一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥及其制備方法，將沼渣和膨松劑混合形成發酵原料，將復合微生物菌劑接種到發酵原料中混勻進行發酵，并在發酵完成后添加尿素、磷酸二銨、氯化鉀無機鹽和棕色固氮菌、菌根真菌、硅酸鹽菌、光合細菌醋酸菌、雙歧桿菌、酵母菌，制成所述生物有機肥；復合微生物菌劑包括芽孢桿菌屬、假單胞桿菌屬、葡萄球菌屬、鏈霉菌屬、青霉菌屬、曲霉菌屬和木霉屬的菌株。本發明利用制成的復合固體菌劑，對沼渣的好氧發酵十分有針對性，可有效提高沼渣的發酵速率，縮短發酵時間，實現沼渣高附加值生產、無害化處理和資源化利用；解決村鎮能源和環境問題，推動新農村和城鎮建設的快速發展。
【專利說明】一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于利用復合微生物菌劑制備生物有機肥領域，具體涉及一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥及其制備方法。
【背景技術】
[0002]我國利用農業廢棄物直接發酵制沼氣非常普遍，但對于沼渣的利用過于粗糙簡單，也對環境造成污染。而對于城市中的有機垃圾，國內多是將油脂生產生物柴油，水處理成中水回用，固體殘渣厭氧發酵產生沼氣發電。但對沼渣，也無更好的利用方法。有研究認為，沼渣可通過兩種方式進行處理:一種是通過特殊的消毒工藝，制成富含生物蛋白質的飼料，但因為其特殊性質，存在一定的安全隱患；一種是通過堆肥處理，轉化成為高品質的生物有機肥，這已成為沼渣處理的主要趨勢。生物有機肥與無機化肥相比，安全，無毒、無害，作物的抗病蟲害能力更強，更有效提高氮、磷、鉀的利用率，改善土壤品質，提高土壤保水、保肥和透氣的能力。目前，沼渣好氧發酵生產有機肥的研究很少，大多發酵時間長，沒有針對性，且沒有沼渣制生物有機肥生產工業化的生產方法與步驟，以至于無法合理、高效利用沼渣，導致大量沼渣廢棄，污染環境，危害人類健康。

【發明內容】

[0003]本發明提供了一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥及其制備方法，通過利用沼渣好氧發酵的工業化生產，極大地增加了生物有機肥的生產效率，提高了生物有機肥的肥力，而且可以降低沼渣對環境造成的污染，促進農業的發展。
[0004]為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案予以實現:
一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，它包括以下步驟:
(1)將沼渣和膨松劑按質量比3:f 5:1混合均勻形成發酵原料，控制發酵原料含水率在50%~60%之間，C/N在25~40之間；
(2)將復合微生物菌劑接種到所述發酵原料中混勻，堆成高度0.SnTl.5m之間的堆體，用鼓風機向插入堆體的通風管道通氣，風速為8L/min"l5L/min,進行發酵；
(3)在發酵過程保證5(T60°C的堆體溫度保持8d以上，堆體PH值在5.5~7.5之間，2~3天翻堆I次，堆肥約15~20天得有機肥；
(4)堆肥腐熟后，添加尿素、磷酸二銨、氯化鉀到所述有機肥中，混勻，質量比為有機肥:尿素:磷酸二銨:氯化鉀=7:1:1:1 ;再添加棕色固氮菌、菌根真菌、硅酸鹽菌、光合細菌醋酸菌、雙歧桿菌、酵母菌，菌的添加量為有機肥質量的3%。，制得生物有機肥。
[0005]對上述技術方案的進一步改進，所述沼渣為含油類餐廚垃圾通過沼氣池厭氧發酵后剩余的沼渣細料，其含水量為80-90%，營養成分占10%~20% ;所述營養成分中含有有機質36%~49%，腐殖酸10. 1~24.6%，粗蛋白5、％，氮0.4^0.6%，鉀0.6^1.2%，營養成分中余量為礦物質。
[0006]對上述技術方案的進一步改進，所述膨松劑指含水量為5%~?Ο%的麩皮、木屑、秸桿、谷殼農業廢棄物。
[0007]對上述技術方案的進一步改進，所述復合微生物菌劑包括芽孢桿菌屬、假單胞桿菌屬、葡萄球菌屬、鏈霉菌屬、青霉菌屬、曲霉菌屬和木霉屬的菌株。
[0008]對上述技術方案的進一步改進，所述芽孢桿菌屬為枯草芽孢桿菌BCRC 10058、地衣芽孢桿菌BCRC 15413、巨大芽孢桿菌BAB-2927、枯草芽孢桿菌JM4、巨大芽孢桿菌BAB-2761中的至少一種；
所述假單胞桿菌屬為熒光假單胞菌PC17 ；
所述葡萄球菌屬為木糖葡萄球菌JCM 2418、木糖葡萄球菌ATCC 29971、肉葡萄球菌IP105758、木糖葡萄球菌F11、肉葡萄球菌CIP103274中的至少一種；
所述鏈霉菌屬為細黃鏈霉菌HBUM174047 ；
所述青霉囷屬為淡紫擬青霉；
所述曲霉菌屬為黑曲霉BAB1132、灰綠曲霉NBRC 15417、黑曲霉Ter331、黑曲霉C3-1中的至少一種；
所述木霉屬為綠色木霉NW537、綠色木霉Grl35、康氏木霉FUE9中的至少一種。
[0009]對上述技術方案的進一步改進，所述步驟(2)中復合微生物菌劑的接種量為發酵原料質量的5%0。 [0010]對上述技術方案的進一步改進，所述腐熟是指堆肥體積比剛堆時縮小2/3~1/2 ；堆體呈褐色或黑褐色，有黑色汁液，有氨臭味；將腐熟的堆肥與清水按1:5比例混勻攪拌后，放置3飛分鐘，其浸出液呈淡黃色。
[0011]本發明還提供了利用所述的制備方法制得的生物有機肥，所述生物有機肥有機質含量大于50% ;水分含量:10-20% ；pH值:5.5~8.5 ;有效活菌數大于0.25億/g。
[0012]與現有技術相比，本發明具有以下優點和技術效果:
1、本發明所制生物有機肥，是以農業生產產生的有機廢棄物和城市有機廢棄垃圾為原料厭氧發酵產生的沼渣再次進行好氧發酵所得，進一步降解有機物，使得原料徹底腐熟，不會因二次發酵而灼燒根系。
[0013]2、從多種農業微生物菌劑中篩選出最適合沼渣好氧發酵所需的多種微生物，所制成的復合固體菌劑，對沼渣的好氧發酵十分有針對性，可有效提高沼渣的發酵速率，縮短發酵時間，促進沼渣發酵的工業化生產。
[0014]3、沼渣配合特制復合固體菌劑好氧發酵后，富含活性微量元素、氨基酸、寡聚糖、輔酶、維生素、吲哚乙酸和細胞分裂素等多種微量元素，滿足植物生長所需的多種營養。
[0015]4、堆肥腐熟后，添加尿素、磷酸二銨、氯化鉀和棕色固氮菌、菌根真菌、硅酸鹽菌、光合細菌醋酸菌、雙歧桿菌、酵母菌入生物有機肥中，進一步補充了肥料的營養成分，改善土壤結構，活化土壤，提高土壤透性，促進植物對營養元素的吸收，還能提高植物的抗病、抗逆能力。
[0016]5、本發明所制生物有機肥，符合我國有機肥料的農業行業標準NY884-2012，且通過適量添加其他無機肥料，滿足植物生長的多方面需求，降低栽培成本，減輕農民負擔，解決村鎮能源和環境問題，推動新農村和城鎮建設的快速發展。
【具體實施方式】[0017]下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步詳細的說明。
[0018]實施例1
本發明所述利用沼渣好氧發酵制備生物有機肥的制備方法，包括以下步驟:
1、將沼渣和膨松劑按質量比3:1混合均勻形成發酵原料，控制發酵原料含水率在50%~60%之間，C/N在25~40之間。
[0019]所述沼渣為含油類餐廚垃圾通過沼氣池厭氧發酵后剩余沼渣細料，其含水量為80~90%，營養成分占10%~20%。所述營養成分中含有有機質36%~49%，腐殖酸10.1~24.6%，粗蛋白5~9%，氮0.4~0.6%，鉀0.6~1.2%，余量為礦物質。
[0020]本發明所述膨松劑指含水量在5%~10%之間的麩皮、木屑、秸桿、谷殼等各類常見農業廢棄物，其可提高發酵原料的C/N值，使發酵原料保持疏松，充滿空氣，以達到好氧發酵對氧氣的要求。
[0021]本發明所述含水率的測定步驟為:稱取試樣20g，在105° C下干燥4~6h，恒重至0.01g測定試樣重量M，含水率用公式W= (20-M) /20X100%計算，式中W為含水率(％)，M為干燥后試樣重量(g)。
[0022]本發明所述C/N比是樣品有機物中碳的總含量與氮的總含量的比，C/N比的測定步驟為:整個堆肥期間堅持每天采集試樣，先進行干燥、粉碎，然后進行測定。總碳(TOC)測定用NY525-2012所述重鉻酸鉀容量法，總氮測定采用NY525-2012所述凱氏定氮法。
[0023]2、將復合微生物菌劑接入到發酵原料中混勻，復合微生物菌劑的接種量為發酵原料總質量的5%。，將發酵原料堆成高度1.0m的堆體進行發酵，用鼓風機向插入堆體的通風管道通氣，風速為10L/min。
[0024]本發明所述復合微生物菌劑包括芽孢桿菌屬、假單胞桿菌屬、葡萄球菌屬、鏈霉菌屬、青霉菌屬、曲霉菌屬和木霉屬的菌株，可快速分解沼渣中殘留的糖分、蛋白質、油脂和纖維素，同時生產活性微量元素、氨基酸、寡聚糖、輔酶、維生素、吲哚乙酸和細胞分裂素等多種植物生長所需的營養物質。
[0025]所述芽孢桿菌屬為枯草芽孢桿菌BCRC 10058、地衣芽孢桿菌BCRC 15413、巨大芽孢桿菌BAB-2927、枯草芽孢桿菌JM4、巨大芽孢桿菌BAB-2761中的至少一種；
所述假單胞桿菌屬為熒光假單胞菌PC17 ；
所述葡萄球菌屬為木糖葡萄球菌JCM 2418、木糖葡萄球菌ATCC 29971、肉葡萄球菌IP105758、木糖葡萄球菌F11、肉葡萄球菌CIP103274中的至少一種；
所述鏈霉菌屬為細黃鏈霉菌HBUM174047 ；
所述青霉囷屬為淡紫擬青霉；
所述曲霉菌屬為黑曲霉BAB1132、灰綠曲霉NBRC 15417、黑曲霉Ter331、黑曲霉C3-1中的至少一種；
所述木霉屬為綠色木霉NW537、綠色木霉Grl35、康氏木霉FUE9中的至少一種；上述復合微生物菌劑中的具體菌株均來自于市售產品。
[0026]3、在所述發 酵過程中，環境溫度通常在40°C左右，發酵期間保證50~60°C的堆體溫度保持8d以上。堆體溫度不超過65°C，堆體pH值在5.5~7.5之間。2天翻堆I次，堆肥15天制得有機肥。
[0027]本發明所述溫度測定實驗步驟為:從堆肥開始，每天用溫度計測定兩次，早晚各一次，測堆體四角及中央共五處溫度，取平均值。還需記錄到達最高溫的時間和持續的時間。
[0028]本發明所述pH值測定實驗步驟為:現將試樣研碎過1.0mm試驗篩，稱取試樣15g，放入50ml的燒杯中，按1:3(試樣:無離子水)的比例將無離子水加到燒杯中，攪拌均勻。然后靜置30min，用pH儀測懸浮液的pH，儀器讀數穩定后記錄。
[0029]本發明所述翻堆是為了保持堆體溫度不超過65°C，并防止結塊，以便保持堆體中菌群的活性。通常2d翻堆一次，但在實際生產中也可根據實際測量的溫度變化，提前或者延后翻堆。
[0030]4、堆肥腐熟后，添加尿素、磷酸二銨、氯化鉀入所述步驟3制得的有機肥中，質量比為有機肥:尿素:磷酸二銨:氯化鉀=7:1:1:1，再添加棕色固氮菌、菌根真菌、硅酸鹽菌、光合細菌醋酸菌、雙歧桿菌、酵母菌入有機肥中，添加的棕色固氮菌、菌根真菌、硅酸鹽菌、光合細菌醋酸菌、雙歧桿菌、酵母菌總質量為有機肥總質量的3%。，混合均勻制得本發明所述生物有機肥。其中尿素、磷酸二銨、氯化鉀為市面所售常用無機肥料，含量達95%以上。
[0031]本發明所述腐熟是指堆肥體積，比剛堆時縮小2/3~1/2 ;堆體呈褐色或黑褐色，有黑色汁液，有氨臭味；用手握堆肥，溫時柔軟而有彈性，干時很脆，易破碎，有機質失去彈性。將腐熟堆肥與清水按1:5比例混勻攪拌后，放置3~5分鐘，其浸出液呈淡黃色。
[0032]為了使本發明所制生物有機肥產品能夠符合國家標準，進行了相關項目檢測，檢測結果如下所示:
外觀:顏色為褐色，呈顆粒狀，均勻，無惡臭，無機械雜質；
有機質含量:55% ；
水分含量:15% ；
其他無機質含量:30% ； pH 值:7.6 ;
有效活菌數(cfu):0.25億/g;
蛔蟲卵死亡率:100% ；
糞大腸菌群數:80個/g ;
重金屬含量-As、Hg、Pb、Cd、Cr等重金屬均低于NY884-2012所述標準。
[0033]綜上所述，本發明所制生物有機肥完全符合NY884-2012國家生物有機肥的農業行業標準，可應用于實際農業生產中。
[0034]實施例2
通過實際農業生產施用本發明所制生物有機肥試驗驗證:
1、將本發明所述生物有機肥在作為旱地農作物底肥用時，如玉米、小麥、西紅柿等，應先開穴，將肥料施入播種穴，蓋土 3~5cm后再播種或者栽苗，避免種子與肥料直接接觸或種肥混合使用，以免燒種、燒根。本發明所制生物有機肥不含高量無機肥部分，即約含10%的氮磷鉀，不燒苗根，可做苗期底肥，使用安全。
[0035]2、將本發明所述生物有機肥在作為旱地農作物追肥使用時，在植株旁開環狀或“井”字形溝施，施肥深度與 范圍在根的有效吸收限度內，并盡量增加根能接觸的面積，一般離植株2~3cm。施肥后一定要于土壤拌勻，并加蓋新土保濕，且一定要澆濕施肥部位，并長期保持施肥部位土壤持水量50%~70%，以利微生物保持活性。旱糧如玉米追肥要提前使用，應在栽秧前施后再栽秧。[0036]3、水稻栽秧前施后耙田，雨天可當天栽，晴天可隔天栽。
[0037]4、葡萄、獼猴桃等果樹，開溝后施肥播種或在距離果樹5cm處開溝施肥。蘋果、桃、柑橘等幼年果樹，距樹桿20~30cm，繞樹桿開一環狀溝，施肥后覆土。蘋果、桃、柑橘等成年果樹，距樹干30cm處,按果樹根系伸展情況向四周開4~5個50cm長的溝,施肥后覆土。
[0038]具體使用效果如下表1所示:
表1實際農業生產施用生物有機肥的具體效果
【權利要求】
1.一種利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟: (1)將沼渣和膨松劑按質量比3:1~ 5:1混合均勻形成發酵原料，控制發酵原料含水率在50%~60%之間，C/N在25~40之間； (2)將復合微生物菌劑接種到所述發酵原料中混勻，堆成高度0.8~l.5m之間的堆體，用鼓風機向插入堆體的通風管道通氣，風速為8L/min~l5L/min,進行發酵； (3)在發酵過程保證5(T60°C的堆體溫度保持8d以上，堆體PH值在5.5~7.5之間，2~3天翻堆I次，堆肥約15~20天得有機肥； (4)堆肥腐熟后，添加尿素、磷酸二銨、氯化鉀到所述有機肥中，混勻，質量比為有機肥:尿素:磷酸二銨:氯化鉀=7:1:1:1 ;再添加棕色固氮菌、菌根真菌、硅酸鹽菌、光合細菌醋酸菌、雙歧桿菌、酵母菌，菌的添加量為有機肥質量的3%。，制得生物有機肥。
2.根據權利要求1所述的利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，所述沼渣為含油類餐廚垃圾通過沼氣池厭氧發酵后剩余的沼渣細料，其含水量為80~90%，營養成分占10%~20% ;所述營養成分中含有有機質36%~49%，腐殖酸10.1~24.6%，粗蛋白5、％，氮0.4~0.6%，鉀0.6~1.2%，營養成分中余量為礦物質。
3.根據權利要求1所述的利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，所述膨松劑指含水量為5%~?Ο%的麩皮、木屑、秸桿、谷殼農業廢棄物。
4.根據權利要求1所述的利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，所述復合微生物菌劑包括芽孢桿菌屬、假單胞桿菌屬、葡萄球菌屬、鏈霉菌屬、青霉菌屬、曲霉囷屬和木霉屬的囷株。
5.根據權利要求4所述的利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，所述芽孢桿菌屬為枯草芽孢桿菌BCRC 10058、地衣芽孢桿菌BCRC 15413、巨大芽孢桿菌ΒΑΒ-2927、枯草芽孢桿菌JM4、巨大芽孢桿菌ΒΑΒ-2761中的至少一種； 所述假單胞桿菌屬為熒光假單胞菌PC17 ； 所述葡萄球菌屬為木糖葡萄球菌JCM 2418、木糖葡萄球菌ATCC 29971、肉葡萄球菌ΙΡ105758、木糖葡萄球菌F11、肉葡萄球菌CIP103274中的至少一種； 所述鏈霉菌屬為細黃鏈霉菌HBUM174047 ； 所述青霉囷屬為淡紫擬青霉； 所述曲霉菌屬為黑曲霉ΒΑΒ1132、灰綠曲霉NBRC 15417、黑曲霉Ter331、黑曲霉C3-1中的至少一種； 所述木霉屬為綠色木霉NW537、綠色木霉Grl35、康氏木霉FUE9中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中復合微生物菌劑的接種量為發酵原料質量的5%。。
7.根據權利要求1所述的利用沼渣好氧發酵制備的生物有機肥的制備方法，其特征在于，所述腐熟是指堆肥體積比剛堆時縮小2/3~1/2 ;堆體呈褐色或黑褐色，有黑色汁液，有氨臭味；將腐熟的堆肥與清水按1:5比例混勻攪拌后，放置3飛分鐘，其浸出液呈淡黃色。
8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法制得的生物有機肥。
9.根據權利要求8所述的生物有機肥，其特征在于，所述生物有機肥有機質含量大于50% ;水分含量:10-20% ；pH值:5.5~8.5 ;有效活菌數大于0.25億/g。
【文檔編號】C05G3/00GK103848698SQ201410118335
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】戶媛媛, 呂志敏 申請人:青島福瑞斯生物能源科技開發有限公司