禾稈生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化技術(shù)，具體地指一種禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥及 其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 禾桿指"稻梁菽麥?zhǔn)蝠?收獲種子后留下的風(fēng)干莖葉，是成熟農(nóng)作物莖葉部分的總 稱，通常指水稻、小麥、玉米、大豆等農(nóng)作物在收獲籽實(shí)后的剩余部分。禾桿中粗纖維素高達(dá) 30~40%，且富含15%左右的有機(jī)質(zhì)（腐殖酸，胡敏酸及富里酸）和8~12%的硅（水 稻），并含有木質(zhì)素、氮、磷、鉀、鈣及鎂等成分，是一種用途廣泛的可再生生物資源。據(jù)有關(guān) 文獻(xiàn)報(bào)道，我國(guó)禾桿年產(chǎn)量高達(dá)8億噸，帶來(lái)占地面積大的問(wèn)題，急需解決。
[0003]目前，禾桿的處置方法主要是燃燒，這種處置方法既污染了空氣，也浪費(fèi)了資源。 現(xiàn)有技術(shù)中也有一些采用資源化技術(shù)手段將禾桿用于生產(chǎn)肥料的報(bào)道，其中：
[0004] CN201410677008. 1專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種含有納米硒的生物有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥及 其制備方法，該納米硒生物有機(jī)-無(wú)機(jī)肥包括農(nóng)作物禾桿、二氧化硒、動(dòng)物糞便、城市生活 污泥、尿素、磷酸一銨或磷酸二銨、氯化鉀、硅鉀肥、纖維素酶、乳桿菌、產(chǎn)朊假絲酵母、枯草 芽孢桿菌、地衣芽胞桿菌、硼砂、堿性劑、磷酸、水等原料。這種納米硒生物有機(jī)-無(wú)機(jī)肥原 料繁多，需添加較大量的輔助成分，成本較高。
[0005] CN 200910014622. 9專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種硅鉀多元素有機(jī)復(fù)合肥的生產(chǎn)方法，該 生產(chǎn)方法是在堿性條件下先將作物禾桿水解然后與粉煤灰/煤矸石反應(yīng)以制取硅鉀多元 素有機(jī)復(fù)合肥。這種有機(jī)復(fù)合肥的生產(chǎn)方法，因粉煤灰/煤矸石中含有有毒化學(xué)物質(zhì)，容易 對(duì)農(nóng)田造成二次污染。
[0006] CN 201210493210. X專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種生物酶肥料，它是將畜禽糞便、稻殼粉、 高梁秸桿、發(fā)酵酶制劑、礦石粉等攪拌均勻進(jìn)行發(fā)酵，達(dá)到60~65°C有害菌基本全部殺死 后，再篩選出石雜物粉碎，然后烘干，最后根據(jù)土壤和植物所需添加不同含量營(yíng)養(yǎng)元素及酶 制劑。這種生物酶肥料氮、磷含量不高，不但發(fā)酵速度慢，而且后續(xù)還需添加營(yíng)養(yǎng)元素。
[0007] 總體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)禾桿的處置，利用禾桿生產(chǎn)肥料主要存在以下問(wèn)題：（1) 通常，禾桿的炭氮比在80:1左右，遠(yuǎn)大于發(fā)酵堆肥要求的炭氮比，氮素的不足使得禾桿發(fā) 酵難度很高，難以保證肥料肥效；(2)現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常會(huì)采用加入人畜尿糞和氮素化肥的 手段來(lái)調(diào)節(jié)炭氮比，但人畜尿糞中的氮和磷含量還不夠高，發(fā)酵微生物容易從環(huán)境中吸取 氮素，從而影響發(fā)酵速度，而添加較多的氮素化肥則會(huì)造成肥料成本的增加；(3)現(xiàn)有技術(shù) 中也會(huì)通過(guò)添加城市生活污泥、工礦企業(yè)粉塵及廢渣等固體廢棄物來(lái)補(bǔ)充氮素，但這種方 式往往會(huì)引入重金屬等有毒有害物質(zhì)，對(duì)農(nóng)田二次污染，給人類健康造成潛在威脅；(4)禾 桿中硅含量豐富，但難以被直接轉(zhuǎn)化成農(nóng)作物所需的硅鉀肥。因此，如何"點(diǎn)禾成金"，更好 地利用禾桿生產(chǎn)出肥效優(yōu)良的肥料，實(shí)現(xiàn)硅鉀安全還田，便成為本發(fā)明亟待解決的技術(shù)問(wèn) 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的就是要提供一種禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥及其制備方法，該禾桿 生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥對(duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)效果顯著，實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源化，成本低廉，且減少 了水土空氣污染。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥，以 質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，它包含有下列原料組份：
[0010] 禾桿：60%~80%;
[0011] 活性污泥：9· 89%~19. 78% ;
[0012] 啤酒硅藻土泥：10 %~20 % ;
[0013] 發(fā)酵劑：0· 1%~0· 2% ;
[0014] 硅酸鹽細(xì)菌：0· 01%~0· 02%。
[0015] 進(jìn)一步地，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，它包含有下列原料優(yōu)化組份：
[0016] 禾桿：60%~70%;
[0017] 活性污泥：14. 835 % ~19. 78 % ;
[0018] 啤酒硅藻土泥：15%~20% ;
[0019] 發(fā)酵劑：0· 15%~0· 2% ;
[0020] 硅酸鹽細(xì)菌：0· 015%~0· 02%。
[0021] 進(jìn)一步地，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，它包含有下列原料優(yōu)化組份：
[0022] 禾桿：60% ;
[0023] 活性污泥：19.78%;
[0024] 啤酒硅藻土泥：20% ;
[0025] 發(fā)酵劑：0.2%;
[0026] 硅酸鹽細(xì)菌：0· 02%。
[0027] 進(jìn)一步地，所述活性污泥為OSA-復(fù)合酶污泥經(jīng)過(guò)原位減量、無(wú)害化處理、及隔膜 壓濾機(jī)壓榨后的污泥濾餅；其固含量為50~60%;其有機(jī)質(zhì)含量為300~600g/kg，氮含量 為20~50g/kg，磷含量為10~20g/kg。
[0028] 進(jìn)一步地，所述啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過(guò)程中廢棄硅藻土；其固含量為40~ 45% ;其主要成分為硅藻土，酵母及蛋白質(zhì)。
[0029] 進(jìn)一步地，所述發(fā)酵劑為酵素菌，有效活菌數(shù)多2. 0億/g。
[0030] 更進(jìn)一步地，所述硅酸鹽細(xì)菌為膠質(zhì)芽孢桿菌，有效活菌數(shù)多100億/g。
[0031] -種禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥的制備方法，它包括下列步驟：
[0032] (1)準(zhǔn)備物料：按禾桿60~80 %，活性污泥9. 89~19. 78 %，啤酒硅藻土泥10~ 20%，發(fā)酵劑0. 1~0. 2%，硅酸鹽細(xì)菌0. 01~0. 02%的質(zhì)量配比準(zhǔn)備物料；
[0033] (2)建堆控制C/N :將所述60~80%的禾桿，9. 89~19. 78%的活性污泥及10~ 20%的啤酒硅藻土泥混合成堆肥物料進(jìn)行建堆，控制C/N為23~28,堆積高度< 2m，占地 面積彡50m2;
[0034] (3)拌料加菌：往堆肥物料中加入所述質(zhì)量配比0. 1~0. 2%的發(fā)酵劑，攪拌均勻， 調(diào)節(jié)含水量為52~68%，經(jīng)旋翻增容，控制容重為0. 4~0. 8g/cm3;
[0035] (4)加蓋翻堆主發(fā)酵：加蓋保溫保濕進(jìn)行主發(fā)酵，控制主發(fā)酵初期溫度為30~ 35°C，中期溫度為40~45°C，后期溫度為65~70°C，主發(fā)酵時(shí)間為20~25天，發(fā)酵累計(jì) 溫度為1000~1200°C ;
[0036] (5)加硅酸鹽細(xì)菌后熟發(fā)酵：加入所述質(zhì)量配比0. 01~0. 02%的硅酸鹽細(xì)菌，攪 拌均勻進(jìn)行后熟發(fā)酵，控制后熟發(fā)酵溫度按30~38°C循序升溫，后熟發(fā)酵時(shí)間為5~7天， 即制得所述禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥。
[0037] 進(jìn)一步地，所述步驟（5)加硅酸鹽細(xì)菌后熟發(fā)酵：當(dāng)主發(fā)酵完成后，溫度降至38~ 40°C時(shí)，將有效活菌數(shù)多100億/g的膠質(zhì)芽孢桿菌均勻潑灑于主發(fā)酵后的堆肥物料上并攪 拌均勻，進(jìn)行解磷、解鉀及固氮；膠質(zhì)芽孢桿菌按如下比例加入：以Im3堆肥物料為基準(zhǔn)，將 10~20g膠質(zhì)芽孢桿菌充分溶解于10~20L水中配制成菌液加入。
[0038] 更進(jìn)一步地，所述步驟（1)中準(zhǔn)備物料：所述活性污泥為OSA-復(fù)合酶污泥經(jīng)過(guò)原 位減量、無(wú)害化處理、及隔膜壓濾機(jī)壓榨后的污泥濾餅，其有機(jī)質(zhì)含量為300~600g/kg，氮 含量為20~50g/kg，磷含量為10~20g/kg，其固含量為50~60% ;所述啤酒娃藻土泥為 啤酒釀造過(guò)程中廢棄硅藻土，其主要成分為硅藻土，酵母及蛋白質(zhì)，其固含量為40~45% ;
[0039] 所述步驟（3)中拌料加菌：將有效活菌數(shù)多2. 0億/g的酵素菌稀釋后均勻地灑在 堆肥物料上；
[0040] 所述步驟（4)中加蓋翻堆主發(fā)酵：當(dāng)主發(fā)酵溫度達(dá)到65~70°C，并持續(xù)34~38 小時(shí)后，進(jìn)行第一次翻堆，整個(gè)主發(fā)酵過(guò)程翻堆1~2次。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0042] 其一，本發(fā)明將活性污泥與啤酒硅藻土泥引入禾桿中，進(jìn)行合理配伍，并通過(guò)發(fā)酵 劑和硅酸鹽細(xì)菌酶切，制得禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥，該菌肥符合新版NY 884-2012《生 物有機(jī)肥》標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了廢棄物"一禾兩泥"的生物資源再利用，促進(jìn)了自然資源的良性循 環(huán)，避免了焚燒禾桿所帶來(lái)的空氣污染。
[0043] 其二，本發(fā)明利用禾桿中富含硅這一特點(diǎn)，以"硅"為核心，通過(guò)酵素菌中的三 素酶（纖維素酶、半纖維素酶及木質(zhì)素酶）將禾桿三素（纖維素、半纖維素及木質(zhì)素） 分解轉(zhuǎn)化成三酸（腐殖酸、胡敏酸及富里酸），再通過(guò)硅酸鹽細(xì)菌釋放出硅酸（H4SiO4S H2SiO3 ^nSiO2)，硅酸與鉀反應(yīng)生成硅酸鉀，硅素對(duì)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)起到"三抗三促"（抗倒伏、 抗病害及抗干早；促光合作用、促根系生長(zhǎng)發(fā)育及促養(yǎng)分有效利用）作用，從而使得施加本 發(fā)明禾桿生物有機(jī)硅鉀酵素菌肥的農(nóng)作物增產(chǎn)效果顯著，普遍增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)商品10%~25% 以上，在優(yōu)化條件下甚至高達(dá)50%以上，實(shí)現(xiàn)"點(diǎn)禾成金"。
[0044] 其三，本發(fā)明利用活性污泥中含有較高的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，彌補(bǔ)禾桿營(yíng) 養(yǎng)的不足，并添加硅藻土啤酒濾泥補(bǔ)充硅源，使得硅素與氮、磷、鉀三要素優(yōu)化配合、無(wú)機(jī) 肥與有機(jī)肥相結(jié)合、速效肥與長(zhǎng)效相結(jié)合、禾桿生物發(fā)酵劑與固氮菌、解磷菌及解鉀菌相結(jié) 合，功效互補(bǔ)，最終不但實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，增產(chǎn)增收的效果，也使得本禾桿生物 有機(jī)硅鉀酵素菌肥成為優(yōu)良的"土壤改良劑"、"緩釋保墑劑"及"重金屬吸附劑"，能調(diào)節(jié)土 壤肥力，抑制植物根系吸收重金屬，減少水土污染源，避免重金屬對(duì)農(nóng)田二次污染，消除重 金屬對(duì)人類健康的潛在威脅，實(shí)現(xiàn)硅鉀安全無(wú)污染地還田，解決了污泥農(nóng)用中關(guān)于重金屬 及有害細(xì)菌的安全性問(wèn)題，可謂"出污泥而不染"。
[0045] 其四，本發(fā)明制得的硅鉀肥具有調(diào)氮，活化磷鉀，增產(chǎn)的功效，因此，其不但是一 種優(yōu)良的硅肥料源、