一種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法，將固液分離后的沼渣摻合切碎的秸稈，攪拌均勻后，添加草木灰或生石灰進(jìn)行二次發(fā)酵，得到沼渣發(fā)酵產(chǎn)物；將沼渣發(fā)酵產(chǎn)物與生物碳摻混，添加粘合劑；經(jīng)過造粒烘干，后得到沼渣-生物碳有機(jī)肥。本發(fā)明不添加化肥，是一種純粹的有機(jī)肥。本發(fā)明可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少肥料對環(huán)境的負(fù)面影響，并且對于土壤的改良和土地的持續(xù)利用很有裨益。本發(fā)明利用水葫蘆制作生物碳作為肥料載體有助于解決水葫蘆的出路問題；利用秸稈為輔料進(jìn)行發(fā)酵可以消納大量的農(nóng)業(yè)廢棄物。此外鑒于生物碳具有固碳效應(yīng)，可減少溫室氣體排放，本產(chǎn)品的開發(fā)利用有助于減緩溫室效應(yīng)。
【專利說明】一種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)肥料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 改革開放以來，我國農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增長幅度很大，化肥的貢獻(xiàn)功不可沒。然而隨著時 間積累，化肥的副作用日益凸顯：化肥造成土壤板結(jié)，影響土壤的透氣性，長期施用降低土 壤生產(chǎn)力；化肥的殘留物對環(huán)境的影響不可估量，例如氮肥會以硝酸鹽的形式長期污染地 下水，多余的氮肥磷肥鉀肥隨著降雨徑流進(jìn)入水體造成水體富營養(yǎng)化。此外隨著生活水平 的提高，廣大群眾喜歡有機(jī)食品，化肥種植的作物，其品質(zhì)與有機(jī)食品相去甚遠(yuǎn)：硝酸鹽含 量高，維生素等含量低，口感差，長期食用對人體健康不利。因此亟需發(fā)展生態(tài)有機(jī)肥。
[0003] 幾十年來我國政府大力推廣沼氣，農(nóng)村沼氣工程普及率較高，產(chǎn)生了大量的沼液、 沼渣，如果這些沼液、沼渣得不到充分的利用處理，不但會影響沼氣工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且 會造成新的環(huán)境污染。以沼渣制作有機(jī)肥是解決沼渣出路的好辦法。沼渣營養(yǎng)成分齊全： 含有30 %?50 %左右的有機(jī)質(zhì)、10 %?20 %左右的腐質(zhì)酸、1 %?2 %左右的全氮、0. 8 %左 右的全磷、1. 2%左右的全鉀；并且還含有硼、銅、鋅等微量元素，是生產(chǎn)高效（生物）有機(jī)復(fù) 合肥的優(yōu)良基礎(chǔ)原料。
[0004] 生物碳是生物質(zhì)在一定條件下發(fā)生不完全熱降解得到的產(chǎn)物。生物碳對于地球環(huán) 境具有多種好處：生物質(zhì)內(nèi)的碳被鎖定在生物碳內(nèi)，從而減少了二氧化碳等溫室氣體的排 放量，有助于減輕全球氣候變暖；性能優(yōu)良的生物碳可應(yīng)用于污水處理、廢氣處理等領(lǐng)域； 普通的生物碳可以作為土壤改良劑，因其孔洞結(jié)構(gòu)很容易聚集營養(yǎng)物質(zhì)和有益微生物，可 提高土壤涵養(yǎng)水分及保存養(yǎng)分的能力，最終達(dá)到增加作物產(chǎn)量并且改良土壤的效果。已有 研究證明，南美亞馬遜流域黑土壤中的木炭可以使土壤肥力維持一個世紀(jì)之久，那兒的土 壤不需耕耘灌溉，依舊十分肥沃。目前植物根莖，木屑和秸桿等加工制成生物碳的研究已有 報道。
[0005] 國內(nèi)已有利用沼渣為原料制造肥料的專利申請，例如：申請?zhí)枮镃N101423425(沼 渣綜合利用生產(chǎn)活性生物有機(jī)肥及其方法），申請?zhí)朇N101774848A(沼渣有機(jī)肥及其制備 方法），以及申請?zhí)朇N101229982A (-種利用沼渣生產(chǎn)有機(jī)復(fù)混肥的方法）。但均未涉及利 用生物碳來制造沼渣有機(jī)肥的內(nèi)容。
[0006] 中國專利文件CN101774848A針對沼渣難以脫水固化和機(jī)械脫水烘干能耗高的問 題，提出了利用淺池自然固化風(fēng)干的工藝，沼渣在淺池中經(jīng)有氧二次發(fā)酵、風(fēng)干、固化，達(dá) 到制粒的水分和物性要求；但是所提淺池自然固化風(fēng)干工藝需要5-6個月的固化時間，并 且這種二次發(fā)酵方式效率不高，有可能使得發(fā)酵不完全。為了提高產(chǎn)量，不少沼渣制肥工藝 都采取了添加化肥的做法，如中國專利文件CN101229982A(-種利用沼渣生產(chǎn)有機(jī)復(fù)混肥 的方法）和CN101774848A(沼渣有機(jī)肥及其制備方法）；這樣雖然能夠在短期內(nèi)取得高產(chǎn)， 但長期來看對土壤還是具有負(fù)面影響。并且，對于生產(chǎn)高品質(zhì)的綠色食品來說，添加了化肥 的沼渣肥仍然是不適合的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是提供一種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法；這種純粹的 有機(jī)肥以生物碳為載體，以沼渣為主要原料，輔料是秸桿，在制造過程中不添加任何化肥。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)步驟實現(xiàn)的：
[0009] -種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法，將固液分離后的沼渣摻合切碎的秸 桿，攪拌均勻后，添加草木灰或生石灰進(jìn)行二次發(fā)酵，得到沼渣發(fā)酵產(chǎn)物；將沼渣發(fā)酵產(chǎn)物 與生物碳摻混，添加粘合劑；經(jīng)過造粒烘干至水分小于18%，后得到沼渣-生物碳有機(jī)肥。
[0010] 所述的秸桿含水率低于10% ;秸桿切碎程度為3?6mm ;沼渣：秸桿重量比為： 3:1?4:1 ;攪拌均勻后的混合物水份質(zhì)量含量控制在55%?65%，加入草木灰或生石灰 調(diào)節(jié)pH值為7?7. 3 ;所述二次發(fā)酵具體步驟為：每24小時通風(fēng)2?3次，兩次通風(fēng)間隔 8?12小時，每次通風(fēng)時間為2?3分鐘，每6?8天翻堆一次，經(jīng)過40天以上，沼渣發(fā)酵 產(chǎn)物外觀呈茶褐色，沼渣發(fā)酵產(chǎn)物腐熟后即完成二次發(fā)酵過程。
[0011] 上述方法中，所述的生物碳為水葫蘆生物碳或者秸桿等農(nóng)業(yè)廢棄物制成的生物 碳，粒徑為5?10mm ;生物碳的加入量占沼渣發(fā)酵產(chǎn)物、生物碳和粘合劑總重量的10%? 15%。
[0012] 上述方法中，所述粘合劑為凹凸棒粘土粉，其加入量占沼渣發(fā)酵產(chǎn)物、生物碳和粘 合劑總重量的1 %?2%。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0014] 1.利用生物碳作為肥料增效載體（用于肥料養(yǎng)分緩/控釋的控釋材料），以沼渣 為主要原料制備有機(jī)肥；可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，改良土壤并減少肥料對環(huán)境的負(fù) 面影響。
[0015] 2.利用秸桿為輔料對沼渣進(jìn)行二次發(fā)酵，可降低沼渣含水率和改善透氣性，有助 于降低沼渣脫水成本，并有利于農(nóng)作物對養(yǎng)分的吸收利用。
[0016] 3.本發(fā)明不添加化肥，是一種純粹的有機(jī)肥。本發(fā)明可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì) 量，減少肥料對環(huán)境的負(fù)面影響，并且對于土壤的改良和土地的持續(xù)利用很有裨益。
[0017] 4.本發(fā)明貫徹了廢物利用和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想：利用水葫蘆制作生物碳作為肥料 載體有助于解決水葫蘆的出路問題；利用秸桿為輔料進(jìn)行發(fā)酵可以消納大量的農(nóng)業(yè)廢棄 物。
[0018] 5.此外鑒于生物碳具有固碳效應(yīng)，可減少溫室氣體排放，本產(chǎn)品的開發(fā)利用有助 于減緩溫室效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1本發(fā)明的技術(shù)路線圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不 限于此，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0021] 實施例1
[0022] 如圖1所示，沼氣池中沼渣水分含量為87%，通過料漿泵將其泵入固液分離機(jī)， 經(jīng)固液分離的沼渣水分為55%。將曬干的稻草秸桿（含水率不超過10%)切碎，切碎程度 為6mm。將沼渣與秸桿按3:1的比例（重量比）攪拌混勻，加入草木灰調(diào)節(jié)pH至7. 1，將混 合物堆制置于大棚，在地面上鋪設(shè)塑料膜，將混合物均勻在塑料膜上，下部埋設(shè)通風(fēng)管，以 小型鼓風(fēng)機(jī)供氣，每24小時通風(fēng)3次，兩次通風(fēng)間隔8小時，每次通風(fēng)時間為3分鐘。每 6?8天翻堆一次，經(jīng)過40天后得到沼渣發(fā)酵產(chǎn)物，沼渣發(fā)酵產(chǎn)物外觀呈茶褐色、結(jié)構(gòu)疏 松。移置大棚外自然風(fēng)干至含水率小于35%，后用鏈?zhǔn)椒鬯闄C(jī)粉碎成松散粉狀。
[0023] 將沼渣發(fā)酵產(chǎn)物與水葫蘆生物碳投入混合機(jī)內(nèi)充分混配，加入凹凸棒粘土粉作為 粘合劑，沼渣發(fā)酵產(chǎn)物、水葫蘆生物碳、凹凸棒粘土粉的加入量分別為83%，15%，和2% (重量百分?jǐn)?shù)）。將混配好的物料投入擠壓造粒機(jī)中擠壓制粒。將擠壓成形的柱狀顆粒投 入圓盤整形機(jī)中，將顆粒整形為球狀顆粒。將球狀顆粒投入烘干機(jī)中，烘干至水分小于 18%，再經(jīng)冷卻機(jī)冷卻至35°C以下，將上述冷卻后的顆粒進(jìn)行篩分后包裝入庫。
[0024] 上述水葫蘆生物碳的方法制備生物碳：將水葫蘆切除其根以及葉，取其莖部（整 個莖部），用水淋洗；切碎至lcm，陽光下自然晾曬6天，至含水率14. 8 %。將初步脫水后的 原料投入管式爐，在加熱前，往爐內(nèi)通20分鐘氣速為250cm3/min的氮氣，使反應(yīng)爐內(nèi)為無 氧環(huán)境。設(shè)定反應(yīng)溫度為450°C，快速升溫（8分鐘達(dá)到目標(biāo)溫度），隨后恒溫反應(yīng)時間為 40分鐘，恒溫?zé)峤馔瓿珊?，關(guān)閉電源，保持反應(yīng)爐的封閉狀態(tài)，自然降溫，得到水葫蘆生物碳 (降至室溫之后取出）（粒徑為5?10mm)。
[0025] 將上述制得的沼渣有機(jī)肥用于種植番茄，做了 3種處理并做了對比。第一種處理： 僅施用化肥（尿素+過磷酸鈣+硫酸鉀），施用量60kg/畝；第二種處理：僅使用本法所制 的沼渣有機(jī)肥，施用量150kg/畝；第三種處理：施用化肥（尿素+過磷酸鈣+硫酸鉀）+沼 渣有機(jī)肥，施用量為化肥30kg/畝，有機(jī)肥80kg/畝）。結(jié)果見下表，由下表可見，施用生物 碳有機(jī)肥雖然產(chǎn)量略低于化肥，但品質(zhì)顯著提高，表現(xiàn)在硝酸鹽含量較低（比單獨施用化 肥低34%)，維生素 C(Vc)含量較高（比單獨施用化肥高51%);更重要的是土壤有機(jī)質(zhì)提 高（使用一年后）。如果既要追求產(chǎn)量又要兼顧品質(zhì)，可采用'沼渣有機(jī)肥+化肥'的模式 (比單獨施用化肥高14% )。從長期來看生物碳改良土壤的效應(yīng)很明顯。
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法，其特征在于：將固液分離后的沼渣摻 合切碎的秸桿，攪拌均勻后，添加草木灰或生石灰進(jìn)行二次發(fā)酵，得到沼渣發(fā)酵產(chǎn)物；將沼 渣發(fā)酵產(chǎn)物與生物碳摻混，添加粘合劑；經(jīng)過造粒烘干，后得到沼渣-生物碳有機(jī)肥。
2. 如權(quán)利要求1所述以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法，其特征在于：所述的秸 桿含水率低于10%;秸桿切碎程度為:T6mm ;沼渣：秸桿重量比為：3:1 ~ 4:1;攪拌均勻后 的混合物水份含量控制在559Γ65%，加入草木灰或生石灰調(diào)節(jié)pH值為疒7. 3 ;所述二次發(fā)酵 具體步驟為：每24小時通風(fēng)2~3次，兩次通風(fēng)間隔8~12小時，每次通風(fēng)時間為2~3分鐘， 每6~8天翻堆一次，經(jīng)過40天以上，沼渣發(fā)酵產(chǎn)物外觀呈茶褐色，沼渣發(fā)酵產(chǎn)物腐熟后即 完成二次發(fā)酵過程。
3. 如權(quán)利要求1所述以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法，其特征在于：所述的生 物碳為水葫蘆生物碳或者秸桿制成的生物碳，粒徑為5~10mm ;生物碳的加入量占沼渣發(fā)酵 產(chǎn)物、生物碳和粘合劑總重量的1 〇°/Γ 15%。
4. 如權(quán)利要求1所述以生物碳為載體的沼渣有機(jī)肥制備方法，其特征在于：所述粘合 劑為凹凸棒粘土粉，其加入量占沼渣發(fā)酵產(chǎn)物、生物碳和粘合劑總重量的19Γ2%。
【文檔編號】C05F15/00GK104086238SQ201410254165
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】利鋒, 龍小林 申請人:華南理工大學(xué)