CN108329133A - 一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂及其制备方法，涉及肥料领域，本发明制备方法包括如下步骤：1)将林木生物炭、餐厨垃圾、花生壳、蚯蚓粪、木醋液、腐殖酸和农业有益菌剂按照比例混合均匀，得肥料混合物；3)将肥料混合物中加水，装入容器中，进行好氧堆肥发酵，得到生物炭堆肥产物；4)将生物炭堆肥产物风干，过筛，得到生物炭土壤调理剂；能够实现城市餐厨废弃物资源化利用，同时弥补生物炭所含营养物质低等经济成本问题改良土壤，具有持久高效环保、安全稳定和节能环保的特点。

Description

一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料领域，具体涉及一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术

餐厨垃圾又称泔水，是指居民家庭、企事业单位及学校食堂、饮食餐厅等场所在食品加工和用餐过程中产生的有机物料，作为城市生活有机垃圾的重要组成部分，具有高含水率、高有机质含量及高营养物质和有害组分低的特点。近年来，餐厨垃圾的排放量逐年上升，并由其引发的环境污染问题日益凸显。因此，如何合理安全的处理和利用餐厨垃圾对于解决我国城市有机垃圾污染提出了更多的要求。

当前，现有餐厨垃圾处理常与日常生活垃圾一起，采用焚烧法和卫生填埋法。然而，餐厨垃圾、园林废枝等废弃物，大部分难以处理或者利用不彻底。焚烧法常因为处理不够彻底、容易引起环境二次污染。一方面，餐厨垃圾采用燃烧等方式处理不当，不仅因为含水率高、热值低等增加处理成本，同时不完全燃烧会产生二噁英、氮氧化物等有害气体及粉尘破坏生态环境，危害人体健康。而采用卫生填埋法产生大量的渗滤液，污染地下水，被动物吃食后还能诱发同源性污染，传播疾病，危害人体健康，进一步增加环境负担。再者，卫生填埋则因占用大量的地理空间以及难以实现资源化等产生浪费的问题使得发展受限。因此，使得现有垃圾处理技术的发展和利用受到限制。

生物炭是一种由生物质制取的多孔碳材料，因其吸附性好，在污水处理，室内除醛除臭等领域具有广泛应用。然而其应用于土壤治理中时，普遍存在一系列问题，例如治理中需要相当大的田间施用量，污染治理成本显著提高；生物炭本身所含营养物质较少，对作物生长及产量的提高效果不明显。

发明内容

本发明是为了解决我国当前城市餐厨垃圾利用方式单一以及生物炭所含营养物质含量低、田间施用成本高等问题，本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂的制备方法，以生物炭为基础物质，同时添加餐厨垃圾、蚯蚓粪、农业有益菌剂、木醋液、花生壳等添加剂进行好氧堆肥制得。本发明进一步提供了一种上述制备方法制得的生物炭调理剂及其应用。所提供调理剂能够实现城市餐厨废弃物资源化利用，同时弥补生物炭所含营养物质低等经济成本问题改良土壤，具有持久高效环保、安全稳定和节能环保的特点。

提供一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将60～75重量份林木生物炭、9～25重量份餐厨垃圾、3～7重量份花生壳、10～15重量份蚯蚓粪、0.1～5重量份木醋液、0.1～5重量份腐殖酸和0.1～5重量份农业有益菌剂按照比例混合均匀，得肥料混合物；

2)将肥料混合物中加水，使其含水量达到最大持水量的(30-70)wt％，装入容器中，进行好氧堆肥发酵(60-90)天，得到生物炭堆肥产物；

3)将生物炭堆肥产物风干，过筛，得到生物炭土壤调理剂。

优选地，在步骤2)中，所述农业有益菌剂为有机物料腐熟剂，纯度优选为25-30％，有效活菌数高于0.5亿/g。本发明所述有机物料腐熟剂可选用常规农业腐熟用菌剂。优选含有米曲霉、绿色木霉、酿酒酵母、假丝酵母和枯草芽孢菌剂中的至少一种。

优选地，在步骤3)中，在好氧堆肥发酵中，堆肥初始含水量为(30-60)wt％；在好氧堆肥过程中，始终保持通风；升温后堆肥过程中维持温度50℃以上，堆肥结束后温度自然降至外界环境温度；堆肥期间翻堆2-3次。

进一步，在步骤4)中，生物炭土壤调理剂风干过程中避免日晒，风干至其含水量低于10wt％，过(8-10)目筛，将筛块粉碎并二次过筛，即可获得生物炭土壤调理剂。

本发明所带来的综合效果包括：

1、针对城市餐厨垃圾利用方式单一，而将餐厨垃圾同生物炭按照一定的比例进行好氧堆肥发酵。不仅能够节约资源、降低成本，同时还减少了环境污染、生态破坏，并促进了农作物生长，抑制病原体滋生，改善了土壤环境，实现了生物质资源循环利用和环境保护的多重目标。

2、本发明中的生物炭基土壤调理剂原料来源丰富，均为日常工农业生产过程中产生的，具有成本较低、制备方式较为简单等特点。

3、本发明同时解决了生物炭自身所含营养物质含量低以及田间施用成本高等问题。将生物炭应用于餐厨垃圾进行好氧堆肥处理，并由此制备成富含餐厨垃圾的生物炭基土壤调理剂不仅可以起到保肥、保水特性，同时缓解土壤酸化，土壤板结等土壤退化问题的发生。

4、本发明中的生物炭基土壤调理剂可以被视为一种利用生物炭作为餐厨垃圾的好氧堆肥载体，通过生物炭孔隙负载，提高堆肥物料中所含微生物及酶的数量和活性，减少养分流失，从而有效提高生物炭所含营养物质含量及降低生物炭田间施用成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步解释说明，但应理解，本发明的范围不限于此。

本发明所述林木生物炭是指园林生物质资源在限氧或绝氧条件下限氧或完全厌氧的条件炭化热解得到的稳定固体。本发明制备方法所得林木生物炭凭借含氧官能团及高度芳香化等稳定特性官能团，便于应用到各类退化土壤改良和土壤污染治理当中。而且借助其丰富的孔隙结构将微生物进行多维负载，通过发酵类生物处理技术用于餐厨垃圾的降解，提高微生物菌群负载量和活度，不仅不会引起二次污染，而且在一定程度上实现了餐厨垃圾的资源化利用。尤其值得一提的是，所述好氧微生物负载后，借助活性炭疏松的孔隙通道，在埋入土壤中亦可维持高生物活性，抑制有害微生物繁殖，防疫除害，避免二次污染。土壤中添加本发明所制得生物炭，能改善土壤质地，增加土壤透气性和保水性，避免内涝，并保持土壤养分，提高土壤养分利用率；促进作物生长，提高作物产量。

实施例1

一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将林木废弃物在炭化炉中炭化：

a)将林木废弃物干燥，直至其水含量6wt％；

b)将风干后林木废弃物加入规模化生物炭炭化炉，400℃充分隔绝空气下密闭热解5小时；

c)将热解后林木生物炭密闭厌氧冷却至25℃，得林木生物炭；

2)将70.80kg林木生物炭、16.96kg餐厨垃圾、4.60kg花生壳、12.48kg蚯蚓粪、4.60kg木醋液、1kg腐殖酸和0.6kg农业有益菌剂按照比例混合均匀，得肥料混合物；

3)将肥料混合物中加水，使其含水量达到最大持水量的40wt％，装入容器中，进行好氧堆肥发酵60天，得到生物炭堆肥产物；

4)将生物炭堆肥产物风干，过筛，得到生物炭土壤调理剂。

所述规模化生物炭炭化炉具体采用青岛贝尔卡环境生物工程有限公司所属的规模化生物炭炭化炉。

在步骤2)中，所述农业有益菌剂为有机物料腐熟剂，纯度优选为25-30％，有效活菌数高于0.5亿/g。本实施例所述有机物料腐熟剂选用常规农业腐熟用菌剂，含有米曲霉、绿色木霉、酿酒酵母、假丝酵母和枯草芽孢菌剂。

在步骤3)中，在好氧堆肥发酵中，堆肥初始含水量为40wt％；在好氧堆肥过程中，始终保持通风；升温后堆肥过程中维持温度50℃以上，堆肥结束后温度自然降至外界环境温度；堆肥期间翻堆两次。

在步骤4)中，生物炭土壤调理剂风干过程中避免日晒，风干至其含水量低于10wt％，过10目筛，将筛块粉碎并二次过筛，即可获得本实施例生物炭土壤调理剂，应用于辣椒盆栽种植。

实施例2

本实施例采用实施例1所述制备方法，制备所述生物炭土壤调理剂，不同之处在于：

在所述生物炭改良剂的制备过程中，每100kg生物炭基肥料的原料添加量如下：67.80kg林木生物炭、19.10kg餐厨垃圾、8.45kg蚯蚓粪、4.05kg花生壳、0.20kg木醋液和0.40kg农业有益菌剂。

在好氧堆肥发酵中，堆肥初始含水量为60wt％，堆肥发酵时间为90天。

将上述方法制得的生物炭土壤调理剂用于油菜种植。

实施例3

本实施例采用实施例1所述制备方法，制备所述生物炭土壤调理剂，并将所得生物炭土壤调理剂应用于辣椒盆栽培育：

培育试验于山东省青岛市崂山区一温室内进行，供试土壤为当地农田土壤。分别按照①0％空白组，②1.5％的生物炭组，③1.5％的生物炭与0.25％木醋稀释液混合组，④1.5％的所述生物炭基调理剂堆肥组，同供试土壤混合，均为质量分数(w:w)。装入高25cm、上半径35cm、下半径为20cm的塑料花盆中，每个花盆装土5kg，塑料盆底端用托盘支撑，每组处理设置5个重复样本。

供试作物为辣椒，品种为美国特大牛角椒。辣椒种子在入土前进行催芽处理：采用10％的H₂O₂浸泡30min，经蒸馏水冲洗干净后，再用饱和CaSO₄溶液的上清液浸泡12h，再次经蒸馏水冲洗干净，备用。

播种方式采用点播，即每个花盆均匀排列放入5颗辣椒种子，不定期浇水使土壤含水率保持在最大持水量的(60～80)wt％之间。待辣椒苗株均高至8～10公分时开始间苗，每个花盆留下2株辣椒。60天后进行第一次辣椒采摘工作，采摘过程中进行拍照、计数，称量每盆果实鲜重并计算平均单果重，同时测量植株的株高、冠幅(即纵幅同横幅的平均值)和茎粗。

结果表明，与空白相比，实施案例中的生物炭基土壤调理剂的添加虽使得辣椒株高降低了22.32％、但冠幅增加了6.63％、茎粗增加了7.41％，与此同时辣椒个数增加了77.78％，并达到了显著性差异，辣椒株产增加了354.08％，并达到了极显著性差异。同时辣椒单果重增加了133.67％。

而相同添加量的生物炭，使得辣椒株高仅增加了15.18％、冠幅增加了11.22％、茎粗增加了0.95％；辣椒收获后，测其产量，结果表明株产增加了12.45％，辣椒个数增加13.33％。作为同样处理的生物炭及木醋液混合处理组，使得株高也降低了11.61％、冠幅增加了2.55％、茎粗增加了1.74％；辣椒收获后，测定其产量，结果表明：株产增加了145.92％，辣椒个数增加了55.56％，辣椒单果重增加了57.70％。

实施例4

本实施例采用实施例2所述制备方法，制备所述生物炭土壤调理剂，并将所得生物炭土壤调理剂应用于辣椒盆栽培育：

本实施例生物炭基改良剂的应用包括：

培育试验于山东省青岛市崂山区一温室内进行，供试土壤为东营市盐碱地土壤。分别按照①0％空白组，②1.5％的生物炭组，③1.5％的生物炭与0.25％木醋稀释液混合组，④1.5％的所述生物炭基调理剂堆肥组，同供试土壤混合，均为质量分数(w:w)。装入高5cm、上半径为5cm、下半径为2cm的塑料花盆中，每个花盆装土500g，塑料盆底端用托盘支撑，每个处理设置5个重复样本。

供试作物为油菜，油菜种子在入土前进行催芽处理，即采用10％的H₂O₂浸泡30min，经蒸馏水冲洗干净后，再用饱和CaSO₄溶液的上清液浸泡12h，再次经蒸馏水冲洗干净，备用。播种方式选择点播，即每个花盆放入随机放入5颗油菜种子，不定期浇水使土壤含水率保持在最大持水量的(60～80)wt％之间。待油菜苗叶片长至3～4片时开始间苗，每个花盆留下2棵油菜。35天后进行收获，称其鲜重，同时测量植株的株高、冠幅(即纵幅同横幅的平均值)和叶绿素含量。

结果表明，与空白相比，实施案例中的生物炭基土壤调理剂的添加使得油菜株高增加了22.32％、冠幅增加了6.63％、叶绿素含量增加了7.41％；油菜鲜重增加了77.78％，并达到了显著性差异，干重增加了74.08％，同时也达到了显著性差异。

综合实施例3和实施例4以上两个应用案例可看出，本专利中所述的生物炭基土壤调理剂不仅可以促进辣椒幼苗的生长，增加辣椒的果实个数及产量。同时，该生物炭基土壤调理剂对土壤中油菜的生长也表现出良好的效果。因此，该发明中的所述的富含餐厨垃圾的生物炭基土壤调理剂体现出了良好的经济效益。

虽然本发明已作了详细描述，但对本领域技术人员来说，在本发明精神和范围内的修改将是显而易见的。此外，应当理解的是，本发明记载的各方面、不同具体实施方式的各部分、和列举的各种特征可被组合或全部或部分互换。在上述的各个具体实施方式中，那些参考另一个具体实施方式的实施方式可适当地与其它实施方式组合，这是将由本领域技术人员所能理解的。此外，本领域技术人员将会理解，前面的描述仅是示例的方式，并不旨在限制本发明。

Claims (6)

1.一种餐厨垃圾处理的生物炭土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将60～75重量份林木生物炭、9～25重量份餐厨垃圾、3～7重量份花生壳、10～15重量份蚯蚓粪、0.1～5重量份木醋液、0.1～5重量份腐殖酸和0.1～5重量份农业有益菌剂按照比例混合均匀，得肥料混合物；

2)将肥料混合物中加水，使其含水量达到最大持水量的(30-70)wt％，装入容器中，进行好氧堆肥发酵(60-90)天，得到生物炭堆肥产物；

3)将生物炭堆肥产物风干，过筛，得到生物炭土壤调理剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述农业有益菌剂为有机物料腐熟剂，纯度优选为25-30％，有效活菌数高于0.5亿/g。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机物料腐熟剂含有米曲霉、绿色木霉、酿酒酵母、假丝酵母和枯草芽孢菌剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，在好氧堆肥发酵中，堆肥初始含水量为(30-60)wt％；在好氧堆肥过程中，始终保持通风；升温后堆肥过程中维持温度50℃以上，堆肥结束后温度自然降至外界环境温度；堆肥期间翻堆2-3次。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，生物炭土壤调理剂风干过程中避免日晒，风干至其含水量低于10wt％，过(8-10)目筛，将筛块粉碎并二次过筛，即可获得生物炭土壤调理剂。

6.一种如权利要求1-5中任一项所述制备方法制得的生物炭土壤调理剂，其特征在于，所用原料包括60～75重量份林木生物炭、9～25重量份餐厨垃圾、3～7重量份花生壳、10～15重量份蚯蚓粪、0.1～5重量份木醋液、0.1～5重量份腐殖酸和0.1～5重量份农业有益菌剂。