CN107285826A - 有机肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机肥及其制备方法。本发明的有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物30～60wt％、植物纤维30～60wt％、动物粪便1～6wt％和蘑菇渣1～5wt％。本发明的有机肥具有较高的肥效，能够高效处理明胶废弃物，成本低廉，生产效率高。

Description

有机肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机肥料，还涉及该有机肥料的制备方法。

背景技术

目前，我国在农业生产中主要施用化学肥料，传统农家肥的施用越来越少。这造成土壤板结、理化性质变坏、土壤中的有机质和有益微生物含量急剧下降，致使肥料利用率不高，土壤肥力下降。化肥的一些分解物还污染了土壤和地下水，土壤生态环境遭到破坏，病虫害的发生越来越多，致使农产品质量下降。补充土壤中有机质、改善微生态环境，已成为当务之急。

随着明胶的功能不断开发，其应用越来越广泛，用量也不断增加，明胶的生产量随之快速增加。在生产明胶过程中，多个工序例如浸酸、浸灰、中和、退灰、抽提、磷钙合成等均产生大量的废弃物，这些废弃物中除了少量可再利用的物质如骨渣、蹄角渣、肉渣等，其余大部分是石灰乳、磷酸钙、胶原蛋白、油脂、油脂皂化物等的混合物，成分复杂且难以分离，其中的有机物不容易在自然条件下发酵，容易造成二次污染。农业部曾发文，号召积极加强多渠道利用有机物料资源，大力开发和推广各类有机肥料，调整有机无机养分比例，疏松和活化土壤，改善土壤理化性状，培肥地力，提高土壤肥力，改善和维持耕地土壤质量，提高农产品品质，保障耕地持续生产力。

目前关于明胶废弃物在肥料方面的应用，主要是利用了明胶废弃物中易于分离利用的骨渣、蹄角渣、肉渣等部分，这部分仅占明胶废弃物的小部分，而占明胶废弃物绝大部分的石灰乳、磷酸钙、胶原蛋白、油脂、油脂皂化物等的混合物则难以通过发酵处理作为有机肥利用。

申请号为201210487201.X的中国专利申请公开了一种以生产明胶的废弃物作为原料生产骨粉有机肥的制备方法，工艺流程包括原料预处理、翻堆发酵、添加无机肥、粉碎筛分、干燥混配、检验包装。翻堆发酵工序中，骨渣：有机物：酵素菌:水的质量重量比为100:5～70:1～15:5～100，发酵温度为5～55℃，发酵时间为20～240小时；添加无机肥工序中，发酵物:无机肥的质量重量比为100:0～90；粉碎筛分工序中，筛分的孔径为10～300目。该方法采用的生产明胶的废弃物为骨渣。

申请号为200810046039.1的中国专利申请公开了一种有机无机复合肥，按重量份由经发酵的明胶骨粒生产中产生的废弃物100～320，泥炭200～555，桐枯35～180，尿素40～120，磷铵9～65，硫酸钾20～150组成；所述的明胶骨粒生产中产生的废弃物为骨渣、肉渣。

在上述现有技术中，明胶废弃物利用率较低，且制备原料中明胶废弃物的比例较低，因而废物处理效率较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个目的在于提供一种有机肥，其采用明胶废弃物作为原料，且明胶废弃物利用率高。

本发明的另一目的在于提供所述有机肥的制备方法，其能够高效处理明胶废弃物，且成本低廉，生产效率高。

本发明提供一种有机肥，其由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物30～60wt％、植物纤维30～60wt％、动物粪便1～6wt％和蘑菇渣1～5wt％。

根据本发明的有机肥，优选地，其由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物40～60wt％、植物纤维35～62wt％、动物粪便1.5～5wt％和蘑菇渣1～3wt％。

根据本发明的有机肥，优选地，其由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物43.6wt％、植物纤维49.8wt％、动物粪便4.4wt％和蘑菇渣2.2wt％；或者所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物46.3wt％、植物纤维46.3wt％、动物粪便5.0wt％和蘑菇渣2.4wt％。

根据本发明的有机肥，优选地，所述明胶废弃物的含水率为50～65wt％。

根据本发明的有机肥，所述植物纤维由包括90～99.99wt％的玉米芯和0.01～10wt％的秸秆的原料制成。

本发明还提供上述有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料：将明胶废弃物、植物纤维、动物粪便和蘑菇渣混合，得到混合物料，所述明胶废弃物的含水率为50～65wt％；

(2)发酵：将所述混合物料进行好氧发酵，得到发酵物；

(3)将所述发酵物造粒，得到颗粒状物。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，将所述混合物料与微生物菌种剂混合以进行好氧发酵；所述微生物菌种剂包含白腐真菌30～60wt％、苔藓菌10～30wt％、多粘菌10～30wt％和诺卡氏菌5～10wt％和余量的水。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，所述微生物菌种剂的接种量为0.2～3kg/吨；通气量为10～20m³/吨/天，发酵温度为低于65℃。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中好氧发酵的物料腐熟的标志包括如下四个方面：①发酵物无臭味且产生氨味和芳香味；②发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落；③发酵温度降至室温，并稳定维持3～5天；④种子发芽指数GI高于80％。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)所述好氧发酵的发酵时间为16～21天；且好氧发酵过程中间隔6～18小时搅拌一次。

根据本发明的制备方法，优选地，还包括如下步骤：

(5)烘干：将所述颗粒状物烘干至含水量低于30wt％，得到所述有机肥。

本发明的制备方法生产的有机肥具有较高的肥效，且能够高效处理明胶废弃物，成本低廉，生产效率高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

＜有机肥＞

本发明的有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物30～60wt％、植物纤维30～60wt％、动物粪便1～6wt％和蘑菇渣1～5wt％。作为优选，本发明的有机肥仅由如下原料发酵制成：明胶废弃物30～60wt％、植物纤维30～60wt％、动物粪便1～6wt％和蘑菇渣1～5wt％。

在本发明中，有机肥优选由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物40～60wt％、植物纤维35～62wt％、动物粪便1.5～5wt％和蘑菇渣1～3wt％。作为优选，本发明的有机肥仅由如下原料发酵制成：明胶废弃物40～60wt％、植物纤维35～62wt％、动物粪便1.5～5wt％和蘑菇渣1～3wt％。

根据本发明一个优选的实施方式，所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物43.6wt％、植物纤维49.8wt％、动物粪便4.4wt％和蘑菇渣2.2wt％；或者所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物46.3wt％、植物纤维46.3wt％、动物粪便5.0wt％和蘑菇渣2.4wt％。作为优选，本发明的有机肥仅由如下原料发酵制成：(1)明胶废弃物43.6wt％、植物纤维49.8wt％、动物粪便4.4wt％和蘑菇渣2.2wt％；或者(2)明胶废弃物46.3wt％、植物纤维46.3wt％、动物粪便5.0wt％和蘑菇渣2.4wt％。

本发明中，所述的明胶废弃物是指以动物的骨、蹄角、皮或结缔组织中的至少一种作为原料生产明胶过程中产生的废弃物。根据本发明优选的实施方式，所述明胶废弃物包含有机物和无机物，所述有机物包括骨渣、蹄角渣、肉渣、胶原蛋白、动物油脂、动物油脂皂化物中的一种或多种，所述无机物包括石灰乳、磷酸中的至少一种。这类明胶废弃物中，除了骨渣、蹄角渣、肉渣类物质外，尚掺杂有大量的胶原蛋白、动物油脂、动物油脂皂化物、石灰乳、磷酸盐等物质，质地黏腻而难以分离，发酵十分困难，目前难以有效利用。根据本发明的一个实施方式，明胶废弃物主要来源于以下组分的一种或多种：

①胶生产中的浸酸工序产生的含骨屑、动物油脂、磷酸盐的沉淀物；

②明胶生产中的浸灰过程中排出的含石灰乳、骨素碎屑(或细末)、动物油脂和油脂皂化物的沉淀物；

③明胶生产中的骨素中和以及退灰过程中排放出的含石灰乳、骨素碎屑(或细末)、动物油脂、油脂皂化物和磷酸盐的沉淀物；

④明胶生产中的明胶抽提过程中排出的明胶、骨素碎屑(或细末)、动物油脂、油脂皂化物、动物骨渣和动物蹄角；和

⑤明胶生产中的磷钙合成工序排放出的含磷酸盐、动物油脂和动物蛋白的沉淀物。

根据本发明的有机肥，优选地，所述明胶废弃物的含水率为50～65wt％，优选为55～65wt％。

在本发明的有机肥中，优选地，所述植物纤维包括玉米芯。根据本发明的一个实施方式，所述植物纤维仅由玉米芯制成。根据本发明的另一个实施方式，所述植物纤维由包括90～99.99wt％的玉米芯和0.01～10wt％的秸秆的原料制成。根据本发明的再一个实施方式，所述植物纤维由90～99.99wt％的玉米芯和0.01～10wt％的秸秆制成。根据本发明的又一个实施方式，所述植物纤维由90～99wt％的玉米芯、0.01～5wt％的锯末和0.01～5wt％的秸秆制成；更优选地，所述植物纤维由95～99wt％的玉米芯、0.1～5wt％的锯末和0.1～5wt％的秸秆制成。

本发明对配料的种类和用量对明胶废弃物的发酵的影响做了大量研究，发现大多数配料发酵十分缓慢，甚至根本无法完成发酵过程。而本发明的有机肥组成原料则在整体上容易形成适宜微生物发酵的环境，其在不额外添加菌种剂的条件下即可实现发酵，而添加合适的菌种剂后则大大加速了发酵过程，能够快速生成适宜植物生长的有机肥料。

＜制备方法＞

本发明的有机肥的制备方法包括如下步骤：

(1)配料：将明胶废弃物、植物纤维、动物粪便和蘑菇渣混合，得到混合物料，所述明胶废弃物的含水率为50～65wt％；

(2)发酵：将所述混合物料进行好氧发酵，得到发酵物；

(3)将所述发酵物造粒，得到颗粒状物。

在本发明的制备方法中，明胶废弃物、植物纤维、动物粪便和蘑菇渣的用量如前所述，这里不再赘述。

在本发明的步骤(1)中，将明胶废弃物的含水率为50～65wt％，优选为55～65wt％。当明胶废弃物的含水率控制在本发明范围内时，能够使其与本发明的其他组分配料后具有合适的水分含量，利于后续的发酵操作。在本发明的明胶废弃物的含量为30～60wt％，优选为40～60wt％。本发明能够将明胶废弃物含量较高的配料有效腐熟，因而能够更有效地消耗明胶废弃物，减轻环境负担。

在本发明的步骤(1)中，所述植物纤维优选为来自农副产品加工下脚料，例如农作物纤维。本发明中，所述植物纤维的含量为30～65wt％，更优选为35～62wt％。根据本发明的一个实施方式，所述植物纤维仅由玉米芯制成。根据本发明的另一个实施方式，所述植物纤维还包括锯末和/或秸秆。

在本发明的步骤(1)中，所述植物纤维可以由包括90～99.99wt％的玉米芯和0.01～10wt％的秸秆的原料制成。例如，所述植物纤维由包括95～99.5wt％的玉米芯和0.5～5wt％的秸秆的原料制成。作为优选，所述植物纤维由90～99.99wt％的玉米芯和0.01～10wt％的秸秆制成。例如，所述植物纤维由95～99.5wt％的玉米芯和0.5～5wt％的秸秆制成。根据本发明的一个实施方式，所述植物纤维由90～99wt％的玉米芯、0.01～5wt％的锯末和0.01～5wt％的秸秆制成；更优选地，所述植物纤维由95～99wt％的玉米芯、0.1～5wt％的锯末和0.1～5wt％的秸秆制成。采用本发明的植物纤维种类和用量，更有利于形成有利于菌群发酵的环境。

在本发明的步骤(1)中，所述动物粪便可以为人、牲畜或家禽的粪便，例如可以选自人粪、羊粪、牛粪、马粪、猪粪、家禽粪便中的一种或多种。根据本发明的一个实施方式，所述动物粪便为羊粪。本发明中，所述动物粪便的含量为1～6wt％，更优选为1.5～5wt％。本申请的发明人发现，例如采用本发明的用量时，与明胶废弃物混合后有利于形成适合菌群发酵的环境。

在本发明的步骤(1)中，所述蘑菇渣为栽培食用菌以后剩下的有机固体废弃物，其在栽培食用菌过程中已经过微生物分解，含有食用菌的代谢产物，包括粗蛋白，粗脂肪、纤维素以及残留的菌丝体。本发明中，所述蘑菇渣的含量为1～5wt％，优选为1～3wt％。采用本发明的用量时，蘑菇渣含有的组分能够与配料中其他组分共同形成适宜菌种发酵的环境；另外，蘑菇渣原料易得，价格低廉，可在一定程度上降低成本。

在本发明的步骤(2)中，所述混合物料可以不额外添加菌种而直接进行好氧发酵。根据本发明的一个实施方式，步骤(2)中，将所述混合物料进行发酵时不额外添加菌种，通气量为15-20m³/吨/天，发酵温度低于65℃，间隔8～16小时搅拌一次，优选为间隔12小时搅拌一次，待发酵物无臭味且产生氨味和芳香味，发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落，且种子发芽指数(GI)高于80％，得到发酵物。采用该方法，在26～30天的发酵时间可以得到腐熟的发酵物。根据本发明的另一个实施方式，步骤(2)中，将所述混合物料与微生物菌种剂混合均匀，进行好氧发酵。所述微生物菌种剂包含白腐真菌30～60wt％、苔藓菌10～30wt％、多粘菌10～30wt％和诺卡氏菌5～10wt％和余量的水。本发明的微生物菌种剂能够在上述步骤(1)的混合物料形成的发酵环境中快速发酵，且代谢生成的有机物具有适合植物生长的元素配比，肥效高。本发明中，所述微生物菌种剂的接种量可以为0.2～3kg/吨，优选为0.5～2kg/吨。本发明中，通气量可以为10～20m³/吨/天，优选为12～18m³/吨/天；发酵温度控制在低于65℃。优选地，发酵温度控制在室温至65℃。上述发酵条件非常有利于菌种剂的发酵，可有效缩短发酵时间，加速物料的腐熟。本发明中，步骤(2)好氧发酵的物料腐熟的标志包括如下四个方面：①发酵物无臭味且产生氨味和芳香味；②发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落；③发酵温度降至室温，并稳定维持3～5天；④种子发芽指数GI高于80％。优选地，所述第四方面④种子发芽指数(GI)高于90％。发酵物腐熟后，停止发酵过程。本发明中，在发酵过程中可以间隔6～18小时搅拌一次，从而使发酵罐内物料混合均匀，特别是使发酵环内物料温度趋于一致，并继续保持发酵。发酵过程中优选间隔8～16小时搅拌一次，更优选间隔10～14小时搅拌一次，再优选间隔12小时搅拌一次。采用上述时间间隔进行搅拌时，既能够留足物料静置发酵的时间，又能够维持物料温度一致，使发酵物的质量稳定。本发明中，发酵时间可以为16～21天，优选为16～19天。本发明中，由于配料组分形成的发酵环境非常适宜上述微生物菌种剂中微生物的生长代谢，配合上述发酵环境，因而在较短时间内即可实现物料的腐熟，并生成具有合适元素比例的有机肥，生产效率高，生产成本低，且得到的有机肥的肥效高。

本发明的步骤(3)为将所述发酵物造粒，得到颗粒状物。本发明的有机肥的制备方法还可以包括如下步骤：(4)烘干：将所述颗粒状物烘干至含水量低于30wt％，得到有机肥。可以采用本领域常规的方法进行造粒和烘干，这里不再赘述。

以下实施例中的明胶废弃物主要来源于以下部分：

①明胶生产中的浸酸工序产生的含骨屑、动物油脂、磷酸盐的沉淀物；

②明胶生产中的浸灰过程中排出的含石灰乳、骨素碎屑(或细末)、动物油脂和油脂皂化物的沉淀物；

③明胶生产中的骨素中和以及退灰过程中排放出的含石灰乳、骨素碎屑(或细末)、动物油脂、油脂皂化物和磷酸盐的沉淀物；

④明胶生产中的明胶抽提过程中排出的明胶、骨素碎屑(或细末)、动物油脂、油脂皂化物、动物骨渣和动物蹄角；和

⑤明胶生产中的磷钙合成工序排放出的含磷酸盐、动物油脂和动物蛋白的沉淀物。

以下实施例中，有机肥的种子发芽指数(GI)根据GB/T 23486-2009中附录A的方法测定，其中，将“污泥样品”替换成本发明的有机肥样品。有机肥中的总养分(N+P₂O₅+K₂O)、有机质的质量分数和酸碱度根据NY525-2012标准记载的方法进行测定。有机肥中的总镉、总铅、总铬、总汞、总砷根据GB/T23349-2009标准记载的方法进行测定。有机肥中粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率根据GB/T19524-2004标准记载的方法进行测定。

实施例1

将含水率为50wt％的明胶废弃物54kg、玉米芯59kg、秸秆2.7kg、羊粪5.4kg和蘑菇渣2.7kg混合，得到混合物料；将所述混合物料不额外加入菌种剂，通气量为2.0m³/天，控制发酵温度不超过65℃，间隔12h搅拌一次，待发酵物无臭味且产生氨味和芳香味，发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落，且种子发芽指数达到90％，得到发酵物；将所述发酵物造粒，得到颗粒状物；将所述颗粒状物烘干至含水量为30wt％，得到有机肥。

实施例2

将含水率为50wt％的明胶废弃物54kg、玉米芯59kg、秸秆2.7kg、羊粪5.4kg和蘑菇渣2.7kg混合，得到混合物料；将所述混合物料加入微生物菌种剂进行好氧发酵；微生物菌种剂包含白腐真菌30wt％、苔藓菌25wt％、多粘菌25wt％和诺卡氏菌10wt％和余量的水，接种量为123g；通气量为1.8m³/天，控制发酵温度不超过65℃，间隔12h搅拌一次，待发酵物无臭味且产生氨味和芳香味，发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落，发酵温度降至室温并稳定维持3天，且种子发芽指数达到90％，得到发酵物；将所述发酵物造粒，得到颗粒状物；将所述颗粒状物烘干至含水量为30wt％，得到有机肥。

实施例3

将含水率为65wt％的明胶废弃物65kg、玉米芯65kg、羊粪7kg和蘑菇渣3.3kg混合，得到混合物料；将所述混合物料加入微生物菌种剂进行好氧发酵；微生物菌种剂包含白腐真菌60wt％、苔藓菌10wt％、多粘菌10wt％和诺卡氏菌5wt％和余量的水，接种量为145g；通气量为2.1m³/天，控制发酵温度低于65℃，间隔12h搅拌一次，待发酵物无臭味且产生氨味和芳香味，发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落，发酵温度降至室温并稳定维持3天，且种子发芽指数达到95％，得到发酵物；将所述发酵物造粒，得到颗粒状物；将所述颗粒状物烘干至含水量为30wt％，得到有机肥。

将实施例1～3得到的有机肥中的总养分、有机质的质量分数检测结果如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	标准
					总养分(wt％)	6.1	8.0	6.7	≥5
有机质质量分数(wt％)	65	75	73	≥45
					发酵时间(天)	27	17	18	-
种子发芽指数(％)	100	160	150	≥80

此外，经检测，实施例1～3的有机肥的酸碱度、总镉、总铅、总铬、总汞、总砷、粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率均符合标准规定。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种有机肥，其特征在于，所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物30～60wt％、植物纤维30～60wt％、动物粪便1～6wt％和蘑菇渣1～5wt％。

2.根据权利要求1所述的有机肥，其特征在于，所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物40～60wt％、植物纤维35～62wt％、动物粪便1.5～5wt％和蘑菇渣1～3wt％。

3.根据权利要求1所述的有机肥，其特征在于，所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物43.6wt％、植物纤维49.8wt％、动物粪便4.4wt％和蘑菇渣2.2wt％；或者，所述有机肥由包括如下组分的原料发酵制成：明胶废弃物46.3wt％、植物纤维46.3wt％、动物粪便5.0wt％和蘑菇渣2.4wt％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的有机肥，其特征在于，所述明胶废弃物的含水率为50～65wt％；所述植物纤维由包括90～99.99wt％的玉米芯和0.01～10wt％的秸秆的原料制成。

5.根据权利要求1～4任一项所述的有机肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配料：将明胶废弃物、植物纤维、动物粪便和蘑菇渣混合，得到混合物料，所述明胶废弃物的含水率为50～65wt％；

(2)发酵：将所述混合物料进行好氧发酵，得到发酵物；

(3)将所述发酵物造粒，得到颗粒状物。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述混合物料与微生物菌种剂混合以进行好氧发酵；所述微生物菌种剂包含白腐真菌30～60wt％、苔藓菌10～30wt％、多粘菌10～30wt％和诺卡氏菌5～10wt％和余量的水。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述微生物菌种剂的接种量为0.2～3kg/吨；通气量为10～20m³/吨/天，发酵温度低于65℃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中好氧发酵的物料腐熟的标志包括如下四个方面：①发酵物无臭味且产生氨味和芳香味；②发酵物产生肉眼可见的白色菌丝群落；③发酵温度降至室温，并稳定维持3～5天；④种子发芽指数GI高于80％。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述好氧发酵的发酵时间为16～21天；且好氧发酵过程中间隔6～18小时搅拌一次。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括如下步骤：

(4)烘干：将所述颗粒状物烘干至含水量低于30wt％，得到所述有机肥。