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一种栽培介质及其制备方法和应用

阅读:189发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种栽培介质及其制备方法和应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种栽培介质及其制备方法和应用,所述栽培介质的制备方法包括以下步骤:(1)将厨余进行 粉碎 ,得到转化基料;(2) 生物 转化:将步骤(1)中的转化基料与 质量 百分含量为其0~10%的辅料混合,用 黑 水 虻转化,并筛分得到 纤维 残渣、虫沙和黑水虻;(3)好 氧 发酵 :取步骤(2)中的残渣和虫沙,或残渣、虫沙和黑水虻制备成发酵原料,加入发酵菌进行好氧发酵,发酵产物即本发明所述栽培介质。本发明方法通过将厨余垃圾经生物转化和发酵,有效处理厨余垃圾并转化其中的营养成分,处理过程方便、环保,本发明方法可制备得到直接用于 植物 栽培的栽培介质,其可用于多种植物的栽培或用于改善 土壤 环境,具有重要的经济价值。,下面是一种栽培介质及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

1.一种栽培介质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)厨余垃圾预处理:将厨余垃圾进行粉碎,制备得到干物质中粗蛋白质量百分含量为
5~30%,粗脂肪质量百分含量为1~30%的转化基料;
(2)生物转化:将步骤(1)中转化基料与质量百分含量为其0~10%的辅料混合得到转化原料,用虻转化,得到含水量为40~60%的转化产物,筛分转化产物得到纤维残渣、虫沙和黑水虻;
(3)好发酵:取步骤(2)中的纤维残渣和虫沙,或纤维残渣、虫沙和黑水虻制备成发酵原料,加入发酵菌进行好氧发酵,得到的发酵产物即本发明所述栽培介质。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的所述厨余垃圾为菜叶、肉食、米饭的混合物。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的黑水虻为2龄幼虫,转化过程中每70kg~80kg转化基料使用100000~120000条黑水虻;20~35℃环境中,转化6~
10天。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中的纤维残渣还包括将步骤(2)中的纤维残渣可先浸泡处理,浸泡后的残渣经脱水,得到含水量为60%左右的脱盐纤维残渣。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述发酵原料包括以下质量百分含量的组分:20%~60%虫沙、40~80%纤维残渣和0~5%的黑水虻。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述发酵原料包括以下质量百分含量的组分:20%~40%虫沙、60~80%纤维残渣和0~5%的黑水虻。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述发酵菌与发酵原料的质量比为1:4000~6000。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)的发酵过程为使用发酵罐进行好氧发酵,50℃~60℃,发酵5~7天,发酵产物的含水量为20~30%。
9.如权利要求1~8任意一项所述方法制备的栽培介质。
10.如权利要求9所述栽培介质在植物栽培中的应用。

说明书全文

一种栽培介质及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于环保领域,涉及一种厨余垃圾处理方法及其处理产物,具体涉及一种栽培介质及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 厨余其他处理技术包括填埋、焚烧、消化、好氧堆肥、生物转化技术,各项技术各具优缺。填埋法的优点是:处理量大,运行费用低;工艺相对较简单;是其它处理方法的残渣的最终消纳场。其缺点是:占用大量土地,耗用大量征地等费用;填埋场占地面积大,处理能有限,服务期满后仍需新建填埋场,进一步占用土地资源;厨余垃圾的渗出液会污染地下土壤;没有对垃圾进行资源化处理。其优点是焚烧处理量大,减容性好;热量用来发电可以实现垃圾的能源化。其缺点是对垃圾低位热值有一定要求;厨余垃圾水分含量高会增加焚烧燃料的消耗,增加处理成本;焚烧厂垃圾贮坑储存,会增加坑内的浸出水量。由于生活习惯不同及厨余垃圾收集分类程度的不同,我国厨余垃圾与国外厨余垃圾差异较大,其特点是热值低、含水量高,很难进行焚烧处理,不是厨余垃圾处理的主流技术。厌氧消化法的优点是:具有高的有机负荷承担能力;不存在同源性的问题,有机物被变成甲烷和二氧化;产品(甲烷)销路较好;全封闭处理过程减少二次污染;能回收生物质能。其缺点是:工程投资大;设备安装调试相对困难,工艺较复杂;产生的沼液量较大,处理难度大,无害化程度不高;运营成本高。好氧堆肥法的优点是:工艺简单、成熟,应用时间长;产品有农用价值。其缺点是:对有害有机物及重金属等的污染无法很好解决、无害化不彻底;处理过程不封闭,容易造成二次污染;有机肥料质量受厨余垃圾成分制约很大,销路往往不畅;堆肥处理周期较长,占地面积大,卫生条件相对较差。生物转化技术能最大限度地将厨余垃圾中可利用的资源全部回收与转化,虫体作为动物饲料,虫沙及厨余残留物(主要为菜叶及瓜果纤维)经二次发酵后,可作为优质的花卉瓜果培养土,广泛应用于园林绿化、果蔬种植等农林业领域,但这种培养土的营养成分往往较低,直接使用难以满足植物正常生长的营养需求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种可快速将厨余垃圾进行处理,并有效转化为营养丰富的栽培介质的方法。
[0004] 为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种栽培介质的制备方法,包括以下步骤:
[0005] (1)厨余垃圾预处理:将厨余垃圾进行粉碎,制备得到干物质中粗蛋白质量百分含量为5~30%,粗脂肪质量百分含量为1~30%的转化基料;
[0006] (2)生物转化:将步骤(1)中的转化基料与质量百分含量为转化基料0~10%的辅料混合得到转化原料,用黑水虻转化转化原料,得到含水量为40~60%的转化产物,筛分转化产物得到纤维残渣、虫沙和黑水虻;
[0007] (3)好氧发酵:取步骤(2)中的纤维残渣和虫沙,或纤维残渣、虫沙和黑水虻制备成发酵原料,将入发酵菌进行好氧发酵,得到的发酵产物即本发明所述的栽培介质。
[0008] 通过将一定比例的厨余垃圾进行粉碎,将粉碎后蛋白、脂肪含量不同的厨余垃圾进行调配,可制备得到适用于黑水虻生物转化的转化基料。
[0009] 用于生物转化的转化基料中,如果餐厨比例低于10%(即粗蛋白和粗脂肪含量同时低于10%时),则需要加入辅料,不加则厨余容易腐烂变黏无法养殖黑水虻。辅料为面粉下脚料或麸皮或玉米皮等。
[0010] 本发明好氧发酵过程所选用菌种为常用的有机肥好氧发酵菌,最好具有一下特点:
[0011] 1、具有高繁殖力及强耐受性,有耐高温、耐酸、耐挤压和耐温度变化等特点。
[0012] 2、有效抑制病原微生物的繁殖,分解有毒有害物质,具有抑菌控病效果。
[0013] 3、能够分泌多种活性酶,促进营养素的降解、提高营养物质的后期的利用效率。
[0014] 4、能够分解臭味物质,具有除臭去味作用。
[0015] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(1)中的所述中的厨余垃圾为菜叶、肉食、米饭等三种物质的混合物。
[0016] 厨余垃圾中的有机成分组成主要为瓜果蔬菜及少量米饭、肉类,通过调配三种物质的比例,使得转化基料干物质中粗蛋白含量介于5~30%,粗脂肪含量介于1~30%。
[0017] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(1)中的厨余垃圾粉碎后的粒径<10mm。
[0018] 具体地,所述粉碎过程可包括卸料、提升、选杂、制浆、调配、送至车间生物转化、分筛、二次发酵、包装等过程。卸料:接收的厨余垃圾卸到料池内,料池容料量为制浆机时产的2倍以上,料池池底做防渗防腐蚀以及沉淀金属制品池处理。提升:链板式输送机、斗式提升机、螺旋输送机等方式将厨余料输送到制浆机内。选杂:在除杂平台或提升过程中进行粗选,将不能被生物消化利用的塑料制品、玻璃制品、金属制品等选出。制浆:粉碎机或制浆机将厨余破碎制成浆料,此过程可同步添加纤维类辅料制浆,即在来料池内倒入所需的辅料量,而后与厨余一起提升制浆,调节厨余营养和性状。制浆过程中,同时制浆设备具有二次清杂功能,通过旋可去除浆料中不可利用的无机物,如塑料袋等,使得浆料中无机杂质含量2%以下。制浆时可添加了5%-10%的辅料(面粉下脚料或麸皮),这些辅料残渣后期也是优良的纤维介质。
[0019] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(2)中的黑水虻为2龄幼虫,转化过程中每70kg~80kg转化基料使用100000~120000条黑水虻;转化条件为:20~35℃,转化6~10天。
[0020] 转化具体过程为:调配好的物料泵送到车间,接入黑水虻幼虫,控制环境温湿度和通风量,6~10天采收;转化过程中料温为25~45℃,环境温度为20~35℃,换气频率为10t厨余处理量对应40000-60000m3/h换风量(用于排湿、除臭、降温)。
[0021] 作为本发明的优选实施方式,步骤(2)中的黑水虻生物转化的产物可通过风选将质地轻的纤维残渣选出,其余残渣、虫沙和黑水虻虫由于粒径差异显著,可经有振动筛分机振动选出。筛分机为振动筛分机或滚筒式筛分机,筛分机上配备一套或多套旋风分离系统,系统后方连接自动打包机,打包风选出的纤维残渣。振动筛均有3或4层筛板,筛板孔径分别为20目、40目、60目、80目。其中,20目板对应的出口出大的残渣,40目和60目板对应的出口出鲜虫,80目板对应的出口出虫沙。
[0022] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(3)中的纤维残渣还包括将步骤(2)中的纤维残渣可先清水浸泡处理,浸泡后的残渣经脱水,得到含水量为60%左右的脱盐纤维残渣。
[0023] 进一步地,浸泡时间为24h。
[0024] 将步骤(2)转化得到的纤维残渣制备成脱盐纤维残渣后再与虫沙、黑水虻混合进行发酵,有利于后续好氧发酵的进行。另外,浸泡纤维残渣的水可用于养殖水葫芦,水葫芦长成收集起来利用脱水机脱水后同样得到脱盐残渣。
[0025] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(3)中,所述转化原料包括以下质量百分含量的组分:20~60%虫沙和40~80%纤维残渣和0~5%的黑水虻。
[0026] 更优选地,所述步骤(3)中,所述转化原料包括以下质量百分含量的组分:20~40%虫沙和60~80%纤维残渣和0~5%的黑水虻。
[0027] 黑水虻的加入可用于进一步调节二次发酵C/N比,提升发酵产物的N、P元素,提升肥效。通过调节残渣、虫沙、黑水虻的比例就可以调节C/N比,C/N比为25:1左右最为合适。
[0028] 使用20%~40%虫沙、60%~80%残渣进行混合发酵可得到直接用于植物栽培的栽培介质,亦可作为土壤改良介质与其他土壤混合。使用40%~60%虫沙、40%~60%残渣进行混合发酵得到的产物由于养分过多,不可直接用于植物栽培,经过进一步筛分,可得到直接用于植物栽培的栽培介质以及有机肥。将发酵产物用绞龙提升至8目孔径筛板的筛分机筛分,筛出的粗物质为栽培基质,筛下的细物质为有机肥。
[0029] 更优选地,所述黑水虻的添加量为发酵原料质量百分含量的1~5%。
[0030] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(3)中,所述发酵菌与发酵原料的质量比为1:4000~6000。
[0031] 更优选地,所述步骤(3)中发酵菌为广州市华元生物科技有限公司的生物肥发酵剂;由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌组成。
[0032] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(3)的发酵过程为使用发酵罐进行好氧发酵,50℃~60℃发酵5~7天。
[0033] 具体地,所述好氧发酵的条件为:采用立式发酵罐进行好氧发酵,发酵罐下风开10min,停20min,下风1号风机与下风2号风机轮流开,风机频率为50hz;除臭开10min,停
20min,频率30hz,除臭工艺为光催化;搅拌刚进料是开20min,停10min,后期开10min,停
10min;第一格温度<40℃,第二格温度50~60℃。
[0034] 作为本发明的优选实施方式,所述步骤(3)的发酵产物的含水量为20~30%。
[0035] 发酵时间越长,发酵产物水分越低。同时,纤维残渣占比越高,发酵物水分降低速率越快。发酵出来的基质从出料口出来后,通过绞龙等提升方式提升到自动打包机打包。
[0036] 本发明还要求保护所述方法制备的栽培介质。
[0037] 所述栽培介质包括可直接用于植物栽培的栽培介质,以及经过通过筛分后得到直接用于植物栽培的栽培介质和有机肥的不可直接用于植物栽培的栽培介质。
[0038] 本发明还要求保护所述栽培介质在植物栽培中的应用。
[0039] 本发明所制得的栽培介质可直接用于植物栽培或用于改善土壤。
[0040] 本发明方法结合了生物转化和好氧发酵的方法对厨余进行处理,处理过程简单,成本低,进一步缩短发酵周期,且发酵更彻底,通过使用发酵罐进行发酵,进一步避免了发酵过程中产生的污染问题;本发明方法最大限度地将厨余垃圾中可利用的资源全部回收与转化,制成直接用于植物栽培的栽培介质或用于改善土壤的土壤改良产品;本发明方法制备的栽培介质相对其他常规栽培介质,养分充足,物理性质良好,化学性状稳定,具有无盐,养分充足,质量稳定等优点,无需二次调配,可直接得到用于多种不同的植物的栽培过程的栽培用土;其生产工艺稳定,周期短,来源广泛,价格低廉,具有重要的经济价值。附图说明
[0041] 图1本发明方法制备栽培介质的流程图

具体实施方式

[0042] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0043] 实施例1
[0044] 本发明制备栽培介质的制备方法的一种实施例,包括以下步骤(参考图1):
[0045] (1)厨余垃圾预处理:将厨余垃圾进行粉碎至粒径<10mm,得到转化基料;所述转化基料干物质中粗蛋白质量百分含量为5~30%,粗脂肪质量百分含量为1~30%;
[0046] (2)生物转化:将步骤(1)中得到的转化基料用于黑水虻转化,得到含水量为40~60%的转化产物,筛分转化产物得到纤维残渣、虫沙和黑水虻;所述黑水虻为2龄幼虫,转化过程中每70kg转化基料使用100000条黑水虻;转化条件为:20℃,转化10天;
[0047] (3)好氧发酵:取步骤(2)中的虫沙2t、纤维残渣8t,与2kg发酵菌混合在发酵罐进行好氧发酵,50~60℃发酵7天得到含水量为20%的发酵产物,即本发明所述栽培介质。
[0048] 所述栽培介质可直接用于植物栽培。
[0049] 实施例2
[0050] 本发明制备栽培介质的制备方法的一种实施例,包括以下步骤(参考图1):
[0051] (1)厨余垃圾预处理:将厨余垃圾进行粉碎至粒径<10mm,得到转化基料;所述转化基料干物质中粗蛋白质量百分含量为5~30%,粗脂肪质量百分含量为1~30%;
[0052] (2)生物转化:将步骤(1)中得到的转化基料用于黑水虻转化,得到含水量为40~60%的转化产物,筛分转化产物得到纤维残渣、虫沙和黑水虻;所述黑水虻为2龄幼虫,转化过程中每75kg转化基料使用110000条黑水虻;转化条件为:25℃,转化8天;
[0053] (3)好氧发酵:取步骤(2)中的虫沙3.5t、纤维残渣6.3t、黑水虻0.2t与2.5kg发酵菌混合,在发酵罐进行好氧发酵,50~60℃发酵6天得到含水量为30%发酵产物,即本发明所述栽培介质。
[0054] 所述栽培介质可直接用于植物栽培。
[0055] 实施例3
[0056] 本发明制备栽培介质的制备方法的一种实施例,包括以下步骤(参考图1):
[0057] (1)厨余垃圾预处理:将厨余垃圾进行粉碎至粒径<10mm,得到转化基料;所述转化基料干物质中粗蛋白质量百分含量为5~30%,粗脂肪质量百分含量为1~30%;
[0058] (2)生物转化:将步骤(1)中得到的转化基料用于黑水虻转化,得到含水量为40~60%的转化产物,筛分转化产物得到纤维残渣、虫沙和黑水虻;所述黑水虻为2龄幼虫,转化过程中每80kg转化基料使用120000条黑水虻;转化条件为:35℃,转化6天;
[0059] (3)发酵:取步骤(2)中的虫沙4t、纤维残渣6t和1.67kg发酵菌混合,在发酵罐进行好氧发酵,50~60℃发酵7天得到含水量为25%发酵产物,即本发明所述栽培介质。
[0060] 所述栽培介质可直接用于植物栽培。
[0061] 实施例4
[0062] 本发明栽培介质的制备方法的一种实施例,包括以下步骤(参考图1):
[0063] (1)厨余垃圾预处理:将厨余垃圾进行粉碎至粒径粒径<10mm,得到转化基料;所述转化基料干物质中粗蛋白质量百分含量为5~30%,粗脂肪质量百分含量为1~30%;
[0064] (2)生物转化:将步骤(1)中得到的转化基料用于黑水虻转化,得到含水量为40~60%的转化产物,筛分转化产物得到纤维残渣、虫沙和黑水虻;所述黑水虻为2龄幼虫,转化过程中每72kg转化基料使用110000条黑水虻;转化条件为:30℃,转化7天;
[0065] (3)发酵:取步骤(2)中的虫沙6t、纤维残渣4t和1.67kg发酵菌混合,在发酵罐进行好氧发酵,50~60℃发酵7天得到含水量为28%发酵产物。
[0066] (4)分筛:取步骤(3)发酵产物经绞龙提升至8目孔径筛板的筛分机筛分,筛出的粗物质为栽培介质(可直接用于植物栽培),筛下的细物质为有机肥。
[0067] 一、栽培介质检测
[0068] 对本发明所述方法制备的可直接用于植物栽培的栽培介质及实施例4中的有机肥送至农业部肥料质量监督检验测试中心对其外观、有机质、总氮、磷、、水分、酸碱度、总砷、总汞、总铅、总镉、总铬、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数等进行检测。
[0069] 检测结果显示,本发明制备的栽培介质呈褐色均匀粉状,pH为7.4左右,无恶臭,无机械杂质,未发现蛔虫卵;总养分为10.2左右,远大于标准≥5.0%的要求;其余测结果如表1。
[0070] 表1本发明所述栽培介质的检测结果
[0071]
[0072]
[0073] 表2有机肥检测结果
[0074] 项目 计量单位 结果 检测标准水分(鲜基) % 25-30 NY525-2012
pH —— 7.12-7.48 NY525-2012
有机质 % 61-64.3 NY525-2012
总氮 % 4.44-5.01 NY525-2012
总磷(P2O5) % 5.03-5.54 NY525-2012
全钾(K2O) % 0.60-0.86 G1318877-2009
总砷(As) mg/kg 1-2 G1318877-2009
总汞(Hg) mg/kg 0 G1318877-2009
总铅(Pb) mg/kg 3-5 G1318877-2009
总镉(Cd) mg/kg 0 G1318877-2009
总铬(Cr) mg/kg 18-21 G1318877-2009
类大肠杆菌群数 个/g <3 NY525-2012
[0075] 二、栽培试验
[0076] 1)叶绿萝扦插栽培试验
[0077] 使用不同的栽培介质对不同类型的植物进行栽培测试。各培基质配置好后,分别装入口径为15cm的塑料花盆内(每种栽培基质各设置三个重复)。其中,加入有机肥的栽培介质的有机肥使用方法为:放入少量(约100g)栽培基质在盆地后,在盆边缘撒入有机肥,而后覆盖剩余的栽培基质。
[0078] 分别使用本发明所述栽培介质和其他介质对叶绿萝进行扦插栽培试验。从采购的绿萝盆栽中,挖出茎长为12±1cm的带有一个叶片的单独的枝条共54根,每个测试塑料花盆内插3根,而后浇少量水定根。
[0079] 绿萝土为空白对照,记录常用栽培基质下绿萝的生长情况。泡发椰土实验对照组,记录是否会因营养不足,导致发育受阻。泡发椰土+有机肥,记录在补充营养后的椰土是否能正常栽培绿萝。营养土,比较我们的栽培基质与市面花卉营养土差异,观察是否栽培基质能够替代花卉营养土。栽培基质+有机肥,观察补充营养,能否加速生长,为绿萝培育过程的生长周期控制提供方向。
[0080] 观察比较各介质生长情况,结果如表3。
[0081] 表3叶绿萝扦插栽培试验结果
[0082]
[0083] 由试验结果可得,本发明的培养介质可直接用于叶绿萝扦的插栽栽培,为其生长提供足够的营养,效果优于直接购买的营养土,其原因可能为绿萝更适宜在疏松的土壤中生长,而采购的营养土质地偏粘。
[0084] 2)矮向向日葵栽培试验
[0085] 分别使用本发明所述栽培介质和其他介质对矮向向日葵进行栽培试验。将采购的向日葵种子在育苗盘内待其发芽,长至4叶时开始进行盆栽试验。将育好的苗移栽到各测试花盆内,而后浇少量水定根。每天早上浇水,如当天花盆内土干燥,则夜间也进行浇水,浇水浇至土湿透。
[0086] 其中,泡发椰土实验对照组,记录是否会因营养不足,导致发育受阻。泡发椰土+有机肥,记录在补充营养后的椰土是否能正常栽培向日葵。营养土,比较我们的栽培基质与市面花卉营养土差异,观察是否栽培基质能够替代花卉营养土。栽培基质+有机肥,观察补充营养,能否更健康生长,为向日葵培育过程的生长周期控制提供方向。
[0087] 观察比较各介质生长情况,结果如表4。
[0088] 表4矮向向日葵栽培试验结果
[0089]
[0090] 由试验结果可得,本发明的培养介质与直接购买的营养土基本相同,可直接用于矮向向日葵的栽培,为其生长提供足够的营养。
[0091] 3)百日草栽培试验
[0092] 分别使用本发明所述栽培介质和其他介质对百日草进行栽培试验,测试过程与矮向向日葵基本一致。观察比较各介质生长情况,结果如表5。
[0093] 表5百日草栽培试验结果
[0094]
[0095]
[0096] 由试验结果可得,本发明的培养介质与直接购买的营养土基本相同,可直接用于百日草的栽培,且在不添加有机肥的情况下,已能为百日草提供充足的营养。
[0097] 4)五色椒栽培试验
[0098] 分别使用本发明所述栽培介质和其他介质对五色椒进行栽培试验,测试过程与矮向向日葵基本一致。观察比较各介质生长情况,结果如表6。
[0099] 表6五色椒栽培试验结果
[0100]
[0101] 由试验结果可得,本发明的培养介质可直接用于五色椒的栽培,为其生长提供足够的营养,较差于直接购买的营养土。
[0102] 综上各种不同植物的栽培试验可得,本发明的方法制得的栽培介质可直接作为培养土广泛用于多种不同类型的植物的栽培中。
[0103] 最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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