CN107810829A - 生物质电厂灰渣在基质制备中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业领域，更为具体的说是涉及生物质电厂灰渣在基质制备中的应用。针对生物质电厂灰渣具有EC值高等缺陷，提供了一种生物质电厂灰渣在基质制备当中的应用方法，通过在灰渣表层均匀撒上FeSO4粉末，并用水不断均匀、快速淋洗灰渣，将灰渣EC值降低至1.0±0.02 mS/cm。从而解决生物质电厂灰渣在基质化应用中存在的问题，使其满足基质对于EC值等指标的要求。
Description
技术领域
本发明涉及农业领域，特别是涉及基质的制备领域，更为具体的说是涉及生物质电厂灰渣在基质制备中的应用。
背景技术
长期以来，农作物秸秆基本上是被作为废品处理。每到收获季节，大部分地区都会出现“村村点火，处处冒烟，秸秆遍地，烽烟四起”的局面，对生态环境造成极大危害。而将这些秸秆变废为宝，可以减少这些不必要的大气污染。秸秆发电是实现秸秆资源化的有效途径，国际上发达国家普遍推行的CDM（清洁发展机制）项目，装机容量为12MW机组的生物质发电机组年减排当量CO2约3.85万吨，可大幅降低全球温室气体排放，比燃煤火电清洁得多，极少有污染物（特别是SO2）排放。
生物质电厂灰渣是秸秆、树皮和稻壳花生壳等高温燃烧后的植物体残灰，它含有丰富的有机质和矿质养分，如钾、钙、磷、硅、硫、镁、硼、锌等多种营养元素，其中以钾、钙、磷含量较多，一般含钾( K2O) 5% ～ 12%、钙( CaO) 5% ～ 20%、磷( P2O5) 0.5%～3.5%。此外，灰分中重金属含量也远远低于相应的国家环保标准。因此，生物质电厂灰渣在理论上具有农业中应用的可能。目前，随着众多研究学者认识的深入，生物质电厂灰渣的综合利用已经成为本领域的研究热点。
国内生物质燃烧电厂普遍采用的燃烧方式主要是以炉排炉为代表的层燃燃烧和以循环流化床为代表的流化床燃烧。燃烧技术不同其成灰过程也不一样，从而导致灰的特性有所差异。对于炉排炉来说，燃料在炉排上燃烧后无机成分形成的固体产物大部分留在炉排上，经底部排出，称为炉渣；而少量经气流夹带至炉膛上空的细灰或未燃尽燃料颗粒，随烟气离开锅炉进入后续除尘系统，在烟气流动过程和除尘系统中被收集下来，通常称为飞灰。对于流化床锅炉，经粉碎的燃料在床层上呈流态化燃烧，无机成分形成的固体产物少量经炉底部排出，为炉渣，而大量的以飞灰形式经除尘系统被捕集。由于炉内燃烧条件不同(炉排炉的最高温度约为1000~1200℃，流化床的温度一般低于900℃，两者产生的炉渣和飞灰的在灰分量、化学组成以及表面形态等方面都有所不同。炉排炉产生的炉渣相比飞灰较多，而流化床则以飞灰为主要产物，两种方式下的炉渣和飞灰的特性一般也差异明显。因此生物质灰的特性也因燃烧方式、相同锅炉上不同收集位置而变化。
本发明中所指的生物质电厂灰渣是指以炉排炉为代表的层燃燃烧形成的留在炉排上并经由底部排出固体产物。
目前，现有技术中通常是将生物质电厂灰渣发酵处理后，将发酵产物与其他成分混合形成复合肥料，用以土壤修复、改善土壤活性；或者是将生物质电厂灰渣中的钾提取后，将其他固体残留物作为吸附剂使用。关于生物质电厂灰渣在基质制备中的应用目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质电厂灰渣在基质制备当中的应用方法。生物质电厂灰渣中除了具有丰富的无机营养元素以外，其还具有疏松多孔的特殊形状，因而具有用作蔬菜栽培基质原材料的可行性。但是，生物质电厂灰渣具有EC值高等缺陷，如果直接使用就会造成基质盐分过高进而影响蔬菜生长。
针对前述问题，本发明进一步公开了生物质电厂灰渣的预处理方法：首先，将出厂的灰渣平铺在一个底部设置有排水口的淋洗槽内，然后在灰渣表层均匀撒上FeSO4粉末，之后用水不断均匀、快速淋洗灰渣，至灰渣EC值降低至1.0±0.02 mS/cm时停止淋洗，收集处理后的生物质电厂灰渣，晾干作为基质原料备用。
这里淋洗槽的选用可以根据单次的灰渣处理量进行选用。但是要注意的是，其底部的排水口数量设置必须以能够满足快速排水（停止淋洗后，积水于10min之内排净）效果为宜。另外，为了防止灰渣流失，在排水口处宜安装有滤网。
进一步地，我们还公开了灰渣平铺时厚度不超多1m。
同时，我们还进一步公开了淋洗时用水的水量（重量）为灰渣重量的3倍。
对于原始EC值不同的出厂灰渣，我们进一步公开了多次淋洗的方式。具体来说，当EC值在3.5 mS/cm以下时，只需要淋洗一次；当EC值在3.5至6.5 mS/cm之间时，前后分2次淋洗；当灰渣原始EC值大于6.5 mS/cm时，前后分3次淋洗。其中每次淋洗时用水的水量（重量）为灰渣重量的3倍。
优选地，每次淋洗之间的间隔为30min。
进一步地，我们还公开了利用上述方法获得的生物质电厂灰渣替代蛭石或/和椰糠作为栽培基质原材料。
更为具体的，我们公开了栽培基质由发酵床垫料、椰糠、生物质电厂灰渣、泥炭组成或者由发酵床垫料、生物质电厂灰渣、蛭石、泥炭组成。
进一步，我们公开了以下优选的配方比例： 发酵床垫料：椰糠：灰渣：泥炭=2:3:2:3；发酵床垫料：椰糠：灰渣：泥炭=2:3:3:2；发酵床垫料：椰糠：灰渣：泥炭=2:2:4:2；发酵床垫料：灰渣：蛭石：泥炭=2:2:3:3；发酵床垫料：灰渣：蛭石：泥炭=2:3:3:2；发酵床垫料：灰渣：蛭石：泥炭=2:4:2:2。其中以发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:2:3:3；发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:3:3:2最为优选。
采用本发明公开的技术方案，可以解决生物质电厂灰渣在基质化应用中存在的问题，使其满足基质对于EC值等指标的要求。同时，利用生物质电厂灰渣替代蛭石、椰糠后得到的栽培基质各项理化性质均满足栽培基质要求，且对于蔬菜（叶菜类的十字花科和菊科）产量等未带来不良影响，部分条件下甚至获得优于现有基质产量的效果，具有很好的适用性。
附图说明
图1显示不同方案下小白菜的产量。
图2显示不同方案下生菜的产量。
图3显示不同方案下茼蒿的产量。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面我们结合具体的实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例1
分别收取来自江苏国信淮安生物质发电有限公司的灰渣，记录为1号灰渣、2号灰渣、3号灰渣。
测定其初始EC值，分别为：3.0mS/cm、5.0 mS/cm、7.5 mS/cm。
将1号、2号、3号灰渣分别平铺在底部设置有排水口的淋洗槽内，然后在灰渣表层均匀撒上FeSO4粉末，之后用水不断均匀、快速淋洗灰渣。每次淋洗用水的水量为灰渣重量的3倍。
一次淋洗后，1号灰渣的EC值降低为1.0 mS/cm，2号灰渣的EC值降低为2.8 mS/cm，3号灰渣的EC值降低为5.3 mS/cm。
此时1号灰渣的EC值满足基质对EC值的要求。将1号灰渣收集、晾干，备用。
间隔30min后，进行第二次淋洗。淋洗后，2号灰渣的EC值降低为0.92 mS/cm，3号灰渣的EC值降低为3.0 mS/cm。
此时2号灰渣的EC值满足基质对EC值的要求。将2号灰渣收集、晾干，备用。
间隔间隔30min后，进行第三次淋洗。淋洗后，3号灰渣的EC值降低为1.01 mS/cm。
此时3号灰渣的EC值满足基质对EC值的要求。将3号灰渣收集、晾干，备用。
合并上述灰渣，作为下面实施例中灰渣的来源。
实施例2
在江苏省农业科学院六合基地有机肥厂发酵床垫料基质配方（发酵床垫料:椰糠：蛭石：泥炭=2:3:3:2 体积比）的基础上，研究电厂灰渣替代椰糠/蛭石对基质基本理化性质及蔬菜生长的影响。
供试植物：大叶茼蒿、耐抽薹生菜和火箭小黄白
考察指标：基质基本理化性质如EC、孔隙度等以及蔬菜生物量。
采用电厂灰渣分别替代不同比例的蛭石、椰糠，形成方案一~方案六，六个不同配方的栽培基质。
对照方案：发酵床垫料:椰糠：蛭石：泥炭=2:3:3:2；
方案一：发酵床垫料:椰糠：灰渣：泥炭=2:3:2:3；
方案二：发酵床垫料:椰糠：灰渣：泥炭=2:3:3:2；
方案三：发酵床垫料:椰糠：灰渣：泥炭=2:2:4:2；
方案四：发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:2:3:3；
方案五：发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:3:3:2；
方案六：发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:4:2:2。
实验结果：
电厂灰渣以不同比例分别替代椰糠/蛭石作为发酵床垫料基质成分之一，EC与对照相比显著降低，而pH值有所升高，但都在适合作物生长的范围内（EC<3.5 mS/cm，pH<7.5）。
电厂灰渣替代蛭石对容重影响较小，当添加比例达到40%时才显著高于对照；相比之下，灰渣替代椰糠的处理容重均显著高于对照。对孔隙度而言，灰渣替代椰糠/蛭石的各处理通气孔隙度与对照相比均无显著差异。总的来说，电厂灰渣替代椰糠/蛭石对基质透气性的影响基本在合理范围内。
由于电厂灰渣持水性（207.60%）<蛭石（325.92%）<椰糠（508.81%），因此，以灰渣替代基质中的蛭石/椰糠使得基质的持水性显著下降，且随着替代比例的增加而逐渐降低，但最大持水量都在200%以上，符合基质要求。
参考图1-图3，除电厂灰渣替代蛭石，且其含量为20%时，栽培小白菜产量低于对照外，其他方案处理条件下均与对照相当或高于对照，尤其以灰渣替代椰糠，且其含量为20%时栽培小白菜产量为最高。相比之下，灰渣替代蛭石或者椰糠对生菜产量均无不良影响，尤其当灰渣替代椰糠，且其含量为20%时处理生菜产量显著高于对照。对茼蒿而言，除灰渣替代椰糠，且其含量为40%时处理产量显著低于对照外，其他处理产量均不低于对照，尤其当灰渣替代椰糠，且其含量为20%时，生菜产量显著高于对照。总体来说，基质理化性状对生菜生长和产量的影响低于对小白菜和茼蒿的，每种蔬菜适宜的基质配方也有差别。发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:2:3:3和发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:3:3:2，这两种配方对三类蔬菜均适用，产量均高于对照处理，是适用性最好的两组配方。
Claims (9)
1.生物质电厂灰渣在基质制备当中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征是，生物质电厂灰渣经过预处理，预处理方法为：首先，将出厂的灰渣平铺在一个底部设置有排水口的淋洗槽内，然后在灰渣表层均匀撒上FeSO4粉末，之后用水不断均匀、快速淋洗灰渣，至灰渣EC值降低至1.0±0.02 mS/cm时停止淋洗，收集处理后的生物质电厂灰渣，晾干作为基质原料备用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征是，灰渣平铺时厚度不超多1m。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征是，淋洗用水的水量为灰渣重量的3倍。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征是，当EC值在3.5 mS/cm以下时，只需要淋洗一次；当EC值在3.5至6.5 mS/cm之间时，前后分2次淋洗；当灰渣原始EC值大于6.5 mS/cm时，前后分3次淋洗。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征是，每次淋洗之间的间隔为30min。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的应用，其特征是，所述的生物质电厂灰渣替代蛭石或/和椰糠作为栽培基质原材料。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征是，栽培基质由发酵床垫料、椰糠、生物质电厂灰渣、泥炭组成或者由发酵床垫料、生物质电厂灰渣、蛭石、泥炭组成。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征是，发酵床垫料:椰糠：灰渣：泥炭=2:3:2:3；发酵床垫料:椰糠：灰渣：泥炭=2:3:3:2；发酵床垫料:椰糠：灰渣：泥炭=2:2:4:2；发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:2:3:3；发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:3:3:2；或者发酵床垫料:灰渣：蛭石：泥炭=2:4:2:2。
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