一种有机固废的生态处理方法及得到的有机物料与流程

1.本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种有机固废的生态处理方法及得到的有机物料。


背景技术：

2.随着我国城市化的迅速发展，我国城市生产的有机固废总量节节攀升，据报道2019年一年，城市生活垃圾生成量超2亿吨，市政污泥总量大约6000万t，在可预见的未来，城市有机固废总量将继续攀升，然而针对有机固废的处理方法，目前主要有热水解+厌氧消化技术，以及干化+焚烧的方案。其中热水解+厌氧消化技术先将生活垃圾分拣出湿垃圾与市政污泥混合粉碎制初浆，通过储罐式热水解预处理后进行厌氧消化产生沼气，沼气用于发电，余热用于提供热水解所需的热能，沼渣等固体经干化或脱水后通过焚烧进行处理，或处理为有机肥，沼液需单独处理。而干化+焚烧方案，干化焚烧过程可使有机物全部碳化，最大限度地减少了污泥体积，焚烧法的主要问题是一次性投资大，设备成本高，污泥热值比较低，降低炉内温度，运转费用高，甚至焚烧过程中产生的炉渣和烟气中含有的重金属和一些有毒有害物质可能会形成二次污染。如何基于一种更生态的且无需大量投资的方法，对有机固废进行处理，目前并没有更多更深入的研究。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种有机固废的生态处理方法及得到的有机物料，利用植物、腐殖土和蚯蚓协同处置有机固废，无需额外投资，也没有二次污染。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了一种有机固废的生态处理方法，包括以下步骤：(1)将腐殖土和有机固废按照不同比例的混合，直至蚯蚓在混合物中快速钻入且不复出为止，得腐殖土和有机固废的适配比例；
6.(2)向防渗水的容器中添加腐殖土和有机固废的混合物，并设置避雨设施、栽种植物和投放蚯蚓；
7.所述混合物按照所述适配比例进行混合。
8.优选的，步骤(1)所述有机固废包括易腐有机固废。
9.优选的，步骤(1)得所述适配比例后，还包括测定适配比例时混合物的含水量。
10.优选的，步骤(2)所述防渗水的容器包括底部套装有隔水套袋的控根器。
11.优选的，向所述防渗水的容器中添加混合物后，还包括调整混合物的含水量为70～80％。
12.优选的，步骤(2)所述栽种植物的品种根据季节和避雨设施的高度确定，所述栽种植物的高度低于所述避雨设施的高度。
13.优选的，在步骤(2)栽种植物后投放蚯蚓，所述蚯蚓的投放量为800～1000条/m2。
14.本发明还提供了在上述生态处理方法后得到的有机物料。
15.本发明还提供了上述有机物料的制备方法，包括以下步骤：在栽种植物收获后，去除秸秆后，将余料粉碎得所述有机物料。
16.本发明还提供了上述有机物料在作为育苗基质中的应用。
17.有益效果：本发明提供了一种有机固废的生态处理方法，利用植物、腐殖土和蚯蚓协同处置有机固废，腐殖土与有机固废的混合比例需要根据蚯蚓的适应性来调配，湿度过大对蚯蚓和植物的生存不利，湿度低了容易造成物料高温发热危害蚯蚓和植物。本发明所述腐殖土与有机固废混合可以除臭，调节有机固废的菌群环境，抑制有机固废的酸化水解，降低有机固废所产生的有害物质对蚯蚓与植物根系的冲击；给蚯蚓与植物根系对物料内环境的改善带来足够的缓冲时间；植物的生长根系会逐渐吸收混合物中的水分，在根系周围创造出更好的有氧环境，给蚯蚓和有益微生物提供更好的生存环境，可以加速有机固废的腐殖化；在有机固废与腐殖土的混合物料中投入蚯蚓，可以让不稳定有机质的降解朝着对植物生长有利的方向转化，并可以加速有机质的腐殖化。同时还能加快植物根系的生长，加快混合物料中有益微生物菌群的扩繁。
18.本发明所述生态处理方法，与高温堆肥相比本技术投资与运行成本更低，相比目前高温堆肥产品单一的肥料化应用方向，利用所述生态处理方法所产出的有机物料不仅可以肥料化，在基质化应用领域更有独特的效果，更符合现代农业无土栽培，基质化栽培的需求。与蚯蚓堆肥相比，本发明所述生态处理方法分解腐殖化程度更高，运行环节对环境的要求更低，对易腐有机固废降解的过程也是自然干化脱水的过程，突破了蚯蚓粪自然干化难的瓶颈，处置过程对环境更友好，最终产物更容易商品化。
附图说明
19.图1为利用植物、腐殖土、蚯蚓协同处置易腐有机固废的模拟图；
20.图2为污泥处置过程图，其中：1、新鲜的污泥；2、移栽玉米20天地上部分生长情况；3、移栽玉米20天地下部分土质状况；4、移栽玉米73天地上部分状况；5、移栽玉米73天地下部分土质状况；6、污泥处置产出腐殖土粉碎后状态；
21.图3为有机物料的腐殖化程度测试结果，其中a表示种植第4天时的发芽对比，上侧为草炭土，下侧为混合基质土；b表示种植第34天时的小白菜长势，左侧为草炭土，右侧为混合基质土。
具体实施方式
22.本发明提供了一种有机固废的生态处理方法，包括以下步骤：(1)将腐殖土和有机固废按照不同比例的混合，直至蚯蚓在混合物中快速钻入且不复出为止，得腐殖土和有机固废的适配比例；
23.(2)向防渗水的容器中添加腐殖土和有机固废的混合物，并设置避雨设施、栽种植物和投放蚯蚓；
24.所述混合物按照所述适配比例进行混合。
25.本发明将腐殖土和有机固废按照不同比例的混合，直至蚯蚓在混合物中快速钻入且不复出为止，得腐殖土和有机固废的适配比例。本发明对所述腐殖土的种类和来源并没有特殊限定，优选包括田园土、泥炭土、蚯蚓土或其它腐殖化程度高有益微生物丰富的物
料。
26.本发明所述有机固废优选包括易腐有机固废，本发明对所述易腐有机固废的种类和来源并没有特殊限定，优选包括种植、养殖、渔牧业、园林、餐饮、污水处理等生产运营中所产生的尾菜、烂瓜果、秸秆、畜禽粪污、树枝落叶、餐厨垃圾、生活污泥等容易腐烂的有机固废，如不及时处置会严重污染环境。
27.本发明将所述腐殖土与有机固废进行不同比例的混合，以获得适配比例。本发明优选用腐殖土与易腐有机固废混合，调整易腐有机固废的湿度与结构，并对混合物做蚯蚓适应性测试，如蚯蚓在有光环境下不进入混合物，或进入后又复出，说明蚯蚓还不适应混合物现在的状态，还需要继续添加腐殖土，直到蚯蚓能快速进入并不复出即得到适配比例。本发明在得所述适配比例后，优选还包括测定适配比例时混合物的含水量，湿度过大对蚯蚓和植物的生存不利，湿度低了容易造成物料高温发热危害蚯蚓和植物，一般调整后混合物料湿度70～80％，更优选为75％左右，如初始混合物料湿度低于70％容易形成高温好氧发酵对蚯蚓和植物生长都非常不利。
28.本发明对所述蚯蚓的品种并没有特殊限定，优选包括人工养殖最常见的赤子爱胜蚓，人工繁殖技术成熟稳定，繁殖率高成本低，对环境冲击耐受能力强于其它蚯蚓品种。在易腐有机固废与腐殖土的混合物料中投入蚯蚓，可以让不稳定有机质的降解朝着对植物生长有利的方向转化，并可以加速有机质的腐殖化。同时还能加快植物根系的生长，加快混合物料中有益微生物菌群的扩繁。
29.在得到适配比例后，本发明向防渗水的容器中添加按照所述适配比例进行混合的腐殖土和有机固废的混合物，并设置避雨设施、栽种植物和投放蚯蚓。
30.本发明所述防渗水的容器优选包括底部套装有隔水套袋的控根器，所述隔水套袋为隔水柔性材料制成，其作用是紧密的套住控根器的底部，防止易腐有机固废中污水的下渗、外流污染环境；同时也能阻止外部水分对控根器内部物料的渗透。本发明所述控根器优选作为容器为有机固废的降解以及植物根系的生长提供场所。本发明对所述控根器的种类和来源并没有特殊限定，优选可以是园艺种植中常用的塑胶控根器也可以是其它能起到围栏作用的器具。本发明优选向所述容器中装入按适配比例进行混合的混合物，装满铺平，而后种植植物。
31.本发明所述植物优选为带培土的移栽植物，移栽密度因植物品种而异，以阳光的充分利用为标准。本发明所述植物品种优选根据采光棚的高度和季节来选择。植物的生长高度最好低于挡雨棚，这样有利于通风；不同季节也需要选择当季适合生长的植物。最重要的是植物的移栽时植物的根系必须要有足够的培土。培土能增加植物对新环境的缓冲能力，保障植物的成活率。植物的生长根系会逐渐吸收混合物中的水分，在根系周围创造出更好的有氧环境，给蚯蚓和有益微生物提供更好的生存环境，可以加速有机固废的腐殖化。
32.本发明所述植物在移栽后，优选在避雨设施内进行培养，所述避雨设施优选包括采光挡雨棚，更优选由采光板与支架固定组合而成，避免大量雨水进入控根器内影响有机固废的降解，并且尽量减少阳光损耗，减少对植物生长的影响。
33.本发明在所述植物移栽后投放蚯蚓，所述蚯蚓优选与上述相同，在此不再赘述。本发明所述蚯蚓的投放量为800～1000条/m2。在本发明中，蚯蚓对混合物料的处理需要与植物根系协作，95％以上的蚯蚓都聚集在根系区以下5cm以内的窄平区间里，随着根系的逐步
生长蚯蚓的活动区域也逐步平面下移。本发明所述生态处理的时间，优选混合物料平均湿度降到45％左右为止，更优选的夏季高温处理时间60天左右，冬季低温处理时间100天左右。
34.本发明还提供了在上述生态处理方法后得到的有机物料。
35.在本发明实施例中，以移栽玉米为例进行说明，待11月8号处置结束后，去除玉米秸秆，玉米根系已经伸入到控根器底部盘结，此时的污泥已经干化，对其粉碎后检测湿度48％左右，用粉碎后的产物做番茄种子育苗测试，育苗成活率90％以上。证实用此方法处置的生活污泥，腐殖化程度非常高，不管做肥料应用还是做育苗基质都非常安全。
36.本发明还提供了上述有机物料的制备方法，包括以下步骤：在栽种植物收获后，去除秸秆后，将余料粉碎得所述有机物料。
37.在本发明中，所述植物优选须根系植物，须根纤细脆弱，不影响处理产物的后续加工与利用；且当物料平均湿度逐渐降低到45％左右的过程中，物料也会逐渐减少对蚯蚓的水分和营养供应，大部分蚯蚓会在处理的最后阶段逐渐死亡并被微生物分解，所以不需要处理蚯蚓。
38.本发明还提供了上述有机物料在作为育苗基质中的应用。
39.本发明所述有机物料还可以作为育苗基质，如在实施例中，将其用作番茄育苗基质，成活率达90％以上。
40.下面结合实施例对本发明提供的一种有机固废的生态处理方法及得到的有机物料进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
41.实施例1
42.时间：2021年8月27日开始到2021年11月8号结束。
43.地点：湖北省仙桃市
44.所处置有机固废：仙桃市城西污水处理厂脱水活性污泥5吨，湿度78％按照图1所示模式进行操作：
45.1.将隔水套袋紧密的套在控根器底部，并固定。隔水套袋由防雨塑胶布制成，控根器采用宽度1m的常规园艺控根器围成直径1m的圆筒。
46.2.用湿度45％左右的蚯蚓土与湿度78％的生活污泥混合，调整湿度与结构。并对混合物做蚯蚓适应性测试，当蚯蚓土与污泥体积比1:3时蚯蚓能快速进入并不复出。此时混合物湿度约为73％。
47.3.将调整好的蚯蚓土与污泥混合物依次装入10个控根器内，装满铺平。
48.4.在混合物上移栽带栽培基质的玉米，直径一米的圆内栽种了8株玉米。
49.5.玉米移栽结束后在混合物上投入人工繁殖的赤子爱胜蚯蚓苗，每个控根器内蚯蚓投放量约为800条。
50.6.最后固定好采光挡雨棚，避免大量雨水进入控根器内影响有机固废的降解。
51.处置效果：到11月8号处置结束，用时73天。去除玉米秸秆，玉米根系已经伸入到控根器底部盘结，此时的污泥已经干化，对其粉碎后检测湿度48％左右。
52.用粉碎后的产物做番茄种子育苗测试，育苗成活率90％以上。可以证实用此方法处置的生活污泥，腐殖化程度非常高(图2)，不管做肥料应用还是做育苗基质都非常安全。
53.利用种子发芽试验判断有机物料的腐殖化程度：
54.将粉碎后产物与草炭土以体积比2:1混合，配为混合基质土。将混合基质土和纯草炭土作小白菜育苗对照实验。
55.实验结果如图3所示，种植第4天，混合基质土的种子发芽率更高，种植第34天小白菜后期长势更强。小白菜种子在混合基质土与纯草炭土上的发芽率与发芽时间完全一致。并且后期长势，混合基质土显著优于纯草炭土。
56.由此可以证明，这种生态处理产物不仅具备基质土的安全性，可以较大比例的替代传统草炭土的用量；而且兼具有机质肥料的属性。可以广泛应用于农业与园艺的各种种植栽培场景。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。