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禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510549671.8

申請日:

2015.08.31

公開號:

CN105061118A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):C05G 3/04變更事項:申請人變更前:孝感光美科技有限公司變更后:湖北光美生物科技股份有限公司變更事項:地址變更前:430000 湖北省孝感市孝南區臥龍鄉長湖村316國道南變更后:430000 湖北省孝感市孝南區臥龍鄉長湖村316國道南|||實質審查的生效IPC(主分類):C05G 3/04申請日:20150831|||公開
IPC分類號: C05G3/04; C05F17/00 主分類號: C05G3/04
申請人: 孝感光美科技有限公司
發明人: 戴俊峰; 蔡麗華; 湯家芳; 魯淑華
地址: 430000湖北省孝感市孝南區臥龍鄉長湖村316國道南
優先權:
專利代理機構: 武漢開元知識產權代理有限公司42104 代理人: 樊戎; 唐玲
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510549671.8

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.01.12|||2017.12.29|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法,該菌肥包含:60%~80%的禾稈;9.89%~19.78%的活性污泥;10%~20%的啤酒硅藻土泥;0.1%~0.2%的發酵劑及0.01%~0.02%的硅酸鹽細菌。該方法依次包括下列步驟:準備物料;建堆控制C/N;拌料加菌;加蓋翻堆主發酵;加硅酸鹽細菌后熟發酵。本發明實現了廢棄物資源化,促進了自然資源的良性循環,利國利民。本發明以硅為核心,利用生物活性菌處理禾稈,工藝簡單,禾稈還田生產成本低,所制得的肥料對農作物穩產增產效果顯著,實現了“點禾成金”的效果。而且本發明制得的菌肥能抑制植物根系吸收重金屬,減少水土污染,使禾稈中的硅鉀安全無污染地還田,達到了“出污泥而不染”的效果。

權利要求書

1.一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:以質量分數計,它包含有下列原料組份:禾稈:60%~80%;活性污泥:9.89%~19.78%;啤酒硅藻土泥:10%~20%;發酵劑:0.1%~0.2%;硅酸鹽細菌:0.01%~0.02%。2.根據權利要求1所述的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:以質量分數計,它包含有下列原料優化組份:禾稈:60%~70%;活性污泥:14.835%~19.78%;啤酒硅藻土泥:15%~20%;發酵劑:0.15%~0.2%;硅酸鹽細菌:0.015%~0.02%。3.根據權利要求1所述的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:以質量分數計,它包含有下列原料優化組份:禾稈:60%;活性污泥:19.78%;啤酒硅藻土泥:20%;發酵劑:0.2%;硅酸鹽細菌:0.02%。4.根據權利要求1或2或3所述的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:所述活性污泥為OSA-復合酶污泥經過原位減量、無害化處理、及隔膜壓濾機壓榨后的污泥濾餅;其固含量為50~60%;其有機質含量為300~600g/kg,氮含量為20~50g/kg,磷含量為10~20g/kg。5.根據權利要求1或2或3所述的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:所述啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過程中廢棄硅藻土;其固含量為40~45%;其主要成分為硅藻土,酵母及蛋白質。6.根據權利要求1或2或3所述的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:所述發酵劑為酵素菌,有效活菌數≥2.0億/g。7.根據權利要求1或2或3所述的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,其特征在于:所述硅酸鹽細菌為膠質芽孢稈菌,有效活菌數≥100億/g。8.一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的制備方法,其特征在于:它包括下列步驟:(1)準備物料:按禾稈60~80%,活性污泥9.89~19.78%,啤酒硅藻土泥10~20%,發酵劑0.1~0.2%,硅酸鹽細菌0.01~0.02%的質量配比準備物料;(2)建堆控制C/N:將所述60~80%的禾稈,9.89~19.78%的活性污泥及10~20%的啤酒硅藻土泥混合成堆肥物料進行建堆,控制C/N為23~28,堆積高度≤2m,占地面積≤50m2;(3)拌料加菌:往堆肥物料中加入所述質量配比0.1~0.2%的發酵劑,攪拌均勻,調節含水量為52~68%,經旋翻增容,控制容重為0.4~0.8g/cm3;(4)加蓋翻堆主發酵:加蓋保溫保濕進行主發酵,控制主發酵初期溫度為30~35℃,中期溫度為40~45℃,后期溫度為65~70℃,主發酵時間為20~25天,發酵累計溫度為1000~1200℃;(5)加硅酸鹽細菌后熟發酵:加入所述質量配比0.01~0.02%的硅酸鹽細菌,攪拌均勻進行后熟發酵,控制后熟發酵溫度按30~38℃循序升溫,后熟發酵時間為5~7天,即制得所述禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥。9.根據權利要求8所述禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的制備方法,其特征在于:所述步驟(5)加硅酸鹽細菌后熟發酵:當主發酵完成后,溫度降至38~40℃時,將有效活菌數≥100億/g的膠質芽孢稈菌均勻潑灑于主發酵后的堆肥物料上并攪拌均勻,進行解磷、解鉀及固氮;膠質芽孢稈菌按如下比例加入:以1m3堆肥物料為基準,將10~20g膠質芽孢稈菌充分溶解于10~20L水中配制成菌液加入。10.根據權利要求8或9所述禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的制備方法,其特征在于:所述步驟(1)中準備物料:所述活性污泥為OSA-復合酶污泥經過原位減量、無害化處理、及隔膜壓濾機壓榨后的污泥濾餅,其有機質含量為300~600g/kg,氮含量為20~50g/kg,磷含量為10~20g/kg,其固含量為50~60%;所述啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過程中廢棄硅藻土,其主要成分為硅藻土,酵母及蛋白質,其固含量為40~45%;所述步驟(3)中拌料加菌:將有效活菌數≥2.0億/g的酵素菌稀釋后均勻地灑在堆肥物料上;所述步驟(4)中加蓋翻堆主發酵:當主發酵溫度達到65~70℃,并持續34~38小時后,進行第一次翻堆,整個主發酵過程翻堆1~2次。

說明書

禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法

技術領域

本發明涉及固體廢棄物資源化技術,具體地指一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法。

背景技術

禾稈指“稻梁菽麥黍稷”收獲種子后留下的風干莖葉,是成熟農作物莖葉部分的總稱,通常指水稻、小麥、玉米、大豆等農作物在收獲籽實后的剩余部分。禾稈中粗纖維素高達30~40%,且富含15%左右的有機質(腐殖酸,胡敏酸及富里酸)和8~12%的硅(水稻),并含有木質素、氮、磷、鉀、鈣及鎂等成分,是一種用途廣泛的可再生生物資源。據有關文獻報道,我國禾稈年產量高達8億噸,帶來占地面積大的問題,急需解決。

目前,禾稈的處置方法主要是燃燒,這種處置方法既污染了空氣,也浪費了資源。現有技術中也有一些采用資源化技術手段將禾稈用于生產肥料的報道,其中:

CN201410677008.1專利申請公開了一種含有納米硒的生物有機-無機復合肥及其制備方法,該納米硒生物有機-無機肥包括農作物禾稈、二氧化硒、動物糞便、城市生活污泥、尿素、磷酸一銨或磷酸二銨、氯化鉀、硅鉀肥、纖維素酶、乳稈菌、產朊假絲酵母、枯草芽孢稈菌、地衣芽胞稈菌、硼砂、堿性劑、磷酸、水等原料。這種納米硒生物有機-無機肥原料繁多,需添加較大量的輔助成分,成本較高。

CN200910014622.9專利申請公開了一種硅鉀多元素有機復合肥的生產方法,該生產方法是在堿性條件下先將作物禾稈水解然后與粉煤灰/煤矸石反應以制取硅鉀多元素有機復合肥。這種有機復合肥的生產方法,因粉煤灰/煤矸石中含有有毒化學物質,容易對農田造成二次污染。

CN201210493210.X專利申請公開了一種生物酶肥料,它是將畜禽糞便、稻殼粉、高梁秸稈、發酵酶制劑、礦石粉等攪拌均勻進行發酵,達到60~65℃有害菌基本全部殺死后,再篩選出石雜物粉碎,然后烘干,最后根據土壤和植物所需添加不同含量營養元素及酶制劑。這種生物酶肥料氮、磷含量不高,不但發酵速度慢,而且后續還需添加營養元素。

總體來說,現有技術中對禾稈的處置,利用禾稈生產肥料主要存在以下問題:(1)通常,禾稈的炭氮比在80:1左右,遠大于發酵堆肥要求的炭氮比,氮素的不足使得禾稈發酵難度很高,難以保證肥料肥效;(2)現有技術中經常會采用加入人畜尿糞和氮素化肥的手段來調節炭氮比,但人畜尿糞中的氮和磷含量還不夠高,發酵微生物容易從環境中吸取氮素,從而影響發酵速度,而添加較多的氮素化肥則會造成肥料成本的增加;(3)現有技術中也會通過添加城市生活污泥、工礦企業粉塵及廢渣等固體廢棄物來補充氮素,但這種方式往往會引入重金屬等有毒有害物質,對農田二次污染,給人類健康造成潛在威脅;(4)禾稈中硅含量豐富,但難以被直接轉化成農作物所需的硅鉀肥。因此,如何“點禾成金”,更好地利用禾稈生產出肥效優良的肥料,實現硅鉀安全還田,便成為本發明亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法,該禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥對農作物的增產效果顯著,實現了廢棄物資源化,成本低廉,且減少了水土空氣污染。

為實現上述目的,本發明采用的技術方案是:一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,以質量分數計,它包含有下列原料組份:

禾稈:60%~80%;

活性污泥:9.89%~19.78%;

啤酒硅藻土泥:10%~20%;

發酵劑:0.1%~0.2%;

硅酸鹽細菌:0.01%~0.02%。

進一步地,以質量分數計,它包含有下列原料優化組份:

禾稈:60%~70%;

活性污泥:14.835%~19.78%;

啤酒硅藻土泥:15%~20%;

發酵劑:0.15%~0.2%;

硅酸鹽細菌:0.015%~0.02%。

進一步地,以質量分數計,它包含有下列原料優化組份:

禾稈:60%;

活性污泥:19.78%;

啤酒硅藻土泥:20%;

發酵劑:0.2%;

硅酸鹽細菌:0.02%。

進一步地,所述活性污泥為OSA-復合酶污泥經過原位減量、無害化處理、及隔膜壓濾機壓榨后的污泥濾餅;其固含量為50~60%;其有機質含量為300~600g/kg,氮含量為20~50g/kg,磷含量為10~20g/kg。

進一步地,所述啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過程中廢棄硅藻土;其固含量為40~45%;其主要成分為硅藻土,酵母及蛋白質。

進一步地,所述發酵劑為酵素菌,有效活菌數≥2.0億/g。

更進一步地,所述硅酸鹽細菌為膠質芽孢稈菌,有效活菌數≥100億/g。

一種禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的制備方法,它包括下列步驟:

(1)準備物料:按禾稈60~80%,活性污泥9.89~19.78%,啤酒硅藻土泥10~20%,發酵劑0.1~0.2%,硅酸鹽細菌0.01~0.02%的質量配比準備物料;

(2)建堆控制C/N:將所述60~80%的禾稈,9.89~19.78%的活性污泥及10~20%的啤酒硅藻土泥混合成堆肥物料進行建堆,控制C/N為23~28,堆積高度≤2m,占地面積≤50m2;

(3)拌料加菌:往堆肥物料中加入所述質量配比0.1~0.2%的發酵劑,攪拌均勻,調節含水量為52~68%,經旋翻增容,控制容重為0.4~0.8g/cm3;

(4)加蓋翻堆主發酵:加蓋保溫保濕進行主發酵,控制主發酵初期溫度為30~35℃,中期溫度為40~45℃,后期溫度為65~70℃,主發酵時間為20~25天,發酵累計溫度為1000~1200℃;

(5)加硅酸鹽細菌后熟發酵:加入所述質量配比0.01~0.02%的硅酸鹽細菌,攪拌均勻進行后熟發酵,控制后熟發酵溫度按30~38℃循序升溫,后熟發酵時間為5~7天,即制得所述禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥。

進一步地,所述步驟(5)加硅酸鹽細菌后熟發酵:當主發酵完成后,溫度降至38~40℃時,將有效活菌數≥100億/g的膠質芽孢稈菌均勻潑灑于主發酵后的堆肥物料上并攪拌均勻,進行解磷、解鉀及固氮;膠質芽孢稈菌按如下比例加入:以1m3堆肥物料為基準,將10~20g膠質芽孢稈菌充分溶解于10~20L水中配制成菌液加入。

更進一步地,所述步驟(1)中準備物料:所述活性污泥為OSA-復合酶污泥經過原位減量、無害化處理、及隔膜壓濾機壓榨后的污泥濾餅,其有機質含量為300~600g/kg,氮含量為20~50g/kg,磷含量為10~20g/kg,其固含量為50~60%;所述啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過程中廢棄硅藻土,其主要成分為硅藻土,酵母及蛋白質,其固含量為40~45%;

所述步驟(3)中拌料加菌:將有效活菌數≥2.0億/g的酵素菌稀釋后均勻地灑在堆肥物料上;

所述步驟(4)中加蓋翻堆主發酵:當主發酵溫度達到65~70℃,并持續34~38小時后,進行第一次翻堆,整個主發酵過程翻堆1~2次。

與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:

其一,本發明將活性污泥與啤酒硅藻土泥引入禾稈中,進行合理配伍,并通過發酵劑和硅酸鹽細菌酶切,制得禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥,該菌肥符合新版NY884-2012《生物有機肥》標準,實現了廢棄物“一禾兩泥”的生物資源再利用,促進了自然資源的良性循環,避免了焚燒禾稈所帶來的空氣污染。

其二,本發明利用禾稈中富含硅這一特點,以“硅”為核心,通過酵素菌中的三素酶(纖維素酶、半纖維素酶及木質素酶)將禾稈三素(纖維素、半纖維素及木質素)分解轉化成三酸(腐殖酸、胡敏酸及富里酸),再通過硅酸鹽細菌釋放出硅酸(H4SiO4或H2SiO3·nSiO2),硅酸與鉀反應生成硅酸鉀,硅素對作物穩產高產起到“三抗三促”(抗倒伏、抗病害及抗干早;促光合作用、促根系生長發育及促養分有效利用)作用,從而使得施加本發明禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的農作物增產效果顯著,普遍增產優質商品10%~25%以上,在優化條件下甚至高達50%以上,實現“點禾成金”。

其三,本發明利用活性污泥中含有較高的有機質、氮、磷等營養元素,彌補禾稈營養的不足,并添加硅藻土啤酒濾泥補充硅源,使得硅素與氮、磷、鉀三要素優化配合、無機肥與有機肥相結合、速效肥與長效相結合、禾稈生物發酵劑與固氮菌、解磷菌及解鉀菌相結合,功效互補,最終不但實現了農作物優質高產穩產,增產增收的效果,也使得本禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥成為優良的“土壤改良劑”、“緩釋保墑劑”及“重金屬吸附劑”,能調節土壤肥力,抑制植物根系吸收重金屬,減少水土污染源,避免重金屬對農田二次污染,消除重金屬對人類健康的潛在威脅,實現硅鉀安全無污染地還田,解決了污泥農用中關于重金屬及有害細菌的安全性問題,可謂“出污泥而不染”。

其四,本發明制得的硅鉀肥具有調氮,活化磷鉀,增產的功效,因此,其不但是一種優良的硅肥料源、調節性肥料、品質肥料、保健肥料,而且還具有協同增效功能。

其五,本發明利用生物活性菌處理禾稈,禾稈還田生產成本低,工藝簡單,易于工業化生產。

附圖說明

圖1為禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的制備工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明,便于更清楚地了解本發明,但它們不對本發明構成限定。

實施例1~3

如圖1所示,本發明禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的制備方法,包括下列步驟(噸規模操作):

(1)準備物料:按禾稈60~80%,活性污泥9.89~19.78%,啤酒硅藻土泥10~20%,發酵劑0.1~0.2%,硅酸鹽細菌0.01~0.02%的質量配比準備原料,其中,實施例中禾稈稈采用的是收獲種子后留下的風干水稻稈和葉片,也可采用小麥、玉米、大豆等農作物莖葉,將禾稈粉碎或切成1~2厘米的小絲段;活性污泥為經過OSA-復合酶污泥原位減量、無害化處理、隔膜壓濾機壓榨的污泥濾餅,其固含量為50%~60%,其有機質含量為300~600g/kg,氮含量為20~50g/kg,磷含量為10~20g/kg;啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過程中廢棄硅藻土,其主要成分為硅藻土,酵母及蛋白質,固含量為40.08%,硅藻土占82.84%,酵母和蛋白質占17.16%;發酵劑為市售酵素菌,有效活菌數≥2.00億/g;硅酸鹽細菌為市售膠質芽孢稈菌,有效活菌數≥100億/g;

(2)建堆控制C/N:將所述60~80%的禾稈,9.89~19.78%的活性污泥及10~20%的啤酒硅藻土泥混合成堆肥物料進行建堆,控制C/N為23~28,并調節pH值為6~8,控制堆積高度≤2m,占地面積≤50m2;

(3)拌料加菌:首先將所述質量配比0.1~0.2%的發酵劑在37℃活化擴增培養24小時,該發酵劑為酵素菌;然后將該擴增培養過的有效活菌數≥2.0億/g的酵素菌灑在堆肥物料上并攪拌均勻,調節含水量為52~68%(若以堆肥物料的含水量60%為基準,每噸堆肥物料可加500kg水浸泡),經旋翻增容,控制容重T(體積密度)為0.4~0.8g/cm3;

(4)加蓋翻堆主發酵:覆蓋保溫保濕材料保溫保濕進行主發酵,注意禾稈堆積發酵一定要把好保溫、保濕及通氣三道關,在保溫管理的前提下做好通氣和保濕管理,開始發酵第一周的關鍵技術是溫度控制與管理,循序升溫,控制主發酵初期溫度為30~35℃,中期溫度為40~45℃,后期溫度為65~70℃,當溫度達到65~70℃,持續34~38小時后,進行第一次翻堆,整個主發酵過程以旋翻1~2次為宜,主發酵時間為20~25天,發酵累計溫度為1000~1200℃,當禾稈粉(禾稈絲或段),逐漸變成黃色并伴有酒香氣溢出時,表明發酵基本完成,得到禾稈發酵初產物,此時應撤去覆蓋物,散堆攤薄降溫,以防二次發酵再度升溫;

(5)加硅酸鹽細菌后熟發酵:首先將所述質量配比0.01~0.02%的硅酸鹽細菌在37℃活化擴增培養24小時,該硅酸鹽細菌為膠質芽孢稈菌;然后,當主發酵完成后,溫度降至40℃左右時,將該擴增培養過的有效活菌數≥100億/g的膠質芽孢稈菌噴灑到主發酵后的堆肥物料上,攪透、拌均勻,其中,膠質芽孢稈菌可按如下比例加入:以1m3堆肥物料為基準,將10~20g膠質芽孢稈菌充分溶解于10~20L水中配制成菌液加入;接著,按30℃→35℃→38℃循序升溫堆放發酵5~7天,進行后熟發酵,即可制得所述禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥。

(6)完成篩分,檢驗,計量包裝及入庫。

實施例1~3中涉及的具體工藝參數見下表1:

表1

實施例1~3所制得的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥的增產效果見

下表2:

表2

經質量檢測,實施例1~3所制得的禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥達到生物有機肥產品技術指標要求與重金屬限量技術要求,均符合新版NY884-2012《生物有機肥》標準。本發明禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥實現了農作物的優質高產穩產,從表2數據也可以看出其對農作物的增產效果十分顯著。

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生物 有機硅 酵素 菌肥 及其 制備 方法
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