CN106278419A - 一种疏松型基质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及培养基技术领域，具体涉及一种疏松型基质及其制备方法，包括以下步骤：步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；步骤三、材料II和食品工业废渣混合于材料I中，混合得到材料Ⅲ，喷洒发酵菌剂和除臭菌剂，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。本发明制备工艺简单，成本低，可减少环境污染；疏松型基质疏水透气性强，组织松散，添加于植物培养基可代替椰糠的使用，起到固定、疏水和透气等作用，从而降低植物培育成本。

Description

一种疏松型基质及其制备方法
技术领域
本发明涉及培养基技术领域，具体涉及一种疏松型基质及其制备方法。
背景技术
在植物的培育过程中，需要用到大量培养基。而椰糠作为一种从椰子外壳纤维加工过程中脱落下的纯天然的有机质介质，常常添加于疏松型基质，起到固定、疏水、透气的作用，在我国植物培育中得以广泛的应用。但目前我国的椰糠产量不高，需要大量进口，大大增加了成本。
第二方面，随着社会的发展和城镇化的不断推进，城市生活污水处理的负担日益加剧，在处理过程中产生大量的城市污泥，其成分复杂，污泥包括废水中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质，如不进行适当处置，将对生态环境和人类自身造成很大危害。
第三方面，东莞市地处珠三角中心，工业产业发达，食品工业发展迅速，食品工厂林立，如雪花啤酒厂、雀巢咖啡、食用菌种植等，产生了大量诸如啤酒渣、咖啡渣、蘑菇渣等食品废料，此类废弃物有机质含量高，若简单作填埋或焚烧，则对环境造成极大的资源浪费。
因此，若能把市政污泥协同食品工业污泥综合处理，将其应用于植物培育中，替代或部分替代椰糠的作用，减少环境污染，变废为宝，降低栽培成本，具有十分重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种疏松型基质及其制备方法，其制备工艺简单，成本低，可有效利用城市污泥，减少环境污染，制备的疏松型基质疏水效果好，透气性强，应用于植物培育中可减少椰糠的使用，降低植物培育成本。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种疏松型基质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；
步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；
步骤三、材料II和食品工业废渣混合于材料I中，混合得到材料Ⅲ，材料I、材料II和食品工业废渣的重量份均为32-36份，边混料边喷洒发酵菌剂和除臭菌剂，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。
本发明的植物培养基的制备采用分段式发酵法，充分利用了城市污泥中有机质原料在第一次高温好氧发酵中温度在前后阶段较低，中阶段较高的变化特点制得材料I，在此高温好氧发酵，城市污泥中致病菌、虫卵及杂草种子被杀死；将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵后制得的材料II；将材料II和食品工业废渣添加于材料I，并接种具有不同生理生化特性和降解功能的发酵菌剂和除臭菌剂，以实现城市污泥和食品工业废渣中化学组份的定向降解，缩短发酵时间，除去臭味。
其中，所述步骤一具体为，将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，发酵时间为12-15天，通风强度为25-35L/min.m3，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，通风强度25-35L/min.m3，自然降温降至室温，得材料I。
在步骤一中将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，在此过程中微生物分解有机物而释放热量。在开始阶段，温度逐渐上升至45℃以上，微生物活动剧烈，易于降解的有机质含量丰富；堆体温度继续上升，最高温度达到了60℃以上，此阶段主要是高温细菌活动，分解城市污泥中纤维素和果胶类物质，导致发酵高温阶段维持时间较长；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，在此过程，堆体自然降温降至室温
其中，所述步骤二具体为，将材料I堆放3-5天，进行厌氧发酵，至材料I的温度降至室温，得材料II。通过厌氧发酵后使城市污泥充分腐熟。
其中，所述步骤三中，所述食品工业废渣为咖啡渣、菇渣或啤酒渣，参与构成疏松性基质的载体。咖啡渣作为速溶咖啡生产后的废弃物，其重量约占咖啡干豆的 60-70%，仍含有非常丰富的生物碱、糖类、蛋白质、粗纤维和矿物质，具有较高的开发利用价值。菇渣中残料有大量可供植物吸收的有机质和碳水化合物，且干燥的菇渣废弃物持水量较高，经发酵后对培养基的疏松能力、培养基含水量和渗透性能表现出明显的改善作用，作为园艺基质中在环境低温时具有“保温效应”，在环境高温时具有“降温效应”。啤酒渣在啤酒生产中吸附了啤酒发酵液中不溶渣，含有蛋白质、残糖、纤维素、有益菌等营养物质，有丰富的碳源和氮源，经微生物发酵处理后，具有松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。同时，食品工业废渣中的有益菌群能够迅速增长繁殖，参与降解和转化城市污泥中下有害及不易分解的物质，使高分子状态的物质转化为极易吸收的小分子，并同时破坏了城市污泥的胶体成分，使其被各类微生物作为营养成分利用，和发酵菌剂和除臭菌剂相配合，具有除臭的效果，缩短了发酵时间。
其中，所述步骤三中，好氧发酵的发酵时间为7-10天，发酵温度初始温度为25-30℃，通风强度为25-35L/min.m3。通过好氧发酵，可促进分解材料Ⅲ中的有机物，防止物料中的分解过程中易发热的物质在培育植物使对植带来的不利影响。
其中，所述步骤三中，疏松型基质的碳氮比为（22-28）：1，水分为55-65%。疏松型基质的碳氮比、水分适中，使植物长期保持在一个湿度适中的状态，有利于为植物创造良好的生长环境。
其中，所述城市污泥为城镇生活污水处理厂产生的污泥、食品加工企业产生的污泥。原料来源广泛、成本低，有机质含量高，不仅减少了上述污泥对环境的污染，而且变废为宝，提高了资源的利用效率。
其中，所述疏松型基质由以下重量份的组分组成：材料I 32-36份、材料II 32-36份、食品工业废渣32-36份，发酵菌剂0.05-0.075份、除臭菌剂0.05-0.075份。将材料II和食品工业废渣添加于保持发酵活性的材料I中混合发酵，利用三种废物资源的优势，合理配方，三者中微生物与发酵菌剂和除臭菌剂混合发酵，对有害物质进行氧化分解；发酵菌剂可对有机物进行分解，缩短发酵时间；除臭菌剂可除去发酵过程的恶臭气味，对氨、硫化氢等恶臭有良好的分解去除效果，减少对环境的污染。
进一步地，所述疏松型基质由以下重量份的组分组成：材料I 33.3份、材料II33.3份、食品工业废渣33.3份、发酵菌剂0.06份、除臭菌剂0.06份。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过对城市污泥进行有效处理，并配合利用食品工业废渣，制备疏松型基质，其制备工艺简单，成本低，可缓解城市污泥和食品工业废渣处理的环保压力，减少环境污染。
2、本发明的植物培养基的制备采用分段式发酵法，在城市污泥熟菌经腐熟菌分解基本腐熟后，再接种发酵菌剂和除臭菌剂于肥堆中，发酵菌剂和除臭菌剂能够利用腐熟菌分解后产生的丰富碳源、氮源和腐熟过程中分解的其他营养物质进行生长，避免过早接种产生的营养竞争，而腐熟菌也可以利用酵菌剂和除臭菌剂的代谢产物进行繁殖，腐熟菌和发酵菌剂以及除臭菌剂具有不同生理生化特性和降解功能，三者协同作用能使物料中的有机质进一步分解完全，防止疏松型基质含有易分解发热的物质对植物造成不利影响。
4、制备的疏松型基质疏水透气性强，因此可以很好的防止积水，组织松散，同时具备锁水功能，作为植物培养基质可代替进口椰糠的使用，起到固定、疏水和透气等作用，其有机质含量大于40%，在培养基中的添加率小于1%时，即可达到有效调节培养基内水分的目的，使培养基长期保持在一个湿度适中的状态，从而降低植物培育成本。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
本实施例中，一种疏松型基质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；
步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；
步骤三、材料II和咖啡渣混合于材料I中，材料I保持城市污泥的发酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I、材料II和咖啡渣的重量份均为33.3份，边混料边喷洒发酵菌剂0.06份和除臭菌剂0.06份，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。
其中，所述步骤一具体为，将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，发酵时间为14天，通风强度为30L/min.m3，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，通风强度30L/min.m3，自然降温降至室温，得材料I。
城市污泥堆放后，进行第一次高温好氧发酵的过程中，微生物分解有机物而释放热量，温度是堆肥系统微生物活动的反映，是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。
本实施例中，所述步骤二具体为，将材料I堆放4天，进行厌氧发酵，至材料I的温度降至室温，得材料II。
本实施例中，所述步骤三中，好氧发酵的发酵时间为8天，发酵温度初始温度为26℃，通风强度为30L/min.m3。
本实施例中，所述步骤三中，疏松型基质的碳氮比为25：1，水分为60%。
本实施例中，所述城市污泥为城镇生活污水处理厂产生的污泥。
实施例2
本实施例中，一种疏松型基质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；
步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；
步骤三、材料II和菇渣加于材料I中，材料I保持城市污泥的发酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I的重量份为36份、材料II的重量份为32份，菇渣的重量份36份，边混料边喷洒发酵菌剂0.05份和除臭菌剂0.075份，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。
其中，所述步骤一具体为，将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，发酵时间为12天，通风强度为32L/min.m3，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，通风强度32L/min.m3，自然降温降至室温，得材料I。
本实施例中，所述步骤二具体为，将材料I堆放3天，进行厌氧发酵，至材料I的温度降至室温，得材料II。
本实施例中，所述步骤三中，好氧发酵的发酵时间为8天，发酵温度初始温度为25℃，通风强度为25L/min.m3。
本实施例中，所述步骤三中，疏松型基质的碳氮比为25：1，水分为58%。
本实施例中，所述城市污泥为食品加工企业产生的污泥。
实施例3
本实施例中，一种疏松型基质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；
步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；
步骤三、步骤三、材料II和啤酒渣加于材料I中，材料I保持城市污泥的发酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I的重量份为32份、材料II的重量份为36份，啤酒渣的重量份35份，边混料边喷洒发酵菌剂0.05份和除臭菌剂0.075份，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。
其中，所述步骤一具体为，将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，发酵时间为15天，通风强度为25L/min.m3，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，通风强度28L/min.m3，自然降温降至室温，得材料I。
本实施例中，所述步骤二具体为，将材料I堆放4天，进行厌氧发酵，至材料I的温度降至室温，得材料II。
本实施例中，所述步骤三中，好氧发酵的发酵时间为7天，发酵温度初始温度为30℃，通风强度为35L/min.m3。
本实施例中，所述步骤三中，疏松型基质的碳氮比为26：1，水分为65%。
本实施例中，所述城市污泥为城镇生活污水处理厂产生的污泥。
实施例4
本实施例中，一种疏松型基质的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；
步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；
步骤三、材料II和菇渣加于材料I中，材料I保持城市污泥的发酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I的重量份为32、材料II的重量份为34，菇渣的重量份32份，边混料边喷洒发酵菌剂0.75份和除臭菌剂0.05份，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。
其中，所述步骤一具体为，将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，发酵时间为13天，通风强度为35L/min.m3，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，通风强度35L/min.m3，自然降温降至室温，得材料I。
本实施例中，所述步骤二具体为，将材料I堆放4天，进行厌氧发酵，至材料I的温度降至室温，得材料II。
本实施例中，所述步骤三中，好氧发酵的发酵时间为10天，发酵温度初始温度为25℃，通风强度为28L/min.m3。
本实施例中，所述步骤三中，疏松型基质的碳氮比为24：1，水分为55%。
本实施例中，所述城市污泥为食品加工企业产生的污泥。
本发明的疏松型基质的容重(BD)为 0.18g/cm3，总孔隙度（TP）达79.2％，持水孔隙率（WFP）为74.1％，大小孔隙率（RLSP）为0.8，阳离子代换量(EC)为 1.82mS/cm，CEC为36.70mmol/kg。本发明的植物培养基性状疏松，疏水性和透气性好，可取代进口椰糠作为园艺基质，适宜于阴生植物的培育。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、将城市污泥进行第一次高温好氧发酵，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，得到材料I；
步骤二、将第一次好氧发酵产物进行厌氧发酵之后得到材料II；
步骤三、材料II和食品工业废渣混合于材料I中，混合得到材料Ⅲ，材料I、材料II和食品工业废渣的重量份均为32-36份，边混料边喷洒发酵菌剂和除臭菌剂，经过一次好氧发酵，二次腐熟后堆放至温度降至室温，得到疏松型基质。
2.根据权利要求1所述的一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：所述步骤一具体为，将城市污泥进行建堆，进行第一次高温好氧发酵，发酵时间为12-15天，通风强度为25-35L/min.m3，得到第一次好氧发酵产物；将第一次好氧发酵产物进行第二次高温好氧发酵，通风强度为25-35L/min.m3，自然降温降至室温，得材料I。
3.根据权利要求1所述的一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：所述步骤二具体为，将材料I堆放3-5天，进行厌氧发酵，至材料I的温度降至室温，得材料II。
4.根据权利要求1所述的一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，所述食品工业废渣为咖啡渣、菇渣或啤酒渣。
5.根据权利要求1所述的一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，好氧发酵的发酵时间为7-10天，发酵温度初始温度为25-30℃，通风强度为25-35L/min.m3。
6.根据权利要求1所述的一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，疏松型基质的碳氮比为（22-28）：1，水分为55-65%。
7.根据权利要求1所述的一种疏松型基质的制备方法，其特征在于：所述城市污泥为城镇生活污水处理厂产生的污泥或食品加工企业产生的污泥。
8.一种疏松型基质，其特征在于：所述疏松型基质由以下重量份的组分组成：材料I32-36份、材料II 32-36份、食品工业废渣32-36份，发酵菌剂0.05-0.075份、除臭菌剂0.05-0.075份。
9.根据权利要求8所述的一种疏松型基质，其特征在于：所述疏松型基质由以下重量份的组分组成：材料I 33.3份、材料II 33.3份、食品工业废渣33.3份、发酵菌剂0.06份、除臭菌剂0.06份。
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