一种利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，属于林业生物环境领域。以园林植物废弃物为主要原料，将木质化程度较高的木质废弃物进行炭化，获得粉状炭化物料，将木质化程度较低的草质废弃物进行高温微生物发酵腐熟，获得腐熟物料，然后将粉状炭化物料和腐熟物料按照适宜的比例进行混合，制成富含生物炭的新型生物有机肥，将为园林植物废弃物的资源化利用提供新的途径。
【专利说明】一种利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，属于林业生物环境领域。
【背景技术】
[0002]园林植物废弃物主要是指园林植物自然凋落或人工修剪所产生的植物残体，主要包括树叶、草屑、乔木与灌木剪枝等，其主要成分为木质纤维。随着城市绿化覆盖率的不断上升，园林植物废弃物的数量日益增加，如果采用填埋、焚烧或任意处理，不仅影响城市面貌，而且还可能引起环境污染。
[0003]目前，美国、澳大利亚等国家在园林植物废弃物收集利用方面已经有很好的积累，城市绿化已经走出了利用自然土壤的传统年代，取而代之的是利用城乡废弃物，如园林植物枯枝落叶、工厂下脚料、生活垃圾等来生产再生土、堆肥来替代自然土壤用于城市绿化用土和土壤改良。许多研究显示，园林植物废弃物再生利用要比填埋和焚烧更经济、更环保。
[0004]在国内，大部分城市的园林植物废弃物主要采用焚烧、填埋等方式进行处理。近年来，对于园林植物废弃物的利用 ，有了一些新的发明，如生产种子处理剂(CN102432373A)、土壤改良基质(CN102585836A)、堆肥(CN102295478A)等。其中，在制作肥料的专利报道中，还存在以下难题有待进一步探索:(I)添加化学腐熟剂，虽然在一定程度上缓解了园林植物废弃物难以降解的问题，但腐熟的时间仍然较长(24-34天)，而且，木质化程度较高的木本植物腐熟效果并不理想；(2)发酵温度不明确，若发酵温度低于60°C，则在发酵过程中本身不易腐败的种子，则不可能因高温而失去活性，那么，有可能在后期的施肥中扩散；(3)添加化学腐熟剂后，堆肥中的质量指标可能难以达到有机肥、生物有机肥或微生物肥料的标准，肥效难以保证。
[0005]生物炭被学术界誉为“黑色黄金”，是生物质在无氧或微氧条件下低温热转化后的固体副产物，是有机碳含量高、多孔性、碱性、吸附能力强、多用途的材料。生物炭能够提高土壤有机碳含量，改善土壤保水、保肥性能，减少养分损失，有益于土壤微生物栖息和活动，特别是菌根真菌，是良好的土壤改良剂。生物炭与肥料混施，对作物生长及产量都表现为正效应，这缘于肥料消除了生物炭养分低的缺陷，而生物炭赋予肥料养分缓释、降低流失、提高利用率等性能的互补和协同作用，是肥料的增效载体。“亚马逊黑土”和我国东北的“黑土”为什么异常的肥沃，正是由于生物炭含量高的原因。而在自然条件下，形成Icm的黑土层，至少需要400年的时间。利用废弃植物(木屑、秸杆等)人工生产生物炭，并制成生物炭有机肥，将促进生物炭的生产及农用，是21世纪农业的“黑色革命”。
【发明内容】
[0006]为克服现有技术的不足，本发明提供一种利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，具体是一种利用园林植物废弃物制备的富含生物炭的新型生物有机肥的制备方法，生产的生物有机肥成本低廉，使园林植物废弃物得到了高效利用。[0007]本发明的技术方案是以园林植物废弃物为主要原料，将木质化程度较高的木质废弃物进行炭化，获得粉状炭化物料，将木质化程度较低的草质废弃物进行高温微生物发酵腐熟，获得腐熟物料，然后将粉状炭化物料和腐熟物料按照适宜的比例进行混合，制成富含生物炭的新型生物有机肥，将为园林植物废弃物的资源化利用提供新的途径。具体步骤包括:
(1)将木质植物废弃物粗粉碎为3~5cm，草质植物废弃物粉碎至0.1~Icrn ;
(2)将粉碎后的木质植物废弃物自然晾晒15~20天、炭化、粉碎至100~200目，即得到块状炭化物料；
(3)将粉碎后的草质植物废弃物与高温微生物菌种混合，然后加入清水、搅拌混匀，制成堆体，维持堆体为60~70°C，经过15~20天发酵，将堆体温度降至40°C以下，摊开堆体，自然干燥后即得到腐熟物料；
(4)将块状炭化物料与腐熟物料按照重量比1:5~3混合，并加入混合物质量5~10%的粘接剂，(通过有机肥颗粒剂)制成生物炭颗粒有机肥。
[0008]所述木质植物废弃物为乔木和灌木残枝。
[0009]所述草质废弃物为树叶或草本植物残体。
[0010]所述炭化过程的升温速率为5~10°C /min,炭化温度为300~500°C，炭化自开始升温至结束时间为I~3小时。
[0011]所述步骤(3)中 草质植物废弃物与高温微生物菌种后加入清水保持其含水量为55 ~65%。
[0012]所述步骤(3)加入的清水及发酵场地的室温均须高于15°C，以确保加入的微生物菌种能发挥其活性。
[0013]所述步骤(3)中草质植物废弃物还加入其质量I~2%的尿素，保证草质废弃物中具有较高的氮素，可加快发酵腐熟的过程。
[0014]所述步骤(3)中的堆体尺寸为宽1.5~2m，高I~1.5m。
[0015]所述步骤(3)中发酵过程中将堆体表面每隔I~1.5cm戳一个直径为I~2cm、深达堆底的小洞，使堆体内的废气散发，促进草质废弃物堆体的好氧发酵。
[0016]所述高温微生物菌种为Rw促腐剂(固体粉末，河南鹤壁人元生物公司生产，其主要成份为枯草芽抱杆菌ifeciJJiAs subtil is 76亿/克和曲霉菌fIavus 0.07亿/克，附加纤维素酶95U/g和蛋白酶52U/g，其含水量为15%，pH为6.7)。高温微生物菌种的用量是草质废弃物质量的1/10000，使用时，将微生物菌种与玉米粉按照1:10的比例混合均匀，并加入混合菌粉10-20倍30-35°C的温水，打破微生物菌种的休眠状态，激发菌种的活性。
[0017]所述步骤(4)中将块状炭化物料与腐熟物料按照重量比1:5~3混合后加入混合物质量5~10%的粘接剂，然后通过有机肥颗粒机压制成颗粒状生物有机肥。
[0018]所述草质废弃物堆制1-3天，通过以下方式监测温度:每天上午12点钟、下午2点钟测量堆体温度，在草质废弃物堆体高度的1/2位置水平插入三支温度计，深度为15cm，测定结果取三支温度计读数的平均数。待草质废弃物堆体的温度升至60°C以上后，每间隔4-5天翻堆一次，以改善堆体内的通气状况。在翻堆的时候，将草质废弃物堆体表面的物料置于堆体中间部位，促其充分腐熟。[0019]在步骤(4)中，草质废弃物投入有机肥颗粒机压制成颗粒，颗粒为直径0.3-0.5cm的球形，颗粒机打压过程中，通过机器的挤压和散热，可将颗粒的含水量降至30%以下，所出颗粒直接入袋包装，完成颗粒有机肥的制作。
[0020]具体的，在步骤(4)中，粘合剂为有机肥专用粘结剂(安徽博硕科技有限公司提供，有机质含>98%)。
[0021 ] 在步骤(4)中，若加工成粉状生物有机肥，则经粉碎机粉碎之后的碎末长度不超过0.5cm。
[0022]与传统的肥料(化肥、畜禽粪便生产的有机肥)相比，富含生物炭的有机肥具有以下优势:(I )、改良土壤环境，促进土壤形成良好的团粒结构，解决或缓解土壤酸化问题，防止土壤板结。(2)、团粒结构的形成，还能增加土壤中有益微生物的数量，增加土壤肥力，提高肥料利用率，提高作物产量。(3)、土壤结构的改良，增强土壤的保水、保肥、增温、透气性，改善作物的根系环境。(4)、能促根系生长，从而提高各类农作物对病虫害的抵抗能力，增强作物的免疫功能，减少农药的使用量，改善作物品质，是无公害及绿色农产品的优选肥料。
(5)、环保效果好，如果任植物、动物腐烂，它们会产生甲烷，其对温室效应的影响是二氧化碳的二十多倍。而无论植物还是动物，都能够制成生物炭，有效降低甲烷和CO2的排放，缓解温室效应，低碳、高效、环保。
[0023]本发明以园林植物废弃物为主要原料，将木质化程度较高的木质废弃物进行炭化，获得粉状炭化物料，将木质化程度较低的草质废弃物进行高温微生物发酵腐熟，获得腐熟物料，然后将粉状炭化物料和腐熟物料按照适宜的比例进行混合，制成富含生物炭的新型生物有机肥，将为园林植物废弃物的资源化利用提供新的途径。 【具体实施方式】
[0024]下面结合【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0025]实施方式一:本实施方式的利用园林植物废弃物制备有机肥的方法为:
(I)将木质植物废弃物粗粉碎为3~4cm，草质植物废弃物粉碎至0.1~Icm ;木质植物废弃物为乔木和灌木残枝，草质废弃物为树叶或草本植物残体。
[0026](2)将粉碎后的木质植物废弃物自然晾晒15天、炭化、粉碎至100~150目，即得到块状炭化物料；炭化过程的升温速率为5°C /min，炭化温度为500°C，炭化自开始升温至结束时间为I小时；
(3)将粉碎后的草质植物废弃物与高温微生物菌种混合，然后加入清水保持其含水量为55%、还加入其质量2%的尿素，搅拌混匀，制成堆体，堆体尺寸为宽1.5m，高1.5m，维持堆体为60°C，将堆体表面每隔Icm戳一个直径为2cm、深达堆底的小洞，经过15天发酵，将堆体温度降至35°C，摊开堆体，自然干燥后即得到腐熟物料；高温微生物菌种为Rw促腐剂，用量是草质废弃物质量的1/10000，使用时，将微生物菌种与玉米粉按照1:10的比例混合均匀，并加入混合菌粉10倍35°C的温水；
(4)将块状炭化物料与腐熟物料按照体积比1:5混合，并加入混合物质量5%的粘接剂，通过有机肥颗粒剂制成生物炭颗粒有机肥。
[0027]实施方式二:本实施方式的利用园林植物废弃物制备有机肥的方法为:
(I)将木质植物废弃物粗粉碎为5cm，草质植物废弃物粉碎至0.1cm ;木质植物废弃物为乔木和灌木残枝，草质废弃物为树叶或草本植物残体。
[0028](2)将粉碎后的木质植物废弃物自然晾晒20天、炭化、粉碎至100~200目，即得到块状炭化物料；炭化过程的升温速率为10°c /min，炭化温度为3000°C，炭化自开始升温至结束时间为3小时；
(3)将粉碎后的草质植物废弃物与高温微生物菌种混合，然后加入清水保持其含水量为65%、还加入其质量1%的尿素，搅拌混匀，制成堆体，堆体尺寸为宽2m，高I~1.5m，维持堆体为70°C，将堆体表面每隔1.5cm戳一个直径为1cm、深达堆底的小洞，经过20天发酵，将堆体温度降至40°C，摊开堆体，自然干燥后即得到腐熟物料；高温微生物菌种为Rw促腐剂，用量是草质废弃物质量的1/10000，使用时，将微生物菌种与玉米粉按照1:10的比例混合均匀，并加入混合菌粉20倍30°C的温水；
(4)将块状炭化物料与腐熟物料按照体积比1:3混合，制成生物质有机肥。
[0029]实施方式三: 本实施方式的利用园林植物废弃物制备有机肥的方法为:
(I)将木质植物废弃物粗粉碎为4cm，草质植物废弃物粉碎至0.9cm ;木质植物废弃物为乔木和灌木残枝，草质废弃物为树叶或草本植物残体。
[0030](2)将粉碎后的木质植物废弃物自然晾晒16天、炭化、粉碎至120目，即得到块状炭化物料；炭化过程的升温速率为8°C /min，炭化温度为400°C，炭化自开始升温至结束时间为2小时；
(3)将粉碎后的草质植物废弃物与高温微生物菌种混合，然后加入清水保持其含水量为60%、还加入其质量1.6%的尿素，搅拌混匀，制成堆体，堆体尺寸为宽1.8m，高1.3m，维持堆体为65°C，将堆体表面每隔1.3cm戳一个直径为1.6cm、深达堆底的小洞，经过18天发酵，将堆体温度降至37°C，摊开堆体，自然干燥后即得到腐熟物料；高温微生物菌种为Rw促腐剂，用量是草质废弃物质量的1/10000，使用时，将微生物菌种与玉米粉按照1:10的比例混合均匀，并加入混合菌粉15倍33°C的温水；
(4)将块状炭化物料与腐熟物料按照体积比1:4混合，制成生物有机肥。
[0031]实施方式四:本实施方式的利用园林植物废弃物制备有机肥的方法为:
(I)将木质植物废弃物粗粉碎为3.5cm,草质植物废弃物粉碎至0.9cm ;木质植物废弃物为乔木和灌木残枝，草质废弃物为树叶或草本植物残体。
[0032](2)将粉碎后的木质植物废弃物自然晾晒16天、炭化、粉碎至100~120目，即得到块状炭化物料；炭化过程的升温速率为7°C /min，炭化温度为350°C，炭化自开始升温至结束时间为2.6小时；
(3)将粉碎后的草质植物废弃物与高温微生物菌种混合，然后加入清水保持其含水量为59%、还加入其质量1.8%的尿素，搅拌混匀，制成堆体，堆体尺寸为宽1.9m，高1.4m，维持堆体为62°C，将堆体表面每隔1.3cm戳一个直径为1.3cm、深达堆底的小洞，经过17天发酵，将堆体温度降至35°C，摊开堆体，自然干燥后即得到腐熟物料；高温微生物菌种为Rw促腐剂，用量是草质废弃物质量的1/10000，使用时，将微生物菌种与玉米粉按照1:10的比例混合均匀，并加入混合菌粉17倍33°C的温水；
(4)将块状炭化物料与腐熟物料按照体积比1:3.3混合，并加入混合物质量8%的粘接剂，通过有机肥颗粒剂制成生物炭颗粒有机肥。
[0033]以上对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于具体步骤包括: (1)将木质植物废弃物粗粉碎为3~5cm，草质植物废弃物粉碎至0.1~Icm ; (2)将粉碎后的木质植物废弃物自然晾晒15~20天、炭化、粉碎至100~200目，即得到块状炭化物料； (3)将粉碎后的草质植物废弃物与高温微生物菌种混合，然后加入清水、搅拌混匀，制成堆体，维持堆体为60~70°C，经过15~20天发酵，将堆体温度降至40°C以下，摊开堆体，自然干燥后即得到腐熟物料； (4)将块状炭化物料与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机肥。
2.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述木质植物废弃物为乔木和灌木残枝，草质废弃物为树叶或草本植物残体。
3.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述炭化过程的升温速率为5~10°C /min,炭化温度为300~500°C，炭化自开始升温至结束时间为I~3小时。
4.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述步骤(3)中草质植物废弃物与高温微生物菌种后加入清水保持其含水量为55~65%。
5.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述步骤(3)中草质植物废弃物还加入其质量I~2%的尿素。
6.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述步骤(3)中的堆体尺寸为宽1.5~2m，高I~1.5m。
7.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述步骤(3)中发酵过程中将堆体表面每隔I~1.5cm戳一个直径为I~2cm、深达堆底的小洞。
8.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述高温微生物菌种为Rw促腐剂，用量是草质废弃物质量的1/10000，使用时，将微生物菌种与玉米粉按照1:10的比例混合均匀，并加入混合菌粉10~20倍30~35°C的温水。
9.根据权利要求1所述的利用园林植物废弃物制备生物有机肥的方法，其特征在于:所述步骤(4)中将块状炭化物料与腐熟物料按照重量比1:5~3混合后加入混合物质量5~10%的粘接剂，然后通过有机肥颗粒机压制成颗粒状生物有机肥。
【文档编号】C05G3/04GK104003822SQ201410181540
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】郑伟, 徐晓丹, 李佩 申请人:昆明理工大学