專利名稱：一種植物培養(yǎng)基質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物培植與環(huán)境保護的交叉領(lǐng)域，更為具體的說是涉及一種植物培養(yǎng)基質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
污水處理廠污泥的處理處置是污水處理工作的延續(xù)，傳統(tǒng)的污泥處理方法費用昂貴。在我國城市污水處理廠中，傳統(tǒng)的污泥處理工藝處理費用約占污水處理廠總運行費用的20% 50%。目前常用的污泥處置方式主要有填埋、焚燒、農(nóng)業(yè)和園林綠化用等。采用填埋的方式不僅占用大量的耕地 ，而且往往因沒有預(yù)先脫水，污泥很容易堵塞垃圾填埋場的滲濾液收集管道，影響排水系統(tǒng)的正常運行。污泥中含有大量的有機物，堆積發(fā)酵會產(chǎn)生甲烷等溫室氣體，并散發(fā)惡臭，甲烷是易燃易爆氣體，導致二次污染和垃圾填埋場的安全隱患。焚燒是污泥徹底無害化、最大程度減量化的措施，但容易產(chǎn)生大量的粉塵污染，且成本高昂。城市污泥富含有機質(zhì)，原本是較好的農(nóng)業(yè)肥料，氮、磷、鉀含量遠高于農(nóng)家肥，但其中含有寄生蟲和病菌等，而在我國污水處理廠排放的污泥未經(jīng)任何無害化處理處理直接農(nóng)用的約占60%以上。由于污泥養(yǎng)分活化度高，在水濕條件下極易出現(xiàn)養(yǎng)分流失，進入地表和地下徑流導致嚴重的二次環(huán)境污染，不僅對我國環(huán)境質(zhì)量和公眾健康造成威脅，同時也違背了我國污泥處理處置的減量化、穩(wěn)定化和無害化目標。隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高，生活和居住環(huán)境的改善包括家居綠化、市政建設(shè)綠化、樓頂陽臺綠化，礦山及尾礦地生態(tài)修復、集約化及設(shè)施農(nóng)業(yè)、流失土壤覆被及園林苗木生產(chǎn)等越來越受到人們的重視，因而對具有良好持水、保肥、透氣等理化性質(zhì)以及高養(yǎng)分含量的植物培養(yǎng)介質(zhì)有著巨大的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決生活污泥的環(huán)保處理，為此本發(fā)明提供一種污泥改性植物培養(yǎng)基質(zhì)的制造方法及由該方法制得的植物培養(yǎng)基質(zhì)，實現(xiàn)多種廢棄物的高效資源化利用。具體來說本發(fā)明公開了一種植物培養(yǎng)基質(zhì)，所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)是以生活污泥為基礎(chǔ)原料，配以爐渣、蚯蚓糞便混合而成，所述各組分的重量份比例為蚯蚓糞便O. 5飛份，污泥3(Γ75份，爐渣25 50份，所述污泥以干物質(zhì)量計算。進一步地，本發(fā)明還公開了所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)中還包含有黏土，黏土的重量份為25份以下。本發(fā)明所公開的植物培養(yǎng)基質(zhì)以城市生活污水污水處理廠污泥、城市富營養(yǎng)河道及湖泊清淤底泥為主要主要原料，通過與爐渣，可以是火力發(fā)電廠的煤渣，也可以是各種生活及工業(yè)爐渣混合，配合蚯蚓糞便甚至是黏土形成植物培養(yǎng)基質(zhì)，有效利用了污泥中所含的有機質(zhì)以及氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分，制備工藝簡單、成本低廉，具有廣泛的應(yīng)用前景。上述粘土優(yōu)選為天然粘土 ；所述蚯蚓糞便優(yōu)選為各種養(yǎng)殖蚯蚓糞便或農(nóng)田蚯蚓糞便。進而保證通過本發(fā)明公開的技術(shù)方案制備得到的植物培養(yǎng)基質(zhì)肥力好，養(yǎng)分含量聞。另外，本發(fā)明還公開了一種植物培養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)是以生活污泥為基礎(chǔ)原料，配以爐渣、蚯蚓糞便混合而成，所述各組分的重量份比例為蚯蚓糞便
O.5飛份，污泥30 75份，爐渣25 50份，所述污泥以干物質(zhì)量計算，制備方法包括以下步驟
預(yù)采集一定質(zhì)量的含水污泥，去除水分后，稱重，計算污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比；
將收集到的污泥進行稱重；并根據(jù)污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比計算其中所含的以干物質(zhì)量計算的污泥重量；然后按照組分比稱取適量的爐渣，將爐渣依次通過干燥，破碎處理，至直徑為5mm以下的干燥顆粒；
將污泥與爐渣按照組分比充分攪拌混勻，經(jīng)12(T230°C烘干，形成總孔間隙率為52% 85%的固體；
將達到總孔間隙率在52°/Γ85%的固體破碎至2. 5mm粒徑以下，篩選粒徑小于2. 5mm的顆粒； 按照組分比添加蚯蚓糞便，形成植物培養(yǎng)基質(zhì)。優(yōu)選地，所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)中還包含有黏土，黏土的重量份為25份以下，制備方法包括以下步驟
預(yù)采集一定質(zhì)量的含水污泥，去除水分后，稱重，計算污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比；
將收集到的污泥進行稱重；并根據(jù)污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比計算其中所含的以干物質(zhì)量計算的污泥重量然后按照組分比稱取適量的爐渣以及黏土，將爐渣和黏土依次通過干燥，破碎處理，至直徑為5_以下的干燥顆粒；
將污泥與爐渣、黏土按照組分比充分攪拌混勻，經(jīng)12(T230°C烘干，形成總孔間隙率為52% 85%的團粒；
將達到總孔間隙率在52°/Γ85%的團粒破碎至2. 5mm粒徑以下，篩選粒徑小于2. 5mm的顆粒；
按照組分比添加蚯蚓糞便，形成植物培養(yǎng)基質(zhì)。烘焙時間一般在12至48小時之間，烘焙的主要是盡量保證混合組分在烘干過程中固化形成團粒結(jié)構(gòu)，同時在此過程中殺滅污泥中的寄生蟲和病菌，因此烘焙時間可以根據(jù)具體原料的不同，團粒結(jié)構(gòu)形成情況以及寄生蟲和病菌的可能存在情況進行調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明制得的植物培養(yǎng)用基質(zhì)具有穩(wěn)定的團粒及多孔隙結(jié)構(gòu)(總孔隙率在52-85%之間，通氣空隙與持水空隙即氣水比在O. 2-0. 5之間)，以及很高的礦質(zhì)營養(yǎng)負荷。穩(wěn)定的團粒和多空隙結(jié)構(gòu)使得基質(zhì)具有良好的持水保肥和通氣性，蚯蚓糞便能為培養(yǎng)基質(zhì)提供植物生長有益的大量微生物菌株。通過本發(fā)明制得的植物培養(yǎng)基質(zhì)能夠為植物的生長發(fā)育提供良好的介質(zhì)，與傳統(tǒng)土壤相比具有更好的肥力，以及持水保肥和透氣性。該基質(zhì)用于農(nóng)作物及園林綠化植物培養(yǎng)過程中，可以減少施肥量。該植物培養(yǎng)基質(zhì)容重較低，便于運輸和搬運，特別適合用于大規(guī)模的園林綠化、苗木培養(yǎng)和移栽，以及家居和房頂綠化等用途?？蓮V泛用作家居綠化、市政建設(shè)綠化、礦山及尾礦地生態(tài)修復、集約化及設(shè)施農(nóng)業(yè)、流失土壤覆被及園林苗木生產(chǎn)等各種條件下的植物培養(yǎng)基質(zhì)。本發(fā)明具有取材廣泛、制備工藝簡單、成本低廉，并具有持水、保肥、透氣等優(yōu)良的理化性質(zhì)及高營養(yǎng)負荷特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。
具體實施例方式實施例1
預(yù)采集IOOg的污泥，烘干至重量不再減少，稱重24g，得到含水量為76%。分別將曬干后生活鍋爐爐渣24 48kg和粘土 IOkg粉碎至粒徑5 mm以下，與污水處理廠污泥200kg (含水量76%)充分攪拌混勻，經(jīng)180°C烘干后破碎，篩選粒徑O.1 2. 5mm部分，添加Ikg艇蝴糞便混勻制成植物培養(yǎng)基質(zhì)。該基質(zhì)的容重為O. 65,總孔隙度為74%,其中持水孔隙度占56%，通氣孔隙度占18% ;營養(yǎng)元素氮、磷和鉀的含量分別為8. 32,3. 88和1.92 g/kg。取部分基質(zhì)在花盆中分別播撒黑麥草、早熟禾和萵苣種子，上覆O. 5cm的基質(zhì)，在16 30°C溫度下，澆水培育。經(jīng)14天培養(yǎng)，出苗率分別為94%、95%和95%，相同環(huán)境下三種植物普通土壤培養(yǎng)的出苗率分別為92%、89%和87%。經(jīng)實驗驗證此基質(zhì)上培養(yǎng)的植物生長狀況優(yōu)于用普通土壤培 養(yǎng)的相同植物。
實施例2
預(yù)采集IOOg的污泥，烘干至重量不再減少，稱重24g，得到含水量為76%。分別將曬干后生活鍋爐爐渣3(T60kg和粘土 IOkg粉碎至粒徑5 mm以下，與污水處理廠污泥250kg (含水量76%)充分攪拌混勻，經(jīng)180°C烘干后破碎，篩選粒徑O.1 2. 5mm部分，添加Ikg艇蝴糞便混勻制成植物培養(yǎng)基質(zhì)。該基質(zhì)的容重為O. 63,總孔隙度為79%,其中持水孔隙度占62%，通氣孔隙度占17% ;營養(yǎng)元素氮、磷和鉀的含量分別為9. 08,4. 21和2.12 g/kg。取部分基質(zhì)在花盆中分別播撒黑麥草、早熟禾和萵苣種子，上覆O. 5cm的基質(zhì)，在18 32°C溫度下，正常澆水培育。經(jīng)14天培養(yǎng)，出苗率分別為95%、94%和96%，相同環(huán)境下三種植物普通土壤培養(yǎng)的出苗率分別為94%、90%和88%。經(jīng)實驗驗證此基質(zhì)上培養(yǎng)的植物生長狀況優(yōu)于用普通土壤培養(yǎng)的相同植物。
實施例3
預(yù)采集IOOg的污泥，烘干至重量不再減少，稱重30g，得到含水量為70%。分別將曬干后生活鍋爐爐渣30kg粉碎至粒徑5 mm以下，與污水處理廠污泥200kg(含水量70%)充分攪拌混勻，經(jīng)200°C烘干后破碎，篩選粒徑O.1 2. 5mm部分，添加Ikg蚯蚓糞便混勻制成植物培養(yǎng)基質(zhì)。該基質(zhì)的容重為O. 65，總孔隙度為68%，其中持水孔隙度占52%，通氣孔隙度占16% ;營養(yǎng)元素氮、磷和鉀的含量分別為8. 52,3. 68和1. 90 g/kg。取部分基質(zhì)在花盆中分別播撒黑麥草、早熟禾和萵苣種子，上覆O. 5cm的基質(zhì)，在16 30°C溫度下，澆水培育。經(jīng)14天培養(yǎng)，出苗率分別為94%、95%和95%，相同環(huán)境下三種植物普通土壤培養(yǎng)的出苗率分別為92%、89%和87%。經(jīng)實驗驗證此基質(zhì)上培養(yǎng)的植物生長狀況優(yōu)于用普通土壤培養(yǎng)的相同植物。其他配合比例組配后出苗率均為94%以上，由于其組配方式相同，在此不再累贅敘述。 以上所述是本發(fā)明的具體實施方式
，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種植物培養(yǎng)基質(zhì)，其特征是所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)是以生活污泥為基礎(chǔ)原料，配以爐渣、蚯蚓糞便混合而成，所述各組分的重量份比例為蚯蚓糞便0. 5飛份，污泥3(T75份，爐渣25 50份，所述污泥以干物質(zhì)量計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)，其特征是所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)中還包含有黏土，黏土的重量份為25份以下。
3.ー種植物培養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，其特征是所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)是以生活污泥為基礎(chǔ)原料，配以爐渣、蚯蚓糞便混合而成，所述各組分的重量份比例為蚯蚓糞便0. 5飛份，污泥3(T75份，爐渣25 50份，所述污泥以干物質(zhì)量計算，制備方法包括以下步驟 預(yù)采集一定質(zhì)量的含水污泥，去除水分后，稱重，計算污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比； 將收集到的污泥進行稱重；井根據(jù)污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比計算其中所含的以干物質(zhì)量計算的污泥重量； 然后按照組分比稱取適量的爐渣，將爐渣依次通過干燥，破碎處理，至直徑為5mm以下的干燥顆粒； 將污泥與爐渣按照組分比充分攪拌混勻，經(jīng)12(T230°C烘干，形成總孔間隙率為52% 85%的固體； 將達到總孔間隙率在529^85%的固體破碎至2. 5mm粒徑以下，篩選粒徑小于2. 5mm的顆粒； 按照組分比添加蚯蚓糞便，形成植物培養(yǎng)基質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)的制備方法，其特征是所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)中還包含有黏土，黏土的重量份為25份以下，制備方法包括以下步驟 預(yù)采集一定質(zhì)量的含水污泥，去除水分后，稱重，計算污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比； 將收集到的污泥進行稱重；井根據(jù)污泥干物質(zhì)量在含水污泥中的重量百分比計算其中所含的以干物質(zhì)量計算的污泥重量； 然后按照組分比稱取適量的爐渣以及黏土，將爐渣和黏土依次通過干燥，破碎處理，至直徑為5mm以下的干燥顆粒； 將污泥與爐渣、黏土按照組分比充分攪拌混勻，經(jīng)12(T230°C烘干，形成總孔間隙率為52% 85%的團粒； 將達到總孔間隙率在52% 85%的團粒破碎至2. 5mm粒徑以下，篩選粒徑小于2. 5mm的顆粒； 按照組分比添加蚯蚓糞便，形成植物培養(yǎng)基質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明屬于植物培植與環(huán)境保護的交叉領(lǐng)域，更為具體的說是涉及一種植物培養(yǎng)基質(zhì)及其制備方法。本發(fā)明的目的是為了解決生活污泥的環(huán)保處理，為此本發(fā)明提供一種污泥改性植物培養(yǎng)基質(zhì)的制造方法及由該方法制得的植物培養(yǎng)基質(zhì)，實現(xiàn)多種廢棄物的高效資源化利用。具體來說本發(fā)明公開了一種植物培養(yǎng)基質(zhì)，所述的植物培養(yǎng)基質(zhì)是以生活污泥為基礎(chǔ)原料，配以爐渣、蚯蚓糞便混合而成，所述各組分的重量份比例為蚯蚓糞便0.5~5份，污泥30~75份，爐渣25~50份，所述污泥以干物質(zhì)量計算。根據(jù)本發(fā)明制得的植物培養(yǎng)用基質(zhì)具有穩(wěn)定的團粒及多孔隙結(jié)構(gòu)(總孔隙率在52-85%之間，通氣空隙與持水空隙即氣水比在0.2-0.5之間)，以及很高的礦質(zhì)營養(yǎng)負荷。
文檔編號A01G9/10GK103039297SQ20131000979
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者鄭建偉, 徐婷, 王旭雯, 韓華楊, 趙伯霞 申請人:南京信息工程大學