一种腐殖土堆肥原料和一种腐殖土及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于固体废弃物处理和资源化利用技术领域，具体涉及一种腐殖土堆肥原料和一种腐殖土及其制备方法和应用。


背景技术：

2.在煤炭开发和加工利用过程中产生了大量的煤矸石、煤泥、粉煤灰等煤基固体废弃物。据不完全统计，目前我国矿区堆存煤矸石超过50亿吨，形成的煤矸石山超过1700多座，压占土地超过20000hm2，随着煤炭进一步开发，煤矸石仍在以每年约5～6
×
108t的数量递增，压占土地面积每年增加300～400hm2，造成了大量土地资源损失和浪费。矿区产生的大量煤矸石，目前大多以燃烧发电、生产建筑材料、回收、采空区充填、以及路基和塌陷地填充等为主，利用效率有待提高。
3.与此同时，矿区生产生活还产生了大量的(园)林废弃物、果蔬废弃物、农业秸秆、污泥以及养殖类有机固体废弃物。矿区有机固体废弃物除了用于电厂混燃发电，大部分就地堆存和焚烧，不仅污染生态环境，而且造成了宝贵资源的损失和浪费。
4.另外一方面，每开采万吨煤炭，约造成0.2hm2的土地塌陷，露天矿每开采万吨煤炭，损毁的土地面积约为0.1hm2。另外，开采扰动破坏造成了大面积的矿区积水、沙化和荒漠化、盐渍化，以及水土流失，亟需进行矿区生态修复和土壤恢复，需要消耗大量的腐殖类肥料和腐殖土，尤其是需要大量含有腐殖质的土，即腐质土。目前常用的腐殖土制备方法，主要是利用落叶、杂草等园林类和部分果蔬类有机固体废弃物和泥土、污泥混合后就地堆积或者沤制腐熟制备，难以形成具有较高有机质和较高氮磷钾营养成分的腐殖土产品，而且因为缺乏规范的加工处理工艺和方法，难以做到规格化和标准化，限制了腐质土的大规模生产和推广应用。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种腐殖土堆肥原料和一种腐殖土及其制备方法和应用。以本发明提供的腐殖土堆肥原料，能够制备得到具有较高有机质和较高氮磷钾等营养成分的腐殖土产品，可以有效用于生态修复与土壤改良恢复，服务绿色矿山和宜居矿区建设，服务污染土壤修复和恢复，进行沙化、盐渍化土壤的改良恢复以及低产地的改造和利用。同时，利用本发明，可以实现矿区煤矸石和有机固体废弃物的协同处理和高效资源化利用。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种腐殖土堆肥原料，包括煤矸石、第一有机固体废弃物和第二有机固体废弃物，所述第一有机固体废弃物包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆中的一种或多种；所述第二有机固体废弃物包括市政污泥和/或畜禽粪便；
7.所述煤矸石的灰分≥75％且＜80％、挥发分≥12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括：煤矸石30～55份，第一有机固体废弃物20～35份，第二有机固体废弃物20～30份；
8.所述煤矸石的灰分≥80％、挥发分≥9.5％且＜12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括：煤矸石20～50份，第一有机固体废弃物25～35份，第二有机固体废弃物20～35份。
9.优选的，所述第一有机固体废弃物包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆时，所述园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆的质量比为(25～40):(25～40):(30～50)。
10.优选的，所述第二有机固体废弃物包括市政污泥和畜禽粪便时，所述市政污泥和畜禽粪便的质量比为(40～65):(35～60)。
11.优选的，所述煤矸石中k2o的质量含量≥1.05％，所述煤矸石中cao的质量含量≥3.5％。
12.优选的，所述腐殖土堆肥原料的含水率为40～65％；
13.有机质的含量以总有机碳计、磷的含量以p2o5计、钾的含量以k2o计，所述腐殖土堆肥原料中有机质的质量含量为30～60％；所述腐殖土堆肥原料中氮的质量含量为2.5～7.5％；所述腐殖土堆肥原料中磷的质量含量为1～4％；所述腐殖土堆肥原料中钾的质量含量为1.0～3.5％；所述腐殖土堆肥原料中氮、磷和钾的总质量含量为4～14％；所述腐殖土堆肥原料中碳和氮的质量比(c/n)为(25～50):1；所述腐殖土堆肥原料中碳和磷的质量比(c/p)为(70～150):1；所述腐殖土堆肥原料中氮和磷的质量比(n/p)为(1.5～5.5):1。
14.本发明提供了一种腐殖土的制备方法，包括以下步骤：
15.将腐殖土原料构建堆体进行好氧堆肥，得到所述腐殖土；所述堆体包括若干个单元堆体，所述腐殖土原料为上述技术方案所述的腐殖土堆肥原料。
16.优选的，所述好氧堆肥包括顺次进行的初期升温阶段、中期恒温反应阶段、缓慢降温阶段和低温腐熟阶段；所述好氧堆肥过程中腐殖土原料的含水率为45～65％，所述好氧堆肥过程中腐殖土原料的空气过剩系数为2.5～9.0，所述中期恒温反应阶段时，反应温度为55～75℃。
17.优选的，所述单元堆体还包括煤矸石基层，所述腐殖土原料堆放于所述煤矸石基层表面，形成腐殖土原料层，所述煤矸石基层的高度占所述单元堆体的总高度的1/10～1/6。
18.本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的腐殖土，所述腐殖土的含水率≤15～20％，所述腐殖土中碳和氮的质量比(c/n)≥(15～35):1。
19.本发明提供了上述技术方案所述的腐殖土在生态修复和/或土壤改良恢复中的应用。
20.本发明提供了一种腐殖土堆肥原料，包括煤矸石、第一有机固体废弃物和第二有机固体废弃物，所述第一有机固体废弃物包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆中的一种或多种；所述第二有机固体废弃物包括市政污泥和/或畜禽粪便；所述煤矸石的灰分≥75％且＜80％、挥发分≥12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括：煤矸石30～55份，第一有机固体废弃物20～35份，第二有机固体废弃物20～30份；所述煤矸石的灰分≥80％、挥发分≥9.5％且＜12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括：煤矸石20～50份，第一有机固体废弃物25～35份，第二有机固体废弃物20～35份。本发明提供的腐殖土堆肥原料包括煤矸石，煤矸石作为煤炭开发和洗选加工过程产生的固体废弃物，与岩石和土壤同源，本身含有大量的有机质，含碳量为10～40％，同时含有粘土矿物、石英、碳酸盐类矿
物质；从化学组成上看，煤矸石主要含有sio2、fe2o3、cao、k2o、p2o5等组分，与土壤的化学组成类似，完全可以回归土壤；在本发明中，所述的煤矸石作为所述腐殖土堆肥原料的骨架和介质调整剂。本发明提供的腐殖土堆肥原料包括第一有机固体废弃物，所述第一有机固体废弃物包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆中的一种或多种；在本发明中，所述第一有机固体废弃物为所述腐殖土堆肥原料提供c、n以及有机质；本发明提供的腐殖土堆肥原料包括第二有机固体废弃物，所述的第二有机固体废弃物包括市政污泥和/或畜禽粪便；在本发明中，所述第二有机固体废弃物为所述腐殖土堆肥原料提供微生物，同时起到调节腐殖土堆肥原料中有机物组成、包括c/n、c/p比的作用。本发明将第一有机固体废弃物和第二有机废弃物按上述质量份数与煤矸石掺混，得到腐殖土堆肥原料，经过堆肥处理后能够制备得到具有较高有机质和较高氮磷钾营养成分的腐殖土产品，既可以有效进行固体废弃物和煤矸石的有效资源化利用，又可以有效用于生态修复与土壤改良恢复，服务绿色矿山和宜居矿区建设，服务污染土壤修复和恢复以及沙化、盐渍化土壤改良恢复，同时可以用于低产土地的改造和利用。
21.本发明提供的一种腐殖土的制备方法，包括以下步骤：将腐殖土原料构建堆体进行好氧堆肥，得到所述腐殖土；所述堆体包括若干个单元堆体，所述腐殖土原料为上述技术方案所述的腐殖土堆肥原料。本发明提供的制备方法采用上述技术方案所述的腐殖土堆肥原料进行好氧堆肥，堆肥过程中，上述技术所述的腐殖土堆肥原料中的有机固体废弃物和煤矸石中的煤，经过微生物化学反应，形成具有较高有机质、较高营养成分的腐殖质。
22.进一步，本发明提供的腐殖土的制备方法中，所述堆体包括若干个单元堆体，所述单元堆体还包括煤矸石基层，所述腐殖土原料堆放于所述煤矸石基层表面形成腐殖土原料层；所述煤矸石基层的高度占所述单元堆体的总高度的1/10～1/6。本发明将堆肥原料层堆放于煤矸石基层表面形成堆肥单元，进行好氧堆肥，有效实现腐殖土制备的规范化，可以大规模推广应用。
附图说明
23.图1为本发明实施例提供的腐殖土制备方法流程图。
具体实施方式
24.本发明提供一种腐殖土堆肥原料，包括煤矸石、第一有机固体废弃物和第二有机固体废弃物，所述第一有机固体废弃物包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆中的一种或多种；所述第二有机固体废弃物包括市政污泥和/或畜禽粪便；
25.所述煤矸石的灰分≥75％且＜80％、挥发分≥12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括：煤矸石30～55份，第一有机固体废弃物20～35份，第二有机固体废弃物20～30份；
26.所述煤矸石的灰分≥80％、挥发分≥9.5％且＜12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括：煤矸石20～50份，第一有机固体废弃物25～35份，第二有机固体废弃物20～35份。
27.在本发明中，若无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的产品。
28.本发明提供的腐殖土堆肥原料包括煤矸石。
29.在本发明中，所述煤矸石中k2o的质量含量优选≥1.05％，更优选为1.10％。
30.在本发明中，所述煤矸石中cao的质量含量优选≥3.5％，更优选为≥3.55％。
31.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥75％。
32.在本发明中，所述煤矸石的挥发分≥9.5％。
33.在本发明中，所述煤矸石的粒径优选≤13mm，更优选≤12.5mm。
34.本发明优选对所述煤矸石进行预处理，在本发明中，所述预处理优选为破碎和筛分。
35.在本发明中，所述破碎优选为选择性破碎。
36.在本发明中，所述筛分用分级筛的筛孔优选为13mm。
37.本发明优选选取筛下物作为所述腐殖土堆肥原料中的煤矸石物料。
38.在本发明中，所述煤矸石作为所述腐殖土堆肥原料的骨架和介质调整剂。
39.本发明提供的腐殖土堆肥原料包括第一有机固体废弃物，所述第一有机固体废弃物包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆中的一种或多种，优选包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆。
40.在本发明中，所述园林废弃物优选为园林植物自然凋落产生的落叶、枯枝、凋花，以及人工修剪形成的幼枝等园林废弃物。
41.在本发明中，所述园林废弃物具体优选为枯枝和落叶等。
42.在本发明中，所述果蔬废弃物优选为蔬菜种植和加工过程中产生的茎叶、藤秧、根，以及易于腐解的果皮和果核等废弃物。
43.在本发明中，所述果蔬废弃物具体优选为蔬菜茎叶。
44.在本发明中，所述农业秸秆优选为禾本和藤叶类废弃物，例如薯类、土豆、花生、大豆类作物的茎叶和根等。
45.在本发明中，所述园林废弃物的含水率优选≤50％，更优选为≤45％。
46.在本发明中，所述果蔬废弃物的含水率优选≤50％，更优选为≤45％。
47.在本发明中，所述农业秸秆的含水率优选≤50％，更优选为≤45％。
48.在本发明中，所述园林废弃物的粒径优选≤13mm，更优选为≤12.5mm。
49.在本发明中，所述果蔬废弃物的粒径优选≤13mm，更优选为≤12.5mm。
50.在本发明中，所述农业秸秆的粒径优选≤13mm，更优选为≤12.5mm。
51.在本发明中，所述第一有机固体废弃物优选包括园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆时；所述园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆的质量比优选为(25～40):(25～40):(30～50)，更优选为(25～39.5):(25～39.5):(30～49.5)。
52.在本发明中，所述有机固体废弃物中的园林废弃物、果蔬废弃物和农业秸秆为所述腐殖土堆肥原料提供c、n和有机质。
53.本发明提供的腐殖土堆肥原料包括第二有机固体废弃物，所述第二有机固体废弃物包括市政污泥和/或畜禽粪便，优选包括市政污泥和畜禽粪便。
54.在本发明中，所述畜禽粪便优选为养殖场和农户的鸡粪、猪粪、牛羊粪便等常见的畜禽粪便。
55.在本发明中，所述畜禽粪便具体优选为鸡粪和猪粪。
56.在本发明中，所述市政污泥的含水率优选≤50％，更优选为≤45％。
57.在本发明中，所述畜禽粪便的含水率优选≤50％，更优选为≤45％。
58.在本发明中，所述市政污泥的粒径优选≤13mm，更优选为≤12.5mm。
59.在本发明中，所述畜禽粪便的粒径优选≤13mm，更优选为≤12.5mm。
60.在本发明中，所述第二有机固体废弃物优选包括市政污泥和畜禽粪便时；所述市政污泥和畜禽粪便的质量比优选为(40～65):(35～60)，更优选为(40～64.5):(35～59.5)。
61.在本发明中，所述有机固体废弃物中的市政污泥和畜禽粪便为所述腐殖土堆肥原料提供微生物，同时起到调节腐殖土堆肥原料中有机质的组成、包括c/n、c/p比的作用。
62.本发明优选对所述第一有机固体废弃物和第二有机固体废弃物分别进行预处理，在本发明中，所述预处理优选包括：依次进行干燥、分选和破碎。
63.本发明对所述干燥的具体实施过程没有特殊要求。
64.在本发明中，所述分选优选为将所述有机固体废弃物中的塑料类高聚物去除。
65.本发明对所述破碎的具体实施过程没有特殊要求。
66.在本发明中，所述破碎后，本发明优选将所述破碎后的有机固体废弃物进行筛分，所述筛分用分级筛的筛孔优选为13mm。本发明优选选取筛下物作为所述腐殖土堆肥原料的有机固体废弃物组分。
67.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料优选还包括嗜热性微生物。
68.本发明优选将根据腐殖土堆肥原料的种类，具体为畜禽粪便中微生物的种类和反应条件，以及根据腐殖土堆肥原料所在地域、季节和有机固体废弃物种类变化等因素，确定所述嗜热性微生物及其添加量。
69.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥75％且＜80％、挥发分≥12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括30～55份的煤矸石，优选为31.5～54.5份。
70.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥75％且＜80％、挥发分≥12％时，以所述煤矸石的质量份数为基准，所述腐殖土堆肥原料包括20～35份的第一有机固体废弃物，优选为20.5～34.5份。
71.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥75％且＜80％、挥发分≥12％时，以所述煤矸石的质量份数为基准，所述腐殖土堆肥原料包括20～30份的第二有机固体废弃物，优选为20.5～29.5份。
72.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥80％、挥发分≥9.5％且＜12％时，以质量份数计，所述腐殖土堆肥原料包括20～50份的煤矸石，优选为20.5～49.5份。
73.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥80％、挥发分≥9.5％且＜12％时，以所述煤矸石的质量份数为基准，所述腐殖土堆肥原料包括25～35份的第一有机固体废弃物，优选为25.5～34.5份。
74.在本发明中，所述煤矸石的灰分≥80％、挥发分≥9.5％且＜12％时，以所述煤矸石的质量份数为基准，所述腐殖土堆肥原料包括20～35份的第二有机固体废弃物，优选为20.5～34.5份。
75.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料的含水率优选为40～65％，更优选为41.5～63.5％。
76.在本发明中，以总有机碳的质量含量计，所述腐殖土堆肥原料中有机质的质量含
量优选为30～60％，更优选为31.5～58.6％。
77.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料中氮的质量含量优选为2.5～7.5％，更优选为2.75～7.00％。
78.在本发明中，以p2o5计，所述腐殖土堆肥原料中磷的质量含量优选为1～4％，更优选为1.25～3.75％。
79.在本发明中，以k2o计，所述腐殖土堆肥原料中钾的质量含量为1.0～3.5％，更优选为1.25～3.00％。
80.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料中氮、磷和钾的总质量含量为4～14％，更优选为4.25～13.50％。
81.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料中碳和氮的质量比优选为(25～50):1，更优选为(25.5～49.5):1。
82.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料中碳和磷的质量比优选为(70～150):1，更优选为(75～145):1。
83.在本发明中，所述腐殖土堆肥原料中氮和磷的质量比优选为(1.5～5.5):1，更优选为(1.75～5.00):1。
84.本发明提供一种腐殖土的制备方法，包括以下步骤：
85.将腐殖土原料构建堆体进行好氧堆肥，得到所述腐殖土；所述堆体包括若干个单元堆体，所述腐殖土原料为上述技术方案所述的腐殖土堆肥原料。
86.作为本发明的一个具体实施例，所述单元堆体的个数优选为1。
87.作为本发明的一个具体实施例，所述单元堆体在高度方向上可以设置2个以上。
88.作为本发明的一个具体实施例，所述单元堆体高度的中间位置的外周面上设置有喷雾管道。
89.在本发明中，所述喷雾管道包括空气管道和水管道。
90.在本发明中，所述空气管道和水管道分别用于向所述单元堆体的堆肥原料提供空气和水，进而提供所述堆肥原料好氧堆肥时所需要的氧气和水，同时调节好氧堆肥的反应温度和ph值，以维持好氧堆肥反应所需要的合适介质条件。
91.在本发明中，所述喷雾管道优选以微雾喷雾的方式向所述单元堆体的堆肥原料提供空气和水。
92.作为本发明的一个具体实施例，所述微雾喷雾的实施方式优选为间歇式。
93.在本发明中，所述单元堆体优选还包括煤矸石基层，所述腐殖土原料堆放于所述煤矸石基层表面形成腐殖土原料层。所述腐殖土原料为上述技术方案所述的腐殖土堆肥原料。
94.在本发明中，所述煤矸石基层中煤矸石的粒径优选≤13，更优选为≤12.5mm。
95.在本发明中，所述煤矸石基层的高度优选占所述单元堆体的总高度的1/10～1/6，更优选为1/8～1/6。
96.在本发明中，所述堆肥原料层的高度优选占所述单元堆体的总高度的5/6～9/10，更优选为5/6～7/8。
97.在本发明中，所述煤矸石基层同时可作为所述单元堆体的隔层，有利于所述好氧堆肥反应的有效进行。
98.在本发明中，所述原料在好氧堆肥时，所述堆肥原料中的有机固体废弃物和煤矸石，经过微生物化学反应，形成具有较高有机质、较高营养成分的腐殖土，所述腐殖土可以有效用于生态修复与土壤改良恢复，服务绿色矿山和宜居矿区建设，服务污染土壤修复和恢复，以及进行沙化、盐渍化土壤的改良恢复和低产土地的改造和利用。
99.在本发明中，所述好氧堆肥过程中随着温度升高，煤矸石中的有机质和有机固体废弃物在微生物的作用下，会发生复杂的生物化学反应，最后腐熟变成腐殖质。
100.在本发明中，所述好氧堆肥优选包括顺次进行的初期升温阶段、中期恒温反应阶段，缓慢降温阶段和低温腐熟阶段。
101.本发明按好氧堆肥反应进程，将所述好氧堆肥反应过程根据温度调节和控制，设置为初期的生热和升温阶段(a阶段)，中期的恒温反应阶段(b阶段)、缓慢降温阶段(c阶段)和后期的腐熟阶段(d阶段)。
102.在本发明中，所述好氧堆肥过程的生热和升温阶段，随着部分有机固体废弃物在微生物作用下，发生生物氧化反应释放热量，腐殖土原料堆体的温度逐渐从室温升高至55～60℃，持续整个堆肥期的1/4～1/3时段；继续升温至70～75℃，堆体进入恒温反应阶段，恒温反应阶段持续整个堆肥期的1/4～1/3时段；随着原料中大部分有机物氧化反应进入尾声，生热过程逐渐结束，堆肥过程进入缓慢的降温阶段，缓慢降温阶段持续整个堆肥期的1/4～1/3时段；随后堆体温度继续降低，直至逐渐接近室温，这个阶段为后期的腐熟阶段，后期腐熟阶段持续整个堆肥期的1/8～1/4时段。本发明按如上温度变化阶段，顺序调节堆肥过程的温度参数，堆肥体即完成一个完整的好氧堆肥过程。
103.在本发明中，当腐殖土原料堆体最终整体变成均匀的褐色至棕色、呈现疏松的团粒结构、并释放出腐殖质气味时，取样检验，测定堆体中的碳和氮，计算碳和氮质量比记作为s
c/n
，所述腐殖土堆肥原料中碳和氮的质量比记作为i
c/n
，当t＝s
c/n
/i
c/n
≤0.65时，表明所述好氧堆肥反应完成，形成合格的腐殖土产品。
104.在本发明中，所述好氧堆肥时，所述腐殖土原料的温度优选选择为55～75℃。
105.在本发明中，所述中期恒温反应阶段时腐殖土原料的温度为70～75℃。
106.在本发明中，所述好氧堆肥的时间优选为6～10天。
107.在本发明中，所述好氧堆肥时，本发明优选向所述腐殖土原料堆体供给空气。
108.作为本发明的一个具体实施例，所述供给空气具体为送风。
109.本发明优选通过送风向所述腐殖土原料堆体供给氧气，以在氧气存在的条件下实施所述的好氧堆肥。
110.作为本发明的一个具体实施例，所述送风具体通过布置于所述单元堆体外周的供空气系统以微雾喷雾的方式实现。
111.在本发明中，采用上述技术方案所述腐殖土堆肥原料制备所述腐殖土时，所述的供空气，按照如下参数供给：
112.理论上，按上述技术方案所述的1kg腐殖土堆肥原料，每小时大约需要0.35～0.55m3的空气，也就是说单位质量堆肥原料好氧堆肥制腐殖土的理论空气消耗量为：ta＝0.35～0.55m3/kg
·
h。在实际好氧堆肥过程中，受地域、气候条件、原料种类、堆肥方式和反应过程等多种因素的影响，实际供空气量(pa)往往要大于理论空气量。为此，本发明定义空气过剩系数α，以有效界定空气供给过程并准确控制供空气量，α为实际供气量与理论空气
量之间的比值。
113.在本发明中，所述空气过剩系数α的计算公式如式(1)所示：
[0114][0115]
所述式(1)中，α为空气过剩系数，pa为好氧堆肥过程实际供空气量，ta为好氧堆肥过程中理论空气消耗量。
[0116]
在本发明中，所述好氧堆肥过程中空气过剩系数α优选为2.5～9.0，更优选为2.55～8.55。
[0117]
本发明优选将所述单元堆体的堆肥过程中，空气过剩系数设置为2.5～9.0，以保证堆肥过程中既有足量的空气供给，又避免过多的空气供应，造成堆肥过程的成本上升，或者影响堆肥反应的介质条件调节。
[0118]
本发明中，实际运行过程中，供空气量往往需要根据堆肥过程中堆肥原料氧化反应的进程以及温度变化阶段，确定适宜的供空气量。具体地，在堆肥原料的生热和升温阶段，以微量喷雾形式逐渐增加供气量，使有机固废的氧化反应持续进行，并开始放热，使堆肥体的温度逐渐升高至60℃，完成a阶段的堆肥进程，此阶段的供气量约占整个堆肥期供气量的1/5～1/4。随着有机固废微生物氧化反应继续进行并全面发生，需要的氧气量加大，需要稳步加大喷雾供气量，这时堆肥体的温度随之不断上升至70～75℃时，温度逐渐达到峰值，堆肥反应进入b阶段，该阶段的供气量约占整个堆肥过程供气量的1/4～1/3。随着有机固废的微生物氧化反应全面发生而逐渐进入反应后期阶段，反应放热减小，堆肥体的温度上升趋于停止并开始下降，堆肥反应进入c阶段，可适当降低喷雾供气量，该阶段的送风量约占整个堆肥阶段送风量的1/4～1/3。接着，继续喷雾至堆体温度持续下降并逐渐接近室温，堆体的颜色变为褐色至棕色，并释放腐殖质气味，意味着堆肥反应进入腐熟阶段(d阶段)，这时可以适当减小喷雾供空气量，该阶段供空气量约占整个堆肥期供空气量的1/5～1/4。
[0119]
在本发明中，所述好氧堆肥过程中腐殖土原料的含水率优选为45～65％。
[0120]
在本发明中，所述好氧堆肥过程中需要保持堆肥原料的含水量适宜，其一可以保证微生物正常生活和活动；其二可以促进有机物溶解；其三可以保持堆肥过程的温度和ph值适宜。本发明根据原料种类、性质和物料的配比差异，采取喷水雾的方式为堆肥过程供水。在本发明中，堆肥初期，为了促进微生物的生长发育，原料的水分可以略高一些，保持到45～65％(含水率)。随着原料发生微生物氧化反应，促使堆肥体氧化生热，水分会有一定地蒸发，所以需要匀速微量喷雾补水。随着堆肥体温度稳步升高，水分蒸发加剧，需要适当加大喷雾供水量，维持堆肥体的水分适当。随着堆体温度进一步升高，进入恒温反应阶段，微生物氧化反应全面发生，堆体温度达到峰值，这时水分蒸发加剧，因而需要加大喷雾供水量，以保证堆肥稳定进行。当反应进入后期阶段，堆体的温度开始下降，堆肥过程逐渐进入缓慢的降温阶段，为了实现堆体温度的持续缓慢下降，可以适当减小喷雾供水量。当温度进一步下降逐渐接近室温后，堆肥过程进入腐熟阶段，堆肥反应结束，这时可进一步降低甚至停止喷雾供水。
[0121]
在本发明中，所述好氧堆肥时，堆肥原料维持ph中性或者微碱性，以适应微生物的生长和堆肥反应进行。但是，随着有机物发生微生物氧化反应，会形成一些酸性基团，导致
介质的ph值下降，尤其是在生热和升温阶段、恒温反应阶段，堆肥过程的ph值可能下降甚至降低至ph5.0。在这种情况下，本发明通过供气和喷水的方式适当加以调节，以维持堆肥过程的ph值适宜，适合堆肥反应发生。
[0122]
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的腐殖土，所述腐殖土的含水率≤15～20％，所述腐殖土中碳和氮的质量比(c/n)≥(15～35):1。
[0123]
本发明提供的腐殖土，质地疏松、呈颗粒状，有机质、n、p、k等营养成分的含量较高，适宜于作为肥料或者土壤改良剂，用于生态修复或者土壤改良和恢复。
[0124]
本发明提供了上述技术方案所述的腐殖土在生态修复和土壤改良恢复中的应用。
[0125]
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0126]
实施例1
[0127]
首先对原料进行预处理：将煤矸石经过选择性破碎和筛分分级，分出粒度大于13mm的煤矸石，作为砂石骨料的原料，选择粒径≤13mm的煤矸石作为腐殖土堆肥原料的组分备用；有机固体废弃物经过初步拣选后干燥至含水率≤50％，分选脱除其中的塑料类高聚物，然后破碎至≤13mm备用。
[0128]
选择灰分(aad)为76.00％，挥发分(vad)13.90％的煤矸石和有机固体废弃物作为腐殖土堆肥原料，其中，按质量百分含量计，在腐殖土堆肥原料中煤矸石占40.0％；第一有机固体废弃物中枯枝和落叶占9.50％、蔬菜茎叶占10.00％、禾本和藤叶类废弃物占9.50％；第二有机固体废弃物中市政污泥占14.50％、鸡粪占16.50％。根据堆肥原料的种类，尤其是畜禽粪便中微生物的种类和反应条件，以及根据堆肥所在地域、季节和有机固体废弃物种类变化等因素，可以适当添加部分嗜热性微生物。
[0129]
采用本实施例的腐殖土堆肥原料进行好氧堆肥的方法为：堆肥时，首先分析腐殖土堆肥原料的c/n(i
c/n
)比值，为44.11。接着按煤矸石基层5cm、上覆堆肥原料层25cm，两者堆叠形成堆体单元，两侧加喷水管和喷空气管，以微雾喷雾的形式供水和供空气，实施好氧堆肥。好氧堆肥的参数为：空气过剩系数α为5.5，不加微生物菌剂，堆肥周期7天，当堆体整体变成棕色、释放腐殖质气味后，取样测定物料的c/n(s
c/n
)，为27.55，由此得出t＝s
c/n
/i
c/n
＝0.6247，得到腐殖土产品。
[0130]
实施例2
[0131]
首先对原料进行预处理：将煤矸石经过选择性破碎和筛分分级，分出粒度大于13mm的煤矸石，作为砂石骨料的原料，选择粒径≤13mm的煤矸石作为腐殖土堆肥原料的组分备用；有机固体废弃物经过初步拣选后干燥至含水率≤50％，分选脱除其中的塑料类高聚物，然后破碎至≤13mm备用。
[0132]
选择灰分(aad)为78.50％，挥发分(vad)12.50％的煤矸石和有机固体废弃物作为腐殖土堆肥原料，其中，按质量百分含量计，在腐殖土堆肥原料中煤矸石占35.00％；第一有机固体废弃物中枯枝和落叶占10.5％、蔬菜茎叶占11.0％、禾本和藤叶类废弃物占10.0％；第二有机固体废弃物中市政污泥占15.5％、鸡粪占18.5％。根据堆肥原料的种类，尤其是畜禽粪便中微生物的种类和反应条件，以及根据堆肥所在地域、季节和有机固体废弃物种类变化等因素，适当添加部分嗜热性微生物。
[0133]
采用本实施例的腐殖土堆肥原料进行好氧堆肥的方法为：堆肥时，首先分析了腐
殖土堆肥原料的c/n(i
c/n
)比值，为41.62。接着按煤矸石基层5cm、上覆堆肥原料层25cm，两者堆叠形成堆体单元，两侧加喷水管和喷空气管，以微雾喷雾形式供水和供气，实施好氧堆肥。好氧堆肥参数：为空气过剩系数α为6.5，不加微生物菌剂，堆肥周期7天，当堆体整体变成浅棕褐色、释放腐殖质气味后，取样测定物料的c/n(s
c/n
)，为24.99，由此得出t＝i
c/n
/s
c/n
＝0.6005，得到腐殖土产品。
[0134]
实施例3
[0135]
首先对原料进行预处理：将煤矸石经过选择性破碎和筛分分级，分出粒度大于13mm的煤矸石，作为砂石骨料的原料，选择粒径≤13mm的煤矸石作为腐殖土堆肥原料的组分备用；有机固体废弃物经过初步拣选后分别干燥至含水率≤50％，分选脱除其中的塑料类高聚物，然后破碎至≤13mm备用。
[0136]
选择灰分(aad)为81.50％，挥发分(vad)10.79％的煤矸石和有机固体废弃物作为腐殖土堆肥原料，其中，按质量百分含量计，在腐殖土堆肥原料中煤矸石占32.50％；第一有机固体废弃中枯枝和落叶占11.50％、蔬菜茎叶占11.50％、禾本和藤叶类废弃物占10.00％；第二有机固体废弃物中市政污泥占15.00％、鸡粪占18.50％。根据堆肥原料的种类，尤其是畜禽粪便中微生物的种类和反应条件，以及根据堆肥所在地域、季节和有机固体废弃物种类变化等因素，适当添加部分嗜热性微生物。
[0137]
采用本实施例的腐殖土堆肥原料进行好氧堆肥的方法为：堆肥时，首先分析了腐殖土堆肥原料的c/n(i
c/n
)比值，为43.86。接着按煤矸石基层5cm、上覆堆肥原料层25cm，两者堆叠形成堆体单元，两侧加喷水管和喷空气管，以微雾喷雾形式供水和供气，实施好氧堆肥。好氧堆肥参数为空气过剩系数α为6.5，不加微生物菌剂，堆肥周期7天，当堆体整体变成浅棕色、释放腐殖质气味后，取样测定物料的c/n(s
c/n
)，为25.65，由此得出t＝i
c/n
/s
c/n
＝0.5848，得到腐殖土产品。
[0138]
实施例4
[0139]
首先对原料进行预处理：将煤矸石经过选择性破碎和筛分分级，分出粒度大于13mm的煤矸石，作为砂石骨料的原料，选择粒径≤13mm的煤矸石作为腐殖土堆肥原料的组分备用；有机固体废弃物经过初步拣选后分别干燥至含水率≤50％，分选脱除其中的塑料类高聚物，然后破碎至≤13mm备用。
[0140]
选择灰分(aad)为84.00％，挥发分(vad)9.55％的煤矸石和有机固体废弃物作为腐殖土堆肥原料，其中，按质量百分含量计，在腐殖土堆肥原料中煤矸石占30.50％；第一有机固体废弃物中枯枝和落叶占11.00％、蔬菜茎叶占12.50％、禾本和藤叶类废弃物占11.50％；第二有机固体废弃物中市政污泥占15.50％、鸡粪占19.00％。根据堆肥原料的种类，尤其是畜禽粪便中微生物的种类和反应条件，以及根据堆肥所在地域、季节和有机固体废弃物种类变化等因素，适当添加部分嗜热性微生物。
[0141]
采用本实施例的腐殖土堆肥原料进行好氧堆肥的方法为：堆肥时，首先分析了腐殖土堆肥原料的c/n(i
c/n
)比值，为38.69。接着按煤矸石基层5cm、上覆堆肥原料层25cm，两者堆叠形成堆体单元，两侧加喷水管和喷空气管，以微雾喷雾形式供水和供气，实施好氧堆肥。好氧堆肥参数为空气过剩系数α为6.5，不加微生物菌，堆肥周期6天，当堆体整体变成浅棕褐色、释放腐殖质气味后，取样测定物料的c/n(s
c/n
)，为22.83，由此得出t＝i
c/n
/s
c/n
＝0.5900，得到腐殖土产品。
[0142]
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。