CN103121882B

CN103121882B - 一种生物质秸秆炭基有机肥及其生产方法

Info

Publication number: CN103121882B
Application number: CN201310092455.6A
Authority: CN
Inventors: 李忠保; 金世富; 冀晓俊; 王攀
Original assignee: SHANXI NONGYOU FERTILIZER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanxi Nongyou Fertilizer Technology Co ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: CN103121882A

Abstract

本发明涉及生物质综合利用制取的生物质秸秆炭基有机肥及其制备方法，该方法将处理污水后的生物质秸秆炭、干鸡粪、有益菌剂、成型助剂按比例混合，混合时均匀加入雾化的稀释木酸液，经过除臭工艺，制成颗粒或粉状，然后称重包装。秸秆炭与鸡粪混合后，由于秸秆炭本身具有吸附性，通过吸附、缓释的特点提高化肥利用率，兼顾土壤改良功能与肥料增效；本发明综合利用了秸秆炭和污水中氮、磷元素的回收，生产中无废水、废液、废渣的排放。

Description

一种生物质秸秆炭基有机肥及其生产方法

技术领域

本发明属于有机肥领域，具体涉及利用处理污水后的秸秆炭来制取的生物质秸秆炭基有机肥及其生产工艺。

背景技术

自2004年至今，中央1号文件连续八年提出提高土壤有机质的要求，并制定了发展“生态农业”的规划，再加上国家大力鼓励有机食品，有机肥市场需求将逐步提高。然而我国有机肥使用量占肥料比重很少，其中禽畜粪便利用传统推广方式占50%，工业化利用方式不到1%，美国等西方国家生物肥料已占肥料总量的50%。

有机肥料主要是由植物残体或者废弃物发酵而成，肥源的种类有禽畜粪尿、作物秸秆和其他（包括绿肥、饼粨、草木灰、污泥、生活垃圾与污水、熏土、海肥等）。

在我国，人们生活过程中产生的污水，主要是粪便和洗涤污水，是水体的主要污染源之一。这些生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等。传统的生活污水处理工艺是将污水先通过截流井，进入粗格栅（打捞较大的渣滓）到污水泵（提升污水的高度）到细格栅（打捞较小的渣滓）到沉沙池（以重力分离为基础，将污水的比重较大的无机颗粒沉淀并排除）到生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷）进入终沉池（排除剩余污泥和回流污泥）进入D型滤池（进一步减少SS，使出水达到国家一级标准）进入紫外线消毒（杀灭水中的大肠杆菌）然后出水生化池、终沉池出的污泥一部分作为生化池的回流污泥，剩下的送入污泥脱水间脱水外运。

通过沉沙池后，污水中主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD.COD物质)，去除率可达90%。去除这些有机污染物后，污水中剩下难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。在污水处理工艺中添加秸秆炭吸附，秸秆炭对氮和磷的吸附率可达65%~80%，在这种情况下，利用秸秆炭处理污水制得生物质炭基有机肥，意义重大。经过吸附后的污水，氮和磷的含量大大减少，在进入生化池后，使得活性污泥的使用比率大大提高，不仅减少了活性污泥的用量，而且使得污水中很大部分的氮和磷被回收利用。

在农业生产中，农产品品质受遗传因素、环境条件以及栽培技术等影响，其中施肥影响较大，利用生物质秸秆炭、鸡粪等生产的生物质炭基有机肥养分全面，既含有多种有机养分，还含有大量的微生物和酶，具有任何化学肥料都不可比拟的优越性，对改善农产品品质，发展有机农业，生产绿色食品有着重要的意义。

发明内容：

本发明所解决的技术问题是提供一种生物质炭基有机肥，不仅能处理污水，还能提供营养全面的养分。

生物质秸秆炭是利用农作物秸秆经过碳化的产物，它是一种多孔炭，具有储水、保水、保肥的功能，减少氮、钾的淋溶，减少肥料对地下水的污染。经过碳化后产生的生物质秸秆炭，烘干后的有机质成分达68.71%,含有氮0.93%、磷（P2O5）0.28%、钾3.05%、全碳52%，同时含有大量的微量元素Fe、Mn、Cu、Zn、Mg、Ca等。经过吸附污水后，污水中的氮、磷可以被大量吸附于生物质秸秆炭中。

鸡粪中含有丰富的有机质，含有较高的N、P、K以及微量元素，是很好的肥料原料。干鸡粪的有机质含量达51%、氮3.2%、磷（P₂O₅）1.7%，养分含量丰富，同时含有大量的蛋白质，是目前粪便中最好的制肥原料。

在生物质炭基有机肥中添加适量的微生物菌剂，施入土壤里被生物分解后，能够形成一种腐殖质，由于秸秆炭本身具有吸附性，可与土壤颗粒凝聚生成团粒结构的土壤，使粘性土变得疏松，沙性土变成有结构的土壤，增强土壤的透水性与通气性，提高保水、保肥和保温的性能。同时还可吸附土壤溶液中多种离子的吸收能力，避免速效养分的流失。

木醋酸液是秸秆炭化过程中产生的副产品，主要成分为醋酸、酚类、水，更含有K，Ca，Mg，Zn，Ge，Mn，Fe等矿物质，木醋酸液因含有许多酚类物质能杀菌、驱虫的作用，另外木醋酸液还具有除臭的功效。

本发明提供一种生物质秸秆炭基有机肥，该有机肥包括生物质秸秆炭、混合干鸡粪，有益菌剂、成型助剂以及木醋酸液，所述生物质秸秆炭是经过污水吸附处理的。

进一步地，在有机肥的主要原料（设总质量为100%）中，其中吸附污水后的生物质秸秆炭质量比占50-55%、混合干鸡粪占40-45%，有益菌剂0.01%-1%，成型助剂1-4%；配料为浓度为5%木醋酸液。

本发明还提供一种生物质秸秆炭基有机肥的工艺方法，所述方法包括以下步骤：

1）生物质秸秆炭的制备：由生物质秸秆经过碳化后为生物质秸秆炭；

2）秸秆炭块用于污水处理：将碳化后的秸秆炭通过成型机压缩为蜂窝状长方体块，将其整齐排列放入筛网状容器，再将装有秸秆炭块的容器放入污水处理装置中的沉沙池到生化池的通道；

3）混合干鸡粪制备：在太阳能温室内，将新鲜鸡粪与碳化后的秸秆炭混合搅拌，然后加入腐熟剂与除臭剂（其中腐熟剂和除臭剂为市售），进行翻推，保证腐熟剂均匀拌入，加入适量水分，控制发酵过程中的通风，发酵期一般为7-15天，腐熟干燥时间为10-15天；出料为小块状混合干鸡粪；

4）有机肥的制备：将吸附污水后的秸秆炭烘干、粉碎，将混合干鸡粪粉碎，利用皮带输送，将粉碎后的秸秆炭与混合干鸡粪输送至搅拌车间，添入有益菌剂和成型助剂，充分搅拌，搅拌过程中，加入雾化的稀释木酸酸液，上述混合后的有机肥原料除臭后进入造粒机造粒，造粒完成后称重包装；也可根据用户需求，制成粉状，然后称重包装。

本发明的有益效果是：使用经过污水处理后的秸秆炭与鸡粪制作的生物质炭基有机肥料中有机质成分可达65%以上，能为微生物生存繁殖提供充足的养分和能量，微生物在分解有机质时，可分泌出腐植酸、酶和生长素等各种生物物质，对土壤中物质和能量转化有着重要的作用。同时生物质炭基有机肥中含有作物生长所需的氮、磷、钾，又含有S、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu等，具有不偏肥、不缺元素、稳供、长效等特点。

附图说明：

图1为本发明中生物质秸秆炭基有机肥的生产工艺框图。

具体实施方式：

以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

生物质秸秆炭基有机肥的工艺流程如图1所示，该方法包括以下步骤：

1、生物质秸秆炭的制备：生物质秸秆炭是由生物质秸秆（主要为玉米秸秆，也可用小麦秸秆等其他类型的秸秆）经过碳化后生产的秸秆炭，其中碳化工艺为：将生物质秸秆加工成段状，粉碎后的原料送入窑炉中高温加热，加热温度为180-200摄氏度，加热后秸秆原料成为生物质秸秆炭；加热过程形成的烟气经过冷凝等分离设备形成木焦油、木醋酸液等分离液。

2、秸秆炭块用于污水处理：在传统污水处理工艺中，在沉沙池到生化池的过程中添加秸秆炭吸附工艺，秸秆炭具有吸附性，可以吸收污水中的氮、磷等富营养元素，秸秆炭对氮、磷的吸附主要以物理吸附为主，且吸附性不受PH值的影响很小，它的吸附性与比表面积有关，秸秆在碳化过程中形成了各种形状和大小的细孔，其孔壁的总面积就是秸秆炭的表面积。吸附作用主要发生在这些孔的表面上。秸秆炭的比表面积达500-1700m²/克，对氮和磷的吸附率可达65%~80%，污水通过秸秆炭的吸附后，可以使得污水中很大部分的氮和磷被回收利用。通过吸附工艺后，污水进入生化池利用活性污泥法去除剩余污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷。

具体操作方法为：将碳化后的秸秆炭通过成型机压缩为50*50*100mm³的蜂窝状长方体块，将其整齐排列放入筛网状容器（筛网状容器为金属筛网，容器形状为圆柱形），再将装有秸秆炭块的容器放入污水处理工艺中沉沙池到生化池的通道，也可在沉沙池到生化池过程中增加秸秆炭吸附池，秸秆炭块在48小时内可将生活污水中的有机物吸附饱和，所以隔2天更换一次秸秆炭块，秸秆炭块经过吸附污水后的秸秆炭中氮、磷元素明显含量提高。

3、混合干鸡粪制备：鸡粪腐熟采用好氧发酵，采用连续搅拌发酵干燥处理工艺，并利用生物学特性和太阳能作用，具体操作方法是：在太阳能温室(18-25℃)内，将新鲜鸡粪与碳化后的秸秆炭混合搅拌（质量比为10:1），然后加入腐熟剂与除臭剂（市售），进行翻推，保证腐熟剂均匀拌入，加入适量水分，控制发酵过程中的通风，发酵期一般为7-15天，腐熟干燥时间为10-15天；出料为小块状混合干鸡粪，该步骤采用混合处理，干燥效果比单一的鸡粪要好。

4、有机肥制备：将吸附污水后的秸秆炭烘干、粉碎，将步骤3中的混合干鸡粪粉碎，利用皮带输送，将粉碎后的秸秆炭与混合干鸡粪输送至搅拌车间，按比例混合后，添入有益菌剂和成型助剂，充分搅拌，搅拌过程中，加入雾化的稀释木酸酸液，在主要原料中：其中吸附污水后的生物质秸秆炭占50-55%、混合干鸡粪（经腐熟工艺）占40-45%，有益菌剂0.01%-1%，成型助剂1-4%，以上百分比为质量比，配料为木醋酸液，木醋酸液的浓度为5%左右，通过雾化器均匀加入原料中，木醋酸液在1吨主要原料中加入量为1升。上述混合后的有机肥原料除臭后进入造粒机造粒，肥料颗粒直径为3.5mm-5.5mm，造粒完成后称重包装；也可根据用户需求，制成粉状，然后称重包装。

有益菌剂为固氮菌或解磷菌，成型助剂为膨润土、黄腐酸粉或木薯粉。

所制得的生物质炭基有机肥的各项性能、质量指标如表1所示：

序号	指标名称	指标(I型)	检验结果	单项判定
					1	有机质的质量分数，%	≧45	60	合格
2	总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）的质量分数（以烘干基数），%	≧5.0	5.5	合格
					3	水分（鲜样）的质量分数，%	≦30	18	合格
4	酸碱度（PH）	5.5-8.5	7.9	合格
					5	总砷（As）（以烘干为例）	≦15	10.3	合格
6	总汞（Hg）（以烘干为例）	≦2	0.08	合格
					7	总铅（Pb）（以烘干为例）	≦50	6.28	合格
8	总镉（Cd）（以烘干为例）	≦3	0.73	合格
					9	总铬（Cr）（以烘干为例）	≦150	17.3	合格

表1

从行业指标看，所制得的生物质炭基有机肥均符合行业标准。从国家标准看，各项有害物的指标均低于国家标准。本发明所制得的的生物质炭基有机肥的各项指标均符合国家标准。

上述制得的生物质炭基有机肥，含有氮、磷、钾及有机质等营养元素，还含有多种植物需要的微量元素。

Claims

1.一种生物质秸秆炭基有机肥的工艺方法，该有机肥包括主要原料和配料，其中主要原料为生物质秸秆炭、混合干鸡粪，有益菌剂、成型助剂，配料为木醋酸液，其特征在于，所述生物质秸秆炭是经过污水吸附处理的，在有机肥的主要原料中，吸附污水后的生物质秸秆炭质量比占50-55％、混合干鸡粪占40-45％、有益菌剂占0.01％-1％、成型助剂占1-4％；该有机肥的配料为浓度为5％木醋酸液；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)生物质秸秆炭的制备：由生物质秸秆经过碳化后为生物质秸秆炭；

2)秸秆炭块用于污水处理：将碳化后的生物质秸秆炭通过成型机压缩为蜂窝状长方体块，将其整齐排列放入筛网状容器，再将装有秸秆炭块的容器放入污水处理装置中的沉沙池到生化池的通道；

3)混合干鸡粪制备：在太阳能温室内，将新鲜鸡粪与碳化后的秸秆炭混合搅拌，然后加入腐熟剂与除臭剂，进行翻推，保证腐熟剂均匀拌入，加入适量水分，控制发酵过程中的通风，发酵期一般为7-15天，腐熟干燥时间为10-15天；出料为小块状混合干鸡粪；

4)有机肥的制备：将吸附污水后的秸秆炭烘干、粉碎，将混合干鸡粪粉碎，利用皮带输送，将粉碎后的秸秆炭与混合干鸡粪输送至搅拌车间，添入有益菌剂和成型助剂，充分搅拌，搅拌过程中，加入雾化的稀释木醋酸液，上述混合后的有机肥原料除臭后进入造粒机造粒，造粒完成后称重包装；或者根据用户需求，制成粉状，然后称重包装。

2.根据权利要求1所述的的工艺方法，其特征在于，所述步骤2)中筛网状容器为金属筛网，容器形状为圆柱形；所述秸秆炭块为50*50*100mm³。

3.根据权利要求1所述的的工艺方法，其特征在于，所述步骤2)也可在沉沙池到生化池过程中增加秸秆炭吸附池用于秸秆炭块污水处理；所述秸秆炭块隔2天更换一次。

4.根据权利要求1所述的的工艺方法，其特征在于，所述太阳能温室的温度为18-25℃，所述新鲜鸡粪与碳化后的秸秆炭的质量比为10:1。

5.根据权利要求1所述的的工艺方法，其特征在于，所述造粒后的肥料颗粒直径为3.5mm-5.5mm。

6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述秸秆炭采用玉米秸秆碳化而成。

7.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，所述有益菌剂为固氮菌或解磷菌，所述成型助剂为膨润土、黄腐酸粉或木薯粉。