專利名稱：：一種園林植物專用栽培基質(zhì)的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種園林植物專用栽培基質(zhì)的生產(chǎn)方法，尤其是一種以城市生活污水廠污泥堆肥生產(chǎn)園林植物專用栽培基質(zhì)的方法。(二)
背景技術(shù)：
：隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展和城市化的發(fā)展，城鄉(xiāng)生活垃圾、畜禽養(yǎng)殖廢棄物以及農(nóng)村的秸稈等有機固體廢棄物出路問題面臨的形勢日益嚴峻，處理不善就會造成對環(huán)境的污染，而對它們的處理處置往往要占據(jù)其它的環(huán)境資源和能源。然而，這些有機廢棄物都有一些共同的資源性質(zhì)，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可以為植物的生長提供優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)源。在倡導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟、效率優(yōu)先、構(gòu)建社會主義和諧社會的新形勢下，亟待對這些廢棄物的資源化循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)進行開發(fā)。城市生活污水處理廠污泥是指城市污水處理廠在凈化污水的同時產(chǎn)生的副產(chǎn)品，污水在處理凈化過程中大量的污染物和有機物聚集在污泥中，形成一種具有特殊理化性質(zhì)的固體廢棄物。隨著城市化的進一步發(fā)展，我國污水處理設(shè)施的普及，污泥產(chǎn)量大幅度增加，目前我國干污泥年產(chǎn)量已達近40萬噸，折合濕污泥IOOO萬噸(含水率以96%計)。污泥處理投資和運行費用巨大，分別占污水廠總費用的12%30%和20%50%，給污水處理廠造成極為沉重的負擔。大量的未經(jīng)處理的污泥任意堆放，產(chǎn)生大量的臭氣，滲濾液還會對地下水的安全產(chǎn)生威脅，對環(huán)境造成二次污染。目前，對污泥的處理處置途徑卻面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的污泥處理處置方法(包括農(nóng)用、填埋、焚燒、排海等)中，排海處置因?qū)Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)的嚴重危害，已被禁止使用；填埋處理是應(yīng)用較多的污泥處置方法之一，但可用于填埋的土地資源越來越少，而且它對地下水和大氣環(huán)境的威脅難以避免，因此，應(yīng)用前景黯淡；焚燒是一種較徹底的污泥處置方法，然而，一方面其昂貴的投資、運行費用使其難以廣泛推廣應(yīng)用，另一方面，污泥中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和許多良好的改土性能被抹煞，造成資源的浪費，一些發(fā)達國家已明令禁止對生物固體廢棄物的焚燒處理；污泥農(nóng)用是最早和應(yīng)用最廣的一種污泥處置方法，因其較高的資源化利用程度而被視為最有前途的污泥處置途徑。但是由于污泥聚集了污水中大部分的污染物，特別是高累積性的重金屬物質(zhì)，因而其農(nóng)田利用的生態(tài)風(fēng)險很大，容易引起大范圍的重金屬二次污染，使其大規(guī)模、長期的農(nóng)田處理處置蒙上嚴重的陰影，也使污泥成為日益突出的城市環(huán)境問題。因此，如何將產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥無害化、資源化，已成為世界環(huán)境界深為矚目的課題之一。堆肥是利用自然界廣泛存在的細菌、放線菌、真菌等微生物，有控制地促進固廢中可生物降解的有機物向穩(wěn)定的類腐殖質(zhì)物質(zhì)生化轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程，它既能降解有機質(zhì)殺死固廢中的病原菌又能提供穩(wěn)定高效的堆肥產(chǎn)品。污泥高溫堆肥技術(shù)20世紀初就在發(fā)達國家研究成功，目前在英國、美國、德國、日本等國家都已經(jīng)采用高溫堆肥技術(shù)對城市固體廢棄物進行無害化處理，如美國每年約有49%的城市污泥資源化施用與農(nóng)田或林地。我國污泥的有機質(zhì)平均含量為37.18%，總氮、總磷和總鉀平均含量分別為3.03%、1.52%、0.69%，均超過國家堆肥所需要的養(yǎng)分標準，所以污泥可成為良好的有機源。污泥養(yǎng)分含量高于一般的畜禽糞便，堆肥腐熟速度也比普通農(nóng)家肥迅速。大量的研究已經(jīng)證實，堆肥產(chǎn)品的應(yīng)用前景十分廣闊。城市污泥堆肥由于含有的大量N、P、K和多種微量營養(yǎng)元素及豐富的有機質(zhì)，在用作堆肥提高土壤生產(chǎn)力，改善栽培植物品質(zhì)方面是一種重要的戰(zhàn)略資源。另外，隨著人們生活質(zhì)量的提高，我國園林綠化植物的種植量越來越大，相應(yīng)的栽培基質(zhì)需求量也很高，一些名貴的觀賞性花卉由于沒有合適的基質(zhì)配方，還需要從國外進口種苗，而多數(shù)的苗木花卉移苗時要帶走大量肥沃耕層熟土，直接增加運輸費用，而且長期種植苗木對土壤的破壞性很大，使地力下降、地面下陷，直接影響土壤的持續(xù)生產(chǎn)能力。目前，普遍采用的栽培基質(zhì)是草炭和巖棉，但是由于天然草炭的挖掘?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴重威脅，而且?guī)r棉不可降解，長期也會造成嚴重的環(huán)境污染。因此，世界各國都在尋找草炭和巖棉的替代品。近年來，人們利用農(nóng)業(yè)有機廢棄物作為栽培基質(zhì)，但是存在化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性差、鹽分高、有機質(zhì)低、陽離子交換能力差等不利因素，而堆肥產(chǎn)品則克服這些缺點，已經(jīng)成為逐漸替代草炭的基質(zhì)材料。然而，現(xiàn)階段國內(nèi)在堆肥產(chǎn)品的開發(fā)與使用方面主要集中于農(nóng)業(yè)應(yīng)用，專用于栽培基質(zhì)的堆肥產(chǎn)品鮮有報道。因此，適時開展污泥堆肥生產(chǎn)園林植物栽培基質(zhì)技術(shù)的研發(fā)和推廣具有巨大的社會、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。因此，城市生活污水處理廠污泥堆肥生產(chǎn)園林植物栽培基質(zhì)技術(shù)是在高溫耗氧堆肥的技術(shù)基礎(chǔ)上，研究主料污泥和藥渣等輔料的理化性質(zhì)，對堆肥初始物料和堆肥過程進行優(yōu)化，解決了脫水污泥含水量高、不易發(fā)酵的關(guān)鍵技術(shù)，其主要工藝是將脫水污泥與藥渣等輔料按照一定比例均勻混合后，在一定條件下經(jīng)過中溫微生物和高溫微生物的降解，以及后腐熟陳化階段得到腐殖化程度較高的堆肥產(chǎn)品，最后對堆肥產(chǎn)品進行改良，根據(jù)不同植物生長特性，開發(fā)出營養(yǎng)元素含量高、理化性質(zhì)適合的園林植物專用栽培基質(zhì)產(chǎn)品，為城市有機固體廢棄物的無害化、減量化處置與資源化利用尋找最佳出路。
發(fā)明內(nèi)容針對
背景技術(shù)：
中存在的問題，本發(fā)明利用現(xiàn)有的城鄉(xiāng)有機固體廢棄物資源，如低重金屬含量的城市生活污水處理廠脫水污泥、中藥廠廢渣等，提供一種以城市生活污水廠污泥堆肥生產(chǎn)園林植物專用栽培基質(zhì)的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是—種園林植物專用栽培基質(zhì)的生產(chǎn)方法，所述方法包括以質(zhì)量比(以濕重計)為3:o.52:13的脫水污泥、木屑和廢棄藥渣為主要原料經(jīng)堆肥處理獲得所述園林植物專用栽培基質(zhì)；所述脫水污泥為城市生活污水處理廠經(jīng)脫水至含水量90%(w/w)以上的污泥；所述廢棄藥渣為中藥廠廢棄的中藥渣，含有約55%(w/w)的水分；所述堆肥處理方法如下將原料混合均勻后，采用條垛式堆肥方式進行堆肥處理，每周翻堆23次，翻堆時添加冷水控制堆體含水率為6070%，堆肥周期為1040天，夏季堆肥周期約為30天，高溫期約為15天；冬季堆肥周期約為40天，高溫期約為10天。所述原料中脫水污泥、木屑和廢棄藥渣質(zhì)量比優(yōu)選為3:1:2。所述廢棄藥渣經(jīng)破碎處理至顆粒長度小于lcm。為增加栽培基質(zhì)保水性能，所述原料中還可添加質(zhì)量為脫水污泥、木屑和廢棄藥渣質(zhì)量總和2%的保水劑。所述保水劑為樹脂保水劑，白色膠粒狀，屬有機高分子交聯(lián)物質(zhì)，表觀密度為0.60g/cm3，對去離子水的吸水能力為54.3mL/g，吸水后體積膨大，呈無色膠粒狀，吸水后溶4液呈中性，pH值為7.06;作為育苗基質(zhì)施用時添加，添加量約2%?？刹捎檬匈徤唐?，如沈陽基石雙龍化工有限公司的JS-1或JS-2型高吸水樹脂。本發(fā)明通過中試規(guī)模的堆肥試驗，對污泥與藥渣等城鄉(xiāng)有機固體廢棄物聯(lián)合堆肥的可行性進行了研究，以期在廢棄物綜合利用的同時尋求減少氮素損失并且提高產(chǎn)品品質(zhì)的堆肥初始物料配比和工藝流程。試驗采用定期翻堆的條垛式堆肥方式，分別考察了污泥、污泥+木屑和污泥+木屑+藥渣不同配比條件下堆肥的物理特征和碳、氮變化特征；以純污泥和污泥與木屑以3:l混合作為兩種對照，分別設(shè)兩個水平的藥渣添加量(加污泥用量的1/3和2/3)，同時添加木屑調(diào)節(jié)碳氮比，原料聯(lián)合堆置40天，定期翻堆、采樣分析有機碳、總氮、氨氮和硝態(tài)氮等的變化，考察不同處理的氮素損失率和溫度變化。具體試驗過程如下將原材料按表1的比例混勻，條垛式堆置成高1.5m，寬2m，長15m的堆體，采用翻堆供氧，分別在堆體形成的第0，3，7，10，14，17，21，28，38和40天翻堆，取樣。取樣方法為在每個堆體長度方向上等距離選取4個剖面，在翻堆過程中，分別在各個剖面上5點取樣。每次樣品總重量在500g左右。試驗過程中采用添加冷水控制含水率在65%70%之間，腐熟階段不澆水讓堆體水分自然蒸發(fā)至35%以下。表1:堆肥組成成分及理化性質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>溫度是影響微生物活性最顯著的因子，常作為反映堆肥過程中微生物生化活動量的宏觀指標。整個堆肥過程中CK1的溫度隨著堆肥時間的增加而上升，但未能上升至50°C以上。Yl與Y2的溫度在反應(yīng)開始第三天溫度便分別升高到45t:，48t:，45t:和52t:開始高溫階段的反應(yīng)，CK2在第5天才上升至45t:，升溫速度較慢。Yl的高溫階段持續(xù)到第17天左右溫度開始逐漸下降至環(huán)境溫度，進入腐熟階段。Y2的高溫期持續(xù)到第28天才開始進入腐熟階段，且腐熟階段持續(xù)時間較長，反應(yīng)過程中最高溫度達到6(TC以上。CK1的C/N最低，溫度低，上升速度慢。除CK1以外，其他處理高溫階段溫度均保持在55t:以上三天，均達到衛(wèi)生標準。試驗結(jié)果表明添加木屑和藥渣等輔料有助于堆肥反應(yīng)快速啟動，促使溫度上升并保持55°C以上高溫期約兩周以上；藥渣的添加量若超過40%，則經(jīng)過40天堆肥后，堆體溫度仍高于環(huán)境溫度，會延長后腐熟階段；添加藥渣的處理升溫快，保氮效果好于純污泥堆肥的對照。與同類堆肥研究相比，本發(fā)明技術(shù)可以使污泥堆肥快速升溫，降低C/N，促進堆肥腐熟，堆肥周期平均縮短1020天，且利用污泥和藥渣聯(lián)合堆肥技術(shù)所生產(chǎn)的基質(zhì)產(chǎn)品具有含水量低(約為30%)，營養(yǎng)元素含量高(N+P+K>15g/kg)，便于儲存、運輸和使用等特點?；|(zhì)產(chǎn)品對植物生長具有顯著地促進作用，因此，污泥與藥渣的聯(lián)合堆肥完全可以替代傳統(tǒng)的草炭作為植物栽培基質(zhì)，而且比泥炭具有更好的生產(chǎn)效率和生態(tài)效益。本發(fā)明采用的主要堆肥輔料——中藥廠廢棄物藥渣含有多種有利于植物生長的微量元素，而且具有較大孔隙度，能夠促進污泥堆肥的發(fā)酵過程，改良基質(zhì)產(chǎn)品的性質(zhì)，對施用在土壤中的化肥有緩釋作用，同時也適合無土栽培基質(zhì)的開發(fā)，是一種比較合適的污泥堆肥輔料。因此，污泥和藥渣的聯(lián)合堆肥不僅可以優(yōu)化污泥的堆肥效率，也為中藥廠藥渣的處置與利用開辟了新的途徑。(四)圖l為本發(fā)明工藝流程圖。(五)具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此實施例1:(1)堆肥工藝流程堆肥工藝流程見圖1。具體如下將藥渣破碎處理為長度小于lcm的顆粒；按照一定比例(濕重比)分別稱量脫水污泥、木屑和藥渣；在混料系統(tǒng)中將脫水污泥和破碎好的藥渣以及木屑混合均勻；控制原料的含水量、碳氮比和pH值在合適范圍；進入發(fā)酵系統(tǒng)采用條垛式堆肥進行初步堆肥發(fā)酵(一次發(fā)酵)，定期翻堆供氧，并控制堆體含水率；堆肥過程產(chǎn)生的三廢物質(zhì)進入肥料收集系統(tǒng)集中處理；初步發(fā)酵產(chǎn)品過篩后去除大于lcm以上的木屑、稻草等雜物，進入發(fā)酵系統(tǒng)進行二次發(fā)酵；同時堆溫開始下降，則表明生物發(fā)酵有機肥已進入腐熟階段；陳化階段堆肥再延續(xù)發(fā)酵35天后可將生物發(fā)酵堆肥曬干或烘干，含水量控制在30%以下，進入倉庫堆放；精選腐熟產(chǎn)品包裝銷售；作為育苗基質(zhì)施用時可添加適量保水劑(樹脂類保水劑)以增強產(chǎn)品的保水性能。(2)堆肥原料及配比主料為城市生活污水處理廠脫水污泥(含水量約90%);輔料為木屑和中藥廠廢棄物藥渣(含水量約為55X，經(jīng)破碎處理后顆粒長度小于lcm);污泥、木屑與藥渣的濕重比約為3:1:2，并控制堆體的初始含水率為65%70%，碳氮比為1316，pH值為78之間。(3)堆肥方式條垛式堆肥(堆體高約1.5m，寬約2m，長度隨場地大小決定)；定期翻堆供氧(翻堆頻率為每周23次)；翻堆時適當添加冷水，控制堆體含水率在60%70%之間；堆肥場地應(yīng)通風(fēng)良好，且有遮雨措施。(4)堆肥周期夏季堆肥周期約為30天，高溫期約為15天；冬季堆肥周期約為40天，高溫期約為10天；適當延長堆體后腐熟與陳化時間，保障堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。(5)堆肥產(chǎn)品性能優(yōu)化添加保水劑(生產(chǎn)企業(yè)沈陽基石雙龍化工有限公司；產(chǎn)品名稱高吸水樹脂；型號JS-1)以增加栽培基質(zhì)的保水性能。采用的保水劑為樹脂保水劑，白色膠粒狀，屬有機高分子交聯(lián)物質(zhì)，表觀密度為0.60g/cm3，對去離子水的吸水能力為54.3mL/g，吸水后體積膨大，呈無色膠粒狀，吸水后溶液呈中性，pH值為7.06;作為育苗基質(zhì)施用時添加，添加量約2%(w/w)。(6)堆肥產(chǎn)品質(zhì)量控制園林植物栽培基質(zhì)產(chǎn)品的主要理化性質(zhì)應(yīng)符合下表要求。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種園林植物專用栽培基質(zhì)的生產(chǎn)方法，所述方法包括以質(zhì)量比為3∶0.5～2∶1～3的脫水污泥、木屑和廢棄藥渣為主要原料經(jīng)堆肥處理獲得所述園林植物專用栽培基質(zhì)；所述脫水污泥為城市生活污水處理廠經(jīng)脫水至含水量90％以上的污泥；所述廢棄藥渣為中藥廠廢棄的中藥渣；所述堆肥處理方法如下將原料混合均勻后，采用條垛式堆肥方式進行堆肥處理，每周翻堆2～3次，翻堆時添加冷水控制堆體含水率為60～70％，堆肥周期為10～40天。2.如權(quán)利要求1所述的栽培基質(zhì)，其特征在于所述原料脫水污泥、木屑和廢棄藥渣質(zhì)量比為3:i:2。3.如權(quán)利要求1所述的栽培基質(zhì)，其特征在于所述廢棄藥渣經(jīng)破碎處理至顆粒長度小于lcm。4.如權(quán)利要求1所述的栽培基質(zhì)，其特征在于所述原料中還添加有質(zhì)量為脫水污泥、木屑和廢棄藥渣質(zhì)量總和2%的保水劑。全文摘要本發(fā)明提供了一種園林植物專用栽培基質(zhì)的生產(chǎn)方法，所述方法包括以質(zhì)量比(以濕重計)為3∶0.5～2∶1～3的脫水污泥、木屑和廢棄藥渣為主要原料經(jīng)堆肥處理獲得所述園林植物專用栽培基質(zhì)；所述脫水污泥為城市生活污水處理廠經(jīng)脫水至含水量90％以上的污泥；本發(fā)明采用的主要堆肥輔料——中藥廠廢棄物藥渣含有多種有利于植物生長的微量元素，而且具有較大孔隙度，能夠促進污泥堆肥的發(fā)酵過程，改良基質(zhì)產(chǎn)品的性質(zhì)，對施用在土壤中的化肥有緩釋作用，同時也適合無土栽培基質(zhì)的開發(fā)，是一種比較合適的污泥堆肥輔料。文檔編號A01G31/00GK101715712SQ20091015496公開日2010年6月2日申請日期2009年12月7日優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日發(fā)明者王繁申請人:杭州師范大學(xué)