[發明專利]一種利用過熱蒸汽將設施農業有機廢棄物變為栽培基質的方法

在審

• 申請號: 202011005290.0
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112167006A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 張冬冬;陳雪嬌;戚智勇;周晚來;林偉;楊睿;王虹;李杰
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院都市農業研究所
• 主分類號: A01G24/20
• 分類號: A01G24/20
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明提供一種利用過熱蒸汽將設施農業有機廢棄物變為栽培基質的方法，屬于植物栽培領域，包括將有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲狀碎屑；經過粉碎后的有機廢棄物直接被送入經過預熱的反應器內進行反應；在反應器內填充入反應物后，使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱；過熱蒸汽在反應器內與反應物接觸，反應物快速升溫，物料中的水分在高溫狀態下快速蒸發，緊接著反應物開始進入裂解反應；在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫，所得產品可以直接作為基質使用。利用過熱蒸汽驅動的不完全裂解反應，將有機廢棄物轉化成可以用于設施生產的基質原料，將其中不利于作為基質的一些成分去除掉，并且同時將有機廢棄物的主體成分和結構保留。

技術領域

本發明屬于植物栽培技術領域，具體涉及一種利用過熱蒸汽將設施農業有機廢棄物變為栽培基質的方法。

背景技術

設施農業是未來農業發展的重點方向，是解決土壤危機，城市綠色食物供應的關鍵技術，但同時大量集中的農業生產也會產生很多不可以被人類食用的有機廢棄物，例如莖稈葉或者腐敗的果實等，這些物質會產量巨大，難以處理，會對環境造成大量的問題。

主流的處理方法是將這些有機廢棄物進行收集后堆肥或者發酵，但這些過程普遍用時較長且無法徹底的處理掉有機廢棄物。也有些方法是將有機廢棄物收集后直接作為栽培基質使用(CN103907519A，CN103597925B)，但由于農業生產過程中的有機廢棄物通常含有很多不利于植物生產的成分，因此該方法制作的產品無法作為基質使用，因為里面含有很多會對植物生產起到副作用的物質，會降低植物的生產性能，影響作物的產量。另一種新型的研究路徑是嘗試利用熱化學處理的方法將一些有機廢棄物變成一種可以替代泥炭功能的產品，但這類研究并不能直接將有機廢棄物變成基質的原材料，此外該技術目前在設施農業有機廢棄物處理方面還沒有案例。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用過熱蒸汽將設施農業有機廢棄物變為栽培基質的方法，以解決上述背景技術中提出的問題；本發明所用的不完全裂解反應，通過控制反應溫度在有機廢棄物主體成分(木質素，纖維素)不受影響或者受極小影響的前提下，將酚類物質去除(裂解或揮發)，這樣后續的產品就可以作為基質使用了。本發明使用過熱蒸汽驅動不完全裂解反應，通過過熱蒸汽的特點使得產品的孔隙率和保水能力得到一定的提升，從而更加適合作為基質使用。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：一種利用過熱蒸汽將設施農業有機廢棄物變為栽培基質的方法，包括以下步驟：

S101：收集設施農業中的有機廢棄物，并將所有有機廢棄物通過粉碎機破碎成絲狀碎屑或粉狀碎屑；

S102：經過粉碎后的有機廢棄物不需經過烘干，直接被送入已經經過了預熱的反應器內進行反應；

S103：在反應器內填充入反應物后，使用過熱蒸汽對反應物進行進一步加熱；

S104：過熱蒸汽在反應器內與反應物接觸，快速將熱量傳遞給反應物，反應物快速升溫，物料中的水分在高溫狀態下快速蒸發，緊接著反應物開始進入裂解反應；

S105：在反應進入深度裂解前將有機物取出反應器并快速降溫，所得產品經過了過熱蒸汽的處理后，其中不利于植物生長的成分被大量去除，而剩余部分尚未碳化，所得產品可以直接作為基質使用。

作為優選，步驟S101中，所述絲狀碎屑的直徑小于5mm，長度短于50mm。

作為優選，步驟S102中，所述反應器溫度控制在150-800℃之間。

作為優選，步驟S102中，所述反應器溫度控制的最優溫度區間為180-400℃。

作為優選，步驟S103中，所述裂解反應時間控制在0-2小時。

作為優選，步驟S103中，所述裂解反應的最優反應時間區間在0.5-1小時。