禾稈生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化技術，具體地指一種禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 禾桿指"稻梁菽麥黍稷"收獲種子后留下的風干莖葉，是成熟農作物莖葉部分的總 稱，通常指水稻、小麥、玉米、大豆等農作物在收獲籽實后的剩余部分。禾桿中粗纖維素高達 30~40%，且富含15%左右的有機質（腐殖酸，胡敏酸及富里酸）和8~12%的硅（水 稻），并含有木質素、氮、磷、鉀、鈣及鎂等成分，是一種用途廣泛的可再生生物資源。據有關 文獻報道，我國禾桿年產量高達8億噸，帶來占地面積大的問題，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，也浪費了資源。 現有技術中也有一些采用資源化技術手段將禾桿用于生產肥料的報道，其中：
[0004] CN201410677008. 1專利申請公開了一種含有納米硒的生物有機-無機復合肥及 其制備方法，該納米硒生物有機-無機肥包括農作物禾桿、二氧化硒、動物糞便、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-無機肥原 料繁多，需添加較大量的輔助成分，成本較高。
[0005] CN 200910014622. 9專利申請公開了一種硅鉀多元素有機復合肥的生產方法，該 生產方法是在堿性條件下先將作物禾桿水解然后與粉煤灰/煤矸石反應以制取硅鉀多元 素有機復合肥。這種有機復合肥的生產方法，因粉煤灰/煤矸石中含有有毒化學物質，容易 對農田造成二次污染。
[0006] CN 201210493210. X專利申請公開了一種生物酶肥料，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行發(fā)酵，達到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，最后根據土壤和植物所需添加不同含量營養(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)還需添加營養(yǎng)元素。
[0007] 總體來說，現有技術中對禾桿的處置，利用禾桿生產肥料主要存在以下問題：（1) 通常，禾桿的炭氮比在80:1左右，遠大于發(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)現有技術中經常會采用加入人畜尿糞和氮素化肥的 手段來調節(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造成肥料成本的增加；(3)現有技術 中也會通過添加城市生活污泥、工礦企業(yè)粉塵及廢渣等固體廢棄物來補充氮素，但這種方 式往往會引入重金屬等有毒有害物質，對農田二次污染，給人類健康造成潛在威脅；(4)禾 桿中硅含量豐富，但難以被直接轉化成農作物所需的硅鉀肥。因此，如何"點禾成金"，更好 地利用禾桿生產出肥效優(yōu)良的肥料，實現硅鉀安全還田，便成為本發(fā)明亟待解決的技術問 題。

【發(fā)明內容】

[0008] 本發(fā)明的目的就是要提供一種禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥及其制備方法，該禾桿 生物有機硅鉀酵素菌肥對農作物的增產效果顯著，實現了廢棄物資源化，成本低廉，且減少 了水土空氣污染。
[0009] 為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥，以 質量分數計，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] 硅酸鹽細菌：0· 01%~0· 02%。
[0015] 進一步地，以質量分數計，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] 硅酸鹽細菌：0· 015%~0· 02%。
[0021] 進一步地，以質量分數計，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] 硅酸鹽細菌：0· 02%。
[0027] 進一步地，所述活性污泥為OSA-復合酶污泥經過原位減量、無害化處理、及隔膜 壓濾機壓榨后的污泥濾餅；其固含量為50~60%;其有機質含量為300~600g/kg，氮含量 為20~50g/kg，磷含量為10~20g/kg。
[0028] 進一步地，所述啤酒硅藻土泥為啤酒釀造過程中廢棄硅藻土；其固含量為40~ 45% ;其主要成分為硅藻土，酵母及蛋白質。
[0029] 進一步地，所述發(fā)酵劑為酵素菌，有效活菌數多2. 0億/g。
[0030] 更進一步地，所述硅酸鹽細菌為膠質芽孢桿菌，有效活菌數多100億/g。
[0031] -種禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥的制備方法，它包括下列步驟：
[0032] (1)準備物料：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%，硅酸鹽細菌0. 01~0. 02%的質量配比準備物料；
[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量配比0. 1~0. 2%的發(fā)酵劑，攪拌均勻， 調節(jié)含水量為52~68%，經旋翻增容，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)酵時間為20~25天，發(fā)酵累計 溫度為1000~1200°C ;
[0036] (5)加硅酸鹽細菌后熟發(fā)酵：加入所述質量配比0. 01~0. 02%的硅酸鹽細菌，攪 拌均勻進行后熟發(fā)酵，控制后熟發(fā)酵溫度按30~38°C循序升溫，后熟發(fā)酵時間為5~7天， 即制得所述禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥。
[0037] 進一步地，所述步驟（5)加硅酸鹽細菌后熟發(fā)酵：當主發(fā)酵完成后，溫度降至38~ 40°C時，將有效活菌數多100億/g的膠質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，進行解磷、解鉀及固氮；膠質芽孢桿菌按如下比例加入：以Im3堆肥物料為基準，將 10~20g膠質芽孢桿菌充分溶解于10~20L水中配制成菌液加入。
[0038] 更進一步地，所述步驟（1)中準備物料：所述活性污泥為OSA-復合酶污泥經過原 位減量、無害化處理、及隔膜壓濾機壓榨后的污泥濾餅，其有機質含量為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 啤酒釀造過程中廢棄硅藻土，其主要成分為硅藻土，酵母及蛋白質，其固含量為40~45% ;
[0039] 所述步驟（3)中拌料加菌：將有效活菌數多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：當主發(fā)酵溫度達到65~70°C，并持續(xù)34~38 小時后，進行第一次翻堆，整個主發(fā)酵過程翻堆1~2次。
[0041] 與現有技術相比，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，進行合理配伍，并通過發(fā)酵 劑和硅酸鹽細菌酶切，制得禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥，該菌肥符合新版NY 884-2012《生 物有機肥》標準，實現了廢棄物"一禾兩泥"的生物資源再利用，促進了自然資源的良性循 環(huán)，避免了焚燒禾桿所帶來的空氣污染。
[0043] 其二，本發(fā)明利用禾桿中富含硅這一特點，以"硅"為核心，通過酵素菌中的三 素酶（纖維素酶、半纖維素酶及木質素酶）將禾桿三素（纖維素、半纖維素及木質素） 分解轉化成三酸（腐殖酸、胡敏酸及富里酸），再通過硅酸鹽細菌釋放出硅酸（H4SiO4S H2SiO3 ^nSiO2)，硅酸與鉀反應生成硅酸鉀，硅素對作物穩(wěn)產高產起到"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)明禾桿生物有機硅鉀酵素菌肥的農作物增產效果顯著，普遍增產優(yōu)質商品10%~25% 以上，在優(yōu)化條件下甚至高達50%以上，實現"點禾成金"。
[0044] 其三，本發(fā)明利用活性污泥中含有較高的有機質、氮、磷等營養(yǎng)元素，彌補禾桿營 養(yǎng)的不足，并添加硅藻土啤酒濾泥補充硅源，使得硅素與氮、磷、鉀三要素優(yōu)化配合、無機 肥與有機肥相結合、速效肥與長效相結合、禾桿生物發(fā)酵劑與固氮菌、解磷菌及解鉀菌相結 合，功效互補，最終不但實現了農作物優(yōu)質高產穩(wěn)產，增產增收的效果，也使得本禾桿生物 有機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，避免重金屬對農田二次污染，消除重 金屬對人類健康的潛在威脅，實現硅鉀安全無污染地還田，解決了污泥農用中關于重金屬 及有害細菌的安全性問題，可謂"出污泥而不染"。
[0045] 其四，本發(fā)明制得的硅鉀肥具有調氮，活化磷鉀，增產的功效，因此，其不但是一 種優(yōu)良的硅肥料源、