CN101195541A - 一种利用肥料下角料生产复合微生物肥料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用肥料下角料生产复合微生物肥料的方法。本发明的技术方案是将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产,发酵后的菌液分别用草炭吸附,将三种吸附后的单一菌剂按照1.5-2.5∶0.8-1.2∶1.5-2.5的比例混合、粉碎,得到复合微生物菌剂。以味精厂、赖氨酸厂等氨基酸生产厂家利用废液沉淀物和废液制造的肥料的下角料和微量元素作为原料,加入占总重量7%-10%的复合微生物菌剂,得到所需的复合微生物肥料。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合微生物肥料的生产方法,具体地说,涉及一种利用肥料下角料生产复合微生物肥料的方法。
背景技术
由于大量化肥的施用,土壤板结,水质下降,农产品严重污染,整个农田生态环境和人们的生存环境受到影响,如何维持我国农业的可持续发展已经引起各级政府的高度重视。特别是我国加入WTO后,我国农业受到严峻挑战,要发展出口创汇农业,必须大力推进绿色食品和无公害食品的发展,作为生产绿色食品生产资料的微生物肥料,已成为农业部重点推广产品。但由于微生物肥料的技术含量高,生产难度大,在我国市场上高质量的产品还很少。具权威部门估计:在未来的五年内,微生物肥料的年需求量将达到化肥用量的30%,市场容量将达到4200万吨,而我国微生物肥料现在的年生产量不足100万吨,远远不能满足市场的需要。
复合微生物肥料是含有特定微生物活体的制品,应用于农业生产,通过其所含微生物的生命活动,增加植物养分的供应量或促进植物生长,提高产量,改善农产品品质及农业生态环境。按照农业部复合微生物肥料行业标准NY/T798-2004的要求,有效活菌数是本产品的主要技术指标为,有效活菌数量必须大于2×107个/克、总养分(N+P2O5+K2O)必须大于6%。但要保证高的活菌数量,占产品配方比例70%-80%的载体原料是影响活菌数量的主要因素。现在生产复合微生物肥料产品的厂家都是利用草炭或分化煤作为载体。草炭和分化煤中含有大量的有机质,C/N比符合微生物的生存条件,能够保证微生物的活菌数量。但草炭和分化煤属于矿物质,受国家资源的限制,大量开采会破坏生态,而且施在土壤中很难溶解,其中的有机质和腐植酸很难被作物利用,影响肥效,同时草炭和分化煤的价格也逐年上涨,产品的生产成本也在逐年提高。而且,由于现有产品原材料中不含有氮磷钾元素或含量极少,在生产中往往需要添加氮磷钾化肥,产品中大量的无机离子增加了渗透压,影响了微生物的存活,使活菌数降低,影响了产品质量。以上的缺点都影响了复合微生物肥料的推广。
在氨基酸生产过程中大量的高污染性废液排放是长期困扰味精(谷氨酸)和饲料添加剂赖氨酸生产企业的难题。一个中型生产企业在废液处理中固体沉淀物每天多达几百吨,废水的产生量就更为惊人。这些废水和沉淀物的酸性很强,如果不妥善处理就排放会造成土壤和水的严重酸化。
为了妥善地处置这些废液和沉淀物,有的味精(谷氨酸)和饲料添加剂赖氨酸的生产企业将废水和废液沉淀物分别生产成肥料,变废为宝。废液沉淀后的废水由于含有一定量的可溶性氮、磷、钾养分和有机质、氨基酸、腐植酸,可以利用含有这些营养物质的废水用喷浆造粒方法生产氨基酸肥料和有机无机复合(复混)肥料。而废液沉淀物由于本身含有与废水相似的养分,也可以在烘干后加入适量的无机氮磷钾原料来生产肥料。但是,在生产肥料过程中筛分出来的大粒、小粒和粉状等下角料由于其返回生产成本高而难以利用,变成了新的负担。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术中的不足,针对废水处理过程中产生的废物,提供一种廉价的、资源利用率高、环保的复合微生物肥料的生产方法,实现生产的良性循环。
本发明的目的通过以下措施来实现:
本发明包括菌种的发酵、吸附,该方法按以下步骤进行:
1、肥料下角料的处理
将下角料进行粉碎;酸碱度调理:在肥料下角料中加入4%-7%的石灰,搅拌均匀后装袋堆放两天以上,测定pH,使pH达到6-7.5。
2、复合微生物菌剂制备:将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)利用发酵设备单独发酵生产,发酵后的菌液用草炭吸附,将三种吸附后的单一菌剂按照1.5-2.5∶0.8-1.2∶1.5-2.5的比例混合粉碎,使混合后三菌种的活菌总数达到6×108个/克以上,水分保持在25%以内。
3、在pH为6.0-7.5的下角料中,以占下角料、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的6%-15%比例加入微量元素原材料,并以占下角料、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的7%-10%比例加入复合微生物菌剂,搅拌均匀后粉碎,得粉状复合微生物肥料。
其中所述的肥料下角料来源于利用味精厂、赖氨酸厂等氨基酸生产中的废水或废液沉淀物所生产肥料的过程。用废水生产肥料是指废水加无机氮、磷、钾原材料用喷浆造粒方法生产肥料;用废液沉淀物生产肥料是指将沉淀物烘干后与含氮原料混合后与磷钾原料喷浆造粒。
用废水或者废液沉淀物生产肥料的下角料的基本性状见表1:
表1肥料生产下角料(粉状)的基本性状
项目 | 有机质(%) | pH | 总养分(N+P2O5+K2O)(%) | 氨基酸(%) | 腐植酸(%) | ||
含量 | 18-30 | 1.8-2.6 | 8-18 | 15-20 | 20-30 | ||
项目 | 水分(%) | 杂菌率% | 镉mg/kg | 汞mg/kg | 铅mg/kg | 铬mg/kg | 砷mg/kg |
含量 | 5-10 | ≤6 | ≤1.0 | ≤1.5 | ≤10 | ≤10 | ≤5 |
从以上的数据可以看出,pH值太低,所以需要进行如步骤1中所述的酸碱度调理过程,将pH值调至6-7.5。
步骤2所述发酵后的菌液用草炭吸附的比例是菌液∶草炭=1∶4-6。
步骤3中加入复合微生物菌剂后,复合微生物肥料中有效活菌数≥2×107个/克,总养分(N+P2O5+K2O)≥7%。
步骤1和3中粉碎要求为细度达到60-100目,最佳为80-100目。
如果生产粒状产品,可将步骤3中的粉状复合微生物肥料产品继续造粒、烘干、冷却、筛分。
步骤3中所述的微量元素原材料为硫酸锌,硼砂,硫酸镁,硫酸铁等其中的一种或几种。
在步骤3中,还可以根据市场需要生产不同养分含量的复合微生物肥料,可按下角料的养分含量,适量加入含有氮、磷、钾养分的原材料。
上述的含氮、磷、钾养分的原材料为:氮:尿素或硫酸铵;磷:磷酸一铵或磷酸二铵;钾:硫酸钾。
根据《复合微生物肥料》行业标准(NY/T798-2004)的要求和检测方法对产品进行检验,标准要求合格产品中有效活菌数≥2×107个/克,总养分(N+P2O5+K2O)≥6%,杂菌率≤30%,pH值为5.5-7.5,经过大量的不同试验证明,利用以上肥料下角料生产的复合微生物肥料可以达到以下的技术指标,重金属含量没有超过农业部生物肥料行业标准无害化指标。
表2采用不同配方生产复合微生物肥料的技术指标
项目 | 有效活菌数(×107个/克) | 杂菌率(%) | 总养分(N+P2O5+K2O)(%) | pH | 水分(%) |
含量 | 2.5-3.5 | ≤15 | 6.5-15.5 | 6.0-7.2 | 14-20 |
上述的个/克是指每克固体中含有微生物的个数;%是指每百份质量的固体中加入和含有目标物的质量份数。
生产氨基酸的废液中含有大量的有机质、氨基酸、腐植酸、有机态的氮磷钾养分、碳水化合物以及微量元素,这些物质中大部分营养物质可提供微生物生长所需养分,利用废液沉淀物或废水生产的肥料的下角料中又增加了一些无机氮磷钾养分,以此下角料作为复合微生物肥料的载体不但不会影响复合微生物肥料中的活菌存活,而且施用后在适宜的土壤温度和水分下可促进肥料中有益微生物在土壤中的生长繁殖,比使用草炭作为原材料生产的复合微生物肥料活菌繁殖速度提高近一倍。下角料含有的各种成分也是作物所需要的营养物质,能促进作物生长,同时也能改良土壤性质。所以它们在增加肥效的同时,也能提高作物的产量和品质。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、为氨基酸肥料生产中产生的废料处理提供了一条环保的资源化处置途径,保证了废料处理的良性循环。也为利用废水生产肥料的下角料提供了一个重新利用、增加附加值的新方法。
2、进一步降低了复合微生物肥料的生产成本,提高了产品质量。
3、本方法用废水或沉淀物的肥料下角料作为载体,代替了现有技术中大部分的草炭和风化煤,添加的成分较少,步骤简化,大大降低了生产成本,有利于推广应用。
5、生产的复合微生物肥料的主要原料来源于氨基酸生产过程的废液,因而在土壤中很容易溶解,而且由于其中含有大量的微生物生长需要的养分,在土壤中的繁殖速度很快,是用草炭和风化煤产品的近1倍,从而提高了肥效。
附图说明
图1为氨基酸的制造和用产生的废水和沉淀物制造肥料的工艺流程图
图2为肥料下角料的处理流程图
图3为粉状复合微生物肥料的制备流程图
图4为颗粒状复合微生物肥料的制备流程图
具体实施方式
实施例1-1
1、取样。氨基酸生产过程中产生的废水制造的肥料下角料,取自河南省莲花味精股份有限公司。
2、粉碎。将肥料下角料原料粉碎后细度达到60-80目,对粉碎后下角料进行测定,基本性质见表3,重金属远远低于复合微生物肥料的行业标准(砷≤75mg/kg,镉≤10mg/kg,铅≤100mg/kg,铬≤150mg/kg,汞≤5mg/kg),没有进行测定。
表3肥料下角料的基本性状
项目 | 有机质(%) | pH | 总养分(N+P2O5+K2O)(%) | 氨基酸(%) | 腐植酸(%) | 水分(%) | 杂菌率(%) |
含量 | 23.6 | 1.90 | 10.6 | 17.1 | 21.4 | 8.7 | 7.3 |
3、pH调理。在粉状沉淀物中加入石灰6%,搅拌均匀后堆放2天,测定pH值,为7.02。
4、复合微生物菌剂的制备。将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产,发酵后的菌液用草炭按菌液∶草炭=1∶4的比例进行吸附。将三种吸附后的单一菌剂按照2∶1∶2的比例混合、粉碎,使混合后三菌种的活菌总数达到6×108个/克以上,水分保持在22-25%。
5、配料。生产总养分(N+P2O5+K2O)≥7%的复合微生物肥料。在搅拌机中加入pH=7.02的下角料196kg,复合微生物菌剂25kg,硫酸镁15kg,硫酸锌10kg,硼砂4kg。
6、混合。搅拌机搅拌3-5分钟,使料充分混合均匀,由于下角料中含水量低会影响微生物活性,所以在搅拌之前均匀加入15kg的水。
7、粉碎。通过粉碎机使物料的细度达到60-80目。
8、包装、计量、入库(粉状复合微生物肥料)。
粒状复合微生物肥料需要继续进行以下步骤:
9、造粒:采用圆盘造粒,使大部分粒的直径在2-3cm。
10、烘干:采用圆筒低温冷风烘干,温度不能超过120℃,烘干后水分小于15%。
11、筛分:通过振动分级筛,使成品粒径在2-3cm。
12、包装、计量、入库。
实施例1-2
除了下述工艺外,其他如同实施例1-1。
将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产,发酵后的菌液用草炭按菌液∶草炭=1∶5的比例进行吸附。将三种吸附后的单一菌剂按照1.5∶1.2∶2.5的比例混合、粉碎,使混合后三菌种的活菌总数达到6×108个/克以上,水分保持在20-22%。
步骤2和7中粉碎细度为70-90目。
配料为:下角料215kg,复合微生物菌剂20kg。硫酸镁5kg,硫酸锌5kg,硼砂5kg。
所得复合微生物肥料的总养分为9%,若需生产总养分为12%的肥料,则需添加尿素25kg或硫酸钾21kg。
实施例1-3
除了下述工艺外,其他如同实施例1-1。
原料为用废液沉淀物生产肥料的下角料。
将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产,发酵后的菌液用草炭吸附,将三种吸附后的单一菌剂按照2∶0.8∶2.2的比例混合、粉碎,使混合后三菌种的活菌总数达到6×108个/克以上,水分保持在20-25%。
步骤2和7中粉碎细度为80-100目。
配料为:下角料207.5kg,复合微生物菌剂17.5kg,硫酸镁10kg,硫酸锌5kg,硼砂5kg,硫酸铁5kg。
所得复合微生物肥料的总养分为8%,若需生产总养分为10%的肥料,则需添加尿素17kg或磷酸一铵12kg。
实施例1-4
除了下述工艺外,其他如同实施例1-1。
原料为用废液沉淀物生产肥料的下角料。
将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产,发酵后的菌液用草炭吸附,将三种吸附后的单一菌剂按照2.5∶1∶2.5的比例混合、粉碎,使混合后三菌种的活菌总数达到6×108个/克以上,水分保持在20-25%。
步骤2和7中粉碎细度为80-100目。
配料为:下角料192.5kg,复合微生物菌剂22.5kg,硫酸镁15kg,硫酸锌10kg,硼砂5kg,硫酸铁5kg。
试验例:
西瓜田间试验效果
试验处理:
A:亩施用草炭生产的复合微生物肥料120kg
B:亩施用肥料下角料生产的复合微生物肥料120kg
小区面积20m2,设3次重复,随机区组排列。所有试验处理均作基肥,后期追肥及管理与习惯施肥相同。数据统计方法:产量数据用新复极差法检验显著性。
表4不同处理对西瓜农艺形状的影响
处理 | 密度(株/亩) | 主蔓长(cm) | 生理节位(节) | 结瓜数(个/株) | 单瓜重(kg) |
AB | 600600 | 162172 | 16.117.6 | 1.281.32 | 3.864.18 |
从表4可以看出:用肥料下角料生产的复合微生物肥料种植西瓜比用草炭生产的复合微生物肥料种植的西瓜主蔓长增加10cm,生理节位增加1.5cm,结瓜数增加0.04个/株,单瓜重增加0.32kg。
表5不同处理对西瓜产量的影响
处理 | 小区产量(kg/亩) | 平均产量(kg/亩) | 增加产量(%) | 5%差异 | 1%差异 | ||
I | II | III | |||||
AB | 29843516 | 30253475 | 31033428 | 30373473 | ---14.3 | ab | AB |
从表5可以看出:用肥料下角料生产的复合微生物肥料种植西瓜比用草炭生产的复合微生物肥料种植西瓜的产量增产14.3%,增产效果达到极显著水平。
从以上试验结果可以看出:用下角料生产复合微生物肥料能明显提高生物肥料的肥效,在促进作物生长,增产增收的同时,可起到废物利用、减少资源浪费、保护环境、节约矿产资源、减少化肥用量、降低农民负担、提高农产品品质的作用。
Claims (9)
1.一种利用肥料下角料生产复合微生物肥料的方法,包括菌种的发酵、吸附,其特征在于该方法按以下步骤进行:
(1)肥料下角料的处理:将肥料下角料粉碎,加入4%-7%的石灰搅拌均匀后装袋堆放两天以上,使pH达到6-7.5;
(2)复合微生物菌剂制备:将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilagimosus krassilm)单独发酵生产,发酵后的菌液用草炭吸附,将三种吸附后的单一菌剂按照1.5-2.5∶0.8-1.2∶1.5-2.5的比例混合、粉碎,水分保持在25%以内。
(3)在pH为6-7.5的粉状下角料中,以占下角料、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的6%-15%比例加入微量元素原材料,并以占下角料、微量元素原材料和复合微生物菌剂总重量的7%-10%比例加入复合微生物菌剂,搅拌均匀后粉碎,得粉状复合微生物肥料。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其中所述的肥料下角料来源于利用味精厂、赖氨酸厂等氨基酸生产中的废水或废液沉淀物所生产肥料的过程。
3.根据权利要求1所述的生产方法,其中所述发酵后的菌液用草炭吸附的比例是菌液∶草炭=1∶4-6。
4.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,加入复合微生物菌剂后,有效活菌数≥2×107个/克,总养分(N+P2O5+K2O)≥7%。
5.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,在步骤(1)和(3)中粉碎要求为细度达到60-100目。
6.根据权利要求5所述的生产方法,其特征在于,在步骤(1)和(3)中粉碎要求为细度达到80-100目。
7.根据权利要求1所述的生产方法,步骤(3)中所述的复合微生物肥料还包括颗粒状产品。
8.根据权利要求1所述的生产方法,微量元素原材料为硫酸锌,硼砂,硫酸镁,硫酸铁其中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的生产方法,其中的复合微生物肥料可以根据养分含量要求,按比例加入适量的含氮、磷、钾的原材料。
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