CN1280382C - 以产业废物为主要材料的土壤用组合物 - Google Patents

以产业废物为主要材料的土壤用组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是以产业废物作为主要材料的土壤用组合物。将造纸污泥、飞灰(Fly ash)、沸石(Zeolite)、硅藻土和水性粘着剂构成的组合物投入旋转混合器中，以50～100rpm混合，用挤压机制成颗粒状后，在加热干燥器中于130～150℃加热干燥20～30分钟制成。这种以产业废物作为主要材料的土壤用组合物具有优良的保水性和因能供给营养而具有生长发育促进效果，增收效果优良。而且含有造纸污泥、飞灰(Fly ash)的土壤用组合物，可以用作厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、肥料原材料、除湿剂或除臭剂。

Description

以产业废物为主要材料的土壤用组合物
技术领域
本发明涉及新颖的土壤用组合物及其制造方法。更详细地讲，本发明涉及以产业废物为主要材料的新颖的土壤用组合物及其制造方法。而且还涉及土壤改良剂、土壤水分调节剂、厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、肥料原材料、除湿剂或除臭剂。
背景技术
关于各种作物茁壮生长用人工土壤组合物的制造方法，过去知道许多。特别是在第98-63340号韩国专利公开中，公开了一种将调味料工厂中产生的强酸性氨基酸发酵废液肥料化用的飞灰(Fly ash)使用方法发明，但是这种将强酸性氨基酸发酵副产物肥料化用优点另一面的不利情况是，由于在最终产物(final product)中含有有机物(organicmaterials)，所以只能用于作物生长发育的后期阶段，受土壤的种类，例如在作为盐类聚集土壤的大型聚乙烯温室的地块等中使用，受到极大的限制。
发明内容
尽管如上所述的韩国主要专利具有优良的一般土壤改良和水分调节效果，但是本发明目的在于改善如上所述的不利情况。也就是说，本发明目的在于提供一种无论处于作物生长发育的任何阶段都能作肥料使用，一般水田土壤不用说，甚至在盐类聚集土壤的大型聚乙烯温室地块和一般果树栽培用旱田土壤中，不论土壤种类和栽培作物的生长发育阶段如何都能使用，使作为土壤用组合物的效果极大化，能够显著促进作物的生长发育，以产业废物作为主要材料构成的新颖的土壤改良用组合物。本发明的进一步目的在于提供一种土壤改良剂、土壤水分调节剂、厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、肥料原材料、除湿剂或除臭剂。本发明的其他目的在于提供一种土壤改良剂、土壤水分调节剂、厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、肥料原材料、除湿剂或除臭剂的制造方法。此外本发明的另外目的将由下记说明书的详细说明所阐明。
本发明的这种目的，通过在产业废物中选择无机材料、确定其组成比例、制成所需的土壤用组合物后，将本发明的土壤用组合物用于多种作物栽培中，评价其生长发育实验结果，或者用于厨房垃圾、粪尿、腐烂物等，评价其水分调节功能、除臭功能和除湿功能，由这些手段所达成。
也就是说，本发明的内容包括：
1.一种土壤用组合物，其特征在于，含有造纸污泥、飞灰(Fly ash)、沸石(Zeolite)、硅藻土中的至少两种材料，或者含有这两种物质与水性粘着剂组成的三种材料。
2.按照上述的土壤用组合物，其中组合选择如下或者由它们与水性粘着剂组合而成：
9)造纸污泥、飞灰(Fly ash)
10)飞灰(Fly ash)、沸石(Zeolite)、硅藻土
11)造纸污泥、沸石(Zeolite)、硅藻土
12)造纸污泥、硅藻土
13)飞灰(Fly ash)、硅藻土
14)飞灰(Fly ash)、沸石(Zeolite)
15)造纸污泥、沸石(Zeolite)
16)造纸污泥、飞灰(Fly ash)、沸石(Zeolite)、硅藻土。
3.按照上述的土壤用组合物，其中含有松脂岩代替沸石(Zeolite)和/或硅藻土。
4.上所述的土壤用组合物，作为土壤改良剂、土壤水分调节剂、厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、肥料原材料、除湿剂或除臭剂的用途。
5.上述的土壤用组合物的制造方法。
具体实施方式
以下说明本发明的构成和效果。
本发明的特征在于，由选择产业废物中土壤改良和除臭效果、水分调节效果、肥料原材料优良的无机材料确定其组成比的阶段，土壤用组合物的制造阶段，为确认本发明的土壤用组合物用于多种作物后成长促进效果和生产量增大效果用而实施实际栽培试验，其结果评价阶段，或者将本发明的土壤用组合物用于厨房垃圾处理、粪尿处理、腐烂物处理、除湿处理等后评价其水分调整和除臭效果及除湿效果的阶段所构成。
本发明中，所选择的产业废物是纸浆和造纸工厂废弃的制纸污泥(Sludge)和火力发电厂产生的飞灰(Fly ash)。作为适于土壤保水力极大化用的原料成分，是沸石(Zeolite)和/或硅藻土。也优选使用松脂岩(商品名：グラストン)代替这种沸石(Zeolite)和/或硅藻土。
本发明中选择的飞灰，目的在于供给硅酸、铝、石灰、铁和硼。因此，在本发明组合物的构成原料中，飞灰起着促进土壤团粒(aggregate)形成的作用，结果能使土壤孔隙率极大化。飞灰是从燃成微粉的烟雾中回收的灰烬，可以说是很细的物质。作肥料用的有效成分是硼，含有52～63％硅。其作用是硼肥料的效果高，而且改善稻子根系的牵引力。
本发明中选择的造纸污泥的主要部分，是纤维素和木质素居中。这种物质例如在堆肥处理中纤维素大部分被分解，能显著提高木质素和粗灰分所占的比例。制纸污泥适用于全部作物。其中在硝酸铝的影响下，磷酸肥料常常恶化，用于冬作物时可以多施用2～3成。
本发明组合物构成原料中的硅藻土是微细粉末，选择它的目的是通过与水性粘着剂CMC交联结合，使本发明制品能有效地形成颗粒状产品。
本发明组合物的优选组成，由制纸污泥10～90，优选20～80，更优选30～70重量％，飞灰(Fly ash)10～80，优选20～75，更优选30～70重量％，沸石(Zeolite)5～50，优选10～40重量％，硅藻土20～50，优选25～40重量％，以及必要时的水性粘着剂，例如CMC(羧甲基纤维素)0.5～10，优选1～3重量％构成。这些比例是使用各成分时的各自使用的比例，无需包括全部组成。
本发明的组成实例，可以列出以下适用组合，其中“％”是指重量％。
①飞灰10～50％、制纸污泥10～90％、CMC 0～3％
②飞灰50～70％、沸石10～20％、硅藻土20～30％、CMC 0～3％
③制纸污泥50～70％、沸石10～20％、硅藻土20～30％、CMC 0～3％
④制纸污泥60～80％、硅藻土20～40％、CMC 0～3％
⑤飞灰60～80％、硅藻土20～40％、CMC 0～3％
⑥飞灰50～70％、沸石30～50％、CMC 0～3％
⑦制纸污泥50～70％、沸石30～50％、CMC 0～3％
⑧飞灰10～20％、制纸污泥45～65％、硅藻土20～40％、CMC 0～3％
⑨飞灰10～50％、制纸污泥10～65％、沸石10～20％、硅藻土20～30％、
CMC 0～3％
其中，可以在同样比例下用松脂岩作为硅藻土和/或沸石的代替物。这些组合物可以作为土壤水分调节剂、土壤改良剂、肥料原材料使用。上记的比例示出的虽然是适用比例，但是通过根据土壤条件进行数量调整，可以获得更好的结果。作为特别适用的组成，可以使用①③④⑦⑧作土壤水分调节剂使用，②⑤⑥作肥料原材料使用，将发挥效果。而且①～⑧的制剂或从这些制剂中除去CMC的制剂，可以在粪尿和腐烂物的水分调整、除臭、除湿中发挥作用。其中若以同样比例使用松脂岩(グラストン)代替硅藻土和/或沸石，将能发挥同等的效果。
为了将本发明的组合物制成作为肥料原材料而使用的最终肥料，可以将各种天然肥料原料与本发明组合物适当混合。作为天然肥料原材料，可以使用厨房垃圾、各种果实(例如苹果、柑橘等)榨汁生产后的榨渣、牛粪、马粪、落叶等分布广泛被称为天然肥料的物质。其混合比按体积比计，本发明组合物为1时为0.001～100，例如可以举出与桔柑榨汁的榨渣混合的场合下为1∶1～9(按重量比计为1∶0.1～7)，与牛粪混合的场合下为1∶0.1～3(重量比为1∶0.01～2)。对混合方法并无特别限制，但是为了确保均一混合状态，优选采用例如旋转式混合机。混合可以在室温下进行。混合后为使其天然肥料化必须附加发酵工序。发酵在适当温度(例如15～28℃)条件下，适当湿度，经过20～90天左右的保存处理，可以达到肥料化目的。
将本发明的组合物用于厨房垃圾、粪尿、腐烂物中水分的调整和除臭时，可以采用与厨房垃圾、粪尿、腐烂物直接接触混合的方式进行。处理厨房垃圾时，与本发明的组合物一起填充在厨房垃圾处理剂中混合处理。处理牛、马、鸡、猪等动物粪尿时，采集粪尿时与本发明的组合物混合后保存放置1～数日，可以达到水分调整和除臭目的。处理各种果实(例如苹果、柑橘等)榨汁生产后的榨渣等腐烂物时，与粪尿的处理方法实际上相同。其配比对于除臭而言虽然越多效果当然越好，但是应当以重量比0.01～1，优选以0.05～0.5，更优选以0.1～0.3添加。调整水分使用本发明的组合物的场合下，应当根据目的水分含量按照以下计算式确定。
(相对于1吨粪尿的计算式)
(水分调整材料量X水分调整材料含水率X粪尿量)÷(水分调整材料量+粪尿量)＝粪尿的必要含水率
其中当
水分调整材料量：A Kg
水分调整材料含水率：7.8％＝0.078
粪尿量：1吨
粪尿含水率：95％
粪尿量：1000kg
(A kgX1吨X0.95)÷(A kg+1000kg)＝粪尿的必要含水率
例如，要使粪尿含水率从95％降低到85％时，用此式将水分调整材料量定为A，通过以下计算判断需要129.53kg。
(A kgX1吨X0.95)÷(A kg+1000kg)＝0.85
A＝129.53kg
此外，将粪尿的含水率从95％每降低10％时的水分调整材料(减水用材料)量如下。
85％(粪尿所需的含水率)＝129.53kg
80％(粪尿所需的含水率)＝207.7kg
因此本发明的组合物可以用于确定水分调整所需的适当配比。
使用本发明的组合物作为除湿剂或除臭剂的场合下，将一定量本发明的组合物散布在目的空间中进行处理。散布量虽然一般为0.05～1，优选0.5～1kg/m2，但是可以根据空间的密闭状态适当增减。施用时将其散布在屋檐下、墙根里、台阶之间的空间部分、或墙壁之间的空间部分、臭物存放地点等。而且本发明的组合物通过与建筑材料并用，可以发挥房屋、建筑物的除湿剂和除臭剂的作用。这种场合下，将建筑材料与本发明的组合物混合直接作为壁土等使用。因此本发明的组合物，利用将其散布在屋檐下的方法，能够有效地发挥除湿和除臭效果。
实施例
以下用实施例具体说明本发明，但是本发明并不受这些实施例的丝毫限制。
实施例1
制纸污泥(Sludge)              49重量％
飞灰(Fly ash)                 49重量％
水性粘着剂(Binder)             2重量％
本组合物可以用作土壤水分调节剂和肥料原材料。其分析结果如下。
表1
    分析项目     单位     原料中     干物中
    水分     ％     34.62
    总氮     ％     0.308     0.472
    磷(P2O5)     ％     0.130     0.199
    钙(CaO)     ％     3.001     4.591
    镁(MgO)     ％     0.31 5     0.482
    钾(K2O)     ％     0.105     0.160
    灰分     ％     42.75     65.40
    CEC     me/100g     6.86     10.50
    总氮     ％     22.10     33.81
    C/N比     ％     71.69
    PH     7.70
    EC     ms/cm     4.48
表2
    分析项目     单位     原料中     干物中
    钠(Na)     ％
    猛(Mn)     ppm     86.7     132.7
    硼(B)     ppm
    锌Zn)     ppm     45.3     69.4
    铜(Cu)     ppm     53.8     82.3
    铁(Fe)     ％     0.589     0.900
    镍(Ni)     ppm
    硒(Se)     ppm
    钴(Co)     ppm
表3
    分析项目     单位     原料中     干物中
    硝酸态氮     ppm     1.168     1.786
    氨态氮     ppm     33.966     51.955
    无机态氮     ppm     35.133     53.741
实施例2
灰(Fly ash)                   59重量％
沸石                          14重量％
硅藻土                        24重量％
水性粘着剂(Binder)             3重量％
本组合物可以用作土壤改良剂。
实施例3
制纸污泥(Sludge)              59重量％
沸石                          14重量％
硅藻土                        24重量％
水性粘着剂(Binder)             3重量％
本组合物可以用作土壤水分调节剂和肥料原材料。其分析结果如下。
表4
    分析项目     单位     原料中     干物中
    水分     ％     39.17
    总氮     ％     0.292     0.479
    磷(P2O5)     ％     0.108     0.177
    钙(CaO)     ％     3.345     5.499
    镁(MgO)     ％     0.375     0.617
    钾(K2O)     ％     0.371     0.610
    灰分     ％     40.78     67.05
    CEC     me/100g     20.62     33.90
    总氮     ％     18.53     30.47
    C/N比     ％     63.56
    PH     7.70
    EC     ms/cm     1.59
表5
    分析项目     单位     原料中     干物中
    钠(Na)     ％
    猛(Mn)     ppm     85.3     140.2
    硼(B)     ppm
    锌Zn)     ppm     81.6     134.1
    铜(Cu)     ppm     65.0     106.9
    铁(Fe)     ％     0.444     0.729
    镍(Ni)     ppm
    硒(Se)     ppm
    钴(Co)     ppm
表6
    分析项目     单位     原料中     干物中
    硝酸态氮     ppm     1.197     2.789
    氨态氮     ppm     123.952     203.771
    无机态氮     ppm     125.649     206.560
实施例4
制纸污泥(Sludge)                69重量％
硅藻土                          29重量％
水性粘着剂(Binder)               2重量％
本组合物可以用作土壤水分调节剂和肥料原材料。其分析结果如下。
表7
    分析项目     单位     原料中     干物中
    水分     ％     42.66
    总氮     ％     0.316     0.551
    磷(P2O5)     ％     0.115     0.201
    钙(CaO)     ％     3.576     6.236
    镁(MgO)     ％     0.379     0.660
    钾(K2O)     ％     0.136     0.237
    灰分     ％     34.76     62.62
    CEC     me/100g     12.04     21.00
    总氮     ％     18.74     32.68
    C/N比     ％     59.29
    PH     7.50
    EC     ms/cm     1.62
表8
    分析项目     单位     原料中     干物中
    钠(Na)     ％
    猛(Mn)     ppm     73.5     128.1
    硼(B)     ppm
    锌Zn)     ppm     64.6     112.6
    铜(Cu)     ppm     77.1     134.6
    铁(Fe)     ％     0.407     0.711
    镍(Ni)     ppm
    硒(Se)     ppm
    钴(Co)     ppm
表9
    分析项目     单位     原料中     干物中
    硝酸态氮     ppm     1.394     2.430
    氨态氮     ppm     67.394     117.541
    无机态氮     ppm     68.788     1 19.971
实施例5
飞灰(Fly ash)               69重量％
硅藻土                      29重量％
水性粘着剂(Binder)           2重量％
本组合物可以用作土壤改良剂。
实施例6
飞灰(Fly ash)               59重量％
沸石                        39重量％
水性粘着剂(Binder)           2重量％
本组合物可以用作土壤改良剂。
实施例7
制纸污泥(Sludge)             59重量％
沸石                         39重量％
水性粘着剂(Binder)            2重量％
本组合物可以用作土壤水分调节剂和肥料原材料。其分析结果如下。
表10
    分析项目     单位     原料中     干物中
    水分     ％     38.56
    总氮     ％     0.291     0.474
    磷(P2O5)     ％     0.102     0.165
    钙(CaO)     ％     3.318     5.400
    镁(MgO)     ％     0.341     0.555
    钾(K2O)     ％     0.687     1.118
    灰分     ％     40.84     66.47
    CEC     me/100g     36.68     59.70
    总氮     ％     15.73     25.60
    C/N比     ％     54.00
    PH     7.90
    EC     ms/cm     1.82
表11
    分析项目     单位     原料中     干物中
    钠(Na)     ％
    猛(Mn)     ppm     99.6     162.1
    硼(B)     ppm
    锌Zn)     ppm     61.7     100.4
    铜(Cu)     ppm     64.3     104.6
    铁(Fe)     ％     0.381     0.619
    镍(Ni)     ppm
    硒(Se)     ppm
    钴(Co)     ppm
表12
    分析项目     单位     原料中     干物中
    硝酸态氮     ppm   2.375   3.865
    氨态氮     ppm   153.924   250.515
    无机态氮     ppm   156.298   254.381
实施例8
制纸污泥(Sludge)           69重量％
松脂岩                     29重量％
水性粘着剂(Binder)          2重量％
本组合物可以用作土壤调节剂和肥料原材料。
实施例9
制纸污泥(Sludge)           70重量％
飞灰(Fly ash)              30重量％
本组合物可以用作土壤改良剂、肥料原材料、除臭剂、除湿剂。
实施例10
(本发明组合物的制造)
选择上记实施例1～9记载的组成选择性收集，分别将其投入料斗(Hopper)后，以上记公开的重量配比自动将其投入旋转混合器(Rotarymixer)中。此时，料斗的种类和投入量的确定，借助于预先计算设计成利用程序经由存储器通过微机动作。这种程序的设计和运用，能够由本领域普通技术人员容易实施。旋转混合器中构成原料成分的混合速度虽然并不重要，但是优选50～100rpm。混合后的原料成分，利用设在混合器侧面的输送系统将其载于输送带上，将其投入制成颗粒状产品用末端有被雕刻成小方块(Dice)的的挤压机中，制成粒状产品，将其在130～150℃的加热干燥器中干燥20～30分钟，制成最终产品。此时可以在上记混合器中促进原料成分间粘结和产品的颗粒化用的的水性粘着剂，虽然可以使用多种，但是最好是CMC。
实施例11
利用旋转混合机将实施例1、3、4、7～9得到的任一组合物与柑橘榨渣原料按照重量比1∶3混合，为了在室温(15～25℃)下将其肥料化使之发酵大约30天，得到了天然肥料。实际上变成松散状态，经过10人的感官试验未发现源于柑橘腐烂物的恶臭。
实施例12
利用旋转混合机将实施例1、3、4、7～9得到的任一组合物与牛粪原料按照体积比1∶1混合，为了在室温(15～25℃)下将其肥料化使之发酵大约30天，得到了天然肥料。肥料在吸水性和除臭性方面具有优良的效果。实际上变成松散状态，经过10人的感官试验未发现源于牛粪的恶臭。
实施例13
使用实施例1～9中任一本发明的组合物，将任何1份鸡粪、马粪尿、柑橘腐烂物、家庭垃圾与0.3份本发明组合物试验样品以重量比混合，就臭味进行了官能评定试验。由八名试验者对实施例1～9的组合物进行臭味试验评价结果表明，臭味在48小时内减半，保存一周后完全发现不了臭味。
实施例14
(对大蒜和洋葱植物使用由本发明品制备的土壤水分调节剂的试验)
以500kg/10公顷的比例，对作为供试植物的大蒜和洋葱植物，使用由实施例1、3、4、7～9中任一例制备的土壤水分调节剂，分别测定了其光合成率。收获后生物体重量的测定结果表明，使用本发明制备的天然肥料时，因生长促进作用带来的增收效果总计达到5％以上。
实施例15
(对甜瓜和辣椒植物使用由本发明品制备的土壤水分调节剂的试验)
在一山市花卉园地附近的金三礼氏农场的盐类积累损害大的聚乙烯温室中，在以500kg/10公顷比例使用由实施例2、5、6中任一实例制造的土壤改良剂的实验区，和未使用它的对照区栽培了辣椒植物。在用本发明品制备的肥料的处理区内，光合成量、叶绿素含量和气孔传导性提高，结果率提高10％以上。
实施例16
(花草培育实验)
以实施例11得到的肥料作为基肥，利用使用了10％(V/V)的土壤对花草的培育进行了实验。播种后经过数日发芽，数十日后开花。而且经确认，使用本发明的组合物作为肥料原材料制备的天然肥料，对于花草的生长极为有用。进行了各种花草实验的本发明组合物，具有土壤水分调整效果和土壤改良效果，确认了其发育情况。而且与利用从前市售的花草土壤进行了比较，发现培育效果大体相同。
实施例17
在和歌山县居住的合作者农场中，使用实施例11和12制造的组合物作为牛粪尿处理剂。通过使牛粪尿与粪尿处理剂之间的配比从1∶1开始作各种变化，研究了使用量。其结果证明，一旦用经本发明的组合物堆肥处理过的组合物代替锯末，可以作为粪尿处理剂使用。发酵度、发酵温度的上升与第一次相比大约快两倍。在粪尿的吸水性和除臭性上具有优良效果。对于水分含量95％的1吨粪尿而言，24小时内减水所需的水分调节材料(减水用材料)数量(重量)如下。其中作为处理对象，即使用柑橘腐烂物同样处理也得到了同样的结果。
10％减水(减到85％)时＝90Kg(减水材料量)
20％减水(减到75％)时＝180kg(减水材料量)
30％减水(减到65％)时＝260kg(减水材料量)
实施例18
在和歌山县居住的合作者农场中，使用除去水性粘着剂的、实施例1～8制造的任一组合物作为牛粪尿处理剂。混合比例为1重量份牛粪尿：0.3重量份各组合物。结果证明，两种组合物组均获得了对粪尿产生优良的吸水性效果和除臭性效果。由八名合作者进行的臭气试验中，在使用任一组合物的场合下一周处理后都没有发现臭气。
实施例19
在和歌山县居住的合作者农场中，使用除去水性粘着剂的、实施例1～8制造的任一组合物作为除湿剂或除臭剂。使用量分别为屋檐下每平方米1～0.5kg。结果发现，任一组合物组在屋檐下都具有优良的除湿性和除臭性。
产业上利用的可能性
以上实验和实施例说明，本发明的土壤用组合物对于园艺作物中的试验作物具有促进发育的显著效果。而且确认，按本发明制备的土壤用组合物的使用效果，对于茎、叶的硬度，强度，颜色的鲜艳程度，和花朵数的优良性是显著的。而且确认本发明组合物作为厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、除湿剂、除臭剂使用，具有过去所没有的水分调节功能和除臭功能。此外本发明是一种在废物产业和肥料产业上极为有用的发明。

Claims (2)

1.一种土壤用组合物，其特征在于，以造纸污泥、飞灰及羧甲基纤维素为主要成分，其中造纸污泥的含量在10～90重量％、飞灰的含量在10～80重量％、羧甲基纤维素的含量为0～10重量％，用于从以下选择的用途：土壤改良剂、土壤水分调节剂、厨房垃圾处理剂、粪尿处理剂、腐烂物处理剂、肥料原材料、除湿剂、除臭剂。
2.一种土壤用组合物的制造方法，其特征在于，包含下列工序：将以造纸污泥、飞灰及羧甲基纤维素为主要成分、造纸污泥的含量为10～90重量％、飞灰的含量为10～80重量％及羧甲基纤维素的含量为0～10重量％的组合物放入旋转混合器中，进行混合的工序；
将混合后的组合物投入挤压机中，制成颗粒状的工序；
将制成的颗粒状产品在130～150℃的加热干燥器中干燥20～30分钟，制成最终产品的工序。
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