CN104628488B - 一种生物硫肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物硫肥，按重量百分比计，所述生物硫肥包括80‑99wt%的硫单质悬浮液，0.02‑2wt%的分散剂，0.08‑1.5wt%的防腐剂和0.9%‑16.5wt%的表面活性剂。本发明所述生物硫肥，可使硫单质在较高浓度下呈良好的悬浮状态，并可防止其中的微生物使产品变绿发臭，对农作物起到增产并极大防治病害的作用，为一种理想的单质硫肥，同时实现了对废水的综合治理和利用。

Description

一种生物硫肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及含硫肥料技术领域，尤其涉及一种生物硫肥及其制备方法。

背景技术

近年来由于我国农业施肥习惯多重视氮磷钾肥，忽略硫肥，使土壤出现较严重的缺硫。90年代硫肥的调研工作表明：南方10省31.5%的土壤为缺硫土壤，严重缺硫土壤大约20%，我国北方土壤最近10年也开始缺硫，对北京、天津、河北、河南、山东、山西、陕西、青海等省的671个土壤样品测定，发现30%土壤相对较缺硫。在植物生理上，硫对作物蛋白质、油脂、维生素以及某些酶的合成起重要作用，硫能增进作物的御寒和抗旱性，缺硫不仅抑制作物产量，而且降低产品的质量。实际使用中已有许多案例表明，硫肥的使用不仅可增产、增收、提高品质，还可以杀虫、杀螨、抗病菌。

目前的硫肥多是盐类，如硫酸盐；硫酸盐的缺点是它们在土壤中极易流动且容易滤出根系层，使得硫酸盐养分不能有效提供给植物。单质硫不像硫酸盐那样容易由土壤中滤出，相反，微米级单质硫颗粒在种植季节期间被土壤细菌氧化为植物利用形式的硫酸根硫，因此可以认为单质硫是植物养分硫的缓慢（时控）释放形式，该形式不容易滤出作物的根系层。因此，在肥料中大部分硫以单质硫形式存在是有利的。

目前的硫肥主要从矿产资源中产生，如石油、天然气、煤炭等，这些矿产资源含硫量较高，在生产和利用的过程中回产生大量的二氧化硫。近年来随着国家环保排放要求的严格，一部分二氧化硫被回收利用制成硫肥产品，然而其硫颗粒较大、亲水性较差，不利于在水中分散制成液体硫肥，常常加入较多不环保的胶悬剂制成农药。

沼气是一种可再生的生物质能源，除了含有CH₄，还含有大量的H₂S，H₂S在沼气燃烧利用的过程中会对设备产生腐蚀，因此必须脱除H₂S。本发明涉及的脱硫方法是采取生物脱硫法。

在生物脱硫过程中，氧化态的含硫污染物必须先经生物还原作用生成硫化物，然后再经生物氧化过程生成单质硫，才能去除。在大多数生物反应器中，微生物种类以细菌为主，真菌为次，极少有酵母菌。常用的细菌是硫杆菌属的氧化亚铁硫杆菌，脱氮硫杆菌及排硫杆菌。最成功的代表是氧化亚铁硫杆菌。

与传统的硫单质相比，采用生物脱硫技术所产生的单质态硫的微粒结构有较好的亲水性，不易堵塞设备管道，然而其最大弊病就是在水溶液中放置时容易沉淀变味。

发明内容

本发明的目的在于提出一种生物硫肥及其制备方法；本发明所述生物硫肥可使硫单质在较高浓度下呈良好的悬浮状态，并可防止其中微生物的作用使产品变绿发臭，对农作物可起到增产并极大防治病害的作用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种生物硫肥，按重量百分比计，该生物硫肥包括80-99wt%的硫单质悬浮液，0.02-2wt%的分散剂，0.08-1.5wt%的防腐剂和0.9%-16.5wt%的表面活性剂；所述生物硫肥各组分含量之和为100%。

所述硫单质悬浮液为利用氧化亚铁硫杆菌等微生物将沼气中的H₂S转化为单质硫后所产生的含硫单质的悬浮液，所述硫单质悬浮液的总固体悬浮物为20-70wt%，含5-9wt%的硫单质；其具体制备方法为：含硫化氢的沼气气体通过吸收塔被碱液吸收，然后在反应器中被微生物（如氧化亚铁硫杆菌等）吸收转化为硫单质（此时硫单质悬浮液的含硫量为1%-3%），含硫单质悬浮液被泵到储罐里面保存为肥料原料（含硫量约为5%-9%）。

优选地，按重量百分比计，上述生物硫肥包括83-99wt%的硫单质悬浮液，0.02-2wt%的分散剂，0.08-1.5wt%的防腐剂和0.9-13.5wt%的表面活性剂；所述生物硫肥各组分含量之和为100%。

更优选地，按重量百分比计，上述生物硫肥包括84.5-98wt%的硫单质悬浮液，0.03-1.8wt%的分散剂，0.08-1.2wt%的防腐剂和1.89-13.5wt%的表面活性剂；所述生物硫肥各组分含量之和为100%。

上述生物硫肥中，优选地，所述分散剂为黄原胶、CMC或凹凸棒。

优选地，所述防腐剂为羟甲基甘氨酸钠（K99）和/或脱氢乙酸钠。

优选地，所述表面活性剂为吐温80。

最优选地，按重量百分比计，所述生物硫肥的组成为：86-98wt%的硫单质悬浮液，0.04-1.5wt%的黄原胶，0.08-1wt%的羟甲基甘氨酸钠（K99），1.88-11.5wt%的吐温80；所述生物硫肥各组分含量之和为100%。

另一方面，本发明还提供了上述生物硫肥的制备方法，将所述硫单质悬浮液、分散剂、防腐剂和表面活性剂混合，混合物经过离心缩水和搅拌而得。

本发明所述生物硫肥以沼气生物脱硫后的含硫单质的悬浮液为主要活性原料，将其与特定的添加剂配合使用，可使硫单质在较高浓度下呈良好的悬浮状态（比如，当生物硫肥中的硫单质含量达42%时，生物硫肥仍呈良好的悬浮状态），并可防止其中的微生物使产品变绿发臭，可对农作物起到增产并极大防治病害的作用。

发明人探讨了本发明所述生物硫肥对蔬菜病虫害防治及产量方面的影响，结果发现：本发明生物硫肥对黄瓜霜霉病、番茄早疫病等具有很好的防治效果，其防效与80%代森锰锌(WP)相当；与80%代森锰锌(WP)相比的优势在于，本发明生物硫肥可以明显增加黄瓜、番茄、茄子等蔬菜的单果重和实际产量。

发明人还探讨了本发明所述生物硫肥在水稻苗期及移栽后对病虫害防治、生长特性及产量的影响，结果发现：水稻苗期施用本发明生物硫肥可使苗期明显病害减少，水稻苗长势旺盛；移栽后，冲施本发明生物硫肥，水稻长势良好；生物硫肥可增加水稻产量，增产达12.6%。

从上述试验结果可看出，本发明生物硫肥可为农业生产补入单质硫，单质硫既有天然的杀虫杀菌作用，同时被土壤微生物作用后可变成容易被作物吸收的硫酸盐，成为缓释的生物硫肥，改良作物品质；同时，本发明将沼气经生物脱硫后的硫单质进行开发利用，是对废水环保处理技术的综合开发，为废水的环保处理带来了经济效益，降低环保处理成本。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1硫单质悬浮液的制备

含硫化氢的沼气气体通过吸收塔被碱液吸收，然后在反应器中被氧化亚铁硫杆菌吸收转化为硫单质，含硫单质的悬浮液被泵到储罐里面保存为产品，所得含硫单质悬浮液产品中的硫单质含量为5-9wt%。

工艺流程：沼气→吸收塔（pH=8）→反应器（35℃）→沉淀器

实施例2本发明生物硫肥的制备

本发明生物硫肥的配方：

80wt%的硫单质悬浮液（实施例1所制备），2wt%的黄原胶，1.5wt%的羟甲基甘氨酸钠（K99），16.5wt%的吐温80。

制备：将上述重量百分比的各组分常规混合，混合物经过离心缩水、搅拌而得。

实施例3本发明生物硫肥的制备

本发明生物硫肥的配方：

99wt%的硫单质悬浮液（实施例1所制备），0.02wt%的黄原胶，0.08wt%的羟甲基甘氨酸钠（K99），0.9wt%的吐温80。

制备：将上述重量百分比的各组分常规混合，混合物经过离心缩水、搅拌而得。

实施例4本发明生物硫肥的制备

本发明生物硫肥的配方：

90wt%的硫单质悬浮液（实施例1所制备），0.1wt%的黄原胶，1wt%的羟甲基甘氨酸钠（K99），8.9wt%的吐温80。

制备：将上述重量百分比的各组分常规混合，混合物经过离心缩水、搅拌而得。

实施例5本发明生物硫肥对蔬菜的影响

以下三种蔬菜的试验用地均为春棚，各组试验的总面积均为2亩（1334m²），其中，1亩设为试验组，施用本发明生物硫肥，另外1亩设为对照组。

（1）黄瓜：

试验地基本情况：本试验在辽宁海城市耿庄镇进行，试验时黄瓜处于开花初期。试验地每亩667m²，施腐熟鸡粪1000kg/亩、45%复合肥（15：15：15）50kg/亩、过磷酸钙80kg/亩，做基肥。开花初期，黄瓜霜霉病处于发病初期，病情较一致。

试验设计：生物硫肥施肥方法：在黄瓜开花初期，喷施实施例2所制备的生物硫肥500倍液，间隔10天1次，共计2次；结果期喷施700倍液，间隔10天1次，共计2次；80%代森锰锌(WP)施用方法：在开花初期喷施80%代森锰锌(WP)可湿性粉剂500倍液，间隔10天1次，共计2次；结果期喷施80%代森锰锌(WP)700倍液，间隔10天1次，共计3次；空白对照：处理时喷施等量清水。以上每处理均设置3次重复，每个小区面积20m²。

试验调查：分别于第1次喷施后第10天，第2次喷施后10天，第4次喷施后10天，调查霜霉病发病情况；果实成熟期，调查单果重量和实际产量。

试验结果：黄瓜的霜霉病发病情况如下文表1所示，其单果重量和实际产量结果如下文表2所示。

表1黄瓜霜霉病调查结果

表2黄瓜单果重和产量调查结果

从表1、表2结果可以看出，本发明生物硫肥对黄瓜霜霉病具有很好的防治效果，其防效与80%代森锰锌(WP)相当，防效可达到59.4%。但是从黄瓜单果重和产量上来看，生物硫肥能增加黄瓜单果重和产量，增产达14.9%，因此本发明生物硫肥具有防病和增产的双重功效。

（2）西红柿

试验地基本情况：本试验在山东青州市大棚西红柿种植地进行，试验时番茄处于开花初期。试验地每亩667m²，施腐熟农家肥1500kg/亩、45%复合肥（15：15：15）50kg/亩、过磷酸钙100kg/亩，做基肥。开花初期，番茄早疫病处于已经发病，病情较一致。

试验设计：生物硫肥施肥方法：在黄瓜开花初期，喷施实施例2所制备的生物硫肥500倍液，间隔15天1次，共计2次；结果期按同样方法喷施2次；对照组：在移栽后，开花初期喷施80%代森锰锌(WP)600倍液，间隔15天1次，共计2次；结果期按同样方法喷施2次；空白对照，按同样方法，喷施清水。每个处理设置3次重复，每个小区面积20m²。

试验调查：分别于第1次喷施后第10天，第2次喷施后10天，第4次喷施后10天，调查早疫病发病情况；果实成熟期，调查单果重量和实际产量。

试验结果：番茄早疫病发病情况如下文表3所示，番茄的单果重量和实际产量如下文表4所示。

表3番茄早疫病调查结果

从表3、表4可以看出，本发明生物硫肥与80%代森锰锌(WP)对番茄早疫病的防效相当，但生物硫肥有明显增加番茄单果重和产量的优势。

（3）茄子

试验地基本情况：本试验在山东青州市大棚西红柿种植地进行，试验时番茄处于开花初期。试验地每亩667m²，施腐熟农家肥1500kg/亩、48%复合肥（16：16：16）50kg/亩，做基肥。

施用方式：喷施实施例4所制备的生物硫肥稀释液

施用方法：从开花初期开始喷施500倍液，间隔10天一次，共计3次。

对照方法：从开花初期开始喷施80%代森锰锌(WP)500倍液，间隔10天一次，共计3次。空白对照，按同样方法，喷施清水。

试验调查：收获期调查茄子单果重和产量。

试验结果：茄子的单果重量和产量如下文表5所示。

表5茄子产量调查结果

从表5可以看出，施用生物硫肥后，茄子单果重和产量均高于施用80%代森锰锌和空白对照，说明本发明生物硫肥具有增加产量的功效。

实施例6本发明生物硫肥对水稻的影响

以四亩水稻为研究对象，将两亩设为试验组，施用实施例4所制备的本发明生物硫肥；另外两亩设为对照组，使用700倍80%代森锰锌(WP)可湿性粉剂，同等。

试验组：水稻苗期拌土500倍，移栽前喷施1次600倍液，移栽8天后，每亩400克生物硫肥随水冲入本田。

对照组：水稻苗期拌土80%代森锰锌(WP)500倍，移栽前喷施1次600倍液，移栽8天后，每亩400克随水冲入本田。

试验组与对照组的水稻病情及产量结果如下文表6所示。

表6水稻病情及产量调查

从表6可以看出，本发明生物硫肥与80%代森锰锌(WP)对水稻稻瘟病的防治效果无差异，但生物硫肥可增加水稻产量，增产达12.6%。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明生物硫肥的详细配方、制备方法及应用效果，但本发明并不局限于上述详细配方、制备方法及应用效果，即不意味着本发明必须依赖上述详细配方、制备方法及应用效果才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (4)

1.一种生物硫肥，其特征在于，按重量百分比计，按重量百分比计，包括83-99wt％的硫单质悬浮液，0.02-2wt％的分散剂，0.08-1.5wt％的防腐剂和0.9-13.5wt％的表面活性剂；

所述生物硫肥各组分含量之和为100％；

所述分散剂为黄原胶、CMC或凹凸棒；所述防腐剂为羟甲基甘氨酸钠和/或脱氢乙酸钠；所述表面活性剂为吐温80。

2.根据权利要求1所述的生物硫肥，其特征在于，按重量百分比计，包括84.5-98wt％的硫单质悬浮液，0.03-1.8wt％的分散剂，0.08-1.2wt％的防腐剂和1.89-13.5wt％的表面活性剂；

所述生物硫肥各组分含量之和为100％。

3.根据权利要求2所述的生物硫肥，其特征在于，按重量百分比计，所述生物硫肥的组成为：86-98wt％的硫单质悬浮液，0.04-1.5wt％的黄原胶，0.08-1wt％的羟甲基甘氨酸钠K99，1.88-11.5wt％的吐温80；所述生物硫肥各组分含量之和为100％。

4.权利要求1-3中任一项所述生物硫肥的制备方法，将所述硫单质悬浮液、分散剂、防腐剂和表面活性剂混合，混合物经过离心缩水和搅拌而得。