CN106866278A - 一种利用生物炭制备高效有机肥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，所述有机肥是由农作物秸秆、畜禽动物粪便、蚯蚓和其他营养物质为原料制备而成。其中所述有机肥的制备原料以重量计，秸秆60‑80份，蚯蚓5‑15份，沼液10‑20份，矿物质5‑10份。本发明的高效有机肥依据厌氧消化技术、生物炭高温煅烧以及蚯蚓高效养殖方法制备。得到的高效有机肥可以直接还田利用，不用追肥，具有低成本、高效益的特点，既能有效解决沼渣直接还田可能带来的二次污染问题、减少蚊蝇滋生和土壤板结，又能缩短有机肥的制作时间。

Description

一种利用生物炭制备高效有机肥的方法
技术领域
本发明涉及生物肥料技术领域，具体涉及一种高效生物有机肥的制备方法。
背景技术
自从亚马逊河流域黑土壤中发现大量生物炭的痕迹后，目前生物炭已经得到国内外许多科研机构、政府及企业等的广泛关注。我国陈温福院士2006年率先提出“农林废弃物碳化还田技术”的理念并开展相关科学研究工作，生物炭逐渐成为一种可应用于农业、环境领域的优良材质。由于生物炭的多孔性、大比表面积和高电荷密度的优点，使得生物炭对水分和营养元素的吸持能力增强，不仅能优化土壤结构，还能促进土壤中微生物群落的生存和繁衍，同时对土壤生产力与作物生长起到积极的促进作用。大量研究结果表明，生物炭直接炭化还田对作物生长、土壤蓄水保肥、提高肥料利用率、增产提质方面都有重要作用。但由于生物炭自身养分含量很少，能直接供给作物的养分含量更少，在追求粮食增产和提高效益的现实驱动下，单纯以生物炭代替有机肥有一定难度。为解决上述问题，将生物炭的来源方式及应用进一步拓展，以农作物秸秆、畜禽动物粪便和蚯蚓为原料，生产一种新型生物有机肥，其优势在于：能发挥材料的整体优势；将生物炭作为蚯蚓粪肥的载体材料，吸持肥料养分，延缓水溶性化学肥料的养分释放，提高肥料养分利用率；降低肥料淋洗损失的作用，减轻因肥料损失而产生的环境污染问题；复合后的生物炭，不易被飘散，大幅降低粉尘损失；生物炭中含有一定量的矿质养分，可增加土壤中矿质养分含量，如磷、钾、钙、镁及氮素；生物炭具有数量大、可再生、生产成本低的优势，复配的化学肥料需要的人工投入少。
发明内容
本发明的目的在于针对上述要解决的技术问题提供一种以农作物秸秆、畜禽动物粪便和蚯蚓基质为原料，利用生物质固废生产一种高效有机肥的方法。同时，该肥料营养充足，可满足农作物生长需求，不需追肥，能改善贫瘠土壤环境，部分或全部替代化学肥料，实现农作物有机种植的高效有机肥。
该方法依据厌氧消化技术、生物炭高温煅烧以及蚯蚓高效养殖方法，利用生物炭的多孔、吸附性作为蚯蚓粪肥的载体材料，配合矿物质的营养成分制备高效有机肥，实现生物质固废的绿色、循环、高效利用，并获得可观的经济效益。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：
1）将农作物秸秆粉碎至1-2cm，根据公式（C1+C2+...+Cn）/（N1+N2 ...+Cn）=25/1-30/1，用畜禽粪便调节C/N值。然后在35℃条件下进行厌氧消化产气，消化后的沼渣干燥、粉碎，过20目筛网（取筛下率），于105℃烘干备用；
2）沼渣制备生物炭，在高温管式炉，氮气气氛下加热，热解升温速率为25℃/min，热解温度为600℃状态下热解3h。冷却，烘干，研磨，80目筛网筛分，干燥保存待用；
3）秸秆粉碎至1-2cm，与畜禽粪便按C/N比为15-35:1比例混合并充分搅拌均匀，然后用浓度为2 w%的尿素或盐酸调节pH在6.2-8.0，湿度65-75%，于50-70℃温度下反应5-10天，得到蚯蚓养殖基质；
4）将生物炭与蚯蚓基质按3：7的比例混合后用于蚯蚓养殖，待蚯蚓大量繁殖后，刮除养殖基质，用粉碎机粉碎后过20目筛（取筛下率）；
5）将矿物质按比例均匀喷洒在粉碎后的有机肥中并不断搅拌均匀，控制有机肥的湿度在30%左右，制得有机肥产品。
其中，所述蚯蚓养殖，其蚯蚓与养殖基质的比例为500-600条/m2。
其中，所述矿物质为按重量比：磷矿粉10-15%，鸟粪石2.5%，腐殖酸5%，钾长石5%，生物炭0.5%。
本发明的优点和有益效果是：
该方法工艺简单、易操作，户用或商用制作成本低廉，具有显著的社会意义和经济价值；能改善现有贫瘠土壤的营养缺乏，满足农作物基本生长需求；一次性施肥，不用追肥；生物炭吸持肥料养分，延缓水溶性化学肥料的养分释放，提高肥料养分利用率；降低肥料淋洗损失的作用，减轻因肥料损失而产生的环境污染问题。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
实施例1：
1）将玉米秸秆粉碎至2cm，用牛粪调节C/N值在25:1。35℃条件下进行厌氧消化产气，消化后的沼渣粉碎，过20目筛网（取筛下率），于105℃烘干备用；
2）沼渣制备生物炭，在高温管式炉，氮气气氛下加热，热解升温速率为25℃/min，热解温度为600℃状态下热解3h。冷却，烘干，研磨，80目筛网筛分，保存在干燥器中待用；
3）玉米秸秆粉碎至2cm，与牛粪按C/N比为20:1比例混合并充分搅拌均匀，然后用浓度为2 w%的尿素或盐酸调节pH在6.2，湿度65%，于50℃温度下反应8天，得到蚯蚓养殖基质；
4）将生物炭与蚯蚓基质按3：7的比例混合后用于蚯蚓养殖，蚯蚓接种量为500条/㎡，待蚯蚓大量繁殖后，刮除养殖基质，用粉碎机粉碎后过20目筛（取筛下率）；
5）将矿物质按重量比例磷矿粉10%，鸟粪石2.5%，腐殖酸5%，钾长石5%，生物炭0.5%，均匀喷洒在粉碎后的有机肥中并不断搅拌均匀，控制有机肥的湿度在30%左右，制得有机肥产品。
实施例2：
1）将稻秆、麦秆粉碎至1cm，用鸡粪调节C/N值在25:1。35℃条件下进行厌氧消化产气，消化后的沼渣粉碎，过20目筛网（取筛下率），于105℃烘干备用；
2）沼渣制备生物炭，在高温管式炉，氮气气氛下加热，热解升温速率为25℃/min，热解温度为600℃状态下热解3h。冷却，烘干，研磨，80目筛网筛分，保存在干燥器中待用；
3）稻秆、麦秆粉碎至1cm，与牛粪按C/N比为30:1比例混合并充分搅拌均匀，然后用浓度为2 w%的尿素或盐酸调节pH在7.3，湿度70%，于65℃温度下反应6天，得到蚯蚓养殖基质；
4）将生物炭与蚯蚓基质按3：7的比例混合后用于蚯蚓养殖，蚯蚓接种量为500条/㎡，待蚯蚓大量繁殖后，刮除养殖基质，用粉碎机粉碎后过20目筛（取筛下率）；
5）将矿物质按重量比例磷矿粉10%，鸟粪石2.5%，腐殖酸5%，钾长石5%，生物炭0.5%，均匀喷洒在粉碎后的有机肥中并不断搅拌均匀，控制有机肥的湿度在30%左右，制得有机肥产品。
实施例3：
1）将玉米芯、谷壳粉碎至1cm，用鸡粪调节C/N值在25:1。35℃条件下进行厌氧消化产气，消化后的沼渣粉碎，过20目筛网（取筛下率），于105℃烘干备用；
2）沼渣制备生物炭，在高温管式炉，氮气气氛下加热，热解升温速率为25℃/min，热解温度为600℃状态下热解3h。冷却，烘干，研磨，80目筛网筛分，保存在干燥器中待用；
3）玉米芯、谷壳粉碎至1cm，与牛粪按C/N比为35:1比例混合并充分搅拌均匀，然后用浓度为2 w%的尿素或盐酸调节pH在7.8，湿度65%，于65℃温度下反应5天，得到蚯蚓养殖基质；
4）将生物炭与蚯蚓基质按3：7的比例混合后用于蚯蚓养殖，蚯蚓接种量为600条/㎡，待蚯蚓大量繁殖后，刮除养殖基质，用粉碎机粉碎后过20目筛（取筛下率）；
5）将矿物质按重量比例磷矿粉15%，鸟粪石2.5%，腐殖酸5%，钾长石5%，生物炭0.5%，均匀喷洒在粉碎后的有机肥中并不断搅拌均匀，控制有机肥的湿度在30%左右，制得有机肥产品。

Claims (6)

1.一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，由农作物秸秆、畜禽粪便、蚯蚓基质和矿物质为原料制备而成，其步骤如下：
（1）将农作物秸秆与畜禽动物粪便厌氧消化后的沼渣进行预处理；
（2）沼渣高温煅烧制备生物炭；
（3）将生物炭与蚯蚓基质按3：7的比例混合后用于蚯蚓养殖；
（4）待蚯蚓大量繁殖后，刮除养殖基质，用粉碎机粉碎后过20目筛（取筛下率）；
（5）将矿物质按比例均匀喷洒在粉碎后的有机肥中并不断搅拌均匀，控制有机肥的湿度在30%左右，制得高效有机肥产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，厌氧消化前，根据公式（C1+C2+...+Cn）/（N1+N2 ...+Cn）=25/1-30/1，用畜禽粪便调节C/N值；然后在35℃条件下进行厌氧消化产气，消化后的沼渣粉碎，过20目筛网（取筛下率），于105℃烘干备用。
3.根据权利要求1所述的一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，沼渣是一种或两种以上农作物秸秆和畜禽粪便为原料厌氧消化后的混合物；其中，农作物秸秆包括玉米秸秆、麦秆、稻秆、甜高粱秸秆等，畜禽粪便包括牛粪、猪粪、鸡粪、马粪等。
4.根据权利要求1所述的一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，所述生物炭是沼渣经高温煅烧制得，煅烧条件为：高温管式炉，氮气气氛下加热，热解升温速率为25℃/min，热解温度为600℃状态下热解3h。冷却，烘干，研磨，80目筛网筛分，保存在干燥器中待用。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，所述的蚯蚓养殖基料是秸秆粉碎后与畜禽粪便按C/N比为15-35:1比例混合并充分搅拌均匀，然后用浓度为2 w%的尿素或盐酸调节pH在6.2-8.0，湿度65-75%，于50-70℃温度下反应5-10天。
6.根据权利要求1所述的一种利用生物炭制备高效有机肥的方法，其特征在于，所述的矿物质各组分的重量百分比为：磷矿粉10-15%，鸟粪石2.5%，腐殖酸5%，钾长石5%，生物炭0.5%。
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