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摘 要：通过分析添加免烘干活性物质来实现颗粒生物有机肥造粒的免烘干工艺，在保证生物有机肥颗粒硬度达标的同时，确保了添加的微生物菌群的最大成活率，并且在很大程度上节省了能源的消耗，从而顺应了社会节能、环保的发展理念。
关键词：颗粒生物有机肥；造粒；免烘干；工艺研究；分析探讨
中图分类号：S-3 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430022
引言
生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。随着社会节能、环保发展理念的不断提倡和深入，颗粒肥造粒过程中如果能实现免烘干的造粒工艺将在很大程度上节省能源的消耗。颗粒生物有机肥通常的制备工艺都要利用烘干工艺来进行颗粒的烘干，同时也增加颗粒肥的硬度而利于后期的存放，但是在颗粒肥的烘干过程中需要消耗大量的能量，通过添加免烘干活性物质将颗粒中的游离水变成结合水，从而减少成粒后颗粒中的游离水，以此实现免烘干的成粒制备工艺。中国正处于工业化、城市化快速发展的关键阶段，煤炭占能源消费总量的60%以上，这种能源结构在短期内难以改变，据统计到2020年中国人均能源消费量预计为3.243t标准煤炭，中国已在大力开发水能、风能、核能及太阳能等清洁能源，还具有巨大的碳减排空间。与此同时，社会“节能减排”发展理念的不断提倡和深入，较少碳排放已经成为重要的研究课题。近年来，全球变暖问题一直受到了社会各界的广泛关注，通过大量的研究结果表明，碳排放是全球变暖的罪魁祸首，碳排放中的二氧化碳（CO2）等温室气体含量的持续增加已加剧了全球的温室效应，从而导致了全球变暖，而由于工业和运输所排放的二氧化碳等温室气体的量约占全球温室气体排放量的90%，如下表1所示，常用燃料能源的二氧化碳排放情况。
1 材料与方法
1.1 颗粒生物有机肥的制备
试验方案：设计一种新型生物有机肥，有机质（以干基计）含量≥50%，有效活菌数≥0.20亿/g，水分含量低于30%。
试验材料：植物有机发酵物（蘑菇渣、海藻渣）、泥炭土、甜叶菊、黄腐酸钾等；微生物菌种：枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌，干菌粉的菌数分别为2.0 × 1012 cfu/g和1.0 × 1011 cfu/g，调节物质和填充物料等。
1.2 免烘干成粒工艺技术方案
在颗粒生物有机肥的造粒过程中，添加免烘干活性物质将制备原料或成粒表面的游离水吸收转变成结合水，从而减少颗粒的游离水含量，进而实现颗粒的免烘干制备工艺，最终实现颗粒生物有机肥制備的节能工艺。同时，由于免烘干活性物质除了能吸收游离水结合而变成结合水来减少颗粒中的游离水之外，还可以提供植物生长所需的镁元素，镁是叶绿素的组成成分，是多种酶的活化剂，并且参与脂肪和蛋白质的合成，参与DNA和RNA的生物合成，此外，镁还可以促进维生素A和维生素C的生物合成，提高水果、蔬菜的品质。因此，免烘干因子活性物质的添加不仅可以使新型生物有机肥颗粒的制备免于烘干节约能源且有利于生物有机肥中微生物菌群的最大成活率，而且由于镁元素的提供还可以进一步增加该有机肥的营养全面性。方案设计实施流程如图1。
2 结果与分析
2.1 颗粒生物有机肥理化指标的测定
由于颗粒肥的物理性状将直接影响肥料的储存运输、施用性能等，利用膨胀压缩仪测定制备的颗粒肥的抗压强度；测定肥粒的体积和重量来计算得出颗粒肥的表观比重。通过表2的数据结果可知，免烘干工艺中的免烘干活性物质外裹的添加方式，使得制备的生物有机颗粒肥在表观比重低的条件下抗压强度良好，更有利于储存与运输。
2.2 颗粒生物有机肥免烘干工艺的能耗测定
在采用最佳的免烘干因子添加方式来进行颗粒生物有机肥的生产，同时与采用烘干工艺进行生产的颗粒生物有机肥的能耗进行对比，得出结果如表3所示。从表3可以看出，生产同样标准的颗粒生物有机肥采用烘干工艺将耗能天然气约20.5m3/t，因能耗产生的费用约为92.25元/t，而采用免烘干工艺生产同样标准的颗粒生物有机肥可节能天然气20.5m3/t，进而节省能耗成本92.25元/t。
3 讨论
通过免烘干因子不同添加方式制备的颗粒生物有机肥的物理性状的分析测定得出，免烘干活性物质外裹添加方式制备的免烘干颗粒肥更有利于储运和施用肥效的发挥。
通过对比颗粒生物有机肥制备的烘干工艺和免烘干工艺的能耗情况得出，免烘干工艺能大大节省能量的消耗，并在节省能耗的同时也减少了碳的排放，与此同时也为减少我国天然气的供应压力方面起到了缓解的作用。
参考文献
[1] 张晓明. 有机肥颗粒热风干燥工艺及装备研究[D]. 中国农业大学， 2017.
[2] 汪敬恒， 马新荣， 刘蕊，等. 新型肥料——多元素长效碳铵颗粒肥生产工艺及效益分析[J]. 河南科学， 2011， 29（7）：799-802.
[3] 范春杰， 刘懿善， 孟庆春，等. 新型颗粒生物有机肥的生产工艺研究[J]. 齐齐哈尔大学学报（自然科学版）， 2002， 18（3）：22-24.
关键词：颗粒生物有机肥；造粒；免烘干；工艺研究；分析探讨
中图分类号：S-3 文献标识码：A
DOI：10.19754/j.nyyjs.20190430022
引言
生物有机肥是指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。随着社会节能、环保发展理念的不断提倡和深入，颗粒肥造粒过程中如果能实现免烘干的造粒工艺将在很大程度上节省能源的消耗。颗粒生物有机肥通常的制备工艺都要利用烘干工艺来进行颗粒的烘干，同时也增加颗粒肥的硬度而利于后期的存放，但是在颗粒肥的烘干过程中需要消耗大量的能量，通过添加免烘干活性物质将颗粒中的游离水变成结合水，从而减少成粒后颗粒中的游离水，以此实现免烘干的成粒制备工艺。中国正处于工业化、城市化快速发展的关键阶段，煤炭占能源消费总量的60%以上，这种能源结构在短期内难以改变，据统计到2020年中国人均能源消费量预计为3.243t标准煤炭，中国已在大力开发水能、风能、核能及太阳能等清洁能源，还具有巨大的碳减排空间。与此同时，社会“节能减排”发展理念的不断提倡和深入，较少碳排放已经成为重要的研究课题。近年来，全球变暖问题一直受到了社会各界的广泛关注，通过大量的研究结果表明，碳排放是全球变暖的罪魁祸首，碳排放中的二氧化碳（CO2）等温室气体含量的持续增加已加剧了全球的温室效应，从而导致了全球变暖，而由于工业和运输所排放的二氧化碳等温室气体的量约占全球温室气体排放量的90%，如下表1所示，常用燃料能源的二氧化碳排放情况。
1 材料与方法
1.1 颗粒生物有机肥的制备
试验方案：设计一种新型生物有机肥，有机质（以干基计）含量≥50%，有效活菌数≥0.20亿/g，水分含量低于30%。
试验材料：植物有机发酵物（蘑菇渣、海藻渣）、泥炭土、甜叶菊、黄腐酸钾等；微生物菌种：枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌，干菌粉的菌数分别为2.0 × 1012 cfu/g和1.0 × 1011 cfu/g，调节物质和填充物料等。
1.2 免烘干成粒工艺技术方案
在颗粒生物有机肥的造粒过程中，添加免烘干活性物质将制备原料或成粒表面的游离水吸收转变成结合水，从而减少颗粒的游离水含量，进而实现颗粒的免烘干制备工艺，最终实现颗粒生物有机肥制備的节能工艺。同时，由于免烘干活性物质除了能吸收游离水结合而变成结合水来减少颗粒中的游离水之外，还可以提供植物生长所需的镁元素，镁是叶绿素的组成成分，是多种酶的活化剂，并且参与脂肪和蛋白质的合成，参与DNA和RNA的生物合成，此外，镁还可以促进维生素A和维生素C的生物合成，提高水果、蔬菜的品质。因此，免烘干因子活性物质的添加不仅可以使新型生物有机肥颗粒的制备免于烘干节约能源且有利于生物有机肥中微生物菌群的最大成活率，而且由于镁元素的提供还可以进一步增加该有机肥的营养全面性。方案设计实施流程如图1。
2 结果与分析
2.1 颗粒生物有机肥理化指标的测定
由于颗粒肥的物理性状将直接影响肥料的储存运输、施用性能等，利用膨胀压缩仪测定制备的颗粒肥的抗压强度；测定肥粒的体积和重量来计算得出颗粒肥的表观比重。通过表2的数据结果可知，免烘干工艺中的免烘干活性物质外裹的添加方式，使得制备的生物有机颗粒肥在表观比重低的条件下抗压强度良好，更有利于储存与运输。
2.2 颗粒生物有机肥免烘干工艺的能耗测定
在采用最佳的免烘干因子添加方式来进行颗粒生物有机肥的生产，同时与采用烘干工艺进行生产的颗粒生物有机肥的能耗进行对比，得出结果如表3所示。从表3可以看出，生产同样标准的颗粒生物有机肥采用烘干工艺将耗能天然气约20.5m3/t，因能耗产生的费用约为92.25元/t，而采用免烘干工艺生产同样标准的颗粒生物有机肥可节能天然气20.5m3/t，进而节省能耗成本92.25元/t。
3 讨论
通过免烘干因子不同添加方式制备的颗粒生物有机肥的物理性状的分析测定得出，免烘干活性物质外裹添加方式制备的免烘干颗粒肥更有利于储运和施用肥效的发挥。
通过对比颗粒生物有机肥制备的烘干工艺和免烘干工艺的能耗情况得出，免烘干工艺能大大节省能量的消耗，并在节省能耗的同时也减少了碳的排放，与此同时也为减少我国天然气的供应压力方面起到了缓解的作用。
参考文献
[1] 张晓明. 有机肥颗粒热风干燥工艺及装备研究[D]. 中国农业大学， 2017.
[2] 汪敬恒， 马新荣， 刘蕊，等. 新型肥料——多元素长效碳铵颗粒肥生产工艺及效益分析[J]. 河南科学， 2011， 29（7）：799-802.
[3] 范春杰， 刘懿善， 孟庆春，等. 新型颗粒生物有机肥的生产工艺研究[J]. 齐齐哈尔大学学报（自然科学版）， 2002， 18（3）：22-24.