[发明专利]一种利用过热蒸汽将设施农业有机废弃物变为栽培基质的方法

说明书

本发明提供一种利用过热蒸汽将设施农业有机废弃物变为栽培基质的方法，属于植物栽培领域，包括将有机废弃物通过粉碎机破碎成丝状碎屑；经过粉碎后的有机废弃物直接被送入经过预热的反应器内进行反应；在反应器内填充入反应物后，使用过热蒸汽对反应物进行进一步加热；过热蒸汽在反应器内与反应物接触，反应物快速升温，物料中的水分在高温状态下快速蒸发，紧接着反应物开始进入裂解反应；在反应进入深度裂解前将有机物取出反应器并快速降温，所得产品可以直接作为基质使用。利用过热蒸汽驱动的不完全裂解反应，将有机废弃物转化成可以用于设施生产的基质原料，将其中不利于作为基质的一些成分去除掉，并且同时将有机废弃物的主体成分和结构保留。

技术领域

本发明属于植物栽培技术领域，具体涉及一种利用过热蒸汽将设施农业有机废弃物变为栽培基质的方法。

背景技术

设施农业是未来农业发展的重点方向，是解决土壤危机，城市绿色食物供应的关键技术，但同时大量集中的农业生产也会产生很多不可以被人类食用的有机废弃物，例如茎秆叶或者腐败的果实等，这些物质会产量巨大，难以处理，会对环境造成大量的问题。

主流的处理方法是将这些有机废弃物进行收集后堆肥或者发酵，但这些过程普遍用时较长且无法彻底的处理掉有机废弃物。也有些方法是将有机废弃物收集后直接作为栽培基质使用(CN103907519A，CN103597925B)，但由于农业生产过程中的有机废弃物通常含有很多不利于植物生产的成分，因此该方法制作的产品无法作为基质使用，因为里面含有很多会对植物生产起到副作用的物质，会降低植物的生产性能，影响作物的产量。另一种新型的研究路径是尝试利用热化学处理的方法将一些有机废弃物变成一种可以替代泥炭功能的产品，但这类研究并不能直接将有机废弃物变成基质的原材料，此外该技术目前在设施农业有机废弃物处理方面还没有案例。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用过热蒸汽将设施农业有机废弃物变为栽培基质的方法，以解决上述背景技术中提出的问题；本发明所用的不完全裂解反应，通过控制反应温度在有机废弃物主体成分(木质素，纤维素)不受影响或者受极小影响的前提下，将酚类物质去除(裂解或挥发)，这样后续的产品就可以作为基质使用了。本发明使用过热蒸汽驱动不完全裂解反应，通过过热蒸汽的特点使得产品的孔隙率和保水能力得到一定的提升，从而更加适合作为基质使用。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：一种利用过热蒸汽将设施农业有机废弃物变为栽培基质的方法，包括以下步骤：

S101：收集设施农业中的有机废弃物，并将所有有机废弃物通过粉碎机破碎成丝状碎屑或粉状碎屑；

S102：经过粉碎后的有机废弃物不需经过烘干，直接被送入已经经过了预热的反应器内进行反应；

S103：在反应器内填充入反应物后，使用过热蒸汽对反应物进行进一步加热；

S104：过热蒸汽在反应器内与反应物接触，快速将热量传递给反应物，反应物快速升温，物料中的水分在高温状态下快速蒸发，紧接着反应物开始进入裂解反应；

S105：在反应进入深度裂解前将有机物取出反应器并快速降温，所得产品经过了过热蒸汽的处理后，其中不利于植物生长的成分被大量去除，而剩余部分尚未碳化，所得产品可以直接作为基质使用。

作为优选，步骤S101中，所述丝状碎屑的直径小于5mm，长度短于50mm。

作为优选，步骤S102中，所述反应器温度控制在150-800℃之间。

作为优选，步骤S102中，所述反应器温度控制的最优温度区间为180-400℃。

作为优选，步骤S103中，所述裂解反应时间控制在0-2小时。

作为优选，步骤S103中，所述裂解反应的最优反应时间区间在0.5-1小时。