本發(fā)明涉及一種污泥生物炭基的輕型長(zhǎng)效屋頂綠化栽培基質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
城市建筑越來(lái)越強(qiáng)調(diào)建筑與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，需要將更多的綠色空間引入到建筑中。屋頂綠化是以建筑物的頂部平臺(tái)為依托營(yíng)造園林景觀的空間綠化形式，在降低揚(yáng)塵、凈化空氣、緩解城市熱島效應(yīng)方面產(chǎn)生了顯著作用，同時(shí)還增加了城市綠化面積，節(jié)約城市用地，豐富了城市綠色景觀。因此，屋頂綠化已經(jīng)成為人口密集城市的建筑趨勢(shì)。屋頂綠化作為區(qū)別于地面綠化的園林形式，在栽培基質(zhì)選擇上有特殊要求?？紤]到減輕屋頂載荷，屋頂綠化栽培基質(zhì)需要輕質(zhì)；從屋頂排水方面考慮，基質(zhì)顆粒不能太小，不能堵塞排水管道。常規(guī)地面綠化栽培基質(zhì)一般不具備上述兩個(gè)方面的要求，因此，對(duì)于屋頂綠化栽培基質(zhì)的研發(fā)成為亟待解決的技術(shù)難題。
城市生活污泥是城市生活污水的處理過(guò)程中的沉淀物，它的處理處置問(wèn)題一直是困擾城市發(fā)展的難題。目前，將城市生活污泥通過(guò)低溫?zé)崃呀饧夹g(shù)炭化制備成生物炭，成為城市生活污泥資源化利用的重要方式之一。輕質(zhì)的污泥生物炭具有成為屋頂綠化栽培基質(zhì)的潛質(zhì)，然而，污泥生物炭基屋頂綠化栽培基質(zhì)的研究卻鮮見報(bào)道。
有研究者以城市生活污泥為材料作為屋頂綠化栽培基質(zhì)做過(guò)相關(guān)的探索。申請(qǐng)?zhí)枮?01410464951.4和201010272600.5的專利均以城市生活污泥為主要原料，通過(guò)好氧堆肥工藝制備屋頂綠化栽培基質(zhì)材料。污泥堆肥發(fā)酵后的產(chǎn)品雖具有較高的肥力，但作為屋頂綠化基質(zhì)，容重依然較高，且顆粒遇水松散，極易造成下水管道堵塞。另外，好氧堆肥工藝控制不好的話，污泥堆肥產(chǎn)品病原菌殺滅不徹底，會(huì)侵染植物，污泥堆肥產(chǎn)品還會(huì)散發(fā)臭味，容易招誘蟲鳥。
城市生活污泥生物炭是通過(guò)低溫?zé)崃呀饧夹g(shù)將污泥炭化后的產(chǎn)物，不同于常見的炭黑和活性炭，是一種新型的環(huán)境材料。該材料具有容重小、殺菌徹底、無(wú)異味、疏松多孔特點(diǎn)，另外，由于具有較高比表面積，污泥生物炭可作為肥料的緩釋載體，且自身有機(jī)碳含量較高，同時(shí)，具有良好的保水保肥效果，完全具有栽培基質(zhì)所需要的“水、肥、氣、熱”特征，能夠發(fā)揮不是土壤卻勝似土壤的作用。將污泥生物炭作為屋頂綠化的栽培基質(zhì)，開辟了城市生活污泥資源化利用的新途徑，具有重要的社會(huì)和生態(tài)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種污泥生物炭基的輕型長(zhǎng)效屋頂綠化栽培基質(zhì)及其制備方法，所述屋頂綠化栽培基質(zhì)主要是以污泥生物炭為主要材料，輔助添加長(zhǎng)效緩釋復(fù)合肥、保水劑和珍珠巖制備得到的。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種污泥生物炭基的輕型長(zhǎng)效屋頂綠化栽培基質(zhì)，所述污泥生物炭是指在限氧或無(wú)氧條件下，通過(guò)低溫?zé)崃呀饧夹g(shù)，將城市生活污水處理廠的剩余污泥炭化制備的生物炭。
所述的污泥生物炭基的輕型長(zhǎng)效屋頂綠化栽培基質(zhì)是按一下方法制備得到的：
（1）城市生活污泥生物炭的制備：將城市生活污水處理廠的污泥自然干化，此時(shí)污泥的含水率在80-84%之間。然后將干化污泥置于大型馬弗爐中，以10℃/min的升溫速率加熱至300℃，維持該溫度4h，待生物炭冷卻后粉碎過(guò)篩，制備得到平均直徑約為3mm的污泥生物炭產(chǎn)品。
（2）栽培基質(zhì)的配方：將步驟（1）所得污泥生物炭與長(zhǎng)效緩釋復(fù)合肥、保水劑、珍珠巖混勻，質(zhì)量百分比分別如下：污泥生物炭82%，長(zhǎng)效緩釋復(fù)合肥1-2%，保水劑2-4%，珍珠巖12-15%。配方中的長(zhǎng)效復(fù)合肥指組成產(chǎn)品的單一養(yǎng)分含量不低于4.0%，氮、磷、鉀有效養(yǎng)分含量≥45%的市售復(fù)合肥。配方中的保水劑指的是丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物（聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨）。珍珠巖指的是市售園藝綠化用膨脹珍珠巖。
本發(fā)明所述的屋頂綠化栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)為：干容重為0.42-0.51g/cm3，濕容重為0.79-0.87g/cm3，總孔隙度為62%-71%，ph值6.0-7.5。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）容重輕。干容重為0.42-0.51g/cm3，濕容重為0.79-0.87g/cm3，是常見地面園林綠化基質(zhì)的1/3-1/2左右，可顯著減輕屋頂載荷。
（2）肥效長(zhǎng)。污泥生物炭本身為肥料的緩釋載體，配合以緩釋復(fù)合肥，能夠長(zhǎng)時(shí)間滿足屋頂綠化植物的營(yíng)養(yǎng)需求。
（3）不易堵塞排水管道?；|(zhì)各種材料均為顆粒狀，主體材料污泥生物炭顆粒平均直徑3mm，且具有一定機(jī)械強(qiáng)度，遇水不散，不易堵塞屋頂排水系統(tǒng)。
（4）保水保肥。基質(zhì)總空隙度為62%-71%，具有較好的通氣作用，有利于植物根系生長(zhǎng)，加上保水劑的使用，同時(shí)可保水保肥。
（5）基質(zhì)衛(wèi)生。污泥生物炭無(wú)異味，不招誘蟲鳥。污泥生物炭經(jīng)高溫炭化后，病原菌殺滅徹底，不會(huì)侵染屋頂綠化植物。
（6）適用范圍廣。通過(guò)調(diào)節(jié)除污泥生物炭之外配料的比例，基質(zhì)適用于大多數(shù)屋頂綠化植物。另外，由于容重較輕，適用于各種屋頂綠化用途。
（7）成本合理?；|(zhì)所用污泥為廢棄材料，取材方便。其余材料成本都較低，基質(zhì)整體價(jià)格合理，便于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施方式：
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明保護(hù)范圍不限于此。
實(shí)施例1
將城市生活污水處理廠的污泥自然干化，然后將干化污泥置于大型馬弗爐中，以10℃/min的升溫速率加熱至300℃，維持該溫度4h，待生物炭冷卻后粉碎過(guò)篩，制備得到平均直徑約為3mm的污泥生物炭產(chǎn)品。在一個(gè)屋頂綠化工程中，依照重量百分比污泥生物炭82%，長(zhǎng)效緩釋復(fù)合肥2%，保水劑2%，珍珠巖14%配比，將所述原料混勻。在屋頂鋪墊一層陶粒后，將混勻后的基質(zhì)均勻鋪撒與屋頂綠化種植區(qū)域內(nèi)，鋪墊厚度為30cm，將基質(zhì)耙平壓實(shí)后，種植屋頂綠色植物。
實(shí)施例2
將城市生活污水處理廠的污泥自然干化，然后將干化污泥置于大型馬弗爐中，以10℃/min的升溫速率加熱至300℃，維持該溫度4h，待生物炭冷卻后粉碎過(guò)篩，制備得到平均直徑約為3mm的污泥生物炭產(chǎn)品。在一個(gè)屋頂綠化工程中，依照重量百分比污泥生物炭82%，長(zhǎng)效緩釋復(fù)合肥1%，保水劑4%，珍珠巖13%配比，將所述原料混勻。在屋頂綠化盆缽容器中鋪墊一層陶粒后，將混勻后的基質(zhì)均勻鋪撒在盆缽內(nèi)，鋪墊厚度為30cm，將基質(zhì)耙平壓實(shí)后，種植屋頂綠色植物。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。