CN102674957A - 利用电厂秸秆灰制备生物有机肥的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用电厂秸秆灰制备生物有机肥的方法，属于农业环保领域。本发明可有效解决电厂秸秆灰直接作肥料施用后利用率不高的问题。电厂秸秆灰制备的生物有机肥由生物菌剂3～10份，有机载体22～54份，秸秆灰20～35份，无机肥料24～43份组成。制备方法包括生物菌剂的制备、原料干燥粉碎、原料配伍与配入量的计算、造粒、烘干和包装。本发明生产工艺简单，产品配方科学，利用电厂秸秆灰作为生物肥的原料，降低生产成本。生物菌剂、秸秆灰、无机肥三者能够互相协同作用，充分利用生物菌肥分解无机肥、秸秆灰的特殊功效，使农作物很好的吸收和利用肥料，达到农作物增产和节约肥料的目的，同时降低秸秆灰堆放和运输对环境的污染。

Description

利用电厂秸秆灰制备生物有机肥的方法

技术领域

本发明涉及一种利用电厂秸秆灰制备生物有机肥的方法，属于农业环保领域的固体废弃物处理与利用技术。

背景技术

近年来，随着国内外农业废弃物资源化利用技术和相关研究的快速发展，以农作物秸秆为代表的农业废弃物的资源化利用技术日趋成熟。秸秆的碳灰质比较高，产生的热能也大，是最适合发电的生物质。秸秆发电的污染小，每两吨秸秆的热值就相当于一吨煤，而且平均含硫量只有3.8‰，远低于煤1％的平均含硫量。自从1988年丹麦建成世界上第一座秸秆发电厂以来，秸秆发电已成为秸秆资源化利用的主要途径。

我国是农业大国，秸秆资源丰富，年产量约为6.6亿t，其中可作为能源利用的秸秆近2亿t，至少可替代1亿t的煤炭。目前，江苏、山东、安徽、山西、辽宁、福建等省市均建有多家生物质发电厂。但秸秆发电燃烧后会产生3％～20％的灰分，这些秸秆灰渣质轻疏松、粒度细小，如贮运不善，就会带来巨大的环保压力，使生物质能发电厂无法实现正常生产，不能实现物质的良性循环。

秸秆灰含有P，K，Ca，Mg，Fe等无机灰分及少量的残余碳和硅等，不含对植物有害的成分。我国自古就有利用草木灰作肥源的优良传统，英国科研工作者的研究也表明秸秆灰与化肥的混合施用不但可使作物显著增产，而且对提高土壤胶体、土壤微生物活性及化肥利用率有一定效果。

中国专利公开号CN1189481A公开了一种以草木灰、粪灰、石灰粪、工业用盐、硫酸钾、氯化钾、尿液为原料，通过搅拌、研磨、过筛后制得高钾钙农用肥，但该肥料盐度高、碱性强，元素有效性差，肥效慢，特别不适宜在土壤pH较高的沿海地区使用。中国专利公开号CN1793074A公开了一种利用植物秸秆灰渣生产多元素肥料的方法，即以植物秸秆灰为主要原料，加入无机废酸、农用有机酸或堆制反应能产生有机酸的有机固体废弃物使原料pH值下降，再经堆制发酵、干燥粉碎成产品或粉碎后加入黏结剂造粒成成品肥料。该方法的肥料生产过程中需要发酵、生产周期长，费工费时。中国专利公开号CN1911867A公开了一种利用生物质能秸秆发电厂秸秆灰生产磷钾复合肥的方法，以秸秆灰为主要生产原料，添加少量的酸度调节剂和黏结剂后直接造粒生产的磷钾复合肥。该方法生产的磷钾复合肥，养分含量低，施用时仍需补充大量氮肥，在提高肥料养分利用率和土壤改良方面作用不明显。

发明内容

本发明针对秸秆灰直接施用中存在的营养元素有效性低及养分不全面等问题，提供了一种利用电厂秸秆灰制备生物有机专用肥的方法。本发明以秸秆灰、无机氮磷肥、生物菌剂为主要生产原料，针对秸秆灰中水溶性钾含量较高的特点及西瓜、果树等作物的喜钾特性，将秸秆灰、无机氮磷肥和生物菌剂通过物理、化学和生物等综合技术深化处理，研制出针对不同作物的生物有机专用肥产品。该生物有机肥生产技术简单、合理，产品配方科学，能够提供植物全面的养分，添加的生物菌剂可使肥料中秸秆灰的养分有效性及利用率提高，同时对改良土壤理化性状、提高土壤供肥水平有显著效果。

一种利用电厂秸秆灰制备生物有机肥的方法，其特征是：

该方法以电厂秸秆灰为原料，以泥炭为有机载体，承载功能微生物，混配无机氮磷肥，并添加黏合剂造粒；

上述秸秆灰为电厂发电产生的有效钾含量较高的秸秆灰渣；

上述微生物为活性高的固氮菌类如褐色固氮菌、棕色固氮菌；钾细菌如巨大芽孢杆菌；磷细菌如芽孢杆菌之中的三种或两种；

上述有机载体为泥炭或草炭；

上述无机氮磷肥为尿素、磷酸铵；

上述黏合剂为改性淀粉或膨润土中的一种；

上述生物有机肥混配比例为(均为重量份)生物菌剂3～10份，有机载体22～54份，秸秆灰20～35份，无机肥料24～43份。

本发明的生物有机肥是利用电厂秸秆灰混配无机氮磷肥及生物菌剂生产的，其步骤如下：

(1)原料干燥与粉碎

将吸附微生物菌剂所需的有机载体泥炭进行干燥后粉碎至0.18mm，同时将产品所需的无机物料尿素、磷酸铵、秸秆灰粉碎成1～2mm的粒径。

(2)菌剂制备

权利要求1所述的菌种经反复诱变、分离、纯化后，选取高活性菌株作为生产菌种。将选定的菌种经斜面培养基和发酵培养基培养后，放出的菌液用泥炭吸附成菌剂含量为50～80ml/g的固体菌剂。

(3)原料复配与混合

按不同系列产品要求的固体菌剂、秸秆灰与无机原料配比经称量系统称量后，通过原料输送装置进入原料搅拌混合机搅拌均匀。

(4)圆盘混合造粒

圆盘造粒过程中喷入酸度调节剂调节pH至5～7.5，添加其重量3％～10％的黏合剂造粒，控制转速恒定，造粒4～8分钟，当反应物料形成大小比较均一的肥粒时，肥料半成品进入烘干筒中。

(5)烘干

控制烘干筒的温度为45～65℃，烘干时间为12～20分钟，肥料含水量降至15％以下，干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。

(6)称重包装

将冷却后的肥料过振动筛筛分，粒径适中的成品肥料称重包装。筛上的粗粒肥破碎后与筛下的小粒径物料一起返回圆盘造粒机与新鲜物料一起混合后再造粒。

本发明与已有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明使电厂秸秆灰利用率提高。利用秸秆灰制备生物有机肥使电厂废弃物秸秆灰得到了有效处理，减少了秸秆灰堆放对环境的污染，实现了废弃物的良性循环利用。

(2)生产工艺技术简单、合理。采用圆盘造粒后低温烘干工艺，便于包装和运输，单位产量高、产品质量较好，有利于投放市场。

(3)本产品配方科学、养分有效性高。肥料产品以秸秆灰为提供钾的主要原料，同时配合生物菌剂和无机肥料，充分利用三者间的相互协同作用，提高肥效，减少无机肥的利用，节约了原料。

(4)提高作物产量，降低生产成本。产品中添加生物菌剂大大提高肥料中秸秆灰和无机肥料的养分利用率，降低了农业生产成本，改善了土壤理化性状。秸秆灰制备的生物有机专用肥在西瓜、果树等作物上施用均提高作物产量10％～20％，节本50元/667m²以上，增加土壤有机质20％以上。

肥效试验

秸秆灰生物有机肥对西瓜产量和品质的影响

1材料与方法

1.1供试材料

供试土壤为轻质沙壤。有机质、有效氮、速效磷、速效钾含量分别为3.5％，92.4mg/kg，25.1mg/kg，156.3mg/kg，pH7.21。供试作物为大棚西瓜，品种为早春红玉。

1.2试验方法

保护地小区试验于2011年3～6月在江苏省滨海县八巨镇进行，共设置3个处理，3次重复，随机区组排列，小区面积40m²，试验处理如下：

A.习惯施肥，按当地施肥习惯施肥。基施当地主销N-P₂O₅-K₂O总养分含量为45％的硫酸钾复合肥50kg/667m²，苗期追施尿素20kg/667m²，座瓜期追施硫酸钾16kg/667m²。

B.等养分复合肥，基施俄罗斯产N-P₂O₅-K₂O总养分为45％的硫酸钾复合肥50kg/667m²，苗期追施尿素20kg/667m²，座瓜期追施硫酸钾16kg/667m²。

C.秸秆灰生物有机肥，基施秸秆灰生物有机肥60kg/667m²，座瓜期追施秸秆灰生物有机肥50kg/667m²，全生育期施用N-P₂O₅-K₂O总养分量不高于处理A、B。

1.3测试项目与方法

西瓜产量采用新复极差法(SSR)进行统计分析。可溶性糖含量采用3，5-二硝基水杨酸显色-分光光度法测定。土壤有效养分含量按常规方法测定。

2结果与分析

2.1秸秆灰生物有机肥对西瓜产量的影响

表1结果表明，处理C的西瓜产量分别比处理A、处理B增产11.4％和16.1％，均达到极显著差异。可见，秸秆灰生物有机肥可使西瓜产量显著增加。

表1不同施肥处理对西瓜产量的影响

2.2秸秆灰生物有机肥对西瓜经济性状的影响

表2结果表明，秸秆灰生物有机肥显著提高了西瓜坐瓜数和单瓜重，从而增加了西瓜产量。且施用秸秆灰生物有机肥的西瓜瓜型端正，大小均匀，口感好，可溶性糖含量比其他处理增加0.7％～1.3％，可见，秸秆灰生物有机肥可显著提高西瓜品质。

表2不同施肥处理对西瓜经济性状的影响

3小结

秸秆灰生物有机肥养分配比合理，有效养分含量较高，可显著提高西瓜坐瓜率、增加单瓜重、改善西瓜品质，而且该产品肥效稳健长久，能明显改善土壤理化性状，培肥地力，实现农业可持续发展。

附图说明

图1为本发明的生产流程图。

具体实施方式

实施例1

将制备生物有机肥所需的褐色固氮菌、巨大芽孢杆菌菌种经反复诱变、分离、纯化后，选取高活性菌株作为生产菌种。先将置28℃下培养好的斜面菌种接入发酵培养基中，28℃振荡培养24小时，再将摇瓶一级种10ml接入二级发酵培养基中，28℃下充气培养48～72小时。镜检合格后，放出菌液，用泥炭吸附成菌剂含量50～80ml/g的固体菌剂。

取秸秆灰30份、固体菌剂37份、尿素21份、磷酸铵12份，通过原料输送装置进入原料搅拌混合机，同时将适量硫酸溶解在水中制得25％的稀酸溶液(酸度调节剂)，在圆盘造粒过程中喷入酸度调节剂调节pH至5～7.5，搅拌均匀后添加7.5份改性淀粉造粒。控制转速恒定，造粒4～8分钟，当反应物料形成大小比较均一的肥粒时，肥料半成品进入烘干筒中。

控制烘干筒的温度为45～65℃，烘干时间为12～20分钟，肥料含水量降至15％以下，干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。将冷却后的肥料过振动筛筛分，粒径适中的成品肥料称重包装。

实施例2

将制备生物有机肥所需的棕色固氮菌、巨大芽孢杆菌、芽孢杆菌菌种经反复诱变、分离、纯化后，选取高活性菌株作为生产菌种。先将置28℃下培养好的斜面菌种接入发酵培养基中，28℃振荡培养24小时，再将摇瓶一级种10ml接入二级发酵培养基中，28℃下充气培养48～72小时。镜检合格后，放出菌液，用泥炭吸附成菌剂含量50～80ml/g的固体菌剂。

取秸秆灰35份、固体菌剂22份、尿素29份、磷酸铵14份，通过原料输送装置进入原料搅拌混合机，同时将适量硫酸溶解在水中制得25％的稀酸溶液(酸度调节剂)，在圆盘造粒过程中喷入酸度调节剂调节pH至5～7.5，搅拌均匀后添加5.5份改性淀粉造粒。控制转速恒定，造粒4～8分钟，当反应物料形成大小比较均一的肥粒时，肥料半成品进入烘干筒中。

控制烘干筒的温度为45～65℃，烘干时间为12～20分钟，肥料含水量降至15％以下，干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。将冷却后的肥料过振动筛筛分，粒径适中的成品肥料称重包装。

实施例3

将制备生物有机肥所需的褐色固氮菌、巨大芽孢杆菌、芽孢杆菌菌种经反复诱变、分离、纯化后，选取高活性菌株作为生产菌种。先将置28℃下培养好的斜面菌种接入发酵培养基中，28℃振荡培养24小时，再将摇瓶一级种10ml接入二级发酵培养基中，28℃下充气培养48～72小时。镜检合格后，放出菌液，用泥炭吸附成菌剂含量50～80ml/g的固体菌剂。

取秸秆灰22份、固体菌剂54份、尿素10份、磷酸铵14份，通过原料输送装置进入原料搅拌混合机，同时将适量磷酸溶解在水中制得25％的稀酸溶液(酸度调节剂)，在圆盘造粒过程中喷入酸度调节剂调节pH至5～7.5，搅拌均匀后添加9.5份膨润土造粒。控制转速恒定，造粒4～8分钟，当反应物料形成大小比较均一的肥粒时，肥料半成品进入烘干筒中。

控制烘干筒的温度为45～65℃，烘干时间为12～20分钟，肥料含水量降至15％以下，干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。将冷却后的肥料过振动筛筛分，粒径适中的成品肥料称重包装。

Claims (2)

1.一种利用电厂秸秆灰制备生物有机肥的方法，其特征是：

该方法以电厂秸秆灰为原料，以泥炭为有机载体，承载功能微生物，混配无机氮磷肥，并添加黏合剂造粒；

上述秸秆灰为电厂发电产生的有效钾含量较高的秸秆灰渣；

上述微生物为活性高的固氮菌类如褐色固氮菌、棕色固氮菌；钾细菌如巨大芽孢杆菌；磷细菌如芽孢杆菌之中的三种或两种；

上述有机载体为泥炭或草炭；

上述无机氮磷肥为尿素、磷酸铵；

上述黏合剂为改性淀粉或膨润土中的一种；

上述生物有机肥混配比例为(均为重量份)生物菌剂3～10份，有机载体22～54份，秸秆灰20～35份，无机肥料24～43份。

2.根据权利要求1所述的生物有机肥的生产工艺，其步骤如下：

(1)原料干燥与粉碎

将吸附微生物菌剂所需的载体泥炭进行干燥后粉碎至0.18mm左右，同时将产品所需的无机物料尿素、磷酸铵、秸秆灰粉碎至1～2mm的粒径。

(2)菌剂制备

权利要求1所述的菌种经反复诱变、分离、纯化后，选取高活性菌株作为生产菌种。将选定的菌种经斜面培养基和发酵培养基培养后，放出的菌液用泥炭吸附成菌剂含量为50～80ml/g的固体菌剂。

(3)原料复配与混合

按不同系列产品要求的固体菌剂、秸秆灰与无机原料配比经称量系统称量后，通过原料输送装置进入原料搅拌混合机，搅拌均匀后添加其重量3％～10％的黏合剂造粒。

(4)圆盘混合造粒

圆盘造粒过程中喷入酸度调节剂调节pH至5～7.5，控制转速恒定，造粒4～8分钟，当反应物料形成大小比较均一的肥粒时，肥料半成品进入烘干筒中。

(5)烘干

控制烘干筒的温度为45～65℃，烘干时间为12～20分钟，肥料含水量降至15％以下，干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。

(6)称重包装

将冷却后的肥料过振动筛筛分，粒径适中的成品肥料称重包装。筛上的粗粒肥破碎后与筛下的小粒径物料一起返回圆盘造粒机与新鲜物料一起混合后再造粒。