生物有机肥生产工艺

土壤肥料2004(4)—44—有效活菌数有机质(干基)个/g%≥2×107≥2510N+P205+K2O%≥610水分pH%≤15510～715112生产工艺要求对生物有机肥生产工艺选择的几个问题的思考李典亮1,谢放华2(11金信化工有限公司,冷水江417506;21湘潭大学化学工程系,湘潭411105)摘要:本文介绍了生物有机肥的特点及发展前景,描述了生产生物有机肥的几种生产工艺,并对各生产工艺进行比较。关键词:生物有机肥;标准;造粒;有效活菌数中图分类号:S144文献标识码:B文章编号:100220616(2004)0420044203生物有机肥产品质量的关键指标是产品的有效活菌数,而产品生产工艺选择又是影响产品活菌数量的重要环节。选择合适的生产工艺,不仅可以缩短生产流程,降低生产成本,而且可以提高产品质量,增加产品存放时间,使产品较好地推向市场,从而提高企业经济效益。1生物有机肥产品质量标准及工艺要求目前市场上生物有机肥主要有粉状和颗粒状二种产品存在,粉状产品生产工艺简单,生产成本较低,但从市场信息反馈来看,普遍不受用户欢迎;而颗粒状产品因其形态与传统无机肥料相似,使用方便易被广大用户接受,本文以颗粒状生物有机肥料生产工艺进行讨论。111质量标准农业部于1994年发布微生物肥第一个行业标准(NY227-94),而后陆续发布硅酸盐菌剂、解磷菌剂、固氮菌肥料等行业标准,生物有机肥标准正在草拟中,所以大部分微生物有机肥生产企业采用的均为企业标准,虽各有区别,但应考虑以下指标(见表1)。表1生物有机肥产品(颗粒)质量标准项目单位指标收稿日期:2003205212作者简介:李典亮,工程师,主要从事生物有机肥料产品的开发与生产。土壤肥料2004(4)—44—生物有机肥质量的优劣,主要取决于菌种本身和生物肥料中有益微生物的活菌数及其作用强度,所以选育优良、耐温、耐干旱的菌种,保证肥料中应有的活菌数是生物有机肥料生产企业必须做的一件大事。大多数生物有机肥是用有机物为载体,吸附微生物菌剂后再与无机化肥混合而成的产品。资料表明:常用微生物生产菌株不耐高温,一般生长温度为20～40℃。当温度达到60℃以上时,80%微生物将死亡,温度越高,微生物死亡速度越快1。选育一些抗干、耐温的有效菌株十分重要,尤其是一些适用的芽胞菌更是许多企业关注的一个问题。因此,生物有机肥的生产,工艺上要求生产中加入菌剂后,载体温度应该控制在50℃以下。此外,为防止杂菌大量繁殖,应对原料进行灭菌处理。2生物有机肥常见的生产工艺生物有机肥生产工艺的关键是造粒方式的选择,根据生产工艺要求,目前生物有机肥常用的造粒方式主要有圆盘造粒和挤压造粒二种。因不同的造粒方式对原料的要求不同,故生物有机肥的生产工艺存在差异。目前,国内生物有机肥的生产工艺主要有以下几种。211圆盘混合造粒流程圆盘混合造粒工艺流程简图如流程-1。原料干燥除去一定水分后(干燥时,即对原料进行了灭菌处理)进行破碎,然后加入一定量酸碱调节载体pH后与无机肥部分混合均匀,送入圆盘造粒机,在成粒过程中喷入一定量菌剂,成粒的产品再进行低温烘干、筛分后,即可得成品。土壤肥料2004(4)流程-1流程-1圆盘混合造粒工艺流程212混合后挤压造粒流程混合后挤压造粒流程简图如流程-2。原料干燥到含水量低于10%后,破碎,然后与酸碱调节剂、无机化肥、微生物菌剂混合均匀后,送入造粒机造粒,过筛后即得产品。流程-2流程-2混合后挤压造粒工艺流程213挤压造粒后喷加菌剂流程挤压造粒后喷加菌剂流程简图如流程-3。工艺流程与混合后挤压造粒基本相同,但微生物菌剂的加入是在成粒后。流程-3流程-3挤压造粒后喷加菌剂工艺流程214菌剂粒子与化肥粒子分开造粒后再混合流程菌剂粒子与化肥粒子分开造粒后再混合流程简图如流程-4。为了减少化肥对微生物菌剂的影响,先将载体与菌剂造粒后,存放至中间料仓,再与载体和无机肥造粒后的粒子混合,最后得产品。流程-4流程-4分开造粒工艺流程3各生产工艺的比较各种生产工艺的比较主要从装置投资,过程控制及产品质量等几个方面进行对比。311装置投资从工艺流程知道,上面四个流程在造粒前设备完全相同,占地面积大致相同,故投资的差别主要取决于造粒机,同样以1万t/a规模生产能力为例,圆盘造粒机为4000～5000元/套,而挤压造粒机一般为5万元/台,低温干燥机为1215万元/套。所以从投资上看,流程-1投资最大,其次为流程-4,流程-2、流程-3投资基本相同,但如果流程-1中低温干燥机不增加,而与原料干燥机共用,则流程-1的投资最省。312过程控制根据设备厂家提供的数据及生产经验,挤压造粒(对辊挤压或环模辗压)过程温升不大,虽然随着连续生产时间的延长,设备受压面因磨擦而会使温度升高,但由于物料在设备内停留时间相当短,物料温升一般小于5℃,故生产过程中工艺指标容易控制。而圆盘造粒,成粒后产品的烘干,需严格控制干燥温度,尽可能避免干燥物料温度超过60℃,因此过程控制较难。对于流程-3,产品成粒后再喷菌剂,这样虽可减少菌剂因造粒而部分死亡,但喷菌剂时,很难做到菌剂均匀加入,且容易造成菌剂喷至物料范围以外,造成菌剂浪费,从而增加生产成本。同时,成粒后再加菌剂,易造成产品水分超标,产品强度下降等。313产品质量—45—土壤肥料2004(4)检测次数试样①试样②试样③试样④试样⑤1210×108417×107111×108112×108717×1072114×108416×107816×1071108×108618×107产品的质量主要从产品有效活菌数及产品外观来衡量,生物有机肥产品有效活菌数主要受载体、生产工艺、化肥浓度、微生物菌剂本身等因素影响,而载体、化肥浓度、微生物菌剂本身等因素对产品质量的影响已有报道,这里只讨论生产工艺这一因素的影响。为了确定生产工艺对产品活菌数的影响,我们于2002年利用对辊造粒机根据上述流数检测结果基本一致,即具有重复性。具体结果见表2。表2各试样有效活菌数(个/g)及外观情况31168×108512×1071116×1081126×108916×107程进行了以下几组试验。产品外观⋯⋯均匀、成粒率低成粒率高,但粒子不均匀、成粒率低,但含均匀,成粒率高31311试验材料腐殖酸含量40%的风化煤若干,尿素、磷酸氢一铵、氯化钾、pH调节剂及混合菌剂(有效活菌数为410×109个/mL)。31312试验方法以调好pH值的风化煤载体为对照,各试验样均加入相同比例的菌剂及相同养分(6%)的无机化肥,制成产品,置室内存放一个月后,将对照和各试验样进行有效活菌数检测。31313试验步骤及检测方法A1对照加入一定比例菌剂,制得试样①。B1取试样①加入一定比例化肥,采用对辊造粒制得试样②。C1取试样①加入一定比例化肥,采用圆盘造粒40℃强制风干制得试样③。D1取对照加入一定比例化肥对辊造粒后,加入相同比例菌剂,制得试样④。E1取对照加入一定量菌剂造粒,再与对照加入一定量化肥造粒,二种粒子按一定比例混合后,制得试样⑤(对辊造粒)。将上述5个样,同时进行有效活菌数检测。检测方法依照NY227-94。314试验结果通过三次重复检测,五个样品三次的有效活菌均匀水量高从试验结果可以看出,在产品有效活菌数指标上,采用产品成粒后再加菌剂,其有效活菌数最高,平均为1118×108个/g,其次为圆盘造粒方法,平均为1104×108个/g,混合挤压造粒法的有效活菌数最低,平均只有418×107。在外观质量上,圆盘造粒法的颗粒难以均匀,但强度较好。挤压造粒法的颗粒大小一致,外观漂亮,但强度较差,易破碎。4讨论①通过对上述生产工艺的比较,可以认为,采用圆盘造粒后低温烘干工艺,虽一次性投资较大,但产品质量较好,产品可混性好,有利于产品投放市场。而采用挤压造粒,因粒子强度较差,带粉率高,产品质量难以保证,且其形状独特,不便于与其它复肥粒子混合。因此,在条件许可情况下,生物有机肥生产工艺以圆盘造粒后低温烘干工艺为佳。②生物有机肥类产品是正在发展的一类产品,尚有许多值得研究和改进的地方。本文所述的工艺仅是其中的一个方面。参考文献:1郑善良,胡宝龙等1微生物学基础1化学工业出版社,1986,156-1601第十五届国际植物营养大会会议通知土壤肥料2004(4)第十五届国际植物营养大会定于2005年9月14～19日在北京举行,大会主题是植物营养在食品安全、人体健康和环境保护中的作用,大会设有土壤生物与植物的相互作用,肥料与作物生产等十个专题,详情请参看大会专题网站:@ipnc151com1报名截止时间:2004年9月30日。联系人:中国农业大学西区资源与环境学院米国华吴华杰,联系电话:[phone]。—46—