本發(fā)明涉及培養(yǎng)基技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種疏松型基質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
在植物的培育過(guò)程中，需要用到大量培養(yǎng)基。而椰糠作為一種從椰子外殼纖維加工過(guò)程中脫落下的純天然的有機(jī)質(zhì)介質(zhì)，常常添加于疏松型基質(zhì)，起到固定、疏水、透氣的作用，在我國(guó)植物培育中得以廣泛的應(yīng)用。但目前我國(guó)的椰糠產(chǎn)量不高，需要大量進(jìn)口，大大增加了成本。
第二方面，隨著社會(huì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，城市生活污水處理的負(fù)擔(dān)日益加劇，在處理過(guò)程中產(chǎn)生大量的城市污泥，其成分復(fù)雜，污泥包括廢水中的泥沙、纖維、動(dòng)植物殘?bào)w等固體顆粒及其凝結(jié)的絮狀物、由多種微生物形成的菌膠團(tuán)及其吸附的有機(jī)物、重金屬元素和鹽類(lèi)、病原微生物、寄生蟲(chóng)卵等綜合固體物質(zhì)，如不進(jìn)行適當(dāng)處置，將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)自身造成很大危害。
第三方面，東莞市地處珠三角中心，工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，食品工業(yè)發(fā)展迅速，食品工廠林立，如雪花啤酒廠、雀巢咖啡、食用菌種植等，產(chǎn)生了大量諸如啤酒渣、咖啡渣、蘑菇渣等食品廢料，此類(lèi)廢棄物有機(jī)質(zhì)含量高，若簡(jiǎn)單作填埋或焚燒，則對(duì)環(huán)境造成極大的資源浪費(fèi)。
因此，若能把市政污泥協(xié)同食品工業(yè)污泥綜合處理，將其應(yīng)用于植物培育中，替代或部分替代椰糠的作用，減少環(huán)境污染，變廢為寶，降低栽培成本，具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種疏松型基質(zhì)及其制備方法，其制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，可有效利用城市污泥，減少環(huán)境污染，制備的疏松型基質(zhì)疏水效果好，透氣性強(qiáng)，應(yīng)用于植物培育中可減少椰糠的使用，降低植物培育成本。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種疏松型基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將城市污泥進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，得到材料I；
步驟二、將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行厭氧發(fā)酵之后得到材料II；
步驟三、材料II和食品工業(yè)廢渣混合于材料I中，混合得到材料Ⅲ，材料I、材料II和食品工業(yè)廢渣的重量份均為32-36份，邊混料邊噴灑發(fā)酵菌劑和除臭菌劑，經(jīng)過(guò)一次好氧發(fā)酵，二次腐熟后堆放至溫度降至室溫，得到疏松型基質(zhì)。
本發(fā)明的植物培養(yǎng)基的制備采用分段式發(fā)酵法，充分利用了城市污泥中有機(jī)質(zhì)原料在第一次高溫好氧發(fā)酵中溫度在前后階段較低，中階段較高的變化特點(diǎn)制得材料I，在此高溫好氧發(fā)酵，城市污泥中致病菌、蟲(chóng)卵及雜草種子被殺死；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行厭氧發(fā)酵后制得的材料II；將材料II和食品工業(yè)廢渣添加于材料I，并接種具有不同生理生化特性和降解功能的發(fā)酵菌劑和除臭菌劑，以實(shí)現(xiàn)城市污泥和食品工業(yè)廢渣中化學(xué)組份的定向降解，縮短發(fā)酵時(shí)間，除去臭味。
其中，所述步驟一具體為，將城市污泥進(jìn)行建堆，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為12-15天，通風(fēng)強(qiáng)度為25-35L/min.m3，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，通風(fēng)強(qiáng)度25-35L/min.m3，自然降溫降至室溫，得材料I。
在步驟一中將城市污泥進(jìn)行建堆，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，在此過(guò)程中微生物分解有機(jī)物而釋放熱量。在開(kāi)始階段，溫度逐漸上升至45℃以上，微生物活動(dòng)劇烈，易于降解的有機(jī)質(zhì)含量豐富；堆體溫度繼續(xù)上升，最高溫度達(dá)到了60℃以上，此階段主要是高溫細(xì)菌活動(dòng)，分解城市污泥中纖維素和果膠類(lèi)物質(zhì)，導(dǎo)致發(fā)酵高溫階段維持時(shí)間較長(zhǎng)；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，在此過(guò)程，堆體自然降溫降至室溫
其中，所述步驟二具體為，將材料I堆放3-5天，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，至材料I的溫度降至室溫，得材料II。通過(guò)厭氧發(fā)酵后使城市污泥充分腐熟。
其中，所述步驟三中，所述食品工業(yè)廢渣為咖啡渣、菇渣或啤酒渣，參與構(gòu)成疏松性基質(zhì)的載體。咖啡渣作為速溶咖啡生產(chǎn)后的廢棄物，其重量約占咖啡干豆的 60-70%，仍含有非常豐富的生物堿、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、粗纖維和礦物質(zhì)，具有較高的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。菇渣中殘料有大量可供植物吸收的有機(jī)質(zhì)和碳水化合物，且干燥的菇渣廢棄物持水量較高，經(jīng)發(fā)酵后對(duì)培養(yǎng)基的疏松能力、培養(yǎng)基含水量和滲透性能表現(xiàn)出明顯的改善作用，作為園藝基質(zhì)中在環(huán)境低溫時(shí)具有“保溫效應(yīng)”，在環(huán)境高溫時(shí)具有“降溫效應(yīng)”。啤酒渣在啤酒生產(chǎn)中吸附了啤酒發(fā)酵液中不溶渣，含有蛋白質(zhì)、殘?zhí)?、纖維素、有益菌等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，有豐富的碳源和氮源，經(jīng)微生物發(fā)酵處理后，具有松散、質(zhì)輕、多孔、吸水性和滲透性強(qiáng)的性質(zhì)。同時(shí)，食品工業(yè)廢渣中的有益菌群能夠迅速增長(zhǎng)繁殖，參與降解和轉(zhuǎn)化城市污泥中下有害及不易分解的物質(zhì)，使高分子狀態(tài)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為極易吸收的小分子，并同時(shí)破壞了城市污泥的膠體成分，使其被各類(lèi)微生物作為營(yíng)養(yǎng)成分利用，和發(fā)酵菌劑和除臭菌劑相配合，具有除臭的效果，縮短了發(fā)酵時(shí)間。
其中，所述步驟三中，好氧發(fā)酵的發(fā)酵時(shí)間為7-10天，發(fā)酵溫度初始溫度為25-30℃，通風(fēng)強(qiáng)度為25-35L/min.m3。通過(guò)好氧發(fā)酵，可促進(jìn)分解材料Ⅲ中的有機(jī)物，防止物料中的分解過(guò)程中易發(fā)熱的物質(zhì)在培育植物使對(duì)植帶來(lái)的不利影響。
其中，所述步驟三中，疏松型基質(zhì)的碳氮比為（22-28）：1，水分為55-65%。疏松型基質(zhì)的碳氮比、水分適中，使植物長(zhǎng)期保持在一個(gè)濕度適中的狀態(tài)，有利于為植物創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境。
其中，所述城市污泥為城鎮(zhèn)生活污水處理廠產(chǎn)生的污泥、食品加工企業(yè)產(chǎn)生的污泥。原料來(lái)源廣泛、成本低，有機(jī)質(zhì)含量高，不僅減少了上述污泥對(duì)環(huán)境的污染，而且變廢為寶，提高了資源的利用效率。
其中，所述疏松型基質(zhì)由以下重量份的組分組成：材料I 32-36份、材料II 32-36份、食品工業(yè)廢渣32-36份，發(fā)酵菌劑0.05-0.075份、除臭菌劑0.05-0.075份。將材料II和食品工業(yè)廢渣添加于保持發(fā)酵活性的材料I中混合發(fā)酵，利用三種廢物資源的優(yōu)勢(shì)，合理配方，三者中微生物與發(fā)酵菌劑和除臭菌劑混合發(fā)酵，對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行氧化分解；發(fā)酵菌劑可對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解，縮短發(fā)酵時(shí)間；除臭菌劑可除去發(fā)酵過(guò)程的惡臭氣味，對(duì)氨、硫化氫等惡臭有良好的分解去除效果，減少對(duì)環(huán)境的污染。
進(jìn)一步地，所述疏松型基質(zhì)由以下重量份的組分組成：材料I 33.3份、材料II 33.3份、食品工業(yè)廢渣33.3份、發(fā)酵菌劑0.06份、除臭菌劑0.06份。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、本發(fā)明通過(guò)對(duì)城市污泥進(jìn)行有效處理，并配合利用食品工業(yè)廢渣，制備疏松型基質(zhì)，其制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，可緩解城市污泥和食品工業(yè)廢渣處理的環(huán)保壓力，減少環(huán)境污染。
2、本發(fā)明的植物培養(yǎng)基的制備采用分段式發(fā)酵法，在城市污泥熟菌經(jīng)腐熟菌分解基本腐熟后，再接種發(fā)酵菌劑和除臭菌劑于肥堆中，發(fā)酵菌劑和除臭菌劑能夠利用腐熟菌分解后產(chǎn)生的豐富碳源、氮源和腐熟過(guò)程中分解的其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)，避免過(guò)早接種產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)，而腐熟菌也可以利用酵菌劑和除臭菌劑的代謝產(chǎn)物進(jìn)行繁殖，腐熟菌和發(fā)酵菌劑以及除臭菌劑具有不同生理生化特性和降解功能，三者協(xié)同作用能使物料中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步分解完全，防止疏松型基質(zhì)含有易分解發(fā)熱的物質(zhì)對(duì)植物造成不利影響。
4、制備的疏松型基質(zhì)疏水透氣性強(qiáng)，因此可以很好的防止積水，組織松散，同時(shí)具備鎖水功能，作為植物培養(yǎng)基質(zhì)可代替進(jìn)口椰糠的使用，起到固定、疏水和透氣等作用，其有機(jī)質(zhì)含量大于40%，在培養(yǎng)基中的添加率小于1%時(shí)，即可達(dá)到有效調(diào)節(jié)培養(yǎng)基內(nèi)水分的目的，使培養(yǎng)基長(zhǎng)期保持在一個(gè)濕度適中的狀態(tài)，從而降低植物培育成本。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，實(shí)施方式提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中，一種疏松型基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將城市污泥進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，得到材料I；
步驟二、將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行厭氧發(fā)酵之后得到材料II；
步驟三、材料II和咖啡渣混合于材料I中，材料I保持城市污泥的發(fā)酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I、材料II和咖啡渣的重量份均為33.3份，邊混料邊噴灑發(fā)酵菌劑0.06份和除臭菌劑0.06份，經(jīng)過(guò)一次好氧發(fā)酵，二次腐熟后堆放至溫度降至室溫，得到疏松型基質(zhì)。
其中，所述步驟一具體為，將城市污泥進(jìn)行建堆，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為14天，通風(fēng)強(qiáng)度為30L/min.m3，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，通風(fēng)強(qiáng)度30L/min.m3，自然降溫降至室溫，得材料I。
城市污泥堆放后，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵的過(guò)程中，微生物分解有機(jī)物而釋放熱量，溫度是堆肥系統(tǒng)微生物活動(dòng)的反映，是影響微生物活動(dòng)和堆肥工藝過(guò)程的重要因素。
本實(shí)施例中，所述步驟二具體為，將材料I堆放4天，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，至材料I的溫度降至室溫，得材料II。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，好氧發(fā)酵的發(fā)酵時(shí)間為8天，發(fā)酵溫度初始溫度為26℃，通風(fēng)強(qiáng)度為30L/min.m3。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，疏松型基質(zhì)的碳氮比為25：1，水分為60%。
本實(shí)施例中，所述城市污泥為城鎮(zhèn)生活污水處理廠產(chǎn)生的污泥。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，一種疏松型基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將城市污泥進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，得到材料I；
步驟二、將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行厭氧發(fā)酵之后得到材料II；
步驟三、材料II和菇渣加于材料I中，材料I保持城市污泥的發(fā)酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I的重量份為36份、材料II的重量份為32份，菇渣的重量份36份，邊混料邊噴灑發(fā)酵菌劑0.05份和除臭菌劑0.075份，經(jīng)過(guò)一次好氧發(fā)酵，二次腐熟后堆放至溫度降至室溫，得到疏松型基質(zhì)。
其中，所述步驟一具體為，將城市污泥進(jìn)行建堆，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為12天，通風(fēng)強(qiáng)度為32L/min.m3，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，通風(fēng)強(qiáng)度32L/min.m3，自然降溫降至室溫，得材料I。
本實(shí)施例中，所述步驟二具體為，將材料I堆放3天，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，至材料I的溫度降至室溫，得材料II。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，好氧發(fā)酵的發(fā)酵時(shí)間為8天，發(fā)酵溫度初始溫度為25℃，通風(fēng)強(qiáng)度為25L/min.m3。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，疏松型基質(zhì)的碳氮比為25：1，水分為58%。
本實(shí)施例中，所述城市污泥為食品加工企業(yè)產(chǎn)生的污泥。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中，一種疏松型基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將城市污泥進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，得到材料I；
步驟二、將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行厭氧發(fā)酵之后得到材料II；
步驟三、步驟三、材料II和啤酒渣加于材料I中，材料I保持城市污泥的發(fā)酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I的重量份為32份、材料II的重量份為36份，啤酒渣的重量份35份，邊混料邊噴灑發(fā)酵菌劑0.05份和除臭菌劑0.075份，經(jīng)過(guò)一次好氧發(fā)酵，二次腐熟后堆放至溫度降至室溫，得到疏松型基質(zhì)。
其中，所述步驟一具體為，將城市污泥進(jìn)行建堆，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為15天，通風(fēng)強(qiáng)度為25L/min.m3，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，通風(fēng)強(qiáng)度28L/min.m3，自然降溫降至室溫，得材料I。
本實(shí)施例中，所述步驟二具體為，將材料I堆放4天，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，至材料I的溫度降至室溫，得材料II。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，好氧發(fā)酵的發(fā)酵時(shí)間為7天，發(fā)酵溫度初始溫度為30℃，通風(fēng)強(qiáng)度為35L/min.m3。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，疏松型基質(zhì)的碳氮比為26：1，水分為65%。
本實(shí)施例中，所述城市污泥為城鎮(zhèn)生活污水處理廠產(chǎn)生的污泥。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，一種疏松型基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、將城市污泥進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，得到材料I；
步驟二、將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行厭氧發(fā)酵之后得到材料II；
步驟三、材料II和菇渣加于材料I中，材料I保持城市污泥的發(fā)酵活性，混合得到材料Ⅲ，材料I的重量份為32、材料II的重量份為34，菇渣的重量份32份，邊混料邊噴灑發(fā)酵菌劑0.75份和除臭菌劑0.05份，經(jīng)過(guò)一次好氧發(fā)酵，二次腐熟后堆放至溫度降至室溫，得到疏松型基質(zhì)。
其中，所述步驟一具體為，將城市污泥進(jìn)行建堆，進(jìn)行第一次高溫好氧發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為13天，通風(fēng)強(qiáng)度為35L/min.m3，得到第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物；將第一次好氧發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行第二次高溫好氧發(fā)酵，通風(fēng)強(qiáng)度35L/min.m3，自然降溫降至室溫，得材料I。
本實(shí)施例中，所述步驟二具體為，將材料I堆放4天，進(jìn)行厭氧發(fā)酵，至材料I的溫度降至室溫，得材料II。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，好氧發(fā)酵的發(fā)酵時(shí)間為10天，發(fā)酵溫度初始溫度為25℃，通風(fēng)強(qiáng)度為28L/min.m3。
本實(shí)施例中，所述步驟三中，疏松型基質(zhì)的碳氮比為24：1，水分為55%。
本實(shí)施例中，所述城市污泥為食品加工企業(yè)產(chǎn)生的污泥。
本發(fā)明的疏松型基質(zhì)的容重(BD)為 0.18g/cm3，總孔隙度（TP）達(dá)79.2％，持水孔隙率（WFP）為74.1％，大小孔隙率（RLSP）為0.8，陽(yáng)離子代換量(EC)為 1.82mS/cm，CEC為36.70mmol/kg。本發(fā)明的植物培養(yǎng)基性狀疏松，疏水性和透氣性好，可取代進(jìn)口椰糠作為園藝基質(zhì)，適宜于陰生植物的培育。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本發(fā)明還可以其它方式實(shí)現(xiàn)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下任何顯而易見(jiàn)的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。