CN107182607A

CN107182607A - 一种有机营养土的制备方法

Info

Publication number: CN107182607A
Application number: CN201710273507.8A
Authority: CN
Inventors: 瞿广飞; 刘殿欣; 宁平; 李巍; 何巍伟
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-09-22
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: CN107182607B

Abstract

本发明公开了一种有机营养土的制备方法，将生活或农业污水通过滤网过滤后，进入装有四层吸附剂的装置，污水在该装置中循环处理至污水达到农业灌溉用水标准，取出吸附剂备用；然后将吸附含有大量有机污染物的吸附剂搭配辅料，进行发酵，制成固体营养物料，固体营养物料与土壤混合即得到有机营养土；本发明易吸收、肥力好的有机营养土，用于农业生产，提高生产效率；本发明不仅实现了对污染废物的净化处理，也形成对污染废物资源化开发利用的绿色循环经济。

Description

一种有机营养土的制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机营养土的制备方法，属于污染废物资源化技术领域。

背景技术

改革开放以来，我国经济社会快速发展，人口激增，工农业发展的越来越快，随之而来的工业废水、农业污水、生活污水排放量越来越大，湖泊、河流、海洋和地下水污染日趋严重，尤其是淡水资源，许多地方的饮用水水源中各种有害物质超标，这不仅严重破坏生态环境，而且威胁当地居民的健康；因此既能廉价去除水中污染物，又不造成环境二次污染，并能产生一定经济社会效益的处理技术受到了广泛的关注。

生物炭技术近年来逐渐兴起，其中生物炭在许多环境效益中的优势备受瞩目。首先生物炭制备的原料来源十分广泛，农业废弃物（如木屑、秸秆等）、工业有机废弃物等都可作为其制备原料。其次生物炭制备工艺相对简单，是废弃生物材料在缺氧条件下，热裂解产生的一种黑色蓬松状固态物质，并具稳定的理化性质，是理想的吸附材料。生物炭具有特殊的微观结构，孔隙发达、比表面积巨大，比表能高，且生物炭表面官能团包括羧基、酚羟基、酸酐等多种基团，这些特征使生物炭具有良好的吸附特性，能够强烈吸附环境介质中的有机污染物，现已广泛应用于吸附菲、多环芳烃、重金属等多种污染物，消减其环境风险，因此生物炭的吸附行为可以影响和改变污染物在环境中的迁移转化和生态效应。

常规的生物炭处理污水的方法是用生物炭吸附污水中的污染物后，让污水达标排放，但这些方法中吸附了污水中污染物的生物炭并没有得到科学有效的处置，这些生物炭可能形成新的污染物，对环境造成二次污染。例如《污泥生物炭在吸附污水中有机污染物或氨氮的应用及制备》（CN 106116090 A）中介绍了一种用污泥热解成生物炭后吸附污水中有机物或氨氮的方法，该方法虽然达到污水净化的目标，但吸附了污染物的生物炭并没有得到任何处理，可能对环境形成新的污染；《基于活性炭应用积水的污水生物处理装置》（CN204588950 U）介绍了一种活性炭在其设计的装置中净化污水的过程，净化污水的同时也没有考虑到吸附了污染物的活性炭的处置，这同样可能对环境形成新的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机营养土的制备方法，这种方法利用生物炭及小颗粒生物质、多孔矿物颗粒、秸秆吸附生活或农用污水中的污染物，其中小颗粒生物质主要吸附污水中的有机质和泥沙细颗粒，多孔矿物颗粒主要吸附污水中的重金属离子和有机质，秸秆主要吸附污水中的有机质和氮磷营养盐，生物炭主要吸附污水中的有机质、氮磷营养盐和重金属离子，然后将吸附含有大量污染物的生物炭、小颗粒生物质、秸秆取出，配以适量辅料，进行微生物发酵，制成营养物质含量高，易吸收，肥力好的有机营养土。这种有机营养土养分含量达到普通土壤的2-3倍，且绿色环保，用于农业生产可以大大提高生产效率，增加经济收入。

本发明制备有机物营养土方法如下：

进入装有四层吸附剂的装置，污水在该装置中循环处理至污水达到农业灌溉用水标准，取出吸附剂备用，四种吸附剂填装量占装置总体积的80-90%，其中四层吸附剂依次为小颗粒生物质、多孔矿物颗粒、秸秆、生物炭；将经吸附处理后的小颗粒生物质、秸秆、生物炭与高原红土、腐殖酸、木屑、无机肥料混合作为发酵原料，放入发酵池中常温好氧堆肥20-30天后，取出发酵物，干燥、消毒、筛分得到固体营养物料，固体营养物料与土壤按质量比1:4-6的比例混合即得到有机营养土。

所述小颗粒生物质为水稻壳、大麦壳、麦麸皮中的一种，其填装量占吸附剂总体积的20-25%。

所述多孔矿物颗粒为沸石、火山石、硅藻土中的一种，其填装量占吸附剂总体积的20-25%。

所述秸秆填装量占吸附剂总体积的25-30%。

所述生物炭填装量占吸附剂总体积的25-30%。

本发明方法按小颗粒生物质15%-20%、秸秆15%-20%、生物炭20%-35%、高原红土20%-25%、腐殖酸3%-5%、木屑10%-15%、无机肥料3%-5%的比例，将上述物质混合。

所述无机肥料为氮肥或磷肥，可以为微生物发酵提供营养元素，发酵剩余的无机肥还可以为营养土提供营养元素。

所述高原红土为云南红土。

本发明所述固体营养物料是通过对发酵好的发酵物进行固液分离，取出发酵后的固体物料，将此固体物料放入滚筒式烘干机，设定温度105-120℃，干燥5-10min，此过程在对固体物料干燥的同时也对物料进行了消毒，干燥后的物料取出过筛（孔径10mm）即得。

本发明所述制备有机营养土的配比为：m（固体营养物料）：m（当地土壤）=1:4-6。其中固体营养物料其氮磷营养元素、有机物含量均比较高，直接种植作物会发生烧苗现象，因此需要把此固体营养物料按比例配以土壤制成有机营养土，使用碳酸氢钠调节pH值，控制pH6.5-7.5之间，且土壤要求含水率在30%以下。

本发明的优点与效果如下：

（1）本发明方法通过利用吸附净化污水后的生物炭等吸附剂配以辅料进行发酵，制成营养物质含量高，易吸收，肥力好的有机营养土；不仅实现了对废水污染废物的净化处理，也形成一种对污染废物资源化开发利用的绿色循环经济；

（2）本发明中所制得的有机营养土，养分含量达到普通土壤的2-3倍，且绿色环保，用于农林生产可以大大提高生产效率，增加经济收入。

附图说明

图1是实现本发明方法的装置结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1：本有机营养土的制备方法具体步骤如下：

（1）生物炭制备：把玉米秸秆和水稻秸秆（质量比1:1）切割成30mm左右的小段后在缺氧环境下、400℃灼烧热解5小时，得生物炭；

（2）将生活污水通过滤网过滤后，从装有四层吸附剂的装置3的进水口1通入，经过阀门Ⅰ2进入装置中，由喷淋头4均匀喷出，依次通过水稻壳5（填装量占吸附层总体积的25%）、沸石6（填装量占吸附层总体积的20%）、玉米秸秆7（填装量占吸附层总体积的25%）、步骤（1）生物炭8（填装量占吸附层总体积的30%）四种吸附剂，然后污水由循环泵Ⅰ9抽出通过阀门Ⅱ10进入水箱11，当水箱蓄水达到3/4水箱体积时停止进水，关闭阀门Ⅰ，再由循环泵Ⅱ12抽出水箱11中污水通过阀门Ⅲ13进入装置中进行循环吸附净化污水；当污水达到农业灌溉用水标准时，关闭循环泵Ⅱ12并打开阀门Ⅳ14，使净化的污水从出水口15排出，吸附污水的同时吸附剂可以在装置中进行微发酵；取出装置中吸附剂（水稻壳、玉米秸秆、生物炭）备用（图1），其中四种吸附剂填装量占装置总体积的85%；

（3）将步骤（2）吸附处理后的水稻壳、玉米秸秆、生物炭与高原红土、腐殖酸、木屑、碳酸氢铵混合作为发酵原料，混匀后放入防水的发酵池中常温好氧堆肥25天，其中按水稻壳15%、玉米秸秆20%、生物炭20%、高原红土20%、腐殖酸5%、木屑15%、碳酸氢铵5%的比例混合；

（4）把发酵后的物料取出，滚筒式烘干机干燥，粉碎至粒径为1-3mm，消毒得到固体营养物料，按质量比固体营养物料：当地土壤（含水率10%）=1:6混合，使用碳酸氢钠调节pH值为7，制得有机营养土。

将制备的有机营养土用于种植甘蔗（云蔗807），甘蔗每亩增产10-11%。

实施例2：本有机营养土的制备方法具体步骤如下：

（1）生物炭制备：把废木材切割后，在缺氧环境下，600℃灼烧热解5小时，得到生物炭；

（2）将农业污水通过滤网过滤后，进入装有四层吸附剂的装置，污水在该装置中循环处理至污水达到农业灌溉用水标准，取出吸附剂备用，四种吸附剂填装量占装置总体积的80%，其中四层吸附剂依次为大麦壳（填装量占吸附层总体积的20%）、硅藻土（填装量占吸附层总体积的20%）、水稻秸秆（填装量占吸附层总体积的30%）、步骤（1）生物炭（填装量占吸附层总体积的30%）；

（3）将步骤（2）吸附处理后的大麦壳、水稻秸秆、生物炭与高原红土、腐殖酸、木屑、硫酸铵混合作为发酵原料，放入发酵池中常温好氧堆肥30天后，取出发酵物，在滚筒式烘干机干燥，粉碎至粒径为1-3mm，消毒得到固体营养物料，固体营养物料与土壤（含水率15%）按质量比1:4的比例混合，使用碳酸氢钠调节pH值为6.5，即得到有机营养土；其中大麦壳20%、水稻秸秆15%、生物炭25%、高原红土24%、腐殖酸3%、木屑10%、硫酸铵3%。

将制备的有机营养土用于种植玉米（龙高L2），甘蔗每亩增产13-14%。

实施例3：本有机营养土的制备方法具体步骤如下：

（1）将生活污水通过滤网过滤后，进入装有四层吸附剂的装置，污水在该装置中循环处理至污水达到农业灌溉用水标准，取出吸附剂备用，四种吸附剂填装量占装置总体积的90%，其中四层吸附剂依次为粗麸皮（填装量占吸附层总体积的23%）、火山石（填装量占吸附层总体积的23%）、大麦秸秆段填装量占吸附层总体积的25%）、市购生物炭（填装量占吸附层总体积的29%）；

（2）将步骤（1）吸附处理后的粗麸皮、大麦秸秆、生物炭与高原红土、腐殖酸、木屑、尿素混合作为发酵原料，放入发酵池中常温好氧堆肥20天后，取出发酵物，在滚筒式烘干机干燥，粉碎至粒径为1-3mm，消毒得到固体营养物料，固体营养物料与土壤（含水率20%）按质量比1:5的比例混合，使用碳酸氢钠调节pH值为7.5，即得到有机营养土，其中粗麸皮18%、大麦秸秆18%、生物炭22%、高原红土22%、腐殖酸4%、木屑12%、尿素4%。

将制备的有机营养土用于种植马铃薯（尤金），甘蔗每亩增产13-14%。

Claims

1.一种有机营养土的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将生活或农业污水通过滤网过滤后，进入装有四层吸附剂的装置，污水在该装置中循环处理至污水达到农业灌溉用水标准，取出吸附剂备用，四种吸附剂填装量占装置总体积的80-90%，其中四层吸附剂依次为小颗粒生物质、多孔矿物颗粒、秸秆、生物炭；

（2）将步骤（1）吸附处理后的小颗粒生物质、秸秆、生物炭与高原红土、腐殖酸、木屑、无机肥料混合作为发酵原料，放入发酵池中常温好氧堆肥20-30天后，取出发酵物，干燥、消毒得到固体营养物料，固体营养物料与土壤按质量比1:4-6的比例混合，调节pH为6.5-7.5，即得到有机营养土。

2.根据权利要求1所述的有机营养土的制备方法，其特征在于：小颗粒生物质为水稻壳、大麦壳、麦麸皮中的一种，其填装量占吸附剂总体积的20-25%。

3.根据权利要求1所述的有机营养土的制备方法，其特征在于：多孔矿物颗粒为沸石、火山石、硅藻土中的一种，其填装量占吸附剂总体积的20-25%。

4.根据权利要求1所述的有机营养土的制备方法，其特征在于：秸秆填装量占吸附剂总体积的25-30%。

5.根据权利要求1所述的有机营养土的制备方法，其特征在于：生物炭填装量占吸附剂总体积的25-30%。

6.根据权利要求1所述的有机营养土的制备方法，其特征在于：步骤（2）中按小颗粒生物质15%-20%、秸秆15%-20%、生物炭20%-25%、高原红土20%-25%、腐殖酸3%-5%、木屑10%-15%、无机肥料3%-5%的比例，将上述物质混合。

7.根据权利要求1所述的有机营养土的制备方法，其特征在于：无机肥料为氮肥或磷肥。