專利名稱：：沼渣有機肥及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種利用沼渣生產有機肥的方法，屬于肥料領域。
背景技術：
：沼氣技術作為解決畜禽糞便和農作物秸稈污染的最有效途徑之一，近年得到了快速發展，其具有的潛在環境、經濟效益受到了社會公認。然而，對厭氧發酵后產生的沼液、沼渣進一步深加工，使其作為商品直接應用于農作物的報道較少，此外，對于大型酒精廠、味精廠等企業，產出的沼液、沼渣處理也已成為棘手問題。如果這些沼液、沼渣棄之不用或利用不當，勢必造成資源浪費和二次污染。研究發現，沼渣和沼液中含有多種營養元素(如氮、磷、鉀、微量元素)和有機質、粗蛋白、氨基酸、纖維素、半纖維素、木質素、腐植酸等有機物質，不同來源沼液、沼渣中還可能含有抗逆物質(如脯氨酸、亞油酸等)、各種水解酶、生長素(如脫落酸、赤霉素等)及某些抗生素、有益菌群等。這些物質具有促進植物生長、發育，改良土壤，增強作物抗逆(病蟲、旱、寒等)性，進而提高作物產量和品質的作用。雖然沼液、沼渣中含有多種營養成分，但是養分的含量很低，沼渣中N、P205、K20的含量分別為O.51.5%、0.31.0%、0.10.7%(以干基計算)，沼液中N、P205、K20的含量分別為0.010.08%、0.020.06%、0.010.09%。若在作物上單純施用沼渣和沼液，不能滿足作物整個生育期對養分的需求，必須與化肥配施。中國專利文件CN101229982A(200810014630.9)公開一種利用沼渣生產有機復混肥的方法，包括養殖廠建設沼氣工程生產沼渣、沼液；將沼渣、沼液用固液分離機進行分離；將作物秸稈粉碎過篩，加入沼渣攪拌混勻；在攪拌的同時，加入養分吸附物質以固定沼渣中易流失的養分；將混合均勻的沼渣、作物秸稈混合物取樣化驗其N、P、K含量；根據沼渣、作物秸稈混合物中N、P、K含量，加入氮肥、磷肥、鉀肥，達到N、P、K的含量各為15或者其他配比；將混配均勻的混合物進入螺旋形攪拌造粒機造粒。該方法存在以下不足1、經固液分離機分離的沼渣水分含量在60%左右。若達到制粒要求，沼渣水分含量應該在30%左右，因此在本專利中需加入干基秸稈粉碎物料來降低沼渣中的水分含量，若達到30%的水分含量，需要加入的秸稈粉碎物料與經固液分離機分離后的沼渣的比例約為l:l，按該比例計算，則每噸產品所消耗的沼渣(以干基計)不足20%，而消耗的秸稈粉碎物料約為50%，即由該方法形成產品的成分中50%為秸稈。2、該方法將大量未經腐熟的作物秸稈直接混入沼渣中造粒，這就造成以下三點不足一是采用該專利生產的肥料施入土壤后，由于作物秸稈的碳氮比(C/N)太高，約4080:1。秸稈在土壤中降解時，需要一定的氮，只有C/N調節到約1525:l才能降解，所以該方法的產品中能被作物利用的氮素降低。二是秸稈在土壤中分解需要25個月甚至更長時間，所以該產品施入土壤后，秸稈中含有的養分不能被作物直接吸收利用，只有等到秸稈降解后才能轉變成作物可以吸收的形態，這樣可能會導致養分供應不足，進而影響農產品產量和效益。三是未經腐熟的作物秸稈可能帶有以秸稈為寄主越冬或越夏的病蟲害，施入土壤后加重或增加該類病蟲害危害。制作沼渣有機肥是對沼渣進行綜合利用的一條有效途徑。然而沼渣中的養分含量因投料不同、投料量不同、加水量不同而有很大差別，因此，如何將沼渣與化肥進行合適的配施是研制沼渣有機肥的技術難點。
發明內容本發明在對不同原料生產出的沼渣進行大量調查及養分測定的基礎上，按不同作物的需肥規律和土壤條件，將沼渣與腐植酸、氮肥、磷肥、鉀肥及微量元素配合，提供作物專用沼渣有機肥，為沼肥簡便、快速進入農田提供了高價值的產品。該發明不僅能提高大型沼氣工程企業利潤，使沼渣有機肥的生產工業化，而且提高了沼肥的應用價值。本發明主要針對沼渣難處理、難消耗造成資源浪費和二次污染的問題，以沼渣為主要原料開發的沼渣制肥工藝。本發明所生產的產品中沼渣用量大于80%。本發明針對沼渣難以脫水固化和機械脫水烘干能耗高兩個問題，開發了淺池自然固化風干工藝。沼渣在淺池中經有氧二次發酵、風干、固化，達到制粒的水分和物性要求。本發明旨在提供既能滿足作物生長需要的養分、又能培肥土壤的沼渣有機肥及其制備方法。本發明的技術方案如下:份如下8595份，310份，12.5份，0.51份，沼渣有機肥，原料組分重』沼渣，含水量小于30wt%:腐植酸，有機質>50wt%:硫酸銨硫酸鉀硫酸錳硫酸鋅0.250.20.20.1-l份，0.3份，0.3份，0.2份。上述的沼渣是由沼氣池發酵后的母液經固液分離后，取固體部分再經風干或烘干制得，沼渣含水量小于30wt%。本發明優選方案之一，小麥專用沼渣有機肥，原料組分重量份如下沼渣(含水量小于30wt%)9093.5份；腐植酸(有機質>50wt%)35份；硫酸銨12.5份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.20.3份；硫酸鋅0.20.3份；硼酸O.l份。本發明優選方案之二，蔬菜專用沼渣有機肥，原料組分重量份如下沼渣(含水量小于30wt%)84.7590.2份；腐植酸(有機質>50wt%)510份；硫酸銨22.5份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.3份；硫酸鋅0.250.3份；硼酸O.2份。本發明沼渣有機肥的制備方法，步驟如下1、沼渣的預處理沼氣厭氧發酵池中的沼渣水分含量為8590wt^，通過料漿泵將其泵入固液分離機，經固液分離的沼渣水分為55_65wt%。將經固液分離后的沼渣送入固化池中進行風干固化，固化池深度為0.5-0.8米，固化時間5-6個月，使風干固化后的沼渣水分為30wt%以下。當增加專用翻拋機定期對固化池中的物料進行翻拋時，上述固化時間可縮短至23個月。使風干固化后的沼渣水分為30wt^以下。符合制粒條件要求。2、制粒前混配處理(1)將水分小于30wt^的沼渣用鏈式粉碎機粉碎成松散粉狀，以便于混配。(2)將粉碎成松散粉狀的沼渣與腐植酸、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸一銨、硫酸鋅、硫酸錳和硼酸按上述的原料組分重量份計量后，投入混合機內充分混配。3、制粒、整形將混配好的物料投入擠壓造粒機中擠壓制粒。將擠壓成形的柱狀顆粒投入圓盤整形機中，將顆粒整形為球狀顆粒。4、烘干、冷卻將球狀顆粒投入烘干機中，烘干至水分小于20wt^，再經冷卻機冷卻至4(TC以下。將上述冷卻后的顆粒進行篩分后包裝。本發明具有以下特點和優良效果1、促進植物生長、發育，提高作物產量，改善品質，提高肥料利用率，降低因肥料利用不當造成的環境污染。該發明中的各種營養元素能被作物直接吸收利用，沼渣中含有的氨基酸、糖類等有機物質也能被作物直接吸收利用，該發明中化肥與沼渣配合后的養分比例基本與作物需肥規律一致，所以施用該產品與農民習慣施肥處理相比，大田作物和蔬菜產量增加10.4%20.8%，果樹產量增加13.3%20.7%，蔬菜Vc含量提高1.3%15.4%，還原糖含量提高4.2%8.7%，硝酸鹽含量降低7.4%37.4%，肥料利用率提高8.6%39.4%。由于沼渣中含有大量的有機質，有機質具有的官能團對Cd、Zn等金屬離子的吸附能力遠遠超過任何其它礦質膠體，此外本發明中加入的腐植酸也可與土壤中Cd、Zn形成絡合物，從而達到降低植物對Cd、Zn等重金屬吸收的目的。所以施用本產品可以降低重金屬對農產品的毒害。2、改良土壤，提高土壤保肥、保水能力。該發明中的有機物質及添加的腐植酸通過膠體作用形成團粒結構，增加土壤微團粒結構和毛管孔隙度，降低土壤容重，提高土壤保肥、保水能力。施用該產品可以使土壤疏松，土壤有機質增加210.83%，活土層從30cm增加到45cm，水穩性團粒結構提高10.223.4%。3、提高作物抗逆能力，減少農藥用量，降低面源污染，改善環境質量。沼渣中含有的氨基酸、維生素、各種水解酶、植物激素等物質具有誘導作物抗性增強的作用。田間試驗表明施用沼肥的作物抗旱防凍能力增強，秧苗成活率提高。沼渣中的有益菌群及其分泌的活性物質對病原菌和蟲卵具有一定的抑制和殺滅作用。研究表明，施用該肥料可以防治小麥赤霉病、銹病、根腐病；玉米大小斑病；瓜類枯萎病；水稻稻瘟病、紋枯病、白葉枯病、胡麻葉斑病；甘薯軟腐病、黑斑病、花葉病；煙草赤星病、炭疽病等；還可防治蚜蟲、玉米螟、紅蜘蛛、菜青蟲、稻縱巻葉螟、稻飛虱、稻葉蟬等，因此施用該肥料具有防蟲治病、減少農藥用量、降低生長成本、提高作物產量和品質的作用。4、沼渣采用淺池固化、自然風干的處理方式，降低了設備投資和能源消耗，從而降低了生產成本。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不限于此。實施例1:小麥專用沼渣有機肥原料組分重量份如下沼渣(含水量小于30%)92份；腐植酸(有機質>50%)4.5份；硫酸銨1份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.2份；硫酸鋅0.2份；硼酸0.1份。制備步驟如下1、沼渣的預處理沼氣厭氧發酵池中的沼渣水分含量為86wt^，通過料漿泵將其泵入固液分離機，經固液分離的沼渣水分為60%。將經固液分離后的沼渣送入固化池中進行風干固化，固化池深度為0.5米，固化時間6個月，使風干固化后的沼渣水分為25wt%。符合制粒條件要求。2、制粒前混配處理將固化的沼渣用鏈式粉碎機粉碎成松散粉狀。將粉碎的沼渣與腐植酸、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸一銨、硫酸鋅、硫酸錳、硼酸等原料按原料組分比例計量后，投入混合機內充分混配。3、制粒、整形將混配好的物料投入擠壓造粒機中擠壓制粒。將擠壓成形的柱狀顆粒投入圓盤整形機中，將顆粒整形為球狀顆粒。4、烘干、冷卻將球狀顆粒投入烘干機中，烘干至水分15wt^，再經冷卻機冷卻至40°C以下。將冷卻后的顆粒進行篩分，然后包裝。實施例2、小麥專用沼渣有機肥，原料組分重量份如下沼渣(含水量小于30%)90.8份；腐植酸(有機質>50%)5份；硫酸銨1.5份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.3份；硫酸鋅0.3份；硼酸0.1份。實施例3、蔬菜專用沼渣有機肥，原料組分重量份如下沼渣(含水量小于30%)85.25份；腐植酸(有機質>50%)10份；硫酸銨2份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.3份；硫酸鋅0.25份；硼酸0.2份。制備方法如實施例l，所不同的是1、沼渣的預處理沼氣厭氧發酵池中的沼渣水分含量為90wt^，通過料漿泵將其泵入固液分離機，經固液分離的沼渣水分為61wt%。將經固液分離后的沼渣送入固化池中進行風干固化，固化池深度為0.8米，采用專用翻拋機定期對固化池中的物料進行翻拋時，固化時間3個月。使風干固化后的沼渣水分為28wt%。符合制粒條件要求。實施例4、蔬菜專用沼渣有機肥，原料組分重量份如下沼渣(含水量小于30%)90.2份；腐植酸(有機質>50%)5.5份；硫酸銨2.5份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.3份；硫酸鋅0.3份；硼酸0.2份。應用效果1、小麥專用沼渣有機肥的應用效果試驗設計和方法試驗設4個處理，分別為(l)對照不施月巴；(2)習慣施肥按當地農民的施肥量和方式施肥。基施雞糞30方公頃—1、17-17-17復合肥360kghm—2、磷酸二銨165kghm—2，拔節期追施尿素270kghm—2;(3)本發明沼渣有機肥基施實施例1中的沼渣有機肥1500kghm—2、17-17-17復合肥240kghm—2、磷酸二銨110kghm—2，拔節期追施尿素270kghm—2;(4)商品有機肥基施購買的商品有機肥(有機質》30%，N+P205+K20>4%)1500kghm—2、17-17-17復合肥240kghm—2、磷酸二銨110kghm—2，拔節期追施尿素270kghm—2。每個處理設3次重復，隨機排列，每個小區的規格是4m(寬)*12.5m(長)。小麥品種矮抗58試驗時間和地點2008年10月2009年6月在濟寧魚臺縣進行。試驗結果如表1:表1沼渣有機肥對小麥產量和土壤有機質的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表1看出，與習慣施肥處理相比，施用沼渣有機肥可以使小麥產量提高12.5%，土壤有機質含量增加10.78%;與施用商品有機肥相比，施用沼渣有機肥使小麥產量提高5.00%，土壤有機質含量增加4.63%。2、小麥專用沼渣有機肥的應用效果試驗設計和方法試驗設4個處理，分別為(l)對照不施肥；(2)習慣施肥按當地農民的施肥量和方式施肥。基施雞糞25方公頃—、15-15-15復合肥380kghm—2、磷酸二銨170kghm—2，拔節期追施尿素250kghm—2;(3)本發明沼渣有機肥基施實施例2中的沼渣有機肥1800kghm—2、15-15-15復合肥250kghm—2、磷酸二銨115kghm—2，拔節期追施尿素250kghm—2;(4)商品有機肥基施購買的商品有機肥(有機質》30%，N+P205+K20>4%)1800kghm—2、15-15-15復合月巴250kghm—2、磷酸二銨115kghm—2，拔節期追施尿素250kghm—2。每個處理設3次重復，隨機排列，每個小區的規格是3m(寬)WOm(長)。小麥品種鄭麥366試驗時間和地點2008年10月2009年6月在聊城冠縣進行。試驗結果如表2:表2沼渣有機肥對小麥產it和肥料利用率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2結果表明，與習慣施肥處理相比，施用沼渣有機肥可以使小麥產量提高12.21%，氮肥、磷肥(PA)、鉀肥(K20)利用率分別提高20.22%、34.86%、37.79%;與施用商品有機肥相比，施用沼渣有機肥使小麥產量提高2.46%，氮肥、磷肥(&05)、鉀月巴(K20)利用率分別提高2.15%、6.52%、12.02%。3、蔬菜專用沼渣有機肥的應用效果試驗設計和方法試驗設4個處理，分別為(l)對照不施肥；(2)習慣施肥按當地農民的施肥量和方式施肥，基施雞糞60方公頃—\21-8-ll復合肥750kghm—2，追施尿素1500kghm—2;(3)本發明沼渣有機肥基施實施例3中的沼渣有機肥4500kghm—2、21-8-11復合肥500kg*hm—2，追施尿素1500kg*hm—2;(4)商品有機肥基施購買的商品有機肥(有機質^30%，N+P205+K20>4%)4500kg*hm—2、21_8_11復合肥500kg*hm—2，追施尿素1500kghm—2。每個處理設3次重復，隨機排列，每個小區的規格是5.0m(寬)*5.0m(長)。蔬菜大白菜，品種為義和早秋實Fl。試驗時間和地點2009年8月11月在章丘市唐王鎮進行。試驗結果如表3:表3沼渣有機肥對大白菜產量和品質的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3結果表明，與習慣施肥處理相比，施用沼渣有機肥可以使大白菜產量提高15.63%，硝酸鹽含量降低11.19X，維生素C含量提高10.34%，還原糖含量提高6.77%;與施用商品有機肥相比，施用沼渣有機肥使大白菜產量提高6.06%，硝酸鹽含量降低4.08X，維生素C含量降低2.63%，還原糖含量提高2.16%。4、蔬菜專用沼渣有機肥的應用效果試驗設計和方法試驗設4個處理，分別為(1)對照不施肥；(2)習慣施肥按當地農民的施肥量和方式施肥，基施雞糞20方《公頃—\施15-15-15復合肥1838kg*hm—2，復合肥分一次基施，三次追施，共四次施用，其中基肥量、第一次、第二次、第三次追施量分別占施肥總量的14.3%、42.9%、16.3%、26.5%;(3)沼渣有機肥基施本發明實施例4中的沼渣有機肥4000kg*hm—2，15-15-15復合肥1225kg*hm—2;(4)商品有機肥基施購買的商品有機月巴(有機質^30%，N+P205+K20>4%)4000kghm—2，15-15-15復合月巴1225kghm—2。其中處理(3)和(4)中復合肥的施用時間和比例同處理(2)。每處理3次重復，每重復小區規格為6.5111(長)*3.2m(寬)。供試蔬菜章丘大蔥(萬新l號)，長白蔥。試驗時間和地點2007年6月11月在章丘市萬新村進行。試驗結果如表4:表4沼渣有機肥對章丘大蔥產量、品質和養分利用率的影響處理產量Vc含量硝酸鹽含量肥料利用率(％)(kg.hm-2)(mg'謂g-')(mg-kg-')NP205K20對照34401.2c6.09b141.0c---習慣施肥41697.6b6.36ab233.6a17.03b10.55b12.14b沼渣有機肥48486.4a6.46a179.5b22.75a12.84a18.93a商品有機肥46348.1ab6.48a184.8b21.00a13.77a14.12b表4顯示，與習慣施肥處理相比，施用沼渣有機肥可以使大蔥產量提高16.28%，Vc含量提高1.57%，硝酸鹽含量降低23.16%，氮肥、磷肥(P205)、鉀肥(K20)利用率分別提高33.59%、21.71%、55.93%;與施用商品有機肥相比，施用沼渣有機肥使大蔥產量提高4.61%，Vc含量降低0.31%，硝酸鹽含量降低2.87%，磷肥(P205)利用率降低6.75%，氮肥、鉀肥(K20)利用率分別提高8.33%、34.07%。說明表1表4中數據使用DPSv2.00統計軟件進行方差分析，應用Ducan新復極差法進行多重比較，處理數據間的不同字母表示差異達到5%顯著水平，這是本領域的常規標識。9權利要求沼渣有機肥，其特征在于原料組分重量份如下沼渣，含水量小于30wt％，85～95份，腐植酸，有機質＞50wt％，3～10份，硫酸銨1～2.5份，硫酸鉀0.5～1份，磷酸一銨0.25～1份，硫酸錳0.2～0.3份，硫酸鋅0.2～0.3份，硼酸0.1～0.2份。2.如權利要求1所述的沼渣有機肥，其特征在于小麥專用沼渣有機肥的原料組分重量份如下沼渣9093.5份；腐植酸35份；硫酸銨12.5份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.20.3份；硫酸鋅0.20.3份；硼酸0.1份。3.如權利要求1所述的沼渣有機肥，其特征在于蔬菜專用沼渣有機肥的原料組分重量份如下沼渣84.7590.2份；腐植酸510份；硫酸銨22.5份；硫酸鉀1份；磷酸一銨1份；硫酸錳0.3份；硫酸鋅0.250.3份；硼酸0.2份。4.權利要求1所述的沼渣有機肥的制備方法，步驟如下(1)沼渣的預處理沼氣厭氧發酵池中的沼渣水分含量為8590wt^，通過料漿泵將其泵入固液分離機，經固液分離的沼渣水分為5565wt^，將經固液分離后的沼渣送入固化池中進行風干固化，固化池深度為0.50.8米，固化時間56個月，使風干固化后的沼渣水分為30wt%以下；(2)制粒前混配處理①將水分小于30wt^的沼渣用鏈式粉碎機粉碎成松散粉狀；②將粉碎成松散粉狀的沼渣與腐植酸、硫酸銨、硫酸鉀、磷酸一銨、硫酸鋅、硫酸錳和硼酸按原料組分重量份計量后，投入混合機內充分混配；(3)制粒、整形將混配好的物料投入擠壓造粒機中擠壓制粒，將擠壓成形的柱狀顆粒投入圓盤整形機中，將顆粒整形為球狀顆粒；(4)烘干、冷卻將球狀顆粒投入烘干機中，烘干至水分小于20wt^，再經冷卻機冷卻至4(TC以下。全文摘要本發明涉及一種沼渣有機肥及其制備方法，該沼渣有機肥以沼渣為主要原料(用量大于80％)，與腐植酸、氮肥、磷肥、鉀肥及微量元素配合。針對沼渣難以脫水固化和機械脫水烘干能耗高兩個問題，本發明利用淺池自然固化風干工藝，使沼渣在淺池中經有氧二次發酵、風干、固化，達到制粒的水分和物性要求。本發明的沼渣有機肥既能滿足作物生長需要的養分又能培肥土壤，提高產量。文檔編號C05F5/00GK101774848SQ20101001134公開日2010年7月14日申請日期2010年1月18日優先權日2010年1月18日發明者劉兆輝,張培蘋,張玉鳳,李軍,李彥,董亮,陳廣思申請人:山東省農業科學院土壤肥料研究所