废气吸收系统，使生产过程基本上可达到零排放。
运用本发明的新工艺生产有机肥，不仅能解决农业废弃物利用的问题，而且生产过程中无二次污染，所生产的有机肥更是生产有机绿色农产品的生态产品。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
本发明生产有机肥的原料配比科学，主要原料来自于禽畜粪便和农作物秸秆。禽畜粪便可以是猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪、鸭粪、鹅粪等其中的一种或多种混合物，农作物秸秆可以是稻草、麦草、棉秆、油菜秆、豆秆等其中的一种或多种混合物。另外加入一些腐植酸、粉煤灰和无机矿石粉等辅料。物料中分阶段加入腐植酸粉，可以调节发酵过程中的酸碱度，吸收氨，并且腐植酸具有改良土壤，促进作物发育的作用；适量粉煤灰增加物料的透气性；适量无机矿粉，提高有机肥中有效磷钾等养分的含量。其中腐植酸指自然界中广泛存在的大分子有机物质，可以是但不限于腐植酸钠、腐植酸钾、硝基腐植酸、泥炭营养土等。无机矿粉可以是但不限于磷矿粉、钾矿粉、磷石灰等，或以上两种或两种以上混合物。这些物料的科学配比分别为：禽畜粪便30~80％，农作物秸秆20~60％，腐植酸2~10％，粉煤灰或2~10％，无机矿石粉为1~30％，多元发酵菌剂0.002~3％。
本发明的优选方案为：禽畜粪便30~70％，农作物秸秆20~50％，腐植酸3~10％，粉煤3~8％，无机矿石粉5~25％，多元发酵菌剂0.005~2％。
本发明的特别优选方案为：禽畜粪便40~70％，农作物秸秆25~40％，腐植酸4~8％，粉煤4~8％，无机矿石粉5~20％，多元发酵菌剂0.01~1％。
本发明采用多元菌有氧发酵和有机质分解工艺，在5-25天内将有机物料充分腐熟和分解。多元菌可以是纤维素分解菌、半纤维素分解菌、木质素分解菌、蛋白质分解菌、EM菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌之一或它们的混合培养物。多元菌可以发酵富集或从市场购买。
本发明采用的多元菌构成主要为：纤维素分解菌、半纤维素分解菌10~70％，木质素分解菌、蛋白质分解菌10~50％，其他有益菌为20~60％。
本发明的优选方案为：维素分解菌、半纤维素分解菌20~50％，木质素分解菌、蛋白质分解菌10~40％，其他有益菌为20~60％。
本发明的特别优选方案为：维素分解菌、半纤维素分解菌30~40％，木质素分解菌、蛋白质分解菌20~30％，其他有益菌为30~50％。
本发明采用太阳能发酵塔进行发酵，充分利用太阳能加快物料转化。发酵塔顶部由透明材料构建，能够充分采集太阳能，具有极好的升温和保温效果及调控功能，有效提高发酵塔内物料外层温度，减少物料发酵过程中的内外温差，保证物料转化的均匀性，减少物料的翻抛次数，节省人力、物力、和财力。
太阳能发酵塔顶部透明材料可以是但不限于塑料、玻璃、以及各种太阳能板等，配套装置有但不限于太阳能集热器和pvc导热管等。
本发明采用双重废气吸收系统。太阳能发酵塔靠近上部配置有害气体吸收管道，连至吸附罐，吸附罐底部分别盛有稀酸或稀碱溶液，吸收发酵过程中产生的氨、二氧化碳、硫化氢和二氧化硫等有害气体，另吸附罐排气孔与过滤器(装有改性活性炭)连接，对有害气体进行再次吸收。
本发明的双重废气吸收系统包括吸附罐直接吸收和过滤器吸附装置。直接吸收装置为连有真空吸收的吸附罐，内置稀酸或稀碱液体。其中酸选自盐酸、磷酸、硫酸，或以上两种或两种以上混合物。碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙，或以上两种或两种以上混合物。过滤器吸附装置装有改性活性炭。
本发明属于采用多元菌有氧发酵生产有机肥的绿色工艺，在5-25天内将有机物料充分腐熟和分解。首先物料配比科学，主原料包括农作物桔杆、畜禽粪便等，物料中配有少量腐植酸用以平衡酸碱度；少量粉煤灰增加物料的透气性；少量无机矿石粉，通过解磷菌、解钾菌等作用后，提高有机肥中可溶性磷、钾养分的含量。将农业废弃物预处理，加入适量粉煤灰和无机矿石粉，辅以少量腐植酸，混匀调整湿度pH值。其次，采用多元菌有氧发酵，发酵更彻底，营养平衡性更好。将多元菌按一定比例加入到原料中进行发酵。再次，采用密闭太阳能发酵塔进行发酵，过程中采用双重废气吸收系统对废弃进行净化。中间过程跟踪调控，开启鼓风系统，使发酵环境处于适宜状态；一定时间后开启废气吸收系统，使废气进入吸附罐；最后打开排放阀(连有改性活性炭的过滤器)。重复操作，直至发酵过程完成。按前面步骤方法所得的产品进行混合搅拌，造粒、干燥，检测合格后计量包装得产品。
具体实施方式
为了更好理解本发明，下面采用具体实施方式对运用本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方案并不局限于这些实例。
实施例1改性活性炭的制备(参照傅成诚等报道的方法，改性活性炭对氨气吸附性能的研究.纺织高校基础科学学报，第22卷第3期，386-389)
称取活性炭50g，量取45％氢氧化钠溶液75mL加入，在室温下恒温振荡12h，然后静置12h，滤去浸渍液，并用去离子水清洗至中性，在105℃下干燥后备用。
实施例2改性活性炭的制备(参照傅成诚等报道的方法，改性活性炭对氨气吸附性能的研究.纺织高校基础科学学报，第22卷第3期，386-389)
称取活性炭50g，量取40％柠檬酸溶液75mL加入，在室温下恒温振荡12h，然后静置12h，滤去浸渍液，并用去离子水清洗至中性，在105℃下干燥后备用。
实施例3有机肥的生产方法，按以下步骤制备产品：
(1)将340公斤猪粪、80公斤粉碎的稻草混合，粉煤灰25公斤，磷矿粉30公斤，辅以腐植酸25公斤，混匀调整湿度、pH值
(2)将21克纤维素分解菌与半纤维素分解菌、25克木质素分解菌与蛋白质分解菌、24克EM菌加4.5千克发酵豆粕，按比例混匀，然后接种到有机物料并混匀。
(3)密闭发酵，中间过程跟踪调控；开启鼓风系统，适发酵环境处于适宜状态；一定时间后开启废气吸收系统，使废气进入吸附罐；最后打开排放阀(连有改性活性炭的过滤器)。重复操作，直至发酵过程完成。
(4)按步骤(1)(2)(3)所得的产品混合搅拌、造粒、干燥，检测合格后计量包装得产品实施例4有机肥的生产方法，按以下步骤制备产品：
(1)将350公斤鸡粪、80公斤粉碎的麦秆混合，粉煤灰和钾矿粉各25公斤，辅以腐植酸20公斤，混匀调整湿度、pH值
(2)将18克纤维素分解菌与半纤维素分解菌、13.5克木质素分解菌与蛋白质分解菌、13.5克EM菌加3千克麦麸，按比例混匀，然后接种到有机物料并混匀。
(3)密闭发酵，中间过程跟踪调控；开启鼓风系统，适发酵环境处于适宜状态；一定时间后开启废气吸收系统，使废气进入吸附罐；最后打开排放阀(连有改性活性炭的过滤器)。重复操作，直至发酵过程完成。
(4)按步骤(1)(2)(3)所得的产品混合搅拌、造粒、干燥，检测合格后计量包装得产品实施例5将实施例4中的有机肥进行检测，其结果如下：
表1有机肥检验报告表
检验项目 检验结果
有机质含量(以干基计)，％ 35
总养分(N+P205+K20)含量(以干基计)，％ 7.6
总氮(N)以干基计)，％ 3.0
有效磷(P205)含量(以干基计)，％ 2.8
钾(K20)含量(以干基计)，％ 1.8
水分(游离水)含量，％ 13
酸碱度(pH) 6.5
汞 未检出(＜0.005mg/kg)
砷 0.088mg/kg
镉 未检出(＜0.01mg/kg)
铅 1.16mg/kg
铬 未检出(＜0.01mg/kg)
蛔虫卵死亡率 98％
大肠杆菌值 48个/克
实施例6有机肥的生产方法，按以下步骤制备产品：
(1)将330公斤公斤牛粪、100公斤粉碎的稻草混合，粉煤灰和磷矿粉各25公斤，辅以腐植酸20公斤，混匀调整湿度、pH值
(2)将20克纤维素分解菌与半纤维素分解菌、12.5克木质素分解菌与蛋白质分解菌、17.5克EM菌加4千克发酵豆粕，按比例混匀，然后接种到有机物料并混匀。
(3)密闭发酵，中间过程跟踪调控；开启鼓风系统，适发酵环境处于适宜状态；一定时间后开启废气吸收系统，使废气进入吸附罐；最后打开排放阀(连有改性活性炭的过滤器)。重复操作，直至发酵过程完成。
(4)按步骤(1)(2)(3)所得的产品混合搅拌、造粒、干燥，检测合格后计量包装得产品
实施例7有机肥在大豆田的应用效果试验
试验于2009年4月在唐山市乐亭县进行，常规肥为每亩施用6kg尿素，20千克二铵，8千克氯化钾，有机肥处理为每亩施用200kg按实例4制得的有机肥+常规施用化肥量的一半，调查结果见表2。
表2 2009年唐山市乐亭县施用有机肥后大豆产量调查表
常规肥为每亩施用6kg尿素，20千克二铵，8千克氯化钾，有机肥处理为每亩施用200kg按实例2制得的有机肥+常规施用化肥量的一半。
实施例8有机肥在苹果园的应用效果试验
试验于2008年9月在辽宁省凌海进行，常规施肥为每亩施用复合肥(15-15-15)80千克，有机肥处理为每亩施用1000kg按实例3制得的有机肥+常规施用化肥量的一半，调查结果见表3。
表3 2009年凌海施用有机肥后苹果产量调查表
实施例9有机肥在苹果园的应用效果试验
试验于2008年在青岛市即墨王村进行。试验设3个有机肥用量，即：A：每株施有机肥(按实例4制得，下同)底肥20kg；B：每株施有机肥底肥20kg+常规施肥的一半、C：常规施肥，施尿素每株0.8斤，每株施复合肥(NPK各15％复合肥)1.5斤。
表4 2008年苹果产量变化情况
调查结果表明，有机肥无机肥混施苹果产量最高，株平均产量为71.5kg，单施用有机肥和无机肥之间无差别。从单果重来看，有机无机复配使用，苹果单果重最大，为226.9g，其次是单施有机肥，为205.6g，常规施肥处理最小，为204.5g。
表5 2008年苹果品质变化情况
如上表，施用生物有机肥的果树，其果实品质比常规施肥处理有所高。其中单施生物有机肥处理与常规施肥处理相比，果实可溶性固形物增加0.4％，有机无机混施果实可溶性固形物13.6％，与常规施肥处理相比增加0.2％。在硬度方面，单施生物有机肥处理硬度增加，为8.0kg/cm2，比常规施肥处理增加0.1kg/cm2，对苹果果形指数，施用有机肥和有机无机混施硬度均有所增加，分别为0.88和0.90，分别比常规施肥提高0.02和0.04。
施用有机肥和有机无机混施维生素C含量均比常规施化肥处理有所增加，分别增加了0.06％和0.07％。从总糖来看，施用有机肥和有机无机混施苹果果实总糖含量比常规施肥提高了2.7％。
Claims (1)
1.一种利用农业废弃物生产有机肥的新工艺，其特征在于包括以下几个方面：科学配比物料，采用多元菌有氧发酵，并采用太阳能发酵塔及双重废气吸收系统，避免环境污染；所述科学配比物料具体的包括：禽畜粪便30～70％，农作物秸秆20～50％，腐植酸3～10％，粉煤3～8％，无机矿石粉5～25％，用于发酵的多元菌0.005～2％，所述的无机矿石粉是磷矿粉、钾矿粉和磷石灰中的一种或是它们的混合物；所述多元菌的构成为：纤维素分解菌、半纤维素分解菌10～70％，木质素分解菌、蛋白质分解菌10～50％，其他有益菌为20～60％，其他有益菌包括EM菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌之一或它们的混合培养物；所述的太阳能发酵塔包括：将科学配比的原料混匀后后在太阳能集热式密闭发酵塔内进行发酵，太阳能发酵塔顶部透明材料从塑料、玻璃、以及各种太阳能板进行选择，配套装置有太阳能集热器和PVC导热管；所述的双重废气吸收系统包括吸附罐直接吸收和过滤器吸附装置，直接吸收装置为连有真空吸收的吸附罐，内置稀酸或稀碱液体，其中酸选自盐酸、磷酸、硫酸，或以上两种或两种以上混合物，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙，或以上两种或两种以上混合物，过滤器吸附装置装有改性活性炭。
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