生物有机肥生产工艺.doc

土壤肥料 　2004 (4)

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

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　　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 ( N Y227 - 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
有效活菌数 有机质 ( 干基)
个/ g
%
≥2 ×10 7
≥2510
N + P205 + K2O
%
≥610
水分
p H
%
≤15
510～715
112 　生产工艺要求

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。
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 p H 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

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土壤肥料 　2004 (4)

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

检测次数
试样 ①
试样 ②
试样 ③
试样 ④
试样 ⑤
1
210 ×108
417 ×107
111 ×108
112 ×108
717 ×107
2
114 ×108
416 ×107
816 ×107
1108 ×108
618 ×107

3 1168 ×108 512 ×107 1116 ×108 1126 ×108 916 ×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、p H 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 p H 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 N Y227 - 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

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 : www1ip nc151co m1 报名联系 e2mail : regist ratio n @ip nc151co m1 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 : 010 - 62893423 。

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