本发明涉及一种颗粒有机肥，具体涉及一种利用纯秸秆发酵固体副产物制备的颗粒有机肥，及其制备方法。
背景技术：
据联合国环境规划署报道，世界上种植的农作物每年可提供各类秸秆约20亿吨，我国农作物秸秆年产量为7亿吨左右，列世界之首，折合标准煤量3.53亿吨，占全世界秸秆总量的30％左右。我国每年农作物秸秆资源量约占生物质资源量的近一半。农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但是长期以来由于受消费观念和生活方式的影响，我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧，没有得到合理开发利用。
以秸秆为原料开发生物质能源，不仅可以直接推进农村经济的发展，增加农民的收入，实现农业的可持续发展。在促进我国经济进步的同时，减少温室气体的排放，最大限度的保护好我们赖以生存的环境。
因纯秸秆生物发酵存在发酵困难、发酵效率低、产气系数低等瓶颈问题，大多数地区，进行秸秆发酵都会添加畜禽粪便，产生的固体副产物存在畜禽废弃物的抗生素和重金属污染超标的风险。因此，如何提高发酵效率以及纯秸秆生物质固体副产物综合利用成为了急需解决的问题。
随着大量施用化肥带来对江河湖泊等生产环境的污染，造成土壤结构破坏，土壤板结、盐碱酸化等问题，人们开始控制化肥的使用，国家开始推行“化肥零增长”，推行有机肥料、生物有机肥料的使用，提升土壤质量，关注食品安全。生物有机肥料由于其独特的生物活性和对土壤的改良作用，受到从事绿色农业、有机农业人们的青睐。
秸秆生物质发酵固体副产物，含有较全面腐植酸、有机质、全氮、全磷、全钾及速效的氮、磷、钾等成份，这些均可为作物提供养料，促进作物的生长。
现有技术中生物有机肥料，多以牛羊等畜禽粪便与作物秸秆、中药渣、醋渣等工业、农业废弃物进行腐熟发酵，添加菌剂制备而成。因纯植物秸秆，不易腐熟发酵，耗时长等原因，以秸秆为主要原材料制备有机肥料或者生物有机肥料的，会加入畜禽粪便进行腐熟发酵，但其会有抗生素和重金属污染超标的风险。因此，缺乏以纯植物秸秆发酵后制备生物有机肥料的技术，也没有以纯植物秸秆发酵固体副产物产物制备缓释颗粒生物有机肥料的相关技术。
技术实现要素：
本发明的目的在于：提供一种纯秸秆发酵固体副产物制备的颗粒有机肥，重金属和抗生素含量极低，无害化程度高，可减少施肥对环境的污染。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
提供一种利用纯秸秆发酵固体副产物制备的颗粒有机肥，它是将纯秸秆生物质发酵固体副产物再次腐熟发酵后，在腐熟发酵固体副产物中添加膨润土和脲醛树脂制得的缓释颗粒生物有机肥。
所述的颗粒有机肥中，所述腐熟发酵固体副产物与膨润土、脲醛树脂的质量比为：8～10:1～3:1～3。
所述的纯秸秆生物质发酵固体副产物优选通过以下方法制备：将新鲜的或经储存的秸秆粉碎成颗粒物料，然后加入占颗粒物料重量0.01～0.1‰的纤维素酶于35-45℃下水解24～48hr，水解后物料在40-50℃下厌氧发酵，发酵结束后物料经固液分离得到所述的发酵固体副产物。所述的水解温度优选37-39℃，更优选38℃；所述的厌氧发酵温度优选46-48℃。
本发明优选的方案中，所述的经储存的秸秆优选通过以下方法储存：将秸秆粉碎至2-5cm，调节秸秆含水量至55％～75％，然后在粉碎的秸秆中喷洒含有秸秆发酵剂菌种的水溶液，使秸秆发酵剂菌种占秸秆重量的0.01-0.1‰，然后加入秸秆发酵剂菌种，再将秸秆压实密封存储备用。采用该储存方法可以有效地避免秸秆在存储过程中的易腐烂现象。
本发明优选的方案中，所述的腐熟发酵是在40-50℃下堆沤发酵，期间按照发酵物料腐熟的温度变化及含水量变化确定翻抛的频率；物料温度与外界温度持平且含水量在40-50％、ph在6.0-8.5时结束发酵。
本发明优选的方案中，所述腐熟发酵固体副产物与膨润土、脲醛树脂的质量比为：8:1:1。
本发明优选的颗粒有机肥中，进一步含有占颗粒有机肥重量0.5～1％的复合微生物菌剂；所述的复合微生物菌剂优选由纳豆芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、乳酸菌或枯草芽孢杆菌中的任意两种以上组成。
在此基础上，本发明进一步提供制备所述颗粒有机肥的方法，包括以下步骤：
1)将新鲜的或经储存的秸秆粉碎成颗粒物料，然后加入占颗粒物料重量0.01～0.1‰的纤维素酶于35-45℃下水解24～48hr，水解后物料在40-50℃下厌氧发酵，发酵结束后物料经固液分离得到所述的发酵固体副产物；
2)将1)所得发酵固体副产物在40-50℃下堆沤发酵，期间按照发酵物料腐熟的温度变化及含水量变化确定翻抛的频率；物料温度与外界温度持平且含水量在40-50％、ph在6.0-8.5时结束发酵，发酵后的固体副产物研磨过筛得到腐熟发酵固体副产物；
3)将2)得到的腐熟发酵固体副产物中依次加入膨润土、脲醛树脂进行搅拌，使腐熟发酵固体副产物与膨润土、脲醛树脂的质量比为：8～10:1～3:1～3；得到缓释有机肥湿料；
4)将3)得到的缓释有机肥湿料经造粒、干燥、冷却后得到缓释颗粒生物有机肥。
本发明优选的所述制备方法中，步骤4)在冷却后进一步对颗粒进行喷洒复合微生物菌剂；所述的复合微生物菌剂由纳豆芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、乳酸菌中的两种或多种组成。
与现有技术相比，本发明的颗粒有机肥具有以下有益效果：
1.原材料绿色、有机、不含抗生素等物质，重金属含量远低于其他发酵方法。
本发明颗粒有机肥以纯秸秆发酵得到的固体副产物为原料制备，所述原料由独特的发酵方式获得，发酵过程中不添加任何禽畜粪便或废弃物，因此所得发酵产物不仅抗生素等物质，而且有机质和养分含量高。由此提高了本发明颗粒有机肥的品质。
2.颗粒有机肥缓释效果好，耐候性强，肥效长。
由于脲醛树脂粘度较大，有利于生物有机颗粒肥的成型，同时其内的氮素的能够缓慢释放，构成缓释营养，并通过起包裹作用，形成氮磷钾的持续有效释放，因此添加脲醛树脂使得本发明的颗粒有机肥延长了养分释放期。另外脲醛树脂的添加还可增加土壤微生物活动，促进土壤团粒的形成，并且具有抗御淋溶的特性。此外，本发明的颗粒肥由于添加了脲醛树脂而具有优良的耐低温性能，可平稳度过冬季寒冷期，且保持肥效，较常规的生物有机肥料，肥料的有效期可以延长6-12个月。
具体实施方式
以下通过列举实施例的方式进一步详细阐述本发明的技术方案及其效果，但本发明的方案不限于所列举的实施例。
实施例1
一种利用纯秸秆发酵固体副产物制备颗粒有机肥的方法，包括以下步骤：
(1)秸秆发酵
秸秆经过切断、粉碎处理至0-2厘米长，通过传送带定量传送至水解池内。池内设置热水循环加热系统使料液温度保持在38℃左右。物料从水解池由泵房中的进料螺杆泵泵入发酵罐，保持发酵罐里温度48℃，秸秆进行发酵。单个发酵单元罐体配备相应的搅拌机，保证罐内物料的完全混合，使微生物与有机质充分接触和降解。
(2)固液分离
罐内发酵物从发酵罐由出料口进入固液分离机，进行分离，得到脱水秸秆生物质能源的发酵固体副产物。液体全部回流进入全回流系统。
(3)秸秆生物质能源的发酵固体副产物堆沤发酵
将脱水后的秸秆生物质能源的发酵固体副产物运往发酵池中，堆沤发酵，采用槽式发酵。发酵结束时，发酵温度基本与外界温度持平，含水量保持在40-50％，ph在6.0-8.5。发酵后的秸秆生物质能源的发酵固体副产物过筛，未通过筛孔的将进入研磨机进行研磨，研磨后将通过传送带送入继续过筛。
(4)生产颗粒有机肥料
过筛后的秸秆生物质能源的发酵固体副产物经无轴螺旋输送机送至立式搅拌机，立式搅拌机中依次加入膨润土、脲醛树脂进行搅拌。各原材料重量配比如下：秸秆生物质能源的发酵固体副产物为:膨润土:脲醛树脂＝8:1:1。
搅拌后的混合料进入造粒机进行造粒，得到颗粒缓释有机肥湿料。有机肥湿料由烘干进料皮带机运往列管喷气式烘干机，然后经由冷却进料皮带机进入冷却筛分机冷却。
(5)喷菌后包装
有机颗粒肥，经烘干冷却后，进入喷菌位置。喷菌选用复合微生物菌剂，为纳豆芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、乳酸菌共同组成的复合微生物菌剂。进行喷菌后，由斗式提升机将成品的颗粒肥运往成品包装料仓包装。
实施例2
一种利用纯秸秆发酵固体副产物制备颗粒有机肥的方法，包括以下步骤：
(1)秸秆发酵
秸秆经过切断、粉碎处理至长度在1.5厘米以内，通过铲车装载进入进料箱。同时，传送带匀速将进料箱中的物料定量传送至水解池内。池内设置热水循环加热系统使料液温度保持在40℃左右。
物料从水解池由泵房中的进料螺杆泵泵入发酵罐，罐体采取保温和加热，保持发酵罐里温度46-48℃，搅拌桨转速设为30转/分钟，保证罐内物料的完全混合。
(2)固液分离
罐内的发酵物从发酵罐由出料螺杆泵泵入固液分离机，进行分离，得到含水量为55-65％的脱水秸秆生物质能源的发酵固体副产物。液体全部回流进入全回流系统用作进料调节用水。
(3)秸秆生物质能源的发酵固体副产物堆沤发酵
将脱水后的秸秆生物质能源的发酵固体副产物运往发酵池中，堆沤发酵，采用槽式发酵。按照秸秆生物质能源的发酵固体副产物腐熟的温度变化及含水量变化，确定翻抛的频率，维持中温40-50℃。发酵结束时，发酵温度基本与外界温度持平，含水量保持在40-50％，ph在6.0-8.5。发酵后的秆生物质能源的发酵固体副产物过筛，未通过筛孔的固体副产物将进入研磨机进行研磨，研磨后将通过传送带送入继续过筛。
(4)生产颗粒有机肥料
过筛后的秸秆生物质能源的发酵固体副产物经无轴螺旋输送机送至立式搅拌机，立式搅拌机中依次加入膨润土、脲醛树脂进行搅拌。各原材料重量配比如下：秸秆生物质能源的发酵固体副产物为:膨润土:脲醛树脂＝8:1:1。搅拌后的混合料进入造粒机进行造粒，得到颗粒缓释有机肥湿料。
有机肥湿料由烘干进料皮带机运往列管喷气式烘干机，然后经由冷却进料皮带机进入冷却筛分机冷却。
(5)喷菌后包装
有机颗粒肥，经烘干冷却后，进入喷菌位置。喷菌选用地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌的复合微生物菌剂，进行喷菌后，由斗式提升机将成品的颗粒肥运往成品包装料仓包装。
效果检测
1.检测实施例2步骤(3)所得的腐熟发酵固体副产物中有机质、总养分及无害化成分的指标，结果显示，实施例2的腐熟发酵固体副产物有机质含量(以烘干基计)为54.85％，总氮含量(以n计)是2.25％，磷含量(以p2o5计)是0.76％，钾含量(以k2o计)是2.07％，总养分共计5.08％；而砷含量为1.32mg/kg，汞含量为0.46mg/kg，铅含量为4.05mg/kg，铬含量为9.08mg/kg，镉含量为0.026mg/kg。
可见，本发明的颗粒有机肥原料无害化程度高，重金属含量均显著低于有机肥无害化的国家标准；而且有机质和养分含量非常高，可大大降低进一步制备有机肥的生产成本。