一种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法，将固液分离后的沼渣掺合切碎的秸秆，搅拌均匀后，添加草木灰或生石灰进行二次发酵，得到沼渣发酵产物；将沼渣发酵产物与生物碳掺混，添加粘合剂；经过造粒烘干，后得到沼渣-生物碳有机肥。本发明不添加化肥，是一种纯粹的有机肥。本发明可以提高农作物的产量和质量，减少肥料对环境的负面影响，并且对于土壤的改良和土地的持续利用很有裨益。本发明利用水葫芦制作生物碳作为肥料载体有助于解决水葫芦的出路问题；利用秸秆为辅料进行发酵可以消纳大量的农业废弃物。此外鉴于生物碳具有固碳效应，可减少温室气体排放，本产品的开发利用有助于减缓温室效应。
【专利说明】一种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农业肥料【技术领域】，特别涉及一种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备 方法。
【背景技术】
[0002] 改革开放以来，我国农产品产量增长幅度很大，化肥的贡献功不可没。然而随着时 间积累，化肥的副作用日益凸显：化肥造成土壤板结，影响土壤的透气性，长期施用降低土 壤生产力；化肥的残留物对环境的影响不可估量，例如氮肥会以硝酸盐的形式长期污染地 下水，多余的氮肥磷肥钾肥随着降雨径流进入水体造成水体富营养化。此外随着生活水平 的提高，广大群众喜欢有机食品，化肥种植的作物，其品质与有机食品相去甚远：硝酸盐含 量高，维生素等含量低，口感差，长期食用对人体健康不利。因此亟需发展生态有机肥。
[0003] 几十年来我国政府大力推广沼气，农村沼气工程普及率较高，产生了大量的沼液、 沼渣，如果这些沼液、沼渣得不到充分的利用处理，不但会影响沼气工程的正常运转，而且 会造成新的环境污染。以沼渣制作有机肥是解决沼渣出路的好办法。沼渣营养成分齐全： 含有30 %?50 %左右的有机质、10 %?20 %左右的腐质酸、1 %?2 %左右的全氮、0. 8 %左 右的全磷、1. 2%左右的全钾；并且还含有硼、铜、锌等微量元素，是生产高效（生物）有机复 合肥的优良基础原料。
[0004] 生物碳是生物质在一定条件下发生不完全热降解得到的产物。生物碳对于地球环 境具有多种好处：生物质内的碳被锁定在生物碳内，从而减少了二氧化碳等温室气体的排 放量，有助于减轻全球气候变暖；性能优良的生物碳可应用于污水处理、废气处理等领域； 普通的生物碳可以作为土壤改良剂，因其孔洞结构很容易聚集营养物质和有益微生物，可 提高土壤涵养水分及保存养分的能力，最终达到增加作物产量并且改良土壤的效果。已有 研究证明，南美亚马逊流域黑土壤中的木炭可以使土壤肥力维持一个世纪之久，那儿的土 壤不需耕耘灌溉，依旧十分肥沃。目前植物根茎，木屑和秸杆等加工制成生物碳的研究已有 报道。
[0005] 国内已有利用沼渣为原料制造肥料的专利申请，例如：申请号为CN101423425(沼 渣综合利用生产活性生物有机肥及其方法），申请号CN101774848A(沼渣有机肥及其制备 方法），以及申请号CN101229982A (-种利用沼渣生产有机复混肥的方法）。但均未涉及利 用生物碳来制造沼渣有机肥的内容。
[0006] 中国专利文件CN101774848A针对沼渣难以脱水固化和机械脱水烘干能耗高的问 题，提出了利用浅池自然固化风干的工艺，沼渣在浅池中经有氧二次发酵、风干、固化，达 到制粒的水分和物性要求；但是所提浅池自然固化风干工艺需要5-6个月的固化时间，并 且这种二次发酵方式效率不高，有可能使得发酵不完全。为了提高产量，不少沼渣制肥工艺 都采取了添加化肥的做法，如中国专利文件CN101229982A(-种利用沼渣生产有机复混肥 的方法）和CN101774848A(沼渣有机肥及其制备方法）；这样虽然能够在短期内取得高产， 但长期来看对土壤还是具有负面影响。并且，对于生产高品质的绿色食品来说，添加了化肥 的沼渣肥仍然是不适合的。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是提供一种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法；这种纯粹的 有机肥以生物碳为载体，以沼渣为主要原料，辅料是秸杆，在制造过程中不添加任何化肥。
[0008] 本发明是通过以下技术步骤实现的：
[0009] -种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法，将固液分离后的沼渣掺合切碎的秸 杆，搅拌均匀后，添加草木灰或生石灰进行二次发酵，得到沼渣发酵产物；将沼渣发酵产物 与生物碳掺混，添加粘合剂；经过造粒烘干至水分小于18%，后得到沼渣-生物碳有机肥。
[0010] 所述的秸杆含水率低于10% ;秸杆切碎程度为3?6mm ;沼渣：秸杆重量比为： 3:1?4:1 ;搅拌均匀后的混合物水份质量含量控制在55%?65%，加入草木灰或生石灰 调节pH值为7?7. 3 ;所述二次发酵具体步骤为：每24小时通风2?3次，两次通风间隔 8?12小时，每次通风时间为2?3分钟，每6?8天翻堆一次，经过40天以上，沼渣发酵 产物外观呈茶褐色，沼渣发酵产物腐熟后即完成二次发酵过程。
[0011] 上述方法中，所述的生物碳为水葫芦生物碳或者秸杆等农业废弃物制成的生物 碳，粒径为5?10mm ;生物碳的加入量占沼渣发酵产物、生物碳和粘合剂总重量的10%? 15%。
[0012] 上述方法中，所述粘合剂为凹凸棒粘土粉，其加入量占沼渣发酵产物、生物碳和粘 合剂总重量的1 %?2%。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0014] 1.利用生物碳作为肥料增效载体（用于肥料养分缓/控释的控释材料），以沼渣 为主要原料制备有机肥；可以提高农作物的产量和质量，改良土壤并减少肥料对环境的负 面影响。
[0015] 2.利用秸杆为辅料对沼渣进行二次发酵，可降低沼渣含水率和改善透气性，有助 于降低沼渣脱水成本，并有利于农作物对养分的吸收利用。
[0016] 3.本发明不添加化肥，是一种纯粹的有机肥。本发明可以提高农作物的产量和质 量，减少肥料对环境的负面影响，并且对于土壤的改良和土地的持续利用很有裨益。
[0017] 4.本发明贯彻了废物利用和循环经济的思想：利用水葫芦制作生物碳作为肥料 载体有助于解决水葫芦的出路问题；利用秸杆为辅料进行发酵可以消纳大量的农业废弃 物。
[0018] 5.此外鉴于生物碳具有固碳效应，可减少温室气体排放，本产品的开发利用有助 于减缓温室效应。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1本发明的技术路线图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不 限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1所示，沼气池中沼渣水分含量为87%，通过料浆泵将其泵入固液分离机， 经固液分离的沼渣水分为55%。将晒干的稻草秸杆（含水率不超过10%)切碎，切碎程度 为6mm。将沼渣与秸杆按3:1的比例（重量比）搅拌混勻，加入草木灰调节pH至7. 1，将混 合物堆制置于大棚，在地面上铺设塑料膜，将混合物均匀在塑料膜上，下部埋设通风管，以 小型鼓风机供气，每24小时通风3次，两次通风间隔8小时，每次通风时间为3分钟。每 6?8天翻堆一次，经过40天后得到沼渣发酵产物，沼渣发酵产物外观呈茶褐色、结构疏 松。移置大棚外自然风干至含水率小于35%，后用链式粉碎机粉碎成松散粉状。
[0023] 将沼渣发酵产物与水葫芦生物碳投入混合机内充分混配，加入凹凸棒粘土粉作为 粘合剂，沼渣发酵产物、水葫芦生物碳、凹凸棒粘土粉的加入量分别为83%，15%，和2% (重量百分数）。将混配好的物料投入挤压造粒机中挤压制粒。将挤压成形的柱状颗粒投 入圆盘整形机中，将颗粒整形为球状颗粒。将球状颗粒投入烘干机中，烘干至水分小于 18%，再经冷却机冷却至35°C以下，将上述冷却后的颗粒进行筛分后包装入库。
[0024] 上述水葫芦生物碳的方法制备生物碳：将水葫芦切除其根以及叶，取其茎部（整 个茎部），用水淋洗；切碎至lcm，阳光下自然晾晒6天，至含水率14. 8 %。将初步脱水后的 原料投入管式炉，在加热前，往炉内通20分钟气速为250cm3/min的氮气，使反应炉内为无 氧环境。设定反应温度为450°C，快速升温（8分钟达到目标温度），随后恒温反应时间为 40分钟，恒温热解完成后，关闭电源，保持反应炉的封闭状态，自然降温，得到水葫芦生物碳 (降至室温之后取出）（粒径为5?10mm)。
[0025] 将上述制得的沼渣有机肥用于种植番茄，做了 3种处理并做了对比。第一种处理： 仅施用化肥（尿素+过磷酸钙+硫酸钾），施用量60kg/亩；第二种处理：仅使用本法所制 的沼渣有机肥，施用量150kg/亩；第三种处理：施用化肥（尿素+过磷酸钙+硫酸钾）+沼 渣有机肥，施用量为化肥30kg/亩，有机肥80kg/亩）。结果见下表，由下表可见，施用生物 碳有机肥虽然产量略低于化肥，但品质显著提高，表现在硝酸盐含量较低（比单独施用化 肥低34%)，维生素 C(Vc)含量较高（比单独施用化肥高51%);更重要的是土壤有机质提 高（使用一年后）。如果既要追求产量又要兼顾品质，可采用'沼渣有机肥+化肥'的模式 (比单独施用化肥高14% )。从长期来看生物碳改良土壤的效应很明显。
[0026]
【权利要求】
1. 一种以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法，其特征在于：将固液分离后的沼渣掺 合切碎的秸杆，搅拌均匀后，添加草木灰或生石灰进行二次发酵，得到沼渣发酵产物；将沼 渣发酵产物与生物碳掺混，添加粘合剂；经过造粒烘干，后得到沼渣-生物碳有机肥。
2. 如权利要求1所述以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法，其特征在于：所述的秸 杆含水率低于10%;秸杆切碎程度为:T6mm ;沼渣：秸杆重量比为：3:1 ~ 4:1;搅拌均匀后 的混合物水份含量控制在559Γ65%，加入草木灰或生石灰调节pH值为疒7. 3 ;所述二次发酵 具体步骤为：每24小时通风2~3次，两次通风间隔8~12小时，每次通风时间为2~3分钟， 每6~8天翻堆一次，经过40天以上，沼渣发酵产物外观呈茶褐色，沼渣发酵产物腐熟后即 完成二次发酵过程。
3. 如权利要求1所述以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法，其特征在于：所述的生 物碳为水葫芦生物碳或者秸杆制成的生物碳，粒径为5~10mm ;生物碳的加入量占沼渣发酵 产物、生物碳和粘合剂总重量的1 〇°/Γ 15%。
4. 如权利要求1所述以生物碳为载体的沼渣有机肥制备方法，其特征在于：所述粘合 剂为凹凸棒粘土粉，其加入量占沼渣发酵产物、生物碳和粘合剂总重量的19Γ2%。
【文档编号】C05F15/00GK104086238SQ201410254165
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】利锋, 龙小林 申请人:华南理工大学