CN111454030B - 利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，包括以下步骤：1)将硅酸盐水泥和多种固体废弃物混合得到原料，加入水搅拌得到混合浆料；2)在底层模具中加入混合浆料和双氧水，在低压鼓风条件下发泡，得到保水保肥层；在上层模具加入混合浆料和双氧水，在高压鼓风条件下发泡，得到类团聚体结构层；形成具有容纳槽的双层结构3)向双层结构投放微生物发酵液进行发酵；4)向发酵好的双层结构的容纳槽中填充营养种植层，得到植物绿色生长基材。本申请原料中包括固体废弃物，能够变废为宝保护环境，植物绿色生长基材中的固体废弃物能够作为植物和微生物的营养源，微生物和植物的代谢产物可以加速废弃物营养的分解。

Description

利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法。
背景技术
随着社会的发展，生态环境问题越来越受到重视，绿化的重要性已逐步显现。
现有技术中多利用植物种植袋种植植物，这种方式水土容易流失，使用寿命短。针对这种情况，现有技术有采用混凝土来制作植物生长的基材。但现有技术的原材料为传统建材，不够环保，此外为了使植物可靠生长还需要额外配置大量的营养液。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法。
本发明采取的技术方案如下：
一种利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，包括以下步骤：
1）将硅酸盐水泥、优质尾矿、椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥混合得到原料，在原料上加入水搅拌得到混合浆料；
2）在底层模具中加入步骤1的混合浆料以及第一浓度的双氧水，在低压鼓风条件下发泡，得到保水保肥层；在上层模具加入步骤1的混合浆料以及第二浓度的双氧水，所述第二浓度大于第一浓度，在高压鼓风条件下发泡，得到类团聚体结构层；类团聚体结构层在保水保肥层的上方，形成双层结构，且类团聚体结构层具有容纳槽；
3）待多个双层结构凝固成型后，堆叠成堆，调节双层结构，使双层结构的含水量在30%~50%，向双层结构投放微生物发酵液进行发酵；
4）向发酵好的双层结构的容纳槽中填充营养种植层，得到植物绿色生长基材。
本申请的方法中原料中，硅酸盐水泥作为胶凝材料是发泡水泥材料强度的主要来源；优质尾矿是填充料，用来减少水泥的和易性，提高了发泡水泥的抗渗能力；椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥均为添加料，是有机质及N、P、K营养源。除了硅酸盐水泥，优质尾矿、椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥均为固体废弃物，这些固体废弃物通过发泡和发酵手段实现了有效利用，具体的：优质尾矿经发泡和微生物发酵处理成为新型建材，节省了筑坝堆积的成本、降低了溃坝风险、降低了环境污染；农业生产固体废弃物经发泡和微生物发酵处理成为新型建材，变废为宝、改善环境；河底底泥经发泡和微生物发酵处理成为新型建材，分解了污染物、变废为宝、成为营养源。固体废弃物能够为微生物、植物提供良好的营养源及生长环境，可用于提升室内外多种不良环境的植被覆盖率。
实际使用时，植物绿色生长基材内的工业及农业固体废弃物能够作为植物和微生物的营养源，微生物和植物的代谢产物（如有机酸）可以加速废弃物营养的分解，又可以互相促进彼此的生长繁育（促生作用）。
双氧水为发泡剂，在鼓风条件下能够在材料内部产生泡沫从而形成闭孔或联孔结构，底层模具使用第一浓度的双氧水配合低压鼓风是为了形成闭孔及小孔径联孔结构，侧重蓄保性，兼顾透气透水性；上层模具使用第二浓度的双氧水配合高压鼓风是为了形成多孔径的联孔结构，侧重透气透水性，兼顾蓄保性。
本申请的植物绿色生长基材为三层，最上层为容纳槽中的营养种植层，以营养供给为主；中部为类团聚体结构层，以小孔隙为主大孔隙为辅，透气透水与蓄气蓄水功能兼具，为植物扎根及微生物定殖提供良好环境；底部以密闭孔隙和小孔隙为主，为保水保肥层。这种三层结构能够有效给植物提供良好的生长环境，且使用寿命长。
本申请的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥。本申请所说的优质尾矿指的是氧化钙含量20%~30%、粒径≤0.074mm、二氧化硅含量＞68%、三氧化硫含量＜3%的尾矿。实际运用时，为了混合均匀，每顿混合浆料搅拌20min~40min。
于本发明其中一实施例中，原料中各成分的质量百分比为：硅酸盐水泥30％～40％，优质尾矿10％～20％，椰丝10％～20％，油枯10％～20％，秸秆粉末5％～15％，干禽畜粪便5％～15％，底泥5％～15％；
混合浆料中，原料和水的质量百分比为：原料65％~75％，水25%~35%。
于本发明其中一实施例中，底层模具加入双氧水的质量是加入的混合浆料质量的3%，所述第一浓度为35%；上层模具加入的双氧水的质量是加入的混合浆料质量的4%，所述第二浓度为40%。
于本发明其中一实施例中，所述低压鼓风条件为：压力值5KPa，排气量0.03m/min；所述高压鼓风条件为：压力值1.0MPa，排气量1m/min。
于本发明其中一实施例中，步骤3在调节双层结构含水量的同时，调节双层结构的pH至6.7～7.5。
于本发明其中一实施例中，步骤3中分两次投放微生物发酵液，其中，第一次投放有效菌落数为7～9×108 CFU/ml的微生物发酵液，并在25℃~60℃的温度下发酵6天~8天，第一次投放的微生物发酵液包括：溶磷菌3株、产铁载体菌1株、钾细菌1株、酵母菌1株以及哈茨木霉1株；
第二次投放有效菌落数为8×108 CFU/ml的固氮菌，在25℃~40℃的温度下发酵6天~8天。
上述菌株生存于植物根系，对植物生长具有促进或对病原菌具有拮抗性作用的微生物。固氮菌、产铁载体菌、钾细菌、酵母菌主要起植物促生作用，芽孢杆菌、假单胞菌和哈茨木霉主要起生防作用。通过两次投放能够更好的对不同菌种进行发酵。
于本发明其中一实施例中，在第二次投放微生物发酵液之前，再次调节双层结构，使双层结构的含水量在30%~50%。
于本发明其中一实施例中，第一次投放的微生物发酵液的质量是混合浆料质量的2.5%~3.5%；第二次投放的微生物发酵液的质量是混合浆料质量的0.3~0.7%。
于本发明其中一实施例中，所述营养种植层为土壤。
于本发明其中一实施例中，所述营养种植层包括土壤、营养基质、肥料以及菌液。
本发明的有益效果是：原料中包括固体废弃物，能够变废为宝保护环境，植物绿色生长基材中的固体废弃物能够作为植物和微生物的营养源，微生物和植物的代谢产物可以加速废弃物营养的分解，又可以互相促进彼此的生长繁育，此外植物绿色生长基材为三层，这种三层结构能够有效给植物提供良好的生长环境，且使用寿命长。
附图说明：
图1是植物绿色生长基材的示意图；
图2是双层结构的示意图。
图中各附图标记为：
1、保水保肥层；2、类团聚体结构层；3、容纳槽；4、营养种植层。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
如图1所示，一种利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，包括以下步骤：
1）将硅酸盐水泥、优质尾矿、椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥混合得到原料，在原料上加入水搅拌得到混合浆料；
2）在底层模具中加入步骤1的混合浆料以及第一浓度的双氧水，在低压鼓风条件下发泡，得到保水保肥层1；在上层模具加入步骤1的混合浆料以及第二浓度的双氧水，第二浓度大于第一浓度，在高压鼓风条件下发泡，得到类团聚体结构层2；类团聚体结构层在保水保肥层的上方，形成双层结构，且类团聚体结构层具有容纳槽3；
3）待多个双层结构凝固成型后，堆叠成堆，调节双层结构，使双层结构的含水量在30%~50%，向双层结构投放微生物发酵液进行发酵；
4）向发酵好的双层结构的容纳槽中填充营养种植层4，得到植物绿色生长基材。
本申请的方法中原料中，硅酸盐水泥作为胶凝材料是发泡水泥材料强度的主要来源；优质尾矿是填充料，用来减少水泥的和易性，提高了发泡水泥的抗渗能力；椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥均为添加料，是有机质及N、P、K营养源。除了硅酸盐水泥，优质尾矿、椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥均为固体废弃物，这些固体废弃物通过发泡和发酵手段实现了有效利用，具体的：优质尾矿经发泡和微生物发酵处理成为新型建材，节省了筑坝堆积的成本、降低了溃坝风险、降低了环境污染；农业生产固体废弃物经发泡和微生物发酵处理成为新型建材，变废为宝、改善环境；河底底泥经发泡和微生物发酵处理成为新型建材，分解了污染物、变废为宝、成为营养源。固体废弃物能够为微生物、植物提供良好的营养源及生长环境，可用于提升室内外多种不良环境的植被覆盖率。
实际使用时，植物绿色生长基材内的工业及农业固体废弃物能够作为植物和微生物的营养源，微生物和植物的代谢产物（如有机酸）可以加速废弃物营养的分解，又可以互相促进彼此的生长繁育（促生作用）。
双氧水为发泡剂，在鼓风条件下能够在材料内部产生泡沫从而形成闭孔或联孔结构，底层模具使用第一浓度的双氧水配合低压鼓风是为了形成闭孔及小孔径联孔结构，侧重蓄保性，兼顾透气透水性；上层模具使用第二浓度的双氧水配合高压鼓风是为了形成多孔径的联孔结构，侧重透气透水性，兼顾蓄保性。
本申请的植物绿色生长基材为三层，最上层为容纳槽中的营养种植层，以营养供给为主；中部为类团聚体结构层，以小孔隙为主大孔隙为辅，透气透水与蓄气蓄水功能兼具，为植物扎根及微生物定殖提供良好环境；底部以密闭孔隙和小孔隙为主，为保水保肥层。这种三层结构能够有效给植物提供良好的生长环境，且使用寿命长。
本申请的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥。本申请所说的优质尾矿指的是氧化钙含量20%~30%、粒径≤0.074mm、二氧化硅含量＞68%、三氧化硫含量＜3%的尾矿。实际运用时，为了混合均匀，每顿混合浆料搅拌20min~40min。
实际运用时，原料中各成分的质量百分比为：硅酸盐水泥30％～40％，优质尾矿10％～20％，椰丝10％～20％，油枯10％～20％，秸秆粉末5％～15％，干禽畜粪便5％～15％，底泥5％～15％；
混合浆料中，原料和水的质量百分比为：原料65％~75％，水25%~35%。
于本实施例中，底层模具加入双氧水的质量是加入的混合浆料质量的3%，第一浓度为35%；上层模具加入的双氧水的质量是加入的混合浆料质量的4%，第二浓度为40%。
于本实施例中，低压鼓风条件为：压力值5KPa，排气量0.03m/min；高压鼓风条件为：压力值1.0MPa，排气量1m/min。
实际运用时，步骤3在调节双层结构含水量的同时，调节双层结构的pH至6.7～7.5。
实际运用时，步骤3中分两次投放微生物发酵液，其中，第一次投放有效菌落数为7～9×108 CFU/ml的微生物发酵液，并在25℃~60℃的温度下发酵6天~8天，第一次投放的微生物发酵液包括：溶磷菌3株、产铁载体菌1株、钾细菌1株、酵母菌1株以及哈茨木霉1株；
第二次投放有效菌落数为8×108 CFU/ml的固氮菌，在25℃~40℃的温度下发酵6天~8天。
上述菌株生存于植物根系，对植物生长具有促进或对病原菌具有拮抗性作用的微生物。固氮菌、产铁载体菌、钾细菌、酵母菌主要起植物促生作用，芽孢杆菌、假单胞菌和哈茨木霉主要起生防作用。通过两次投放能够更好的对不同菌种进行发酵。
实际运用时，在第二次投放微生物发酵液之前，再次调节双层结构，使双层结构的含水量在30%~50%。
实际运用时，第一次投放的微生物发酵液的质量是混合浆料质量的2.5%~3.5%；第二次投放的微生物发酵液的质量是混合浆料质量的0.3~0.7%。
实际运用时，营养种植层可以为土壤，优先的，营养种植层包括土壤、营养基质、肥料以及菌液。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将硅酸盐水泥、优质尾矿、椰丝、油枯、秸秆粉末、干禽畜粪便和底泥混合得到原料，在原料上加入水搅拌得到混合浆料；
2）在底层模具中加入步骤1的混合浆料以及第一浓度的双氧水，在低压鼓风条件下发泡，得到保水保肥层；在上层模具加入步骤1的混合浆料以及第二浓度的双氧水，所述第二浓度大于第一浓度，在高压鼓风条件下发泡，得到类团聚体结构层；类团聚体结构层在保水保肥层的上方，形成双层结构，且类团聚体结构层具有容纳槽；类团聚体结构层的孔隙大于保水保肥层的孔隙；
3）待多个双层结构凝固成型后，堆叠成堆，调节双层结构，使双层结构的含水量在30%~50%，向双层结构投放微生物发酵液进行发酵；
4）向发酵好的双层结构的容纳槽中填充营养种植层，得到植物绿色生长基材。
2.如权利要求1所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，原料中各成分的质量百分比为：硅酸盐水泥30％～40％，优质尾矿10％～20％，椰丝10％～20％，油枯10％～20％，秸秆粉末5％～15％，干禽畜粪便5％～15％，底泥5％～15％；
混合浆料中，原料和水的质量百分比为：原料65％~75％，水25%~35%。
3.如权利要求1所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，底层模具加入双氧水的质量是加入的混合浆料质量的3%，所述第一浓度为35%；上层模具加入的双氧水的质量是加入的混合浆料质量的4%，所述第二浓度为40%。
4.如权利要求3所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，所述低压鼓风条件为：压力值5KPa，排气量0.03m/min；所述高压鼓风条件为：压力值1.0MPa，排气量1m/min。
5.如权利要求1所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，步骤3在调节双层结构含水量的同时，调节双层结构的pH至6.7～7.5。
6.如权利要求5所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，步骤3中分两次投放微生物发酵液，其中，第一次投放有效菌落数为7～9×108 CFU/ml的微生物发酵液，并在25℃~60℃的温度下发酵6天~8天，第一次投放的微生物发酵液包括：溶磷菌3株、产铁载体菌1株、钾细菌1株、酵母菌1株以及哈茨木霉1株；
第二次投放有效菌落数为8×108 CFU/ml的固氮菌，在25℃~40℃的温度下发酵6天~8天。
7.如权利要求6所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，在第二次投放微生物发酵液之前，再次调节双层结构，使双层结构的含水量在30%~50%。
8.如权利要求6所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，第一次投放的微生物发酵液的质量是混合浆料质量的2.5%~3.5%；第二次投放的微生物发酵液的质量是混合浆料质量的0.3~0.7%。
9.如权利要求1所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，所述营养种植层为土壤。
10.如权利要求1所述的利用固体废弃物制备植物绿色生长基材的方法，其特征在于，所述营养种植层包括土壤、营养基质、肥料以及菌液。
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