CN1357520A - 定期缓释型颗粒有机肥及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定期缓释型颗粒有机肥及其生产方法,该有机肥的基肥来源于粪肥,在基肥中添加氮、磷、钾、生物根瘤菌和促壮素,外表面用直径为0.0001－0.15毫米的植物包衣包覆,该生产方法的特征在于,采用计算机控制,利用噬菌体针对性杀菌,用臭氧发生器灭菌、除臭和脱色,用离心机脱水和冷冻干燥法进行浓缩干燥,然后筛去杂质并用紫外线消毒,得到的基肥与生物根瘤菌、促壮素等均匀混合,最后在表面包覆有厚度不等的可降解植物衣。同时,还充分利用沼气、太阳能和风能等。本方法污染小、能耗低,产物肥效高,施肥方便、安全。

Description

定期缓释型颗粒有机肥及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种利用天然有机肥料制备的生物促壮肥及其生产方法，尤其涉及一种定期缓释型颗粒有机肥及其生产方法。
背景技术
目前，国内生物制肥技术尚处在技术次完备阶段，国内外尚无对粪便进行科学合理的浓缩深加工并制成缓释型颗粒有机肥的有关报道和介绍。国内各生产厂家各自开发的产品结构单一、施用喷洒肥力挥发快、效果差，从质量、数量和价格上都不能满足现代生态型农业的需要。一般的生物有机肥基本上都是利用厕肥等初发酵后再泼洒到农作物根部表面，先进一点的，也就是对一些禽畜粪便进行发酵、烘干、粉碎等简单处理。而且大中城市的粪源需政府投入巨资运送到外地进行处理，人力、物力消耗大。目前的技术存在的问题和缺点主要有以下二点：
1、环境污染严重
粪便初发酵后直接泼洒到农作物根部表面，产生了有害病菌的传播；城市化粪池里的粪源在外运过程中的二次驳运和运输泄漏，运输污染和人为随意卸粪导致了城市的传染病流行，同时也引起了城市周边的江河水质变差；禽畜粪便进行烘干处理过程中有毒气体的蒸发产生大气污染。
2、肥效低下
粪便初发酵后泼洒到农作物根部表面，随着温度、风及雨等大自然影响而自然稀释分化，肥效作用率低下；禽畜粪便进行烘干处理过程中大量有机氨的蒸发降低了有机肥的有效元素。对生物粪便的简单处理，浪费了极为宝贵的有机肥资源。
发明内容
本发明针对现有技术的上述缺陷，提供了一种定期缓释型颗粒有机肥，其特征在于，它的基肥源于粪肥，基肥的干的重量百分比为：(1)氮(N)：4-8％；(2)磷酸(P2O5)：1-8％；(3)氧化钾(K2O)：2-7％，有机肥质的含量大于65％，颗粒有机肥的外部包覆有厚度为0.0001-0.15毫米的植物包衣，该植物包衣采用茎块类或肉茎类带有粘性的植物制成，如仙人掌、芦荟等。
本发明的颗粒有机肥根据不同生长周期分成几个小颗粒，各自添加所需的营养成分，并依据不同周期的释放时间包覆有不同厚度的植物包衣，各个周期的小颗粒有机肥捆绑在一起形成一个大颗粒用于施肥。
所述的营养成分为，有机氮、有机磷、有机钾、生物根瘤菌种或促壮素，该促壮素为生长激素、矮壮素等。
本发明还提供了一种生产定期缓释型颗粒有机肥的方法，包括如下生产步骤：
一、在化粪臭氧池中对粪便进行灭菌、除臭和脱色处理
化粪臭氧池内主要连接有温控发酵装置、臭氧发生器、自动取样分析仪和掘进式排污阀；
利用温控发酵装置进行发酵并控制发酵时间8至20小时，在温度20℃至30℃时喷洒噬菌体细菌，对化粪池内的粪便进行针对性的灭菌处理，时间为4至8小时；
用臭氧发生器进行杀菌、除臭和脱色处理，自动臭氧发生器的反应温度为0-37℃，PH为6-10，工作时间为10分钟；
用自动取样分析仪取样分析，六自由度机械探头进行表面、中深度采集样本，送至自动细菌检测分析仪，自动PH值测定仪、自动色度检测仪和电子鼻测味仪，一机械手可自动自洁探头以达到采样数据的准确度。自动细菌检测分析仪，在接到探头送来的样本后即进行自动检测、分析，将数据传回中心实验室；
然后由掘进式送料管通过排污阀将料送至打浆处；
二、打浆
利用管道式高速叶轮打浆机将上级输送的料在送料管道内进行连续式分节式打浆，然后用掘进式管道送至进料阀送料至脱水池；
三、脱水、冷冻干燥
用离心机进行脱水，自动轨道式上旋离心机进行脱水处理，转速为2500-3000r/m，脱水处理后再通过冷冻干燥室进行冷冻干燥处理，温度为-8℃至+5℃，然后用输送带送料至杂质分离池；
四、杂质分离
在杂质分离池内用筛网将脱水浓缩后的干料进行筛网振动式分滤，依据不同的所需颗粒大小选择筛网的孔径，筛除杂质，将不同直径的干料分别用输送带送料至紫外消毒仓；
五、紫外消毒
在紫外消毒仓内利用紫外光对原料中的有害物再进一步消毒，消毒时间为10-30分钟，用输送带将经加温除湿后的料送至合成造粒机；
六、菌种的培养和生产
在菌种培养室和菌种生产车间内利用已有的技术分别进行菌种的培育和生产，生产的噬菌体用于化粪池灭菌用；
七、植物衣的合成
本缓释包衣采用透明状天然植物的化合物作颗粒包衣，能完全溶解于土壤，根据施肥土壤的温度、湿度等外界因素来设计包衣的厚度，从而控制肥料的释放时间；
八、合成造粒
在合成造粒车间内，将植物包衣与成型的基肥经过模具加温、加压，从而将植物包衣包覆在颗粒基肥的外部。
可以在本发明方法的步骤三中将离心脱水后的废水中的有机氮、磷、钾成分萃取出来，作为造粒时的添加营养成分使用，在步骤六的菌种培养和菌种生产时，还生产根瘤菌菌种和/或促壮素，输送至合成造粒车间，用作肥料添加成分，根瘤菌种和/或促壮素根据不同物种的生长需要的周期和需要量进行有选择地添加和配置。
在步骤八的合成造粒车间内将紫外消毒后的基肥与废水中提取的有机氮、磷、钾添加成分，根瘤菌菌种和/或促壮素搅拌混合均匀，然后在表面包覆植物包衣。
进一步可采用分层网格臭氧发生器，分层网格臭氧发生器具有高效率、高速度和强穿透力的性能，能在介质中起到更好的灭菌作用。
本发明的各个生产步骤均采用远程计算机全自动控制和在线检测。
为了节约能源，在臭氧化粪池中通过加温发酵产生的沼气经过水过滤，通过管道用压缩法收集后，用于生产车间的照明，整个生产过程采用太阳能、风能发电机发电，多余电输出本地电网，电不够时再从本地电网输入，用大型蓄电池设备作备用电，通过变压器升压以确保生产用电。
本发明的温控发酵装置中，喷洒噬菌体对化粪臭氧池内的粪便进行针对性的灭菌处理，噬菌体是一种能够吃掉微生物的细菌病毒，它只对细菌的细胞发生作用，故是一种很小的但非常有用的病毒。噬菌体靠寄生在一种宿主的细菌里进行繁殖，繁殖的结果是将细菌吃掉，这过程叫溶菌过程，对防止和清除污水净化池的沉淀是一种理想的生物。
(1)与加氯相比，噬菌体的溶菌作用不会影响生态环境。在游离活性氯存在时，噬菌体具有抗氧化性，以保持其杀菌效率不受损失。
(2)一个噬菌体投放后，能繁殖出数百个噬菌体，故只要喷洒投入小量菌体就能得到满意的效果。
(3)在针对沉淀物时具有穿透率和分散或剥离沉淀物的能力。
本发明用臭氧发生器灭菌，臭氧具有高效、快速的杀灭细菌、病毒和芽孢的能力。臭氧消毒的优点是：
(1)杀菌效率高，消毒效果好。
(2)反应快、接触时间短。
(3)臭氧发生不需要原料，不存在运输和储存问题。
(4)不产生永久性残留和二次污染。
(5)能除色、除臭及消除有害化合物。
(6)适应能力强，可在较大的温度0-37℃和PH值(6-10)范围内进行消毒处理。
(7)灭菌后的臭氧将释放到空气中变成氧的气体再进行回收，利用等正在进一步的研制中，它可能给发酵加温及高温消毒等带来清洁的能源辅助剂从而降低了成本。
由于本发明采用了如上的技术方案，通过科学合理的对大粪的深加工，获得高质量的颗粒状缓释型浓缩有机肥，它具有如下的技术效果：
1、改良土壤
本生态有机肥能彻底改良土壤结构，避免土壤板结，真正做到了无毒、无菌、无害，降低了因施肥所占用的农业用工工时，避免大量使用化肥产生的生态环境恶化。
2、提高肥效
生产过程中，利用离心机对粪便进行浓缩干燥处理，而不损失原料的有效成分。而且本肥料属埋藏式缓释型有机肥，根据不同植物生长时的生理需肥要求定期释放，肥效更安全、更持久，不会因气候变化所引起的肥料大量流失，所以大大提高了肥料的肥效率。
3、节约能耗
利用对粪便加工过程中产生的沼气用于照明，另外还利用太阳能、风能发电作为制造有机肥所需的能源，充分利用了绿色能源。
4、原料丰富
生产所需的原材料粪肥，取之不尽、用之不竭。
5、操作方便、安全
整个生产过程采用高科技技术，封闭式全自动化，加工、操作上对人体不接触，不会引起职业病、传染病。农民在使用本方法生产的肥料时易学、易操作，一次施肥，一期庄稼收获，经浓缩后的有机肥无菌、无臭。
6、解决污染问题
本发明彻底解决了城市中人口自身产生的最大的污染源，真正做到了变废为宝，就地解决，彻底杜绝了因处理粪便所产生的装卸、运输、倾倒等二次污染的可能性，节约了大量处理粪便所产生的财政支出，给生态农业带来了不可缺少的宝贵的天然有机肥。
附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图，各个步骤均与计算机相连，用以控制反应条件。
图2为本发明的一种定期缓释型颗粒有机肥的组成示意图。
图3为本发明的另一种定期缓释型颗粒有机肥的组成示意图。
1-化粪臭氧池，11-温控发酵装置，12-臭氧发生器，13-自动取样分析仪，14-掘进式排污阀，2-管道打浆，21-打浆泵，22-掘进式排污阀，3-脱水池，31-离心机，32-输送带，4-杂质分离池，41-筛网，42-输送带，5-紫外消毒仓，51-输送带，6-合成造粒机，A-菌种培养室，B-菌种生产车间，C-植物膜合成室。
具体实施方式
本发明是在地下密封状态下进行运作的，主要生产加工车间建于地底下，现浇混凝土全封闭结构，表层覆土，种植绿色植物。
实施例1
参见图1，本发明的实施例1的生产方法包括如下生产步骤：
一、在化粪臭氧池1中对粪便进行灭菌、除臭和脱色处理。
化粪臭氧池内主要连接有温控发酵装置11、臭氧发生器12、自动取样分析仪13和掘进式排污阀14。
利用温控发酵装置11进行发酵并控制发酵时间10小时，在温度25℃时喷洒噬菌体细菌，对化粪池内的粪便进行针对性的灭菌处理，时间为6小时。
用臭氧发生器12进行杀菌、除臭和脱色处理，自动臭氧发生器的反应温度为12℃，PH为7，工作时间为10分钟。本发明的臭氧发生器12为分层网格臭氧发生器。
自动取样分析仪13取样分析。用六自由度机械探头进行表面、中深度采集样本，送至自动细菌检测分析仪，自动PH值测定仪、自动色度检测仪和电子鼻测味仪，一机械手可自动自洁探头以达到采样数据的准确度。自动细菌检测分析仪，在接到探头送来的样本后即进行自动检测、分析，将数据传回中心实验室。
然后由掘进式送料管通过排污阀14将料送至打浆处。
二、打浆
利用管道式高速叶轮打浆机21将上级输送的料在送料管道内进行连续式分节式打浆。然后用掘进式管道送至进料阀22送料至脱水池3。
三、离心脱水、冷冻干燥
用离心机31进行脱水，自动轨道式(上旋)离心机进行脱水处理，转速2800r/m，脱水处理后再通过冷冻干燥室进行冷冻干燥处理，温度为-2℃，然后用输送带32送料至杂质分离池4。
四、杂质分离
在杂质分离池4内用筛网41将脱水浓缩后的干料进行筛网振动式分滤，依据不同的所需颗粒大小选择筛网的孔径，筛除杂质。将不同直径的干料分别用输送带42送料至紫外消毒仓5。
五、紫外消毒
在紫外消毒仓5内利用紫外光对原料中的有害物再进一步消毒，消毒时间为15分钟。用输送带51将经加温除湿后的料送至合成造粒机6。
六、菌种的培养和生产
在菌种培养室A和菌种生产车间B内利用已有的技术，经过营养液培养、发酵，分别进行菌种的培育和生产，生产的噬菌体用于化粪池灭菌用。
七、植物包衣的合成
运用现有的制备包衣的方法，采用茎块类或肉茎类带有粘性的植物，如仙人掌、芦荟，通过粉碎，提取的汁液经过6500转/分的高速离心脱水，形成的原液中掺入0.1-0.2％的防腐剂，即制成植物包衣。本缓释包衣采用透明状天然植物的化合物作颗粒包衣，能完全溶解于土壤，根据制衣植物汁液的粘度施肥土壤的温度、湿度等外界因素进行来设计包衣的厚薄，从而控制肥料的释放时间。
八、合成造粒
在合成造粒车间内，将植物包衣与成型的肥料颗粒外部经过模具加温、加压，从而将植物外衣覆盖在颗粒肥的外部。
本发明浓缩后的颗粒生物有机肥的基肥，经化学分析检测干的重量百分比为：(1)氮(N)：6.67％；(2)磷酸(P2O5)：4.35％；(3)氧化钾(K2O)3.21％，有机肥质含量大于75％。参见图2，颗粒有机肥的外部为一厚度为0.004毫米的植物衣。
实施例2
本实施例的方法的其他步骤与实施例1相同，在以下方面有变化：
三、离心脱水、冷冻干燥
用离心机31进行脱水，自动轨道式上旋离心机进行脱水处理，转速为3000r/m，脱水处理后再通过冷冻干燥室进行冷冻干燥处理，温度为-4℃，然后用输送带32送料至杂质分离池4。同时将废水中的有机氮、磷、钾成分用萃取法提取出来，作为造粒时的添加营养成分使用。
八、合成造粒
在合成造粒车间内将紫外消毒后的基肥与废水中提取的有机氮、磷、钾添加成分均匀混合，然后在表面包覆植物包衣。有机氮、磷、钾添加成分根据不同物种的生长需要的周期和需要量进行有选择地添加和配置，本实施例颗粒有机肥用于西瓜种子的施肥，是由4个包覆植物包衣的小颗粒有机肥捆绑在一起组成的大颗粒，西瓜的前5天为种子发芽期，需有机氮肥，第一期的基肥中加入有机氮，外表面包衣厚度为0.003毫米；5至45天为生根期，需有机磷肥，第二期的基肥中加入有机磷，外表面包衣厚度为0.02毫米；45至60天为开花结蕾期，需有机钾肥，第三期的基肥中添加有机钾，外表面包衣厚度为0.05毫米；60至90天为果实成长期，只需普通基肥，外表面包衣厚度为0.07毫米。本实施例的大颗粒有机肥，在西瓜种子培育时填埋在土中，第3天左右，第一期的包衣溶解脱落，其中的肥效开始释放；第20天左右，第二期的包衣溶解脱落，其中的肥效开始释放；第50天左右，第三期的包衣溶解脱落，其中的肥效开始释放；第70天左右，第四期的包衣溶解脱落，其中的肥效开始释放。
实施例2的缓释型有机颗粒肥示意图如图2所示：
外部为一层植物包衣，图中添加的氮、磷、钾的区域大致显示与基肥的含量关系，实际添加的氮、磷、钾与基肥均匀混合，该缓释型有机颗粒肥第1期释放基肥和有机氮，第2期释放基肥和有机磷，第3期释放基肥和有机钾，第4期释放基肥。其中，第1期、第2期，第3期和第4期的植物包衣的厚度依次增加，分别为：0.003毫米，0.02毫米，0.05毫米和0.07毫米。
本发明在生产的噬菌体用于化粪池灭菌时，还可以生产根瘤菌菌种和促壮素输送至合成造粒车间，用作肥料添加成分。在合成造粒车间内将紫外消毒后的基肥与废水中提取的有机氮、磷、钾添加成分、根瘤菌种、促壮素搅拌混合均匀，然后在表面包覆植物衣。有机氮、磷、钾添加成分、根瘤菌种、促壮素根据不同物种的生长需要的周期和需要量进行有选择地添加和配置。
本发明的整个生产流水线采用远程计算机全自动控制和在线检测。全部的生产过程、反应条件、反应时间等由计算机程序控制和调节，如发酵温度与时间、噬菌体喷洒量、脱水时间、在基肥中的其它成分的添加量。生产环节中的设备故障等完全可以通过在线检测进行测试。
在化粪池中通过加温发酵产生的沼气经过水过滤，通过管道用压缩法收集后，用于生产车间的照明。整个生产过程用电采用绿色能源，天气晴朗时，利用采用交通大学研制的400KW太阳能发电机进行发电；大风天及阴雨天充分利用风能发电，采用荷兰生产的风力发电机发电，这样基本上解决了生产用电，多余电输出本地电网，电不够时再从本地电网输入。蓄备电用大型蓄电池设备作备用电，通过变压器升压以确保生产用电。

Claims (8)

1、一种定期缓释型颗粒有机肥，其特征在于，它的基肥源于粪肥，基肥的干的重量百分比为：(1)氮(N)：4-8％；(2)磷酸(P2O5)：1-8％；(3)氧化钾(K2O)：2-7％，有机肥质的含量大于65％，颗粒有机肥的外部包覆有厚度为0.0001-0.15毫米的植物包衣，该植物外衣采用茎块类或肉茎类带有粘性的植物制成，如仙人掌、芦荟等。
2、如权利要求1所述的定期缓释型颗粒有机肥，其特征在于，据不同生长周期分成几个小颗粒，各自添加所需的营养成分，并依据不同周期的释放时间包覆有不同厚度的植物包衣，各个周期的小颗粒有机肥捆绑在一起形成一个大颗粒有机肥。
3、如权利要求2所述的定期缓释型颗粒有机肥，其特征在于，所述的营养成分为，有机氮、有机磷、有机钾、生物根瘤菌种或促壮素，该促壮素如生长激素、矮壮素等。
4、一种生产定期缓释型颗粒有机肥的方法，包括如下生产步骤：
一、在化粪臭氧池中对粪便进行灭菌、除臭和脱色处理
化粪臭氧池内主要连接有温控发酵装置、臭氧发生器、自动取样分析仪和掘进式排污阀；
利用温控发酵装置进行发酵并控制发酵时间8至20小时，在温度20℃至30℃时喷洒噬菌体细菌，对化粪池内的粪便进行针对性的灭菌处理，时间为4至8小时；
用臭氧发生器进行杀菌、除臭和脱色处理，自动臭氧发生器的反应温度为0-37℃，PH为6-10，工作时间为10分钟；
用自动取样分析仪取样分析，六自由度机械探头进行表面、中深度采集样本，送至自动细菌检测分析仪，自动PH值测定仪、自动色度检测仪和电子鼻测味仪，一机械手可自动自洁探头以达到采样数据的准确度。自动细菌检测分析仪，在接到探头送来的样本后即进行自动检测、分析，将数据传回中心实验室；
然后由掘进式送料管通过排污阀将料送至打浆处；
二、打浆
利用管道式高速叶轮打浆机将上级输送的料在送料管道内进行连续式分节式打浆，然后用掘进式管道送至进料阀送料至脱水池；
三、脱水、冷冻干燥
用离心机进行脱水，自动轨道式上旋离心机进行脱水处理，转速为2500-3000r/m，脱水处理后再通过冷冻干燥室进行冷冻干燥处理，温度为-8℃至+5℃，然后用输送带送料至杂质分离池；
四、杂质分离
在杂质分离池内用筛网将脱水浓缩后的干料进行筛网振动式分滤，依据不同的所需颗粒大小选择筛网的孔径，筛除杂质，将不同直径的干料分别用输送带送料至紫外消毒仓；
五、紫外消毒
在紫外消毒仓内利用紫外光对原料中的有害物再进一步消毒，消毒时间为10-30分钟，用输送带将经加温除湿后的料送至合成造粒机；
六、菌种的培养和生产
在菌种培养室和菌种生产车间内利用已有的技术分别进行菌种的培育和生产，生产的噬菌体用于化粪池灭菌用；
七、植物包衣的合成
本缓释包衣采用透明状天然植物的化合物作颗粒包衣，能完全溶解于土壤，根据施肥土壤的温度、湿度等外界因素进行来设计包衣的厚度，从而通过包衣的厚度控制肥料的释放时间；
八、合成造粒
在合成造粒车间，将植物包衣与成型的肥料颗粒外部经过模具加温、加压，从而将植物外衣覆盖在颗粒肥的外部。
各个生产步骤均采用远程计算机全自动控制和在线检测。
5、如权利要求4所述的生产方法，其特征在于，在步骤三中将离心脱水后的废水中的有机氮、磷、钾成分萃取出来，作为造粒时的添加营养成分使用，在步骤六的菌种培养和菌种生产时，还生产根瘤菌菌种和/或促壮素，输送至合成造粒车间，用作肥料添加成分，根瘤菌种和/或促壮素根据不同物种的生长需要的周期和需要量进行有选择地添加和配置。
6、如权利要求5所述的生产方法，其特征在于，在步骤八的合成造粒车间内将紫外消毒后的基肥与废水中提取的有机氮、磷、钾添加成分，根瘤菌菌种和/或促壮素搅拌混合均匀，然后在表面包覆植物包衣。
7、如权利要求4所述的生产方法，其特征在于，臭氧发生器为分层网格臭氧发生器。
8、如权利要求4所述的生产方法，其特征在于，在臭氧化粪池中通过加温发酵产生的沼气经过水过滤，通过管道用压缩法收集后，用于生产车间的照明，整个生产过程采用太阳能、风能发电机发电，多余电输出本地电网，电不够时再从本地电网输入，用大型蓄电池设备作备用电，通过变压器升压以确保生产用电。
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