发明垃圾应用制肥法  打造中国农肥升级版

                                              ——论应用水溶性有机质生产综合能效肥料的可操作性

                                                                           熊汉夫  蒙汉康  杨俊义

土壤栽培农作物需要大量的有机肥，尤其是需要应用水溶性有机质生产的综合能效肥料。而生产有机肥的原料来源紧缺，开发产量大、价廉且源源不断产出的生活垃圾中有机资源势在必行。我们发明垃圾应用制肥法的出发点和落脚点，就是要应用垃圾制肥法打造环保型、具备综合能效有机肥料的升级版，来弥补农资市场的空白，并从理论和实践的结合上证明是可行的。垃圾应用制肥法的成功问世，不仅实现了由垃圾处理到垃圾应用理念的转变，丰富了环保文化和生态文明的内涵，能更好地保护和改善人类生存环境，而且能变废为宝，为农业提供综合能效肥料，改良土壤，提高作物品质和产量，增加农民收入，支持农业可持续发展。

一、综合能效肥料是农作物生长的客观需求

1、农肥市场缺少综合能效肥。目前市场农用肥料品种很多，但几乎都是“单元素”肥。其中有几千年传统的农家肥，有近代工业革命生产的化肥包括其复合肥，有生物发酵工程制作的微生物菌肥，有现代高科技有机合成的植物生长调节剂，也有未经深加工的腐植酸类肥，还有未经高温矿化发酵的所谓有机肥，虽千差万别，但归根结底，都没有综合能效。查遍《农肥药典》，除上述“单元素”肥料外，尚无以水溶性有机质类有机肥为底肥的肥料，更没有同时包含有机质、无机元素、中微量元素、微生物、土壤调理剂、植物生长调节物质等综合能效的肥料。

2、作物生长需要完全营养肥料。水溶性有机质不可缺少，无机元素同样需要；氮磷钾主养分固然重要，中微量元素也不可忽视；而微生物、土壤调理剂、植物生长调节物质更是综合能效肥的重要组成部分。怎样才能符合作物生长营养的“水桶原理”，达到“测土配方”、“平衡施肥”原则，必须认真研究“完全性”营养肥料的配比，否则，会因某种养分不足，导致其它养分流失而限制作物生长。同时，还要考虑各种作物生长的习性及实际需求的不同，在生产其专用肥时，添加一些敏感元素，比如小麦加钼、水稻加硅、玉米加锌等。总之，只有把有机、无机、微生物、中微量元素、植物生长调节物质、土壤调理剂相结合而生产综合能效肥，才符合现代农业的用肥需求，也是肥料行业的发展趋势。我们以垃圾中有机物料为原料，经高温矿化发酵获得具有水溶性有机质的原肥为基础（底料），再补充无机营养元素（辅料），增添携带微生物菌剂、土壤调理剂、植物生长调节剂及中微量元素的加富载体培养基，形成综合效能肥料，以此作为课题研究，十年磨一剑，开发生产出最受现代农业欢迎的综合能效肥料。

二、        开发垃圾资源用于制肥势在必行

由于长期偏施单质化肥，土壤有机质腐殖质及作物生长所需的一些有机碳水化合物不足，平衡营养比例失调。又因多年单施化肥，致使土壤板结、酸化，农田生产环境、土壤理化系数和土壤微生物生长受到不同程度的破坏，土壤的保水保肥能力减弱。化肥的超标施用还污染了土壤和地下水，生态环境遭到破坏，重金属元素及硝酸盐含量增加，病虫害的发生越来越多，又导致过量喷施农药，严重威胁到粮食和食品安全。开发生产具有综合能效的有机肥料，补充土壤中有机质，改善微生态环境，已成为当务之急。我国现有的18亿亩耕地，按常规每季每亩施肥150kg，每年两季，即0.3吨/年，那么全国需要肥料5.4亿吨。假设按有机肥和无机肥1：1的施用比例，我国每年需要有机肥料2.7亿吨以上。

如此大规模生产有机肥料，需要解决生产原料。问题是，农作物桔秆已转作沼气，牲畜粪便用来养鱼，稻草、蔗渣造纸，木薯渣、淀粉渣、酒渣制作饲料，就连糖厂的滤泥也被老百姓抢购一空，可用作有机肥的原料越来越少了，这就必须开辟新的原料来源。那么，遍布城乡的生活垃圾包括餐厨垃圾、污水处理厂污泥，均含有大量有机物质，应该是生产有机肥料最大的、也是最廉价的原料市场。况且这些垃圾天天产生，是取之不尽用之不竭的原料来源。因此，开发垃圾资源用于制肥势在必行。

三、采用垃圾制肥法打造农肥升级版

1、垃圾制肥工艺适应生产综合能效肥的要求

垃圾制肥生产过程分为七道工序，是按生产综合能效肥的要求设计的，概括起来就是：先将生活垃圾除臭、粗选，再分选出废旧塑料并磁选废金属后的有机废弃物料进行制练打浆；同时将已分选出不可降解物的餐厨垃圾用立式破碎机也制成料浆的形式，从制练打浆机进料口以兑水的方式注入制练打浆机，与生活垃圾有机废物共同磨细至50-80目，制成含水率≥80%的匀浆；污泥（稀释至含水率≥80%）则以直接兑入的方式，与制练打浆机排出的匀浆在混合池搅拌均匀；抽进沉淀罐加药分离、络合后，用沉淀法剔除分子态、离子态重金属，在沉淀罐中同时进行微生物深层厌氧发酵，厌氧发酵产生的有机溶剂可溶解、分解二噁英类物质；三天厌氧发酵完毕，可进入脱水拌菌调整配位，而后再经高温矿质化反应发酵杀灭病原菌获得水溶性有机质发酵原肥；最后采用双配位生产线工艺（解决不易烘干、又易挥发失活或失效的微生物和有益元素加进肥料的难题），产出各种作物专用微生物有机（无机复混）肥（若没有餐厨垃圾和污泥，则可省去相关环节）。

    2、严格的无害化处理是垃圾制肥成功的关键

我们说垃圾是资源，但它毕竟是受到严重污染的资源。只有经过严格的无害化处理，垃圾才能作为资源加以利用，造福社会。垃圾中的污染源主要来自废旧塑料、重金属离子、二噁英类物质以及各种病原菌。我们是这样处理的：

（1）采用废塑料分离分析筛和制练打浆机的推进过滤筛，以及络合沉淀罐料浆出口的细筛多次分选过滤，将废塑料及其边角颗粒料干净彻底分选回收利用，避免其释放双酚A、邻苯二甲酸盐等有毒有害物质污染肥料。

（2）采用分离络合沉淀法在重金属剔除装置内分离垃圾中动植物残体含有的分子态离子态重金属，络合沉淀后回收，解决了因肥料含重金属污染土壤的难题。

（3）在发酵罐中用腐植酸分离、深层厌氧发酵产生的有机溶剂溶解分解以及在高温发酵中用嗜热菌吞噬分解二噁英，消除肥料中致癌二噁英类物质。从而避免有毒有害物质通过肥料——土壤——农作物——食品进入人体，危害人体健康。

（4）在高温发酵过程中，杀灭各种病原菌。

3、可控高温矿化发酵是获取水溶性有机质的根本途径

采用太阳能供热超导暖气片升温原理而建立的可控生物发酵室装置，是利用太阳能供热，激活超导暖气片中超导液电子热的功能，使太阳能热水器和超导暖气片配合组成可控循环热源，采用控制发酵室温度及发酵物料挥散温度的办法，使好氧发酵全程在完全可控制温度的前提下进行发酵，以满足有机物料发酵的温度参数，达到高温矿质化反应，从而解决了生物化工中发酵温度不稳定、质量难控制的问题，获取水溶性有机质及转化氨基酸、蛋白质，以便于农作物吸收。

4、双配位制肥生产线是达到综合能效生产标准的技术保障

垃圾制肥工艺采用的“双配位新型生物有机肥生产线”, 是由多组配料混合机、粉碎机、造粒盘以及一组烘干机组合而成。能够烘干的和不应烘干的元素分别造粒成球，分别处理；然后按烘干颗粒和未经烘干颗粒5:1的比例混合，经输送带进入抛光机完成混合、冷却、抛光三步曲，再经筛选后，合格品交由电子包装机进行成品包装。这样的工艺操作，就解决了不耐热、易挥发失效（或失活）的微生物制剂、分子运动元素添加进肥料的难题。为生物制剂、土壤调理剂、植物生长调节物质等先进农业科技成果的应用提供了优越条件，组织、完善了肥料结构，提高了施用效果。采用双配位生产线工艺生产的微生物有机肥，经权威机构检验出具的报告表明，(定向微生物)有效活菌数达2亿株/g以上，远远优于我国复合微生物肥料NY/T798-2004和生物有机肥NY884-2004 规定的颗粒肥0.2亿株/g的标准，十分有利于改良土壤、增加作物产量、提高作物品质。

此外，我们还对制肥生产线的传统烘干系统进行了技术改造。通过烘炉内燃料的燃烧加热空气来提供热源，再利用热风在烘干机滚筒内发挥热效率来干化物料。这样既可采用加大或减少燃烧量使温度升高或降低，也可通过加大或减小鼓风供氧使温度升高或降低，两者配合就能获得相应调控温度的效果，最大程度地利用热能，达到有机肥料在低温下干化，减少营养挥发的目的。

经实际验证，我们的垃圾应用制肥法具备可操作性，能够达到综合能效肥料的生产技术指标。

四、关于企业综合能效肥生产质量标准的建议

根据我们的实验研究以及生产实践，结合我们生产的综合能效肥的技术指标，在执行国家有关标准的基础上，现就制定企业综合能效肥生产质量标准提出如下建议：

编号            项 目（原料成分）                      质量指标

1        高温矿质化水溶性有机质                        ≥30%

2        主养分（N≥6 P≥2 K≥4）                      ≥12%

3        水溶性硅元素（土壤普遍缺硅）                  ≥2%

4        根际微生物菌剂                                ≥0.2%

5        加富载体植物生长素合剂                        ≥0.1%

6        土壤调理（土壤药）剂                          ≥0.1%

7        中、微量元素（钙、锰、锌、钼、镁、铜、硒等）  ≥4-6%

8        敏感元素（针对不同作物添加）                  ≥0.1%

  合计                总有效成分                           ≥48%

        

企业综合能效肥料标准中原材料评价注释：

1、高温矿质化水溶性有机质：是指经过高温（60℃-72℃，时间≥72小时）发酵后的有机原肥（有机质≥55%）。未经发酵腐熟的有机物质，当温度、水分适宜时会产生霉变，生长毒蘑菇菌，更严重的是降解肥料的其它元素。

2、主养分：我国有机肥料行业标准NY525-2012规定氮磷钾总养分≥6%，我们通过生产实践认为，提高到≥12%为宜。这是因为，用量少了，作物缺乏营养；用量大了，既增加成本，又会因营养不匹配造成某些养分流失。而确定为≥12%，在亩用150kg——200kg时，容易同其它元素配位,相辅相成。

3、水溶性硅元素：这是在造粒时把水溶性硅溶液稀释后作为粘结剂喷入的。由于多年施用生理酸性的化肥，土壤呈强酸反应的结果，导致土壤缺钙、缺硅、富铝化。而补充水溶性硅（硅酸钠），即解决了第四限制因子硅元素不足的问题，又缓解了土壤酸度。

4、根际微生物菌剂：特点是只有在含有机质≥20%的复混肥料中才能配入，才能保持微生物活性。施用后，可在作物根下与分泌液和肥料中营养（水）形成的碳水化合物中生长，促使根际微生物迅速增殖，作物快速生长，二者融汇，起到相辅相成的作用。

5、加富载体（植物生长素）合剂：通常说的植物生长调节物质，不管用于叶面，还是用于土壤，能效都很大。但土壤施用成本很高，同时由于土壤胶体固定和土壤生物降解，失效（失活）也很快。我们创造的加富载体（培养基）生长素合剂，用于双配位生产线工艺制作的综合能效肥料，突破了不能直接在土壤中使用的技术难题。

6、土壤调理（土壤药）剂：土壤调理剂和土壤药剂并用，一可促使土壤疏松，达到“免深耕”效果；二可猎杀土壤虫害。例如，在肥料中配入“利根砂”（阿维菌素），既不影响肥效，还可一举杀灭土壤“线虫”。

7、中、微量元素：作物所需营养元素除氮、磷、钾大量营养元素外,还需要钙、镁、硫中量营养元素及铜、锌、铁、硼、钼、锰、硒等微量营养元素。这些中微量元素在作物体内虽然含量低,但和大量元素一样在作物的生命过程中发挥着不可替代的重要作用。微量元素又是酶、维生素、激素的重要组成部分,直接参与机体的代谢过程,提高植物酶的活性,一旦缺少,轻则影响农作物的生长发育造成减产,重则颗粒无收。比如，前面提到长期施用化肥导致土壤普遍缺钙，这在我们的垃圾制肥工艺第一道工序就考虑到了，进厂垃圾首先撒石灰，既除臭祛湿，又补充了肥料的钙元素。

8、敏感元素：根据不同作物的生长习性和特别需要，在制作专用肥时额外添加。

以上建议，供研讨参考。

附：垃圾应用制肥法系列专利目录

作者单位：91111威斯尼斯人

广西北洋环保投资有限公司

垃圾应用制肥法系列

发明专利

1、 ZL 200910114688.5  生化处理生活垃圾制有机肥的方法

2、 ZL 201210138799.1  生活垃圾制肥的设备设施配套工艺             

3、 ZL 201210095969.2  剔除重金属离子兼备微生物深层厌氧发酵双重工艺  

4、 ZL 201210374525.2  餐厨垃圾剔除重金属分解二噁英矿质化发酵制肥的方法

5、 ZL 201210406402.2  肥料干化烘炉连结环烘干机脱尘散热装置的制造方法

6、 ZL 201310048188.2  处置填埋堆放的旧垃圾用于丘陵盐碱湿地植栽竹柳方法

7、 ZL 201210132497.3  双配位新型生物有机肥生产线

8、 ZL 201210388698.X  餐厨垃圾和污泥与生活垃圾同机处理制作专用肥的方法

9.  ZL 201210080063.3  用于污水处理的膨润土吸附剂及其配制工艺 

实用新型专利

1     ZL 201220045360.X    高立式多楼层生活垃圾分类装置

2     ZL 201220137795.7    生活垃圾破袋磁选机组

3     ZL 201220116541.7    生活垃圾中废塑料分离分析筛

4     ZL 201220045353.X    生活垃圾制练打浆机

5     ZL 201220083550.0    生活垃圾制肥重金属剔除装置

6     ZL 201220083521.4    脱水拌菌剂调整PH值机组

7     ZL 201220137773.0    太阳能供热超导暖气片升温可控生物发酵室装置

8     ZL 201220083536.0    生产有机肥元素配位机组

9     ZL 201220192671.9    生活垃圾制肥中循环用水装置

10    ZL 201220199469.9    生活垃圾制肥中吸尘除臭装置

11    ZL 201220509451.4    餐厨垃圾预处理机组

12    ZL 201120031878.3    可调角度的生活垃圾简约分选自动控制装置

13    ZL 201120031886.8    重金属离子析出自动控制装置

14    ZL 201120031887.2    生活垃圾原浆配伍制肥微机自动配料搅拌装置

15    ZL 201020280150.X    污水处理微机自动监测控制装置