一種高養分複合肥及其生產方法與流程
2023-06-10 14:24:21
背景技術：
：本發明屬於利用有機固體廢棄物製成的高養分複合肥料。
目前，國內外針對長期、單施、過量施用化肥及其複合肥所造成的土壤硬化、板結，農產品質量下降，環境汙染嚴重的諸多問題，普遍做法是採用了將有機廢棄物經堆肥發酵後做基肥，或同化肥混合成有機無機復混肥做基肥。也有的加功能性微生物強化堆肥發酵製成微生物-有機-無機復混肥。以上兩種復混肥比單純化肥的復混肥要好些，增加了有機質。但缺乏速效有機營養，對遏制土壤退化，改善農產品品質的效果不是很明顯。
近年來，我國推廣的美國早已推行過的秸稈還田，形式上使土壤有機質不減，但靠土壤微生物分解很緩慢，秸稈經粉碎翻入土壤的形式，起到破壞土壤結構增加土壤空隙率，不宜保墒，對解決春旱不利。
過去傳統理論認為；有機質主要是通過其中的腐植物質改良土壤的理化性狀而起作用，但從現代理論認為，這是不全面的理解。實際上，有機質中被自然微生物緩慢分解形成的能溶於水的速效有機碳，如小分子糖類、有機酸類、氨基糖類、糖醇類、糖醛酸類、胺基酸類，對作物起到積極的有機營養作用。
過去傳統理論認為這種小分子速效有機碳，如葡萄糖只能靠光合作用通過固定二氧化碳來實現。但只靠光合作用形成葡萄糖的速度緩慢，光能轉化為化學能的效率只有4％左右，同作物吸收的速度不同步。無法滿足作物對小分子速效有機碳的強烈需求，使作物生育期延長，並影響對N、P、K的吸收，還容易產生硝酸鹽和亞硝酸鹽的化學殘留。
技術實現要素：
：本發明的目的，是利用自然界中富含木質素、纖維素、半纖維素、蛋白質、果膠質和澱粉質的剩餘物和廢棄物，如作物秸稈、分揀後的有機生活垃圾、人、活性汙泥、畜、禽糞便，工業有機廢渣做原料，用化學催化水解的方法或微生物方法或兩種方法協同作用，使之產生小分子速效有機碳為主要的營養成分，再配合氮、磷、鉀及中量元素、微量元素的無機速效營養，形成營養齊全， 高養分的複合肥。以此克服上述單施化肥及復混肥、單施堆肥發酵有機肥及其和無機化肥構成的有機無機復混肥的弊病。
本發明的內容所涉及的高養分複合肥是：
該肥料中含如下組分(以肥料總重量計)：小分子速效有機碳10-30％，小分子速效有機碳與總有機碳的比重為40-60％，速效氮肥、磷肥與鉀肥，其總量與有機碳重量比為1∶1-3。鈣肥、鎂肥、硫肥與矽肥總量佔5-20％，鐵肥、錳肥、銅肥、鋅肥、鉬肥與硼肥總量佔0.5-5％。
本發明高養分複合肥產品中所用的菌種如下：產半纖維素酶的細菌類的枯草芽孢桿菌；產果膠酶的細菌類枯草芽孢桿菌，產纖維素酶的細菌類的產黃纖維單胞菌。
本發明產品中，所述的小分子速效有機碳是溶於水的，其中包括還原糖類、氨基糖類、糖醇類、糖醛酸類、有機酸類、胺基酸類、苯丙烷低聚物類。
本發明產品中的微生物部分：首先，由產半纖維素的枯草芽胞桿菌，產果膠酶的枯草芽胞桿菌與產纖維素酶的產黃纖維單胞菌，分別經菌種活化，截面菌種培養，然後斜面菌種擴大培養，再經搖床擴大培養，種子罐、發酵罐擴大培養，最後將這三種菌液混合，得到混合菌液，做為高養分複合肥的組成成分之一。
生產方法有三種類型。以工農業剩餘物和廢棄物為主要原料，其中包括：以農作物秸稈和林業廢棄物、有機生活垃圾、糠醛渣、木糖醇渣、澱粉渣、酒糟及其它工業發酵有機廢棄物及人、畜、禽糞便的一種或二種以上為原料，採用化學催化水解的方法，控制上述物料的含水量為有機幹基物料重量的110倍，以無機酸為催化劑，其中包括：硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸，其中的一種或兩種混合。催化劑用量為有機物料幹基總重量的0.1-3％，在其反應溫度為80℃-250℃，壓力為常壓-2.5Mpa。反應時間為1-8小時。生產出含有的主要有機營養成份為小 分子速效有機碳佔總有機碳的40％-60％，然後用草木灰、菱苦土粉、輕鎂粉的一種或兩種以上混合物中和水解物料中的酸性到PH5.5-8，再加入前述的混和菌液，其混合菌液加入量為有機物料幹基重量的5％-30％後，與大量、中量、微量元素化肥混均後，得到高養分複合肥產品。
在化學催化水解完成後，用空壓縮機的空氣加熱成的乾熱空氣，使罐內脫水至物料含水量達20％-50％時，壓力保持在0.3Mpa-0.8Mpa時，打開快開閥門，一次性膨化出料，將有機碳中未水解成小分子速效有機碳的木質素、纖維素、半纖維素、果膠質的沒有降解部分，進一步降解。先以化學催化水解為主的方法，所產生的速效有機碳佔總有機碳重量的20％-30％，剩餘的用功能微生物解有機碳，使之最後達總有機碳的40％-60％，混合菌液加量為有機物料幹基重量的5％-30％。
第二種以功能微生物法為主的方法，有機質固體廢棄物先經蒸汽或溼熱空氣進行溼熱預處理，不加催化劑。溫度控制在80-150℃，壓力為常壓-1.5Mpa，時間為1h-8h。然後出料降溫到20℃-35℃，加功能菌液，加量為預處理物料，幹基計的5％-30％，含水量控制在50％-60％，攪拌式通氧，發酵時間為1天-3天，使小分子速效有機碳佔總有機碳重量的40％-60％。
第三種方法是先用化學催化水解的方法，使小分子速效有機碳達到佔總有機碳的20％-30％後，中和酸性到PH5.5-8.0後，加功能微生物混和菌液，加量為水解有機物料幹基重量的5％-30％，含水量控制在50％-60％，攪拌式通氧，發酵時間為24小時，最終使小分子速效有機碳佔總有機碳重量的40％-60％。三種方法中的膨化出料後，水解物料的酸性中和到5.5-8.0後，進行乾燥脫水到含水量10％-30％後，加入混合菌液，菌液中含有益活菌數控制在5億個-20億個/ml，加入量為水解幹基物料的10％-30％，最後乾燥成含水量10％-30％後，成粉末狀或再造粒，即成高養分複合肥。
本發明的優越性在於克服化肥及其復混肥使土壤板結，有機質含量下降，農產品質量降低的弊病。同事也克服堆肥發酵有機肥及其與無機化肥混合成的復混肥和加微生物形成的有機無機復混肥都缺乏小分子速效性有機碳素營養，肥效低，施用量大，作物生育期長的弊病。
本發明所產生的積極效果為縮短作物生育期，大幅度提早成熟(20-30天)。提高農產品質量，避免化學殘留物。降低化肥用量40-50％，提高化肥利用率(由 30％提高到60％)，使肥料生產成本大幅度降低。使農民投入降低30％，同純化肥等投入相比提高產量15-20％。
對土壤肥力的影響，施用本發明產品的土壤，當年就有明顯改變，土壤明顯鬆軟，作物收穫後測定土壤容重降低10％左右，土壤孔隙率增加13％左右。土壤有機質增加0.43％，全N增加0.241％，鹼解氮增加20.3mg/kg，速效P增加11.48mg/kg。微生物區系的變化，經作物收穫後測定，施本發明產品的較施純化肥的細菌總數增加84％，放線菌總數增加56％，真菌減少了29％。這是因單施化肥土壤偏酸，有利於真菌繁殖，易發生病害，減少真菌數量，增加細菌，放線菌數量是很有好處的，因病害菌90％以上是真菌。
附圖說明：
圖1為本發明以化學催化水解為主的工藝流程圖。
圖2為微生物分解有機碳為主的工藝流程圖。
圖3為化學催化水解和微生物分解相結合的工藝流程圖。
具體實施方式，下面結合附圖和實施例，對本發明詳細說明如下：
結合圖1說明實施例1。
將解纖維素菌、解半纖維素菌、解果膠質的微生物統稱為解有機碳微生物。三種菌三套系統，以一套系統代表簡要說明三種菌分別為原菌種6-(1)，經菌種活化，斜面固體培養6-(2)然後進行斜面擴大培養6-(3)後，進入種子罐擴大培養6-(4)，然後進入發酵罐擴大培養6-(5)，最後進入菌液貯罐6-(6)。使用三種菌液經菌液混合罐6-(7)備用，此三種菌液逐漸擴大培養，使活菌數達增殖高峰就結束，不用它的代謝產物，習慣叫發酵，並非真正的發酵。
將氮肥、磷肥、鉀肥7-1-(1)按適當比例定量混配為7-1-(2)，然後進行粉碎7-1-(3)，粉碎數目為80目皆可，然後進入貯料倉7-1-(4)備用。
將含有機碳的剩餘物或廢棄物1經粉碎機2，將物料粉碎成1-5cm的小段，然後送至化學催化水解罐3，加水為乾物料5倍，然後加催化劑，加有機乾物料的0.1-3％，通入高壓蒸汽，第一步控制蒸汽壓力為0.05-0.3Mpa，溫度為80℃-250℃。水解時間為1-4小時，將半纖維素和果膠質部分水解。然後，再加壓到0.1-2Mpa，溫度控制在150℃-250℃，反應時間1-4小時，以上過程產生的小分子速效有機碳為總有機碳10-60％，最後，開動0.1-1Mpa乾熱空氣，溫度為100-300℃ 濃縮脫水，排出水蒸氣使罐內含水量為30-45％時，打開快開閥，將物料排出，送至脫水乾燥機4使物料乾燥到5-15％，然後進入中和罐5，加中和劑5-(1)，中和劑種類為草木灰、輕燒鎂粉、菱苦土粉一種或兩種以上混合，加量1-8％。最後送至發酵解碳罐，由混合菌液罐6-(7)的混合菌液同乾物粉混合。混合菌液為乾物料的30-40％，進行菌體增殖發酵，發酵時間為3-5天。待每克物料含活菌數為1-5億時停止發酵，加解碳微生物作用，使解碳微生物能在土壤中解殘根和死亡菌體中的有機碳。按物料各50％分別送至混配烘乾脫水機7-1，7-2。烘乾溫度為100-200℃，待水分將到5-15％是暫停烘乾，送到混配罐8-1，再由純化肥貯料倉7-1-(4)中適量化肥也送至混配罐8-1混配均勻後，送造粒機9-1。6中另一半物料送至烘乾脫水機時7-2，進行低溫烘乾，溫度控制在40-80℃，保留有益活菌數≥1個億/g，當含水量降到5-15％時，送到混配罐8-2，由來自貯料倉7-1-(4)中，化肥加量由定量控制器7-2(1)定量送至8-2混配。化肥加量為有機物料5-10％，不使活菌被殺滅，混配均勻後，進入造料機9-2進行造粒，兩種造粒機出料定量進入混配罐10，混配均勻後，進入冷卻機11進行冷卻，等溫度下降到常溫後，進入稱量、包裝機12，進行自動稱量包裝，最後經質檢13合格後，成品入庫14。
結合圖2說明實施例2。
分解有機碳微生物從原菌種培養7(1)直到逐級擴大培養最後到菌液罐7-(6)，同工藝流程圖1實施例1完全一樣，化肥9-(1)定量混配，粉碎直到貯料倉9-(4)同圖1實施例1相關部分完全相同。所不同的是有機碳分解成部分小分子速效有機碳，不是靠化學催化水解，不加催化劑。而是將含有機碳物料1經粉碎機粉碎後，進入熟化、活化罐。在中性條件下，將水按固液比0.5-1控制，蒸汽壓力0.1-0.4Mpa，溫度100-250℃，作用時間1-2小時。然後加乾熱空氣使罐內脫水至物料含水量30-45％，打開快開閥門，一次性膨化出料。將有機碳中木質素、纖維素、半纖維素、果膠質的結合部脹裂、撕開。使它們之間的結合變成鬆散，為解碳生物創造解碳條件。另外，使纖維素、半纖維素、果膠質自身結合鍵也開始鬆動、活化。使鍵能降低，為解碳生物解有機碳進一步創造條件。熟化、活化完成後排料只貯罐4中，然後進入乾燥機5。徹底脫水至含水量5-10％。然後進篩分機6.篩上物返回熟化活化罐，篩下物進發酵解碳罐中，因是以微生 物解碳為主，從此7-(6)中加大菌劑混入量為乾物料的15-45％，進行解碳發酵。最後，使速效有機碳佔總有機碳的40-60％。為了使解碳微生物快速增殖，需加營養劑。主要氮源，如碳酸氫銨、硫銨、尿素任選其一或二種混合皆可，加量為3-5％。發酵解碳時間為3-5天。當小分子速效有機碳佔總有機碳40-60％時，停止發酵，同工藝流程圖1實施例一樣分兩批物料各50％，一批進烘乾機8-1，烘乾溫度為100-250℃，高溫快速乾燥，然後由9-(4)貯料倉中化肥同8-1中烘乾後物料一起進入混配機，然後進造粒機10-1.進入烘乾機8-2的物料保留活菌體，採用低溫烘乾方法，烘乾溫度為80-120℃，然後進混配機9-2中，同來自貯料倉9-(4)的化肥一起混配，但化肥的量不超過有機物料的5-6％，不使解碳微生物被化肥抑制。保留活菌體到土壤中繼續解碳。由混配機9-2混配均勻後，進入造粒機10-2，造粒後兩種粒按適當比例一起進入混配機11中，混配均勻後，經冷卻機12後，進入自動稱量包裝機13，經質檢14合格後，為成品入庫15.
結合圖3說明實施例3
工藝流程圖3實施例3是前兩者(圖1實施例1，圖2實施例2)的有機結合，各項催化水解參數同實施例1相關部分。速效有機碳達總有機碳20-30％，然後用微生物解物料中的有機碳，使之最後達總有機碳的40-60％。加解碳微生物目的，同樣是在土壤中解殘根和死亡菌體中的有機碳。將菌液貯罐71(6)中混合菌進入裝有化學催化水解，中和烘乾後的幹有機碳物料的混配機中，進行混配。加入菌液的量有機物料的20-30％。然後進入低溫烘乾機8-1，使含水量降至5-10％。然後經造粒機9-2冷卻10-2，同加大量化肥，然後經造粒機9-2冷卻10-2的粒料，一起進行混配。經質檢1，檢查合格後，方為成品入庫13。