一種含有生物質炭的堆肥體系及其堆肥方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物堆肥技術領域，更具體地說，本發明涉及一種含有生物質炭的堆肥體系及其堆肥方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國城市污水處理率的提高，產生大量污泥，若不經有效的處理，極易對地下水和土壤造成二次污染。污泥與畜禽糞便相比，有機質高出2?3倍，氮磷鉀含量高出更多，是制作有機肥的上乘原料。對污泥進行堆肥處理，不僅會解決污染問題，變廢為寶，而且會使污泥體積大量濃縮，減緩污泥大量堆放對污泥排放場以及填埋場的壓力。但是，由于污泥中含有大量的病原微生物，以及含量較高的重金屬，對利用污泥進行堆肥形成制約，如何提高利用污泥進行堆肥的質量，降低重金屬的危害，是利用污泥進行堆肥中亟待解決的關鍵性技術問題。
[0003]目前應用最多的提高堆肥發酵質量的兩種方法分別是添加微生物菌劑和生物質炭。微生物菌劑在堆肥發酵中能起到快速升溫，使堆肥微生物數量增多，活性升高和提高有機質和氮的保留率的作用。生物質炭因其孔隙度發達，比表面積大，具有比活性炭更為豐富的表面官能團，不僅會增強堆肥腐殖化程度，而且會減少堆肥氮素損失，增強堆肥質量，目前已受到了國內外學者的廣泛關注。
[0004]但是，生物質炭的添加比例并不是越多越好，一方面，生物質炭添加量較大會大大增加堆肥成本，另一方面，生物質炭的添加比例對堆肥過程中的溫度、pH值、硝態氮及銨態氮含量，以及重金屬的鈍化作用均有直接或間接的影響，因此，準確合理的生物質炭的添加比例對堆肥的質量起到至關重要的作用，但是，目前還沒有報道給出既能夠降低堆肥成本，又能夠提高堆肥質量的生物質炭的準確添加量。
[0005]此外，目前進行生物堆肥利用較多的是農作物秸桿，而一些中藥材采用其其藥用部分后，剩余的沒有藥用價值的部分(如黃芩、菊花等的莖葉)往往得不到很好的利用，而這些部分中不僅含有豐富的微量元素，而且往往含有多種能夠殺蟲除菌的生物堿，而且隨著現代人們對中醫的認可程度逐步增強，藥材需求量逐年增加，中藥種植面積也日益擴大，每年產生大量藥用植物廢棄物，但是，目前還沒有利用這些藥用植物廢棄物，如中藥材莖葉制備生物堆肥的報道。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是解決現有技術的不足，并提供一種含有生物質炭的堆肥體系，能夠減小堆肥體系的氮流失，減弱重金屬危害，并有效提高堆肥質量。
[0007]本發明的另一個目的是，提供一種含有生物質炭的堆肥體系的堆肥方法，能夠改善發酵條件，使堆肥充分發酵。
[0008]本發明還有一個目的是，提供一種對采收了具有藥用價值部分后所剩余的中草藥莖葉進行再利用的方法，能夠提高堆肥質量。
[0009]為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，本發明提供了以下技術方案:
[0010]—種含有生物質炭的堆肥體系，主要包含以下重量份的原料:
[0011]基礎堆料92-110，微生物菌劑0.3-0.5以及生物質炭0.9-1.8 ；
[0012]其中，所述基礎堆料包括污泥及秸桿，所述污泥和秸桿的混合比例以使基礎堆料的碳氮比為20-30，并且使所述基礎堆料的含水量為50-70%為依據。
[0013]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系中，主要包含以下重量份的原料:
[0014]基礎堆料100，微生物菌劑0.4以及生物質炭1.8。
[0015]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系中，所述微生物菌劑主要組成為:
[0016]酵母0.15-0.18重量份、黑曲霉0.12-0.14重量份、枯草芽孢桿菌0.08-0.1重量份、假單胞菌0.06-0.08重量份、嗜熱芽孢桿菌0.12-0.14重量份、梭狀芽孢桿菌0.08-0.1重量份以及節桿菌0.08-0.1重量份。
[0017]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系中，所述秸桿由玉米秸桿與中草藥莖葉按照8-12: I的質量比混合組成；
[0018]其中，所述中草藥莖葉主要包括以下重量份組分中的一種或幾種:
[0019]菊花莖葉10-20、沙參莖葉10-20、黃芪莖葉10-20、黃芩莖葉20-30以及甘草莖葉10-20。
[0020]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系中，所述基礎堆料還包含果渣混合物，所述果渣混合物與基礎堆料中秸桿的質量比為1: 80-100 ;
[0021]其中，所述果渣混合物由蘋果渣、橙子皮以及柚子皮以1-3: 1-3: 0.5-1的質量比混合組成。
[0022]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系中，所述基礎堆料中還包括中藥渣，所述中藥渣與基礎堆料中秸桿的質量比為1: 180-200 ；
[0023]其中，所述中藥渣由以下重量份的中藥熬制后過濾得到:百部10-15、苦參10-15、藿香8-12、蛇床子8-12、金銀花10-15、荊芥8_12、益母草8_12、連翹6_8、狼把草6_8、穿心蓮5-7、大青葉8-12、魚腥草4-6、黃連3-5、黃芩8_12、梔子2_4、黃柏3_5、厚樸2_3、白芍5-7、白芷3-5、紫蘇葉5-7、紅藤4-5、虎杖3_5、石葦3_5、瞿麥3_5、川芎4_6、丹參4_6、皂角
4-6、萊服子3-5以及竹茹3-5。
[0024]—種含有生物質炭的堆肥體系的堆肥方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1、將構成基礎堆料的原料混合，混合比例以使基礎堆料的碳氮比在20-30范圍內，并使基礎堆料的含水量在50-70范圍內為準；
[0026]步驟2、向基礎堆料中添加微生物菌劑及生物質炭，混合均勻，即得到所述堆肥體系;
[0027]步驟3、對堆肥體系進行堆制發酵，發酵時間為28-32天，即得生物堆肥。
[0028]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系的堆肥方法中，步驟3中采用三步發酵法進行堆制發酵，具體方法包括以下步驟:
[0029]步驟3.1、無害化處理，在堆肥場所的底部鋪設一層生石灰，生石灰厚度為3-10厘米，構成自發熱層，所述自發熱層的上部設置格柵，格柵上鋪設透氣性的防水隔層，將堆肥體系堆放在所述隔層上部，并在堆肥體系外部覆蓋農膜，使堆肥體系溫度達到60-70°C，保持1-2天；
[0030]步驟3.2、厭氧發酵，無害化處理結束后，將自發熱層去除，堆肥體系溫度為35-45°C，繼續覆蓋農膜進行厭氧發酵，保持14-18天；
[0031]步驟3.3、好氧發酵，厭氧發酵結束后，將所覆蓋的農膜去除，對堆肥體系進行翻攪，并每隔1-2天翻攪一次；在格柵下部設置鼓風機以增加堆肥體系的通風量，并使堆肥體系內的溫度保持35-40°C，進行好氧發酵12-15天，即得到生物堆肥。
[0032]優選的是，所述的含有生物質炭的堆肥體系的堆肥方法中，步驟3.3中，所述鼓風機與太陽能加熱裝置連接，使鼓風機所出風的溫度為35-50°C ;
[0033]此外，所述鼓風機與空氣加濕裝置連接，使鼓風機所出風的含水量為20%以上。
[0034]本發明至少包括以下有益效果:首先，本發明通過在主要由污泥和秸桿構成的堆肥體系中添加微生物菌劑及生物質炭，并將生物質炭的添加量確定為堆肥體系的0.9-1.8%，利用生物質炭孔隙發達，比表面積大的特點，不僅有利于微生物的迅速繁殖，從而增強堆肥的腐殖化程度，而且能夠使堆肥體系在堆肥結束后硝態氮含量增加320%以上，比生物質炭為其他添加比例時的硝態氮含量提高120%以上，因此大大提高了對氮的固定作用，減小了發酵過程中氮的流失。同時，該添加比例的生物質炭還更加有益于重金屬的鈍化，能夠使堆肥體系中的Pb、N1、Cu、As、Cr 5種重金屬元素的有效態大幅度降低，并且降低率明顯高于生物質炭為其他添加比例時的堆肥體系，從而最大幅度降低了污泥作為生物堆肥原料的弊端，并提高了以污泥和秸桿作為主要堆肥原料的生物堆肥的質量。
[0035]此外，本發明通過采用部分中草藥莖葉作為堆肥原料，不僅使除去藥用價值部分后的藥用植物廢棄物得到有效的利用，而且因為這些藥用植物廢棄物中含有豐富的微量元素以及多種能夠殺蟲除菌的生物堿除，能夠對堆肥體系中的病原微生物起到一定的抑制作用，并提高了堆肥的微量元素含量。
[0036]最后，本發明通過在堆肥過程中采用三步發酵法進行處理，并且在第一步無害化處理時在堆肥體系底部鋪設自發熱層，并將堆肥體系與自發熱層通過格柵支撐隔離，能夠使堆肥體系內的溫度保持在65°C以上，并且熱量均勻，能夠迅速、高效地殺滅堆肥體系中不耐高溫的有害微生物，達到無害化要求。另