CN114874046A - 一种人造土壤的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废料再利用技术领域,特别涉及一种人造土壤的生产方法,充分利用了人类活动产生的废料如畜禽粪便、城市底泥、化粪池的粪渣以及植物废料作为原料,经过特殊的处理,特别是草木灰的处理,并没有在发酵前在原料中混入草木灰,而是在发酵完成后,在腐熟过程中,利用沸石进行固氮,将经过醋酸处理,与活性炭混合后加入,有效避免草木灰的加入造成人造土壤的氮源流失,使草木灰本身富含的多种矿质元素得到充分利用,使人造土壤能够为植物的生长提供充足、全面的营养物质,由于本发明涉及的原料主要是废料,原料成本不高,能够解决现有天然土壤因连作障碍或其他病害难以继续使用的问题。

Description

一种人造土壤的生产方法
技术领域
本发明涉及废料再利用技术领域,特别涉及一种人造土壤的生产方法。
背景技术
由于人类活动所产生的废料例如由于养殖产生的畜禽粪便,城市底泥,化粪池的粪渣和植物废料等,这些废料如果没有得到有效的清理,容易滋生细菌,引发虫害;然而,人们往往忽视了这些废料自身的价值,这些废料本身富含氮磷钾等元素,由于目前种植土地在大量施用化肥之后,形成板结的问题,且存在连作障碍的问题,如果能够将上述废料作为原料,制作人造土壤,则能够解决现有土壤问题导致农作物减产的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:如何充分利用畜禽粪便,城市底泥,化粪池的粪渣、菌袋废渣和植物废料等废料,将其作为原料制备人造土壤。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
本发明提供一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在50-60%,,高温灭菌,所述废料选自畜禽粪便、城市底泥、菌袋废渣或化粪池的粪渣中的一种或两种以上的混合物;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料;
将第一混合料进行腐熟,在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
进一步,上述人造土壤的生产方法中,所述发酵微生物选自EM菌。
进一步,上述人造土壤的生产方法中,所述废料的碳氮比为30∶(0.5-2)。
进一步,上述人造土壤的生产方法中,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶(30-50)。
进一步,上述人造土壤的生产方法中,所述沸石与废料的质量比为1∶(50-200)。
进一步,上述人造土壤的生产方法中,所述石灰和废料的质量比为1∶(400-600)。
进一步,上述人造土壤的生产方法中,所述第二混合料中,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶(3-5),所述醋酸的浓度为0.1-0.3mol/L。
本发明还保护上述人造土壤的生产方法制得的人造土壤。
本发明的有益效果在于:
畜禽粪便、城市底泥、化粪池的粪渣本身、菌袋废渣具有农作物所需的营养物质,如氮、磷等元素,草木灰是草本和木本植物燃烧后的残余物;
而草木灰中含有大量的钾元素,以及大量农作物所需的矿质元素,如钙、镁、硅、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼等,因此,草木灰和以上原料配合使用可以起到互补作用,使制备的人造土壤具有更全面、均衡的营养,然而,草木灰呈碱性,其容易与氮肥接触容易造成氮元素的损失。
因此,发明人考虑如何充分利用草木灰、畜禽粪便、城市底泥、化粪池的粪渣,将其完美融合,制备人造土壤,通过生产方法的改进,避免由于加入草木灰而造成人造土壤的氮源损失。
本发明的技术方案中,先将畜禽粪便、城市底泥、化粪池的粪渣、菌袋废渣混合后并搅拌均匀后,保持水分在50-60%,进行好氧发酵,发酵后得到第一混合料,进行腐熟,腐熟过程中加入沸石、适量石灰一则用于调节pH值,使腐熟的混合料呈微碱性,利用沸石的疏松、多孔结构与混合料充分融合,而草木灰在加入混合料之前,先与稀醋酸混合,充分反应后,将草木灰中的碳酸钾转化为醋酸钾,然后投入活性炭,利用活性炭的多孔结构吸附草木灰残渣以及醋酸钾,形成第二混合料,将第二混合料和第一混合料充分融合后,经过破碎、烘干,制得人造土壤。
以上方法中,充分利用了人类活动产生的废料如畜禽粪便、城市底泥、化粪池的粪渣以及植物废料作为原料,经过特殊的处理,特别是草木灰的处理,并没有在发酵前在原料中混入草木灰,而是在发酵完成后,在腐熟过程中,利用沸石进行固氮,将经过醋酸处理,与活性炭混合后加入,通过加入适量石灰调节pH值,使人造土壤保持中性或微碱性,该步骤可充分利用腐熟工序中使用的大叶轮翻抛机上均匀投放以上物料如经过处理的草木灰、沸石、石灰等,通过翻抛实现以上物料的充分、均匀混合,并不会造成制备工序的过度复杂化,这样可以有效避免草木灰的加入造成人造土壤的氮源流失,使草木灰本身富含的多种矿质元素得到充分利用,使人造土壤能够为植物的生长提供充足、全面的营养物质,由于本发明涉及的原料主要是废料,原料成本不高,能够解决现有天然土壤因连作障碍或其他病害难以继续使用的问题。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式予以说明。
本发明保护一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在50-60%,,高温灭菌,所述废料选自畜禽粪便、城市底泥或化粪池的粪渣、菌袋废渣中的一种或两种以上的混合物;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料;
将第一混合料进行腐熟,在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
以上方法中,破碎、烘干、冷却的具体工艺为现有技术的常规工艺,本发明并没有对上述破碎、烘干、冷却的具体工艺进行改进,因此具体工艺细节,此处不再赘述。
作为一种优选实施方式,所述发酵微生物选自EM菌。作为一种实施方式,上述EM菌可购买自宝鸡益维康生态工程有限公司。以上EM菌在使用前需要进行激活,作为一种实施方式,菌种激活的方式可以是于原菌液中缓慢加入35-40℃浓度为5%的红糖溶液,稀释50倍,充分混合均匀,室温静置12h。所述EM菌的菌种类型包括细菌菌群108-109个/mL,放线菌菌群105-108个/mL,藻类微生物104-106个/mL。
以上方法中,作为一种优选实施方式,以上制得的人造土壤在使用时,可选择按照一定比例加入其他有营养的泥土混合使用,从而针对不同植物的培养特点,达到更好的种植效果。
作为一种优选实施方式,所述废料的碳氮比为30∶(0.5-2)。进一步优选的,所述废料的碳氮比为30∶1。
作为一种优选实施方式,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶(30-50),进一步优选的,所述草木灰与废料的质量比为1∶40。
作为一种优选实施方式,所述沸石与废料的质量比为1∶(50-200),进一步优选的,所述沸石与废料的质量比为1∶100。
作为一种优选实施方式,所述石灰和废料的质量比为1∶(400-600),进一步优选的,所述石灰和废料的质量比为1∶500。
作为一种优选实施方式,所述第二混合料中,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶(3-5),所述醋酸的浓度为0.1-0.3mol/L。进一步优选的,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶4,所述醋酸的浓度为0.2mol/L。
实施例1
一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在55%,高温灭菌,所述废料畜禽粪便、城市底泥和化粪池粪渣、菌袋废渣按照质量比3∶1∶1∶1混合;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;所述发酵微生物选自EM菌。
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶4,所述醋酸的浓度为0.2mol/L;
将第一混合料进行腐熟,在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;所述沸石与废料的质量比为1∶100;所述石灰和废料的质量比为1∶500;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶40;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
实施例2
一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在50%,高温灭菌,所述废料畜禽粪便、城市底泥和化粪池粪渣、菌袋废渣按照质量比3∶1∶1∶1混合;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;所述发酵微生物选自EM菌。
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶3,所述醋酸的浓度为0.1mol/L;
将第一混合料进行腐熟,在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;所述沸石与废料的质量比为1∶50;所述石灰和废料的质量比为1∶400;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶30;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
实施例3
一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在60%,高温灭菌,所述废料畜禽粪便、城市底泥和化粪池粪渣、菌袋废渣按照质量比3∶1∶1∶1混合;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;所述发酵微生物选自EM菌。
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶5,所述醋酸的浓度为0.3mol/L;
将第一混合料进行腐熟,在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;所述沸石与废料的质量比为1∶200;所述石灰和废料的质量比为1∶600;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶50;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
对比例1
一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在55%,高温灭菌,所述废料畜禽粪便、城市底泥和化粪池粪渣、菌袋废渣按照质量比3∶1∶1∶1混合;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;所述发酵微生物选自EM菌;
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶4,所述醋酸的浓度为0.2mol/L;
将第一混合料进行腐熟;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶40;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
对比例2
一种人造土壤的生产方法,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在55%,高温灭菌,所述废料畜禽粪便、城市底泥和化粪池粪渣、菌袋废渣按照质量比3∶1∶1∶1混合,在废料中加入草木灰,草木灰与废料的质量比为1∶40;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;所述发酵微生物选自EM菌;
将第一混合料进行腐熟;在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;所述沸石与废料的质量比为1∶100;所述石灰和废料的质量比为1∶500;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
实验例1
各取实施例1-3,对比例1-2制得的人造土壤样品,加水润湿至含水率达到80%,烘干,再加水润湿至含水率达到80%,再次烘干,测量上述人造土壤的全氮的含量;结果如表1所示;
表1
实验对象 全氮含量(g/kg)
实施例1制得的人造土壤 29.3
实施例2制得的人造土壤 28.2
实施例3制得的人造土壤 29.1
对比例1制得的人造土壤 24.1
对比例2制得的人造土壤 20.2
由表1的结果可知,实施例1-3制得的人造土壤在体系中加入草木灰的情况下依然具有很强的固氮能力,而对比例1在实施例1的基础上,省略了在腐熟过程中加入沸石和石灰的步骤,其他步骤不变,结果发现,对比例1相比实验例1的人造土壤的固氮能力有所下降,而对比例2在对比例1的基础上,省略了草木灰的前处理,改变草木灰的混入时机,改为在发酵前直接于其他废料混合,结果发现,对比例2相比实施例1的人造土壤的固氮能力明显下降。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种人造土壤的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
将废料混合,搅拌均匀,控制废料的水分在50-60%,高温灭菌;所述废料选自畜禽粪便、城市底泥、菌袋废渣或化粪池的粪渣中的一种或两种以上的混合物;
将混合后的废料于好氧发酵罐中,加入发酵微生物,进行好氧发酵,得到第一混合料;
将草木灰与醋酸混合,充分反应后,在草木灰和醋酸反应体系中,加入活性炭,充分混合后,得到第二混合料;
将第一混合料进行腐熟,在腐熟过程中,加入沸石和石灰,混合均匀;
在腐熟过程中,加入第二混合料,混合均匀,得到第三混合料;
腐熟完成后,将第三混合料进行破碎、烘干、冷却后,制得人造土壤。
2.根据权利要求1所述的人造土壤的生产方法,其特征在于,所述发酵微生物选自EM菌。
3.根据权利要求1所述的人造土壤的生产方法,其特征在于,所述废料的碳氮比为30∶(0.5-2)。
4.根据权利要求1所述的人造土壤的生产方法,其特征在于,所述第三混合料中,草木灰与废料的质量比为1∶(30-50)。
5.根据权利要求1所述的人造土壤的生产方法,其特征在于,所述沸石与废料的质量比为1∶(50-200)。
6.根据权利要求1所述的人造土壤的生产方法,其特征在于,所述石灰和废料的质量比为1∶(400-600)。
7.根据权利要求1所述的人造土壤的生产方法,其特征在于,所述第二混合料中,所述草木灰和醋酸的质量比为1∶(3-5),所述醋酸的浓度为0.1-0.3mol/L。
8.权利要求1-7任一项所述的人造土壤的生产方法制得的人造土壤。
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