一種利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，屬于林業(yè)生物環(huán)境領(lǐng)域。以園林植物廢棄物為主要原料，將木質(zhì)化程度較高的木質(zhì)廢棄物進(jìn)行炭化，獲得粉狀炭化物料，將木質(zhì)化程度較低的草質(zhì)廢棄物進(jìn)行高溫微生物發(fā)酵腐熟，獲得腐熟物料，然后將粉狀炭化物料和腐熟物料按照適宜的比例進(jìn)行混合，制成富含生物炭的新型生物有機(jī)肥，將為園林植物廢棄物的資源化利用提供新的途徑。
【專利說明】一種利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，屬于林業(yè)生物環(huán)境領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]園林植物廢棄物主要是指園林植物自然凋落或人工修剪所產(chǎn)生的植物殘?bào)w，主要包括樹葉、草屑、喬木與灌木剪枝等，其主要成分為木質(zhì)纖維。隨著城市綠化覆蓋率的不斷上升，園林植物廢棄物的數(shù)量日益增加，如果采用填埋、焚燒或任意處理，不僅影響城市面貌，而且還可能引起環(huán)境污染。
[0003]目前，美國、澳大利亞等國家在園林植物廢棄物收集利用方面已經(jīng)有很好的積累，城市綠化已經(jīng)走出了利用自然土壤的傳統(tǒng)年代，取而代之的是利用城鄉(xiāng)廢棄物，如園林植物枯枝落葉、工廠下腳料、生活垃圾等來生產(chǎn)再生土、堆肥來替代自然土壤用于城市綠化用土和土壤改良。許多研究顯示，園林植物廢棄物再生利用要比填埋和焚燒更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保。
[0004]在國內(nèi)，大部分城市的園林植物廢棄物主要采用焚燒、填埋等方式進(jìn)行處理。近年來，對(duì)于園林植物廢棄物的利用 ，有了一些新的發(fā)明，如生產(chǎn)種子處理劑(CN102432373A)、土壤改良基質(zhì)(CN102585836A)、堆肥(CN102295478A)等。其中，在制作肥料的專利報(bào)道中，還存在以下難題有待進(jìn)一步探索:(I)添加化學(xué)腐熟劑，雖然在一定程度上緩解了園林植物廢棄物難以降解的問題，但腐熟的時(shí)間仍然較長(24-34天)，而且，木質(zhì)化程度較高的木本植物腐熟效果并不理想；(2)發(fā)酵溫度不明確，若發(fā)酵溫度低于60°C，則在發(fā)酵過程中本身不易腐敗的種子，則不可能因高溫而失去活性，那么，有可能在后期的施肥中擴(kuò)散；(3)添加化學(xué)腐熟劑后，堆肥中的質(zhì)量指標(biāo)可能難以達(dá)到有機(jī)肥、生物有機(jī)肥或微生物肥料的標(biāo)準(zhǔn)，肥效難以保證。
[0005]生物炭被學(xué)術(shù)界譽(yù)為“黑色黃金”，是生物質(zhì)在無氧或微氧條件下低溫?zé)徂D(zhuǎn)化后的固體副產(chǎn)物，是有機(jī)碳含量高、多孔性、堿性、吸附能力強(qiáng)、多用途的材料。生物炭能夠提高土壤有機(jī)碳含量，改善土壤保水、保肥性能，減少養(yǎng)分損失，有益于土壤微生物棲息和活動(dòng)，特別是菌根真菌，是良好的土壤改良劑。生物炭與肥料混施，對(duì)作物生長及產(chǎn)量都表現(xiàn)為正效應(yīng)，這緣于肥料消除了生物炭養(yǎng)分低的缺陷，而生物炭賦予肥料養(yǎng)分緩釋、降低流失、提高利用率等性能的互補(bǔ)和協(xié)同作用，是肥料的增效載體。“亞馬遜黑土”和我國東北的“黑土”為什么異常的肥沃，正是由于生物炭含量高的原因。而在自然條件下，形成Icm的黑土層，至少需要400年的時(shí)間。利用廢棄植物(木屑、秸桿等)人工生產(chǎn)生物炭，并制成生物炭有機(jī)肥，將促進(jìn)生物炭的生產(chǎn)及農(nóng)用，是21世紀(jì)農(nóng)業(yè)的“黑色革命”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，具體是一種利用園林植物廢棄物制備的富含生物炭的新型生物有機(jī)肥的制備方法，生產(chǎn)的生物有機(jī)肥成本低廉，使園林植物廢棄物得到了高效利用。[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是以園林植物廢棄物為主要原料，將木質(zhì)化程度較高的木質(zhì)廢棄物進(jìn)行炭化，獲得粉狀炭化物料，將木質(zhì)化程度較低的草質(zhì)廢棄物進(jìn)行高溫微生物發(fā)酵腐熟，獲得腐熟物料，然后將粉狀炭化物料和腐熟物料按照適宜的比例進(jìn)行混合，制成富含生物炭的新型生物有機(jī)肥，將為園林植物廢棄物的資源化利用提供新的途徑。具體步驟包括:
(1)將木質(zhì)植物廢棄物粗粉碎為3~5cm，草質(zhì)植物廢棄物粉碎至0.1~Icrn ;
(2)將粉碎后的木質(zhì)植物廢棄物自然晾曬15~20天、炭化、粉碎至100~200目，即得到塊狀炭化物料；
(3)將粉碎后的草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種混合，然后加入清水、攪拌混勻，制成堆體，維持堆體為60~70°C，經(jīng)過15~20天發(fā)酵，將堆體溫度降至40°C以下，攤開堆體，自然干燥后即得到腐熟物料；
(4)將塊狀炭化物料與腐熟物料按照重量比1:5~3混合，并加入混合物質(zhì)量5~10%的粘接劑，(通過有機(jī)肥顆粒劑)制成生物炭顆粒有機(jī)肥。
[0008]所述木質(zhì)植物廢棄物為喬木和灌木殘枝。
[0009]所述草質(zhì)廢棄物為樹葉或草本植物殘?bào)w。
[0010]所述炭化過程的升溫速率為5~10°C /min,炭化溫度為300~500°C，炭化自開始升溫至結(jié)束時(shí)間為I~3小時(shí)。
[0011]所述步驟(3)中 草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種后加入清水保持其含水量為55 ~65%。
[0012]所述步驟(3)加入的清水及發(fā)酵場(chǎng)地的室溫均須高于15°C，以確保加入的微生物菌種能發(fā)揮其活性。
[0013]所述步驟(3)中草質(zhì)植物廢棄物還加入其質(zhì)量I~2%的尿素，保證草質(zhì)廢棄物中具有較高的氮素，可加快發(fā)酵腐熟的過程。
[0014]所述步驟(3)中的堆體尺寸為寬1.5~2m，高I~1.5m。
[0015]所述步驟(3)中發(fā)酵過程中將堆體表面每隔I~1.5cm戳一個(gè)直徑為I~2cm、深達(dá)堆底的小洞，使堆體內(nèi)的廢氣散發(fā)，促進(jìn)草質(zhì)廢棄物堆體的好氧發(fā)酵。
[0016]所述高溫微生物菌種為Rw促腐劑(固體粉末，河南鶴壁人元生物公司生產(chǎn)，其主要成份為枯草芽抱桿菌ifeciJJiAs subtil is 76億/克和曲霉菌fIavus 0.07億/克，附加纖維素酶95U/g和蛋白酶52U/g，其含水量為15%，pH為6.7)。高溫微生物菌種的用量是草質(zhì)廢棄物質(zhì)量的1/10000，使用時(shí)，將微生物菌種與玉米粉按照1:10的比例混合均勻，并加入混合菌粉10-20倍30-35°C的溫水，打破微生物菌種的休眠狀態(tài)，激發(fā)菌種的活性。
[0017]所述步驟(4)中將塊狀炭化物料與腐熟物料按照重量比1:5~3混合后加入混合物質(zhì)量5~10%的粘接劑，然后通過有機(jī)肥顆粒機(jī)壓制成顆粒狀生物有機(jī)肥。
[0018]所述草質(zhì)廢棄物堆制1-3天，通過以下方式監(jiān)測(cè)溫度:每天上午12點(diǎn)鐘、下午2點(diǎn)鐘測(cè)量堆體溫度，在草質(zhì)廢棄物堆體高度的1/2位置水平插入三支溫度計(jì)，深度為15cm，測(cè)定結(jié)果取三支溫度計(jì)讀數(shù)的平均數(shù)。待草質(zhì)廢棄物堆體的溫度升至60°C以上后，每間隔4-5天翻堆一次，以改善堆體內(nèi)的通氣狀況。在翻堆的時(shí)候，將草質(zhì)廢棄物堆體表面的物料置于堆體中間部位，促其充分腐熟。[0019]在步驟(4)中，草質(zhì)廢棄物投入有機(jī)肥顆粒機(jī)壓制成顆粒，顆粒為直徑0.3-0.5cm的球形，顆粒機(jī)打壓過程中，通過機(jī)器的擠壓和散熱，可將顆粒的含水量降至30%以下，所出顆粒直接入袋包裝，完成顆粒有機(jī)肥的制作。
[0020]具體的，在步驟(4)中，粘合劑為有機(jī)肥專用粘結(jié)劑(安徽博碩科技有限公司提供，有機(jī)質(zhì)含>98%)。
[0021 ] 在步驟(4)中，若加工成粉狀生物有機(jī)肥，則經(jīng)粉碎機(jī)粉碎之后的碎末長度不超過0.5cm。
[0022]與傳統(tǒng)的肥料(化肥、畜禽糞便生產(chǎn)的有機(jī)肥)相比，富含生物炭的有機(jī)肥具有以下優(yōu)勢(shì):(I )、改良土壤環(huán)境，促進(jìn)土壤形成良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，解決或緩解土壤酸化問題，防止土壤板結(jié)。(2)、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，還能增加土壤中有益微生物的數(shù)量，增加土壤肥力，提高肥料利用率，提高作物產(chǎn)量。(3)、土壤結(jié)構(gòu)的改良，增強(qiáng)土壤的保水、保肥、增溫、透氣性，改善作物的根系環(huán)境。(4)、能促根系生長，從而提高各類農(nóng)作物對(duì)病蟲害的抵抗能力，增強(qiáng)作物的免疫功能，減少農(nóng)藥的使用量，改善作物品質(zhì)，是無公害及綠色農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)選肥料。
(5)、環(huán)保效果好，如果任植物、動(dòng)物腐爛，它們會(huì)產(chǎn)生甲烷，其對(duì)溫室效應(yīng)的影響是二氧化碳的二十多倍。而無論植物還是動(dòng)物，都能夠制成生物炭，有效降低甲烷和CO2的排放，緩解溫室效應(yīng)，低碳、高效、環(huán)保。
[0023]本發(fā)明以園林植物廢棄物為主要原料，將木質(zhì)化程度較高的木質(zhì)廢棄物進(jìn)行炭化，獲得粉狀炭化物料，將木質(zhì)化程度較低的草質(zhì)廢棄物進(jìn)行高溫微生物發(fā)酵腐熟，獲得腐熟物料，然后將粉狀炭化物料和腐熟物料按照適宜的比例進(jìn)行混合，制成富含生物炭的新型生物有機(jī)肥，將為園林植物廢棄物的資源化利用提供新的途徑。 【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施方式一:本實(shí)施方式的利用園林植物廢棄物制備有機(jī)肥的方法為:
(I)將木質(zhì)植物廢棄物粗粉碎為3~4cm，草質(zhì)植物廢棄物粉碎至0.1~Icm ;木質(zhì)植物廢棄物為喬木和灌木殘枝，草質(zhì)廢棄物為樹葉或草本植物殘?bào)w。
[0026](2)將粉碎后的木質(zhì)植物廢棄物自然晾曬15天、炭化、粉碎至100~150目，即得到塊狀炭化物料；炭化過程的升溫速率為5°C /min，炭化溫度為500°C，炭化自開始升溫至結(jié)束時(shí)間為I小時(shí)；
(3)將粉碎后的草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種混合，然后加入清水保持其含水量為55%、還加入其質(zhì)量2%的尿素，攪拌混勻，制成堆體，堆體尺寸為寬1.5m，高1.5m，維持堆體為60°C，將堆體表面每隔Icm戳一個(gè)直徑為2cm、深達(dá)堆底的小洞，經(jīng)過15天發(fā)酵，將堆體溫度降至35°C，攤開堆體，自然干燥后即得到腐熟物料；高溫微生物菌種為Rw促腐劑，用量是草質(zhì)廢棄物質(zhì)量的1/10000，使用時(shí)，將微生物菌種與玉米粉按照1:10的比例混合均勻，并加入混合菌粉10倍35°C的溫水；
(4)將塊狀炭化物料與腐熟物料按照體積比1:5混合，并加入混合物質(zhì)量5%的粘接劑，通過有機(jī)肥顆粒劑制成生物炭顆粒有機(jī)肥。
[0027]實(shí)施方式二:本實(shí)施方式的利用園林植物廢棄物制備有機(jī)肥的方法為:
(I)將木質(zhì)植物廢棄物粗粉碎為5cm，草質(zhì)植物廢棄物粉碎至0.1cm ;木質(zhì)植物廢棄物為喬木和灌木殘枝，草質(zhì)廢棄物為樹葉或草本植物殘?bào)w。
[0028](2)將粉碎后的木質(zhì)植物廢棄物自然晾曬20天、炭化、粉碎至100~200目，即得到塊狀炭化物料；炭化過程的升溫速率為10°c /min，炭化溫度為3000°C，炭化自開始升溫至結(jié)束時(shí)間為3小時(shí)；
(3)將粉碎后的草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種混合，然后加入清水保持其含水量為65%、還加入其質(zhì)量1%的尿素，攪拌混勻，制成堆體，堆體尺寸為寬2m，高I~1.5m，維持堆體為70°C，將堆體表面每隔1.5cm戳一個(gè)直徑為1cm、深達(dá)堆底的小洞，經(jīng)過20天發(fā)酵，將堆體溫度降至40°C，攤開堆體，自然干燥后即得到腐熟物料；高溫微生物菌種為Rw促腐劑，用量是草質(zhì)廢棄物質(zhì)量的1/10000，使用時(shí)，將微生物菌種與玉米粉按照1:10的比例混合均勻，并加入混合菌粉20倍30°C的溫水；
(4)將塊狀炭化物料與腐熟物料按照體積比1:3混合，制成生物質(zhì)有機(jī)肥。
[0029]實(shí)施方式三: 本實(shí)施方式的利用園林植物廢棄物制備有機(jī)肥的方法為:
(I)將木質(zhì)植物廢棄物粗粉碎為4cm，草質(zhì)植物廢棄物粉碎至0.9cm ;木質(zhì)植物廢棄物為喬木和灌木殘枝，草質(zhì)廢棄物為樹葉或草本植物殘?bào)w。
[0030](2)將粉碎后的木質(zhì)植物廢棄物自然晾曬16天、炭化、粉碎至120目，即得到塊狀炭化物料；炭化過程的升溫速率為8°C /min，炭化溫度為400°C，炭化自開始升溫至結(jié)束時(shí)間為2小時(shí)；
(3)將粉碎后的草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種混合，然后加入清水保持其含水量為60%、還加入其質(zhì)量1.6%的尿素，攪拌混勻，制成堆體，堆體尺寸為寬1.8m，高1.3m，維持堆體為65°C，將堆體表面每隔1.3cm戳一個(gè)直徑為1.6cm、深達(dá)堆底的小洞，經(jīng)過18天發(fā)酵，將堆體溫度降至37°C，攤開堆體，自然干燥后即得到腐熟物料；高溫微生物菌種為Rw促腐劑，用量是草質(zhì)廢棄物質(zhì)量的1/10000，使用時(shí)，將微生物菌種與玉米粉按照1:10的比例混合均勻，并加入混合菌粉15倍33°C的溫水；
(4)將塊狀炭化物料與腐熟物料按照體積比1:4混合，制成生物有機(jī)肥。
[0031]實(shí)施方式四:本實(shí)施方式的利用園林植物廢棄物制備有機(jī)肥的方法為:
(I)將木質(zhì)植物廢棄物粗粉碎為3.5cm,草質(zhì)植物廢棄物粉碎至0.9cm ;木質(zhì)植物廢棄物為喬木和灌木殘枝，草質(zhì)廢棄物為樹葉或草本植物殘?bào)w。
[0032](2)將粉碎后的木質(zhì)植物廢棄物自然晾曬16天、炭化、粉碎至100~120目，即得到塊狀炭化物料；炭化過程的升溫速率為7°C /min，炭化溫度為350°C，炭化自開始升溫至結(jié)束時(shí)間為2.6小時(shí)；
(3)將粉碎后的草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種混合，然后加入清水保持其含水量為59%、還加入其質(zhì)量1.8%的尿素，攪拌混勻，制成堆體，堆體尺寸為寬1.9m，高1.4m，維持堆體為62°C，將堆體表面每隔1.3cm戳一個(gè)直徑為1.3cm、深達(dá)堆底的小洞，經(jīng)過17天發(fā)酵，將堆體溫度降至35°C，攤開堆體，自然干燥后即得到腐熟物料；高溫微生物菌種為Rw促腐劑，用量是草質(zhì)廢棄物質(zhì)量的1/10000，使用時(shí)，將微生物菌種與玉米粉按照1:10的比例混合均勻，并加入混合菌粉17倍33°C的溫水；
(4)將塊狀炭化物料與腐熟物料按照體積比1:3.3混合，并加入混合物質(zhì)量8%的粘接劑，通過有機(jī)肥顆粒劑制成生物炭顆粒有機(jī)肥。
[0033]以上對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將木質(zhì)植物廢棄物粗粉碎為3~5cm，草質(zhì)植物廢棄物粉碎至0.1~Icm ; (2)將粉碎后的木質(zhì)植物廢棄物自然晾曬15~20天、炭化、粉碎至100~200目，即得到塊狀炭化物料； (3)將粉碎后的草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種混合，然后加入清水、攪拌混勻，制成堆體，維持堆體為60~70°C，經(jīng)過15~20天發(fā)酵，將堆體溫度降至40°C以下，攤開堆體，自然干燥后即得到腐熟物料； (4)將塊狀炭化物料與腐熟物料按照重量比1:5~3混合，制成富含生物炭的生物有機(jī)肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述木質(zhì)植物廢棄物為喬木和灌木殘枝，草質(zhì)廢棄物為樹葉或草本植物殘?bào)w。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述炭化過程的升溫速率為5~10°C /min,炭化溫度為300~500°C，炭化自開始升溫至結(jié)束時(shí)間為I~3小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述步驟(3)中草質(zhì)植物廢棄物與高溫微生物菌種后加入清水保持其含水量為55~65%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述步驟(3)中草質(zhì)植物廢棄物還加入其質(zhì)量I~2%的尿素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的堆體尺寸為寬1.5~2m，高I~1.5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述步驟(3)中發(fā)酵過程中將堆體表面每隔I~1.5cm戳一個(gè)直徑為I~2cm、深達(dá)堆底的小洞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述高溫微生物菌種為Rw促腐劑，用量是草質(zhì)廢棄物質(zhì)量的1/10000，使用時(shí)，將微生物菌種與玉米粉按照1:10的比例混合均勻，并加入混合菌粉10~20倍30~35°C的溫水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用園林植物廢棄物制備生物有機(jī)肥的方法，其特征在于:所述步驟(4)中將塊狀炭化物料與腐熟物料按照重量比1:5~3混合后加入混合物質(zhì)量5~10%的粘接劑，然后通過有機(jī)肥顆粒機(jī)壓制成顆粒狀生物有機(jī)肥。
【文檔編號(hào)】C05G3/04GK104003822SQ201410181540
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】鄭偉, 徐曉丹, 李佩 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)