申請日2015.07.11
公開(公告)日2015.10.21
IPC分類號C05G3/00
摘要
本發(fā)明涉及一種污泥炭基生物有機肥及其制備方法，按重量計，包括污泥炭基質載體占40%-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占7%-14.5%，骨粉占8%-13%，膨潤土占7%-11%，木醋酸液占2%-5%，微量元素占2%-4%，活性因子占0.1%-0.5%，有益菌劑占0.5%-1%進行配料。生態(tài)肥制備方法，1)污泥炭的制備;2)干燥無霉菌牛糞的制備;3)將原料按照上述的重量份數(shù)混合;4)將上述配料進行粉碎;5)將步驟4篩分出的配料添加2%~5%的木醋酸液和適量的水調和攪拌;6、)造粒、干燥;7)包裝。本發(fā)明可有效的解決土壤中重金屬污染對作物的影響、土壤板結、土壤肥力降低的問題，同時還可改善土壤酸堿度，尤其對北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時還能降低CO2以及N2O的排放量。
權利要求書
1.一種污泥炭基生物有機肥，其特征在于：包括污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤土、木醋酸液、微量元素、活性因子以及有益菌劑;
上述組分按重量計，污泥炭占40-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占9%-16.5%，骨粉占5%-10%，膨潤土占6%-11%，木醋酸液占2%-5%，微量元素占2%-4%，活性因子占0.1%-0.5%，有機菌劑占0.5%-1%進行配料。
2.一種如權利要求1所述的污泥炭基生物有機肥的制備方法，其特征在于：其生產步驟為：
1)、污泥炭的制備：污泥炭是由污泥通過炭化獲得;
2)、干燥無霉菌牛糞的制備：在牛糞發(fā)酵是加入微生物廢料發(fā)酵劑，同時加入骨粉一起發(fā)酵，發(fā)酵時間為3~7天;
3)、配料：將污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤土、微量元素、活性因子以及有益菌劑進行按照權利要求1所述的重量份數(shù)混合;
4)、粉碎、篩分：將上述配料進行粉碎，粉碎后通過60~80目篩進行篩分;
5)、攪拌混合：將步驟4篩分出的配料添加2%~5%的木醋酸液和適量的水調和攪拌;
6、)、造粒：通過造粒設備進行造粒，粒徑在3~5mm，然后將在105℃的熱風下干燥，干燥后游離水的含量≤20%;
7)、干燥后在室溫條件下冷卻至28℃以下進行包裝。
說明書
一種污泥炭基生物有機肥及其制備方法
技術領域
本發(fā)明屬于污泥再生利用生產技術領域，特別是涉及一種污泥炭基生物有機肥及其制備方法。
背景技術
目前工業(yè)廢水的處理大多采用活性污泥法，它具有基建投資省、處理效果好的優(yōu)點，但它一直存在一個最大的弊端，那就是在運行過程中會產生大量的剩余污泥。剩余污泥通常含有相當量的有毒有害物質及未穩(wěn)定化的有機物，如果不進行妥善的處理與處置，將會對環(huán)境造成直接或潛在的污染。在傳統(tǒng)活性污泥法中，每降解1kgBOD5(biochemical Oxygen Demand，五日生化需氧量)會產生大約15~100 L的剩余污泥，用于處理或處置剩余污泥的費用約占污水處理總費用的25%~65%。隨著一些新環(huán)境法的頒布和實施，對污水處理要求的深度和廣度都大幅增加，必然會導致剩余污泥的產量越來越大，顯而易見，污泥的處理與處置將成為環(huán)境領域的一大難題。 目前對剩余污泥的處理與處置，存在有效性和經濟性兩方面的問題，首先，尚無一種可以推而廣之同時對環(huán)境無污染的有效方法，常用的污泥處置方法有農業(yè)利用、填埋、焚燒和投放遠洋等，但這些處置方法無一例外地都存在弊端。如污泥中重金屬的含量通常超過農用污泥重金屬最高限量的規(guī)定，尤其是現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，使污泥中重金屬含量和有毒有害物質增加，大大降低了農用的可能。此外，污泥中還含有病原體、寄生蟲卵等，如果農業(yè)利用不當，將對人類的健康造成嚴重的危害。填埋處置容易對地下水造成污染，同時大量占用土地。焚燒處置雖然可以使污泥體積大幅減小，且可滅菌，但焚燒設備的投資和運行費用都比較大。投放遠洋雖然在短期內可以避免海岸線及近海受到污染，但其長期危害可能非常嚴重，因此，已被世界上大多數(shù)國家所禁用。其次，各種污泥處理與處置方法需要的資金巨大，如在歐美，污泥處理基建費用占污水處理廠總基建費用的比例高達60~70%。隨著人們環(huán)保意識的增強，世界各國對于污泥排放所制定的標準越來越嚴格，這也將進一步加大污泥的處置費用和難度。剩余污泥的處理和處置不僅給污水處理廠帶來沉重的負擔，而且也成為各國政府和民眾密切關注的問題。
1、肥料是農作物的糧食，是農業(yè)生產中必不可少的基本生產資料。然而，我國多數(shù)地區(qū)因長期施用化學肥料已使土壤生態(tài)環(huán)境、土壤理化性狀以及土壤微生物區(qū)系受到了不同程度的破壞，尤其是過多施用單質化學肥料，已使土壤中營養(yǎng)元素比例嚴重失調，肥力供給能力下降，土壤板結加劇，根際土壤微生物優(yōu)勢種群大量減少，并在一定程度上對農產品品質造成了污染，使產品難以達到無公害食品的要求。目前，世界各國都在借助高科技手段，尋求新的肥源，其中炭基生物有機肥料是研究的重點。隨著生物質能源領域以及微生物領域科學技術的進步，各國農業(yè)科學家普遍認為，肥料要向高效、復合的方向發(fā)展，即應尋求一種新型炭基生物有機肥，不僅將氮、磷、鉀及微量元素配合使用，而且要將活性炭與微生物、有機質結合起來，發(fā)揮整體優(yōu)勢，以建立良性農田生態(tài)循環(huán)體系和作物營養(yǎng)綜合體系，充分利用土壤潛力，達到使作物增產增收最佳效果。
2、我國是一個發(fā)展中國家，又是一個農業(yè)大國，相對其他污泥處置方式而言，城市污泥的土地利用更符合我國國情，因此在我國有巨大的發(fā)展?jié)摿�。�?jù)統(tǒng)計，截至2014年3月底，全國市、縣累計建成污水處理廠3622座，污水處理能力每日約1.53億立方米。清華大學水政策研究中心主任傅濤預測，到2015年，全國全年城鎮(zhèn)污水處理廠濕污泥(含水率80%)產生量將達到3359萬噸�！吨袊勰嗵幚硖幹檬袌龇治鰣蟾�(2013)》中表明，我國污泥處置中填埋占比67%，堆肥12%，近18%去向不明，相當于超過80%的污泥并未得到無害化處理。污泥如果沒有得到有效處理，相當于花費巨量資金分離出的污染物又回到了環(huán)境中，等于白處理了。而遺憾的是，我國正面臨著由于八成污泥未處理，數(shù)千億元的污水處理費可能“打水漂”的尷尬局面。與此同時，污泥中含有豐富的有機質、氮、磷等營養(yǎng)元素，若能利用起來將是一種高效的有機肥，但由于污泥中還含有多種不等量的重金屬、病原微生物和微量的有機污染物等有害物質，對污泥的制肥還田帶來了困難。
3、土壤由礦物質、有機質和微生物三大部分組成，是農作物生長發(fā)育的基礎。土壤礦物質是土壤物質組成的主體，既是植物生長的基質，又是植物無機營養(yǎng)的主要來源。有機質是土壤供肥、保肥的重要物質基礎，又是形成土壤團粒結構和防止土壤板結的必要成份。微生物是土壤中活的有機體，是轉化土壤肥力不可缺少的活性物質。土壤微生物直接參與土壤物質和能量的轉化，腐殖質的形成和分解，養(yǎng)分釋放，氮素固定等土壤肥力形成和發(fā)育過程。因此，向土壤中增加有益微生物數(shù)量，能夠增強土壤微生物活性，從而提高了土壤的肥力。特別是農作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系的微生物活性對植物根部營養(yǎng)更為重要。
3.1在根際施用微生物類肥料，可增加根層土壤中有益菌類的數(shù)量和活性。在根際施用有機肥料能有效促進農作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系內有益菌類的活性，從而提高土壤肥力。微生物肥料中的微生物在其發(fā)酵和土壤內的生命活動過程中會產生大量的赤霉素和細胞激動素類物質，這些物質在與植物根系接觸后，會刺激作物生長，調節(jié)作物新陳代謝，從而產生增產效果。微生物肥料中的微生物在植物根部大量生長、繁殖，形成優(yōu)勢菌，抑制和減少了病原菌的繁殖機會，有的還具有拮抗病原菌的作用，起到了減輕作物病害的功效。從而減少農藥的使用，降低生產成本。
3.2在根際施用有機質類肥料，由于有機肥料中含有豐富的有機質、一定量的速效氮、磷、鉀和微量元素，養(yǎng)分比較全面。其中的有機質通過微生物活動后，可不斷釋放出植物生長所需的營養(yǎng)元素，因而肥效持久。豐富的有機質還可以改善土壤物理性狀，增加土壤團粒結構，從而使土壤疏松，減少土壤板結，有利于保水、保肥、通氣和促進根系發(fā)展，為農作物提供舒適的生長環(huán)璄。
3.3在根際施用生物質炭類肥料，由于生物質炭基肥料中的生物質炭是由植物生物質在完全或部分缺氧的情況下經熱解炭化產生的一類高度芳香化難熔性固態(tài)物質。生物質炭的元素組成主要包括碳(一般高達60%以上)、氫、氧等，其次是灰分(包括鉀、鈣、鈉、鎂、硅等)。生物質炭孔隙結構發(fā)達、比表面積巨大，同時還具有大量的表面負電荷以及高電荷密度的特性，能吸附固定水、土壤或沉積物中的無機離子(如Cu2+、Zn2+、Pb2+、Hg2+和NO3-等)及極性或非極性有機化合物。生物質炭作為可持續(xù)土壤管理的一個有效的輔助手段，主要通過以下三種方式改善土壤理化性質以及生物學性質來提高作物的產量。
3.3.1生物質炭的吸附性特別強，它如同海綿一樣，在土壤中起到保持水分、空氣和溶液的作用[20]。研究發(fā)現(xiàn),土壤中的生物質炭通過提高土壤的陽離子交換量來增強對陽離子的吸附，這主要是因為其表面可部分被輕度氧化形成羰基、酚基和醌基，研究結果表明往土壤中添加2%(w/w)的生物炭，67天后發(fā)現(xiàn)土壤的pH值、有機碳含量以及Ca、K、Mn、P的含量明顯升高，說明生物炭對一些元素(如Ca、K、Mn、P)具有很強的吸附性。生物質炭還可以吸附NO3- 、NH3，減少土壤的氨揮發(fā)，提高土壤的保肥能力。生物質炭的加入還會增強豆科植物的生物固氮能力，有研究表明施加生物質炭可以增加土壤對NH3和NH4+的吸收，減少N2O的排放以及NO3-的流失，從而影響氮循環(huán)。在自然環(huán)境下，生物質炭作為一種非完全燃燒的剩余物加入森林土壤中，土壤環(huán)境會得到改善。
3.3.2生物質炭疏松多孔的結構以及巨大的表面積為特殊類群的微生物的生長提供了溫床，從而促進土壤營養(yǎng)元素的循環(huán)。研究表明生物質炭的弱堿性、多孔性以及能夠保持水分和空氣的特點為微生物的聚集提供了條件。研究發(fā)現(xiàn)有些微生物可以把黑色碳作為生存的唯一碳源，說明土壤在加入生物質炭以后會促進某一類群微生物的生長，從而可以長期地提高土壤肥力。生物質炭的添加通常能促進菌根真菌對植物根部的侵染，增加菌根真菌的豐度。
3.3.3 生物質炭不僅是土壤的改良劑，而且可以起到有機肥的作用。
3.3.4施用生物質炭不僅能夠改善土壤理化性質、提高土壤肥力，還能夠吸附重金屬(如鎘、砷等)，減少植物對污染物的吸收，在一定程度上達到環(huán)境修復的效果。通過研究污泥炭對Hg有較好的吸附效果，吸附機理主要包括物理吸附、化學吸附、化學反應以及三者相結合的共同作用。經高溫炭化產生的生物質炭本身呈弱堿性，土壤添加生物質炭后pH值升高，引起土壤負電荷增加，導致土壤對重金屬的吸附也增加，進而降低了重金屬的生物利用度。此外,由于生物質炭本身含有氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素，一方面，這些元素的存在與重金屬形成競爭，另一方面也促進了植物生長。同時添加生物質炭后的土壤也表現(xiàn)出對農藥殘留的吸收，從而減少對地下水的污染。
發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種以污泥炭為基質的生物活性生態(tài)肥，可有效的解決土壤中重金屬污染對作物的影響、土壤板結、土壤肥力降低的問題，同時還可改善土壤酸堿度，尤其對北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時還能降低CO2以及N2O的排放量的污泥炭基生物有機肥。
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：
一種污泥炭基生物有機肥，其特征在于：包括污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤土、木醋酸液、微量元素、活性因子以及有益菌劑;
上述按重量計，污泥炭占40-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占9%-16.5%，骨粉占5%-10%，膨潤土占6%-11%，木醋酸液占2%-5%，微量元素占2%-4%，活性因子占0.1%-0.5%，有機菌劑占0.5%-1%進行配料。
一種污泥炭基生物有機肥的制備方法，所述的污泥炭基生物有機肥的生產步驟為：
1)、污泥炭的制備：污泥炭是由污泥通過炭化獲得;
2)、干燥無霉菌牛糞的制備：在牛糞發(fā)酵是加入微生物廢料發(fā)酵劑，同時加入骨粉一起發(fā)酵，發(fā)酵時間為3~7天;
3)、配料：將污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤土、微量元素、活性因子以及有益菌劑進行按照權利要求1所述的重量份數(shù)混合;
4)、粉碎、篩分：將上述配料進行粉碎，粉碎后通過60~80目篩進行篩分;
5)、攪拌混合：將步驟4篩分出的配料添加2%~5%的木醋酸液和適量的水調和攪拌;
6、)、造粒：通過造粒設備進行造粒，粒徑在3~5mm，然后將在105℃的熱風下干燥，干燥后游離水的含量≤20%;
7)、干燥后在室溫條件下冷卻至28℃以下進行包裝。
本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：以污泥炭為基質的生物有機肥，可有效解決污泥廠的污泥處理難的問題，污泥炭基生物有機肥的生產還可有效的解決土壤中重金屬污染對作物的影響、土壤板結、土壤肥力降低的問題，同時還可改善土壤酸堿度，尤其對北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時還能降低CO2以及N2O的排放量。可提高土壤有機質、增加土壤的空隙度、降低土壤的容重，同時提高土壤保水保肥的能力并改良鹽堿地，補充土壤中的養(yǎng)料，凈化土壤中的致病菌，提高農作物的抗病性，同時還能分解土壤化學農藥及化肥的殘留物質。可吸收土壤中的重金屬(汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷)，達到零污染零排放，凈化作物生長環(huán)境，環(huán)保。促進作物生長，提高產量、提高含糖量，改善產品品質等功效。是當前發(fā)展自然農業(yè)、綠色農業(yè)、有機農業(yè)，合理利用自然資源、節(jié)約能源、凈化環(huán)境和生產綠色無公害食品等具有重要的作用，是我國農業(yè)發(fā)展的新途徑。
