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 44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 72510N + P205 + K2O%610水分p H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 2040 。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 40005000 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)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 试样 试样 试样 试样 1210 108417 107111 108112 108717 1072114 108416 107816 1071108 108618 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 。B1 取试样 加入一定比例化肥 , 采用对辊造 粒制得试样 。C1 取试样 加入一定比例化肥 , 采用圆盘造 粒 40 强制风干制得试样 。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 。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 (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。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