一种固废基人造土壤的制备方法技术

一种固废基人造土壤的制备方法，涉及一种人造土壤的制备方法。本发明专利技术是要解决现有的人造土壤养分不足或单一，且固废存量大的技术问题。本发明专利技术利用多元废弃物通过微波热解

【技术实现步骤摘要】
一种固废基人造土壤的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种人造土壤的制备方法。

技术介绍

[0002]现有人造土壤的制备方法往往较为复杂，常规人造土壤的商业生产还没有实现，因为这些过程难以或不能规模化。同时，现有人造土壤往往需要添加多种土壤调节剂等添加剂，成分较为复杂，成本较高。CN115885810A 公开了一种人造土壤及其制备方法，该人造土壤采用纤维状物质和含有氮磷钾源的物质为主要组成部分，形成了可用于植物生长的人造土壤，其中的纤维状物质在使用过程中，具有生物溶解性，会进行溶解、剥离或粉化，释放出植物生长所需要的硅、钙、镁等元素。然而该人造土壤不含有有机养分物质，对植物的养分供应比较单一。CN114874046A公开了一种人造土壤的生产方法，主要利用畜禽粪便、城市底泥、化粪池的粪渣以及植物废料作为原料进行好氧堆肥，在腐熟过程中，利用沸石进行固氮，将经过醋酸处理的草木灰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。该专利技术草木灰的加入比例较少，可能存在肥效释放慢，前期养分不足的问题。
[0003]我国农业废弃物堆存量大，包括畜禽粪便，植物秸秆，堆存过程中造成养分流失，污染环境；工业废弃物包括粉煤灰、煤矸石和钢渣等产生量大，占用大量土地，造成水、气、土污染，甚至产生火灾等安全隐患；醋糟是酿醋工业的食品废弃物，已成为酿造企业的难题。我国猪、牛、鸡三大类畜禽粪便年排放化学需氧量6900万吨，是全国工业和生活污染COD的5倍以上，成为首位污染源。以上固废如能进行农业资源化利用制造生态基质/人造土壤，将对固废消纳和生态环境的持续性发展起到重要作用，并带动周边产业发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术是要解决现有的人造土壤养分不足或单一，且固废存量大的技术问题，而提供一种固废基人造土壤的制备方法。
[0005]本专利技术的固废基人造土壤的制备方法是按以下步骤进行的：
[0006]一、含硅多孔炭的制备：按重量份数将水稻秸秆50份～100份、风干醋糟0～50份与鸡蛋壳50份～100份分别进行研磨，然后过20目筛，然后充分混合并在保护气氛和200℃～800℃的条件下进行热解，热解时间为1h～3h，得到含硅多孔炭；
[0007]二、堆肥发酵：将畜禽粪便、新鲜醋糟，秸秆、步骤一制备的含硅多孔炭和工业废弃物一起放置于发酵槽中，调控含水量为50％～60％，pH为5～8，C/N的质量比为(25～30):(0.5～2)，然后通过磁力超声耦合机械搅拌方式将物料充分混合10min～60min，之后每隔一天进行一次混合，混合方式为磁力超声耦合机械搅拌方式，每次混合时间为10min～60min，该种搅拌方式通过磁力超声结合机械搅拌相耦合促进不同相液固物料的充分混合，有助于物料之间充分接触反应，并达到通气供氧的目的；发酵时间为42天～56天，得到堆肥
产品；所述的工业废弃物为煤矸石、粉煤灰或钢渣；
[0008]堆肥产品制备中涉及的醋糟为新鲜醋糟，直接参与堆肥，新鲜醋糟中具有一定的含水量和微生物菌种，能够与秸秆、畜禽粪便进行充分混合，实现不外加其它物质达到堆料50％～60％的含水量和pH值中性的目的，另外菌种在堆肥过程中起到一定作用，尽量减少外源菌剂的加入；
[0009]三、将步骤二的堆肥产品与工业废弃物放置于发酵槽中，通过磁力超声耦合机械搅拌的方式进行混合20min～24h，然后陈化2天～10天，促进物料混合和养分释放，得到人造土壤；所述的工业废弃物为煤矸石、粉煤灰和钢渣中的一种或几种的混合物，三者的质量配比为(1～2):(0～2):(0～2)；所述的工业废弃物与步骤二的堆肥产品的比例为(1～3):(0.5～1)。
[0010]本专利技术在步骤一中制备含硅多孔炭，含硅多孔炭即硅组分>1％的生物质所制备的多孔炭，在本专利技术中主要指富硅的水稻秸秆和鸡蛋壳所制备的生物炭；在步骤二的堆肥过程中添加含硅多孔炭的目的是控制N素等养分的流失和降低Cu/Zn等重金属的浸出风险。同时在人造土壤中也能起到保水保肥和增加透气性的作用。含硅生物炭灰分中Ca、Fe、P等组分能够有效促进堆料腐熟；同时Si元素对于后续人造土壤中植被的生长及病虫害防治起到重要促进作用。
[0011]本专利技术制备的人造土壤产品pH在6～8，孔隙率为50％～80％，容重为0.8gcm
‑3～1.3gcm
‑3，重金属指标不高于国家标准《GB5085.3
‑
2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》。
[0012]本专利技术制备的人造土壤无需任何土壤，能够利用多元废弃物通过微波热解
‑
堆肥
‑
陈化三步实现人造土壤的制备，制备的人造土壤兼具孔隙结构、有机肥力和矿质养分，能够完全满足园艺无土栽培、园林绿化和矸石山生态修复场景下的多种植物生长和植被恢复。
[0013]本专利技术主要利用不同固废物料之间的互补特性，通过不同组分之间的复配比例调控含水量、pH值、微生物发酵菌种以及促进堆肥过程的各种矿质元素，进一步通过不使用外加剂可制备兼具有机和无机养分的生态基质，充分实现了多种工农业固体废弃物的资源化利用。同时，所制备的人造土壤成分简单，重金属指标不高于国家标准《GB5085.3
‑
2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》。同时本专利技术提供的制备方法工艺简单，可控，能够实现规模化生产，满足商业生产需求；同时，无需额外添加外加剂，成分较为简单，成本低。
具体实施方式
[0014]具体实施方式一：本实施方式为一种固废基人造土壤的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
[0015]一、含硅多孔炭的制备：按重量份数将水稻秸秆50份～100份、风干醋糟0～50份与鸡蛋壳50份～100份分别进行研磨，然后过20目筛，然后充分混合并在保护气氛和200℃～800℃的条件下进行热解，热解时间为1h～3h，得到含硅多孔炭；
[0016]二、堆肥发酵：将畜禽粪便、新鲜醋糟，秸秆、步骤一制备的含硅多孔炭和工业废弃物一起放置于发酵槽中，调控含水量为50％～60％，pH为5～8，C/N的质量比为(25～30):(0.5～2)，然后通过磁力超声耦合机械搅拌方式将物料充分混合10min～60min，之后每隔一天进行一次混合，混合方式为磁力超声耦合机械搅拌方式，每次混合时间为10min～60min，该种搅拌方式通过磁力超声结合机械搅拌相耦合促进不同相液固物料的充分混合，
有助于物料之间充分接触反应，并达到通气供氧的目的；发酵时间为42天～56天，得到堆肥产品；所述的工业废弃物为煤矸石、粉煤灰或钢渣；
[0017]三、将步骤二的堆肥产品与工业废弃物放置于发酵槽中，通过磁力超声耦合机械搅拌的方式进行混合20min～24h，然后陈化2天～10天，得到人造土壤；所述的工业废弃物为煤矸石、粉煤灰和钢渣中的一种或几种的混合物，三者的质量配比为(1～2):(0～2):本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固废基人造土壤的制备方法，其特征在于固废基人造土壤的制备方法是按以下步骤进行的：一、含硅多孔炭的制备：按重量份数将水稻秸秆50份～100份、风干醋糟0～50份与鸡蛋壳50份～100份分别进行研磨，然后过20目筛，然后充分混合并在保护气氛和200℃～800℃的条件下进行热解，热解时间为1h～3h，得到含硅多孔炭；二、堆肥发酵：将畜禽粪便、新鲜醋糟，秸秆、步骤一制备的含硅多孔炭和工业废弃物一起放置于发酵槽中，调控含水量为50％～60％，pH为5～8，C/N的质量比为(25～30):(0.5～2)，然后通过磁力超声耦合机械搅拌方式将物料充分混合10min～60min，之后每隔一天进行一次混合，混合方式为磁力超声耦合机械搅拌方式，每次混合时间为10min～60min，该种搅拌方式通过磁力超声结合机械搅拌相耦合促进不同相液固物料的充分混合，有助于物料之间充分接触反应，并达到通气供氧的目的；发酵时间为42天～56天，得到堆肥产品；所述的工业废弃物为煤矸石、粉煤灰或钢渣；三、将步骤二的堆肥产品与工业废弃物放置于发酵槽中，通过磁力超声耦合机...

【专利技术属性】
技术研发人员：范远，贾慧强，王宝凤，冯政君，杨成立，程芳琴，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：