一種利用園林綠化廢棄物制備的生物炭及其制備和施用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及園林綠化廢棄物綜合利用，具體涉及一種利用園林綠化廢棄物制備的生物炭及其制備和施用方法。
【背景技術】
[0002]園林綠化由于在改善城市環境質量、緩解城市熱島效應，維持城市生態平衡方面的特殊作用而受到人們的重視。然而，隨之而來的，園林植物廢棄物如枯枝落葉、樹枝修剪物、草坪修剪物、雜草、種子和殘花等的量越來越大，園林植物廢棄物已成為繼城市生活垃圾后又一大城市廢棄物。傳統的園林植物廢棄物的處置方法包括填埋、焚燒和生產沼氣等，但對于營養成分較高的園林植物廢棄物而言，這些處理方法意味著營養元素的浪費，且處理成本較高。相對而言，通過處理后返還土壤是最符合生態環保要求，且經濟節約的處理方式，因而目前國內大多采用堆肥方式處理園林植物廢棄物，然而，堆肥施入土壤快速分解后，植物原本固定下來的碳，又以CO2和CH4的形式釋放回大氣中，增加了大氣的溫室效應。隨著城市綠化在我國各大城市中的快速發展，園林廢棄物如枯枝落葉(植物凋落物)、樹枝修剪物、草坪修剪物、雜草、種子和殘花等的量也越來越大。我國傳統的園林廢棄物處理處置的主要方式是填埋或焚燒，這不僅造成了環境的污染，也帶來資源的浪費。生物炭(b1char)是指生物質在缺氧和相對較低(〈700 °C )溫度條件下熱解而形成的一種具有機碳含量高、吸附能力強、多孔性和多用途的功能化環保材料，是來源于亞馬遜流域先民無意間留下的黑土(terra preta)具有增產作用的觀察。研究表明，生物炭施入土壤,可以延緩肥料在土壤中的養分釋放，降低養分損失，提高肥料養分利用率，是一種新型肥料增效載體。
[0003]專利號為:201210078182.5，名稱為“生物炭的制備方法”公開了一種利用入侵植物和綠化垃圾生產生物炭的方法。利用的原料有互花米草、落葉、樹枝樹干這幾種生物廢棄有機物。其步驟:將互花米草去根，與綠化垃圾清洗、烘干后粉碎；得到的生物質粉末按照一定質量比混合制得混合粉末，在氮氣保護下300?600°C熱解I?4h，冷卻至室溫研磨過篩；將碳化產物，用體積比1:1的HC1/HF清洗，后用蒸餾水清洗至中性pH，烘干，既得新型生物炭產品。該發明以高含碳量的互花米草和綠化垃圾為原料，克服了原料季節性、周期性的缺點，制備方法簡單易行、成本低廉，制得的產品吸附性能好、用途廣泛，實現了入侵植物和綠化垃圾的資源化利用，取得了良好的生態、社會、經濟效益。
[0004]中國專利“一種農林廢棄物炭基緩釋肥及其制備方法”(公開號:CN 102775236A)、“一種生物炭基緩釋氮肥的生產方法”(公開號:CN 102424642 A)、“一種利用秸桿、廚余廢棄物生物質炭生產的多功能生物質炭肥”(公開號:CN102358714)、“園林綠化廢棄物處理用節水系統(公開號:CN103265342A)，城市綠化廢棄物凈化處置裝置(申請號:201320124812.8)均利用農林廢棄物用于節水處理或進行炭化處理后，再直接與肥料混合制成炭基肥。這些技術均需要生物炭與肥料混合制成炭基肥后，拌入土壤，方法繁瑣，成本聞ο
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述現有技術中園林綠化廢棄物處置，具體地說是生物炭的制備及施用技術中存在的的不足，提供一種園林綠化廢棄物生物炭及其制備和施用方法。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種利用園林綠化廢棄物制備生物炭的方法，包括以下步驟:
步驟一、收集園林綠化廢棄物風干、粉碎；
步驟二、將步驟一所得粉碎物放入三段式具有階段進料連續炭化并配有用于處理煙氣、焦油、木醋油的冷卻水處理系統的炭化爐內。該炭化爐內裝有一個冷卻水處理裝置，該裝置主要用于煙氣、焦油和木醋液的處理，這在傳統的炭化爐內是沒有的。
[0007]步驟三、在相對缺氧的狀態下進行自燃式暗火悶燒，在300°C?700°C條件下熱解I?5小時；
步驟四、將炭化產品冷卻至室溫，研磨，過篩，得生物炭。
[0008]所述步驟二中的炭化爐的結構為下層是點火層，中層為熱解層，上層為炭化層。
[0009]步驟三中燃燒溫度為500°C?600°C。
[0010]步驟四中的過篩為過20?100目篩。
[0011]優選地，所述園林綠化植物廢棄物包括城市綠地或郊區林地中綠化植物自然或養護過程中所產生的喬灌木修剪物(間伐物)、草坪修剪物、雜草、落葉、枝條、花園和花壇內廢棄草花等綠化植物廢棄物中的一種或幾種的混合物。
[0012]更進一步地，原料自身要干燥，含水量在20%以下。超過20%以上最好作烘干或曬干處理。原料粉碎呈顆粒狀，完全粉末狀原料透氣性差。樹枝必須粉碎或切割處理，長度不超過50mm。
[0013]優選地，進料時控制一定數量，均勻上料，要注意第一次上料的數量，原料體積不能超過炭化爐體積的90%，在炭化爐燃燒過程中，每隔一小時或二小時出一次成品，上一次料。上料數量視出成品數量多少而定，不能等爐內原料全部炭化后再上料。
[0014]優選地，原料裝滿后，八個點火口要同時點火，控制點火口調節塞長短尺寸，保持一定量氧氣進入爐內，調節四個進氧口的進氧量，或者用電熱圈直接通電燃燒。從點火口觀察原料自燃狀況，階段性調節進氧量，密封成品出料口封門板。
[0015]一種利用園林綠化廢棄物制備生物炭的方法制備的生物炭，其粒徑為80?100目。
[0016]一種如上所述制備方法制得的生物炭的施用方法，包括如下步驟:
步驟一、對園林綠化土壤表層O?20cm進行翻耕；
步驟二、在步驟一翻耕后的園林土壤中種植園林植物；
步驟三、在步驟一翻耕后的園林土壤中拌入綠化廢棄物生物炭；
步驟四、將制得的園林綠化廢棄物生物炭按照400?800千克/公頃覆蓋于步驟二土壤中；
步驟五、在步驟三種植有綠化植物的土壤表面覆蓋生物炭。
[0017]優選地，生物炭的施用量為600千克/公頃。
[0018]該技術利用園林綠化廢棄物制備的生物炭覆蓋于園林植物，對于提高綠地土壤的肥力，對維護改善城市綠地土壤生態系統的良性循環、促進植物生長起著重要作用，同時，園林植物廢棄物生物炭基質的應用還可大大減少綠化建設中購買的農田土和肥料，對保護耕地和有限的土壤資源具有重要的意義，既有很好的環境效益，又有很高的經濟價值，具有安全、環保、高效等突出優點。與現有技術中相比，即專利號為201210078182.5，名稱為“生物炭的制備方法”，本發明所公開的利用園林綠化廢棄物制備生物炭的方法，可以實現連續進料，并配有用于處理煙氣、焦油、木醋油的冷卻水處理系統，更具有商業利用價值，生產效率高，也更加環保。
[0019]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
1、充分發揮了生物炭環保經濟，保肥、保濕效果好，促進園林植物生長等優點；
2、克服了目前園林綠化廢棄物處置中保肥保濕效果差，容易發生病蟲害的不足。
[0020]
【附圖說明】
[0021]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
圖1是園林綠化植物廢棄物生物炭制備流程圖。
[0022]圖2是實施例1中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對紫嬌花分支影響的對比圖；
圖3是實施例1中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對紫嬌花蓬徑影響的對比圖；
圖4是實施例1中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對紫嬌花高度影響的對比圖；
圖5是實施例1中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對紫嬌花黃葉、枯葉和不良長勢影響的對比圖；
圖6是實施例1中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對紫嬌花新葉、萌芽和開花影響的對比圖；
圖7是實施例2中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對北美海棠地徑影響的對比圖；
圖8是實施例2中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對北美海棠蓬徑影響的對比圖；
圖9是實施例2中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對北美海棠高度影響的對比圖；
圖10是實施例2中園林綠化覆蓋廢棄物生物炭，廢棄物生物炭以及對照對北美海棠萌芽、不良長勢、枯枝影響的對比圖
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干調整和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0024]實施例1
本實施例的園林綠化廢棄物生物炭制備和施用流程如圖1所示，具體步驟如下:
1、園林綠化廢棄物收集。包括枯枝落葉(植物凋落物)、喬灌木修剪物(間伐物)、草坪修剪物、雜草、花園和花壇內廢棄草花等
2.園林綠化植物廢棄物的風干、粉碎。將原料的含水量在20%以下。可以根據綠化植物本身大小或粉碎粒徑的需求選擇不同類型的粉碎機，粉碎機應有合格的產品質量保證書，作為生物炭制備用一般宜選擇細粒徑的粉碎機。
[0025]3.粉碎場地。遠離生活區或景區