本發(fā)明屬于固廢資源化處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的說(shuō)是一種城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土及其制作方法。
背景技術(shù)：
：城市污泥，主要是指城市生活污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物。城市園林凋落物是重要的園林綠化廢棄物，也是城市固體廢棄物的重要構(gòu)成。隨著城市化建設(shè)和城市生態(tài)建設(shè)的加快，城市污泥和園林綠化廢棄物急劇增加，導(dǎo)致“污泥圍城”和“落葉圍城”現(xiàn)象出現(xiàn)，引起了國(guó)家與社會(huì)的重視。城市污泥和園林綠化廢棄物的合理處置都是城市發(fā)展和生態(tài)建設(shè)過(guò)程中亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)上，處理城市污泥和園林綠化廢棄物的方式主要以焚燒和填埋為主，這既浪費(fèi)了資源也易產(chǎn)生環(huán)境污染。污泥富含有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分，園林凋落物富含纖維素、半纖維素和脂質(zhì)類(lèi)物質(zhì)。將這兩種物質(zhì)應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)是最簡(jiǎn)單有效的資源處理化方式。然而，污泥重金屬含量高，園林凋落物腐解效率低，成為了限制這兩種物質(zhì)農(nóng)林業(yè)應(yīng)用的瓶頸?？茖W(xué)家也嘗試應(yīng)用蚯蚓堆置技術(shù)處理城市污泥問(wèn)題。例如，董秀華報(bào)道的“蚯蚓-稻秸-污泥”堆置(董秀華.蚯蚓—稻秸—污泥堆置體系對(duì)污泥肥效及重金屬生物有效性的影響.揚(yáng)州大學(xué)碩士學(xué)位論文.2011)，刑美燕等報(bào)道的“蚯蚓-牛糞-污泥”堆置(申請(qǐng)?zhí)枺?01610656105.1，名稱：處理剩余污泥的方法及剩余污泥處理裝置)，劉波報(bào)道的“蚯蚓-牛糞-香蕉葉-污泥”堆置(申請(qǐng)?zhí)枺?01010581430.9，名稱：蚯蚓處置城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥的方法)等。然而，這些報(bào)道的蚯蚓堆置處理污泥方法存在很多不足，主要體現(xiàn)在：(1)堆置效率低，由于對(duì)污泥性質(zhì)和蚯蚓習(xí)性了解不足，并非所有的污泥都適合蚯蚓的生長(zhǎng)，以致后續(xù)堆置過(guò)程中出現(xiàn)蚯蚓大量逃逸和死亡；再者劉波報(bào)道的分層堆置，沒(méi)有將污泥與牛糞和香蕉葉充分混合，很容易出現(xiàn)由于蚯蚓對(duì)污泥的趨避進(jìn)而不食用污泥，以致污泥沒(méi)有被充分分解，未能降低堆置產(chǎn)品的毒性；(2)堆置產(chǎn)品安全性差，由于對(duì)蚯蚓清除重金屬機(jī)理認(rèn)識(shí)不足，以致實(shí)際應(yīng)用蚯蚓堆置處理純污泥過(guò)程中，對(duì)重金屬去除效果差；甚至有報(bào)道添加動(dòng)物糞便輔助堆置，而動(dòng)物糞便重金屬和有害微生物含量不可控，容易導(dǎo)致污泥中重金屬等毒性加重；(3)堆置產(chǎn)品質(zhì)地差，污泥粘結(jié)性強(qiáng)，容易風(fēng)干結(jié)塊且結(jié)塊非常堅(jiān)硬，已報(bào)道的通過(guò)添加動(dòng)物糞便或秸稈堆置并沒(méi)有改善污泥的質(zhì)地，以致堆置而成的營(yíng)養(yǎng)土質(zhì)地較粘重，不利于幼苗生長(zhǎng)且施用不方便；(4)堆置結(jié)束后，沒(méi)有將蚯蚓與堆置產(chǎn)品充分分離，而是將蚯蚓直接滅活滯留于產(chǎn)品中，這導(dǎo)致蚯蚓吸收的重金屬等有害物質(zhì)最終歸還于產(chǎn)品。這嚴(yán)重限制應(yīng)用蚯蚓堆置處理污泥技術(shù)實(shí)踐和推廣。將園林綠化廢棄物進(jìn)行堆肥處理或者應(yīng)用于無(wú)土栽培基質(zhì)，被認(rèn)為是資源化利用和環(huán)保處置的有效途徑。由于傳統(tǒng)的堆肥腐熟不完全或者分解不充分，導(dǎo)致堆肥化的綠化廢棄物施入土壤后產(chǎn)生有毒害物質(zhì)，進(jìn)而抑制植物生長(zhǎng)。另一方面，純園林綠化廢棄物堆置的營(yíng)養(yǎng)土，養(yǎng)分含量低，質(zhì)地差，蓄水蓄肥能力差，無(wú)法滿足植物生長(zhǎng)需求。這也是該類(lèi)營(yíng)養(yǎng)土在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要進(jìn)一步添加養(yǎng)分物質(zhì)和蛭石等進(jìn)行肥力和質(zhì)地改良的重要原因。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中城市污泥和園林綠化廢棄物資源化利用存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土。本發(fā)明的另一目的在于提供一種蚯蚓堆置制作城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土的方法。本發(fā)明結(jié)合城市污泥、園林凋落物和蚯蚓的特點(diǎn)，科學(xué)調(diào)配堆置物料比例、蚯蚓投放量、堆置時(shí)間和堆置環(huán)境，所獲得的營(yíng)養(yǎng)土質(zhì)地好、養(yǎng)分齊全且含量高、有害物質(zhì)含量低，與市售進(jìn)口泥炭土效果相當(dāng)，為城市污泥和園林綠化廢棄物的無(wú)害化和資源化利用提供了有效途徑。本發(fā)明的再一目的在于提供上述城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土，按以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成堆置物料，并經(jīng)蚯蚓充分堆置制作而成：城市生活污水污泥60～90％，羊蹄甲(bauhiniapurpurea)干凋落物2～30％，黃梁木(neolamarckiacadamba)干凋落物2％～30％，人面子(dracontomelonduperreanum)干凋落物0～10％。優(yōu)選地，城市生活污水污泥83.3％，羊蹄甲(bauhiniapurpurea)干凋落物8.3％，黃梁木(neolamarckiacadamba)干凋落物2％～8.3％，人面子(dracontomelonduperreanum)干凋落物0～6.3％。一種蚯蚓堆置制作城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土的方法，包括以下步驟：(1)預(yù)處理城市生活污水污泥和園林凋落物，提高蚯蚓適口性；(2)按比例于底下鋪有薄膜且通風(fēng)處均勻混合城市生活污水污泥和園林凋落物，形成堆置物料，并調(diào)節(jié)堆置物料水分含量為60％～85％；(3)根據(jù)堆置物料質(zhì)量、物料性質(zhì)和蚯蚓品種，按計(jì)算式計(jì)算投放蚯蚓量，并均勻投放蚯蚓；(4)根據(jù)堆置物料質(zhì)量、物料性質(zhì)、蚯蚓品種和蚯蚓投放量，按計(jì)算式計(jì)算堆置時(shí)間，進(jìn)行充分堆置處理；堆置期間，每隔7～10天人工翻動(dòng)一次，并根據(jù)堆置物料水分含量適當(dāng)補(bǔ)充水分；(5)充分堆置后，分離蚯蚓和堆置物料，得到堆置產(chǎn)品：城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土。所述的園林凋落物為羊蹄甲凋落物、黃梁木凋落物和人面子凋落物等。優(yōu)選地，針對(duì)于新鮮濕污泥，進(jìn)行淋洗和瀝干處理；針對(duì)脫水污泥，進(jìn)行機(jī)械粉碎處理；針對(duì)園林凋落物，進(jìn)行烘干和機(jī)械粉碎處理；脫水污泥與園林凋落物過(guò)1～3mm篩。優(yōu)選地，所述的蚯蚓的品種為赤子愛(ài)勝蚓(eiseniafoetida)、皮質(zhì)遠(yuǎn)盲蚓(amynthascorticis)和壯偉環(huán)毛蚓(amynthasrobustus)中的至少一種，蚯蚓為具有成熟環(huán)的健壯蚯蚓。優(yōu)選地，步驟(3)中所述的計(jì)算投放蚯蚓的計(jì)算式為：w＝[(0.1085m2+21.96m+70)×k1+(0.1707m2+30.81m+65)×k2]×k3，式中，w為投放蚯蚓鮮重(單位為克)，m為污泥重量(單位為千克)，m為凋落物重量(單位為千克)，k1為污泥系數(shù)(新鮮濕污泥系數(shù)為0.8，脫水干污泥系數(shù)為1)，k2為凋落物系數(shù)(羊蹄甲凋落物系數(shù)為0.7，黃梁木凋落物為0.8，人面子凋落物系數(shù)為1，混合凋落物系數(shù)為0.8)，k3為蚯蚓投放系數(shù)(赤子愛(ài)勝蚓投放系數(shù)為0.4，皮質(zhì)遠(yuǎn)盲蚓投放系數(shù)為0.57，壯偉環(huán)毛蚓投放系數(shù)為1.2，兩者或三種蚯蚓混合投放系數(shù)為0.73)；計(jì)算結(jié)果進(jìn)一位取整數(shù)。優(yōu)選地，步驟(4)中所述的計(jì)算堆置時(shí)間的計(jì)算式為：t＝[13.886ln(w)-21.11×k]，式中，t為堆置時(shí)間(單位為天)，w為投放蚯蚓鮮重(單位為克)，k為蚯蚓進(jìn)食系數(shù)(赤子愛(ài)勝蚓進(jìn)食系數(shù)為0.4，皮質(zhì)遠(yuǎn)盲蚓進(jìn)食系數(shù)為0.76，壯偉環(huán)毛蚓進(jìn)食系數(shù)為1.45，兩者或三種蚯蚓混合進(jìn)食系數(shù)為0.88)；計(jì)算結(jié)果進(jìn)一位取整數(shù)。優(yōu)選地，堆置前期，堆置物料水分含量控制在70％～85％；堆置后期(堆置的最后7天)，堆置物料水分含量控制在60％～65％。更優(yōu)選地，堆置前期，堆置物料水分含量控制在80％；堆置后期(堆置的最后7天)，堆置物料水分含量控制在65％。優(yōu)選地，將堆置完成后的堆置物料轉(zhuǎn)移至分離平臺(tái)，通過(guò)分離平臺(tái)將蚯蚓與堆置物料分離，透過(guò)分離平臺(tái)的堆置物料為堆置產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)土，沒(méi)透過(guò)分離平臺(tái)的蚯蚓和堆置物料回收用于二次堆置。優(yōu)選地，分離平臺(tái)為水平振動(dòng)平臺(tái)，平臺(tái)振動(dòng)頻率為60～140rpm；平臺(tái)中間為不銹鋼篩網(wǎng)，網(wǎng)孔為2mm～5mm。所述的城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土，可應(yīng)用于作育苗基質(zhì)、園林苗木和花卉盆栽基質(zhì)、林地和園林綠化用培植土以及礦山廢棄地土壤改良劑等。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：(1)本發(fā)明方法結(jié)合城市污泥質(zhì)地粘重、氮素等養(yǎng)分物質(zhì)和重金屬含量高，園林凋落物碳素含量高和蚯蚓可分解纖維素、富集重金屬的特點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短篩選營(yíng)養(yǎng)土堆置原料配方，構(gòu)建“城市污泥-園林凋落物-蚯蚓”聯(lián)合堆置體系，綜合實(shí)現(xiàn)城市污泥和園林綠化廢棄物的無(wú)害化和資源化處理，為解決“污泥圍城”和“落葉圍城”之困提供理論和技術(shù)支持。(2)本發(fā)明方法采用的蚯蚓堆置法生物處理方法，無(wú)需再添加其他化學(xué)物質(zhì)，消耗能源少，與采用高溫鈍化和化學(xué)穩(wěn)定劑等技術(shù)來(lái)穩(wěn)定污泥重金屬相比，更加環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和高效，且沒(méi)有二次污染物質(zhì)產(chǎn)生。(3)本發(fā)明方法采用的蚯蚓堆置法，蚯蚓食性大，培養(yǎng)方便，相比于微生物發(fā)酵法，效率高、堆置時(shí)間短、操作方便；并且微生物發(fā)酵法易產(chǎn)生二次污染氣體。(4)本發(fā)明方法所獲取的營(yíng)養(yǎng)土，與前人報(bào)道的添加動(dòng)物糞便、秸稈等蚯蚓堆置，以及微生物發(fā)酵法所獲得的營(yíng)養(yǎng)土相比，質(zhì)地更為疏松，養(yǎng)分元素齊全且含量高，重金屬含量低且穩(wěn)定性好，有機(jī)污染物和有害微生物少。(5)本發(fā)明方法所需的城市污泥和園林綠化廢棄物，均屬于城市發(fā)展副產(chǎn)品，來(lái)源于城市；而動(dòng)物糞便和秸稈等，屬于農(nóng)業(yè)發(fā)展副產(chǎn)品，主要來(lái)源于農(nóng)村，且本身具有一定農(nóng)用價(jià)值；園林綠化廢棄物與動(dòng)物糞便和秸稈等相比，園林綠化廢棄物獲取成本更為低廉。(6)本發(fā)明方法資源化利用效率高，堆置產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)土可直接用作育苗基質(zhì)、園林苗木和花卉盆栽基質(zhì)、林地和園林綠化用培植土以及礦山廢棄地土壤改良劑等，堆置不完全的堆置物料和分離出來(lái)的蚯蚓可用于二次堆置。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1一種城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土，由干污泥5千克(約占總質(zhì)量83.3％)，以及黃梁木凋落葉和羊蹄甲凋落葉各0.5千克(分別約占總質(zhì)量8.3％)組成原料，經(jīng)蚯蚓堆置而成。制作步驟如下：(1)用粉碎機(jī)分別粉碎脫水干污泥(城市生活污水處理廠底泥，含水量50％)、黃梁木凋落葉(已烘干)和羊蹄甲凋落葉(已烘干)，過(guò)2mm篩備用；(2)取已粉碎過(guò)篩的脫水干污泥5千克(約占總質(zhì)量83.3％)，以及黃梁木凋落葉和羊蹄甲凋落葉各0.5千克(分別約占總質(zhì)量8.3％)，于底下鋪有薄膜且通風(fēng)處均勻混合；并調(diào)節(jié)其水分含量為80％；(3)選用投放赤子愛(ài)勝蚓；根據(jù)計(jì)算式：w＝[(0.1085m2+21.96m+70)×k1+(0.1707m2+30.81m+65)×k2]×k3，計(jì)算投放蚯蚓量為100克；稱取100克具有成熟環(huán)、健壯的赤子愛(ài)勝蚓，均勻投放于堆置物料中；(4)根據(jù)計(jì)算式t＝[13.886ln(w)-21.11×k]，計(jì)算堆置時(shí)間為56天；堆置期間，每隔10天人工翻動(dòng)一次，并調(diào)節(jié)堆置物料含水量；堆置前40天，控制水分含量為80％；堆置后7天，控制水分含量為65％。(5)經(jīng)過(guò)56天堆置后，將堆置物料轉(zhuǎn)移至分離平臺(tái)(網(wǎng)孔為3mm，振動(dòng)頻率為80rpm)，通過(guò)分離平臺(tái)將蚯蚓與堆置物料分離，透過(guò)分離平臺(tái)的堆置物料為堆置產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)土，沒(méi)透過(guò)分離平臺(tái)的蚯蚓和堆置物料回收用于二次堆置。實(shí)施例2一種城市污泥基營(yíng)養(yǎng)土，由濕污泥20千克(約占總質(zhì)量83.3％)，以及黃梁木凋落葉、人面子凋落葉和羊蹄甲凋落葉分別為2千克(約占總質(zhì)量8.3％)、0.5千克(約占總質(zhì)量2.1％)和1.5千克(約占總質(zhì)量6.3％)組成原料，經(jīng)蚯蚓堆置而成。制作步驟如下：(1)將新鮮濕污泥置于分離平臺(tái)(網(wǎng)孔為1mm)，用自來(lái)水淋洗3次，并通過(guò)水平振動(dòng)(振動(dòng)頻率為100rpm)將水分瀝干；用粉碎機(jī)分別粉碎黃梁木凋落葉(已烘干)、人面子凋落葉(已烘干)和羊蹄甲凋落葉(已烘干)，過(guò)2mm篩備用；(2)取經(jīng)過(guò)淋洗和瀝干的濕污泥20千克(約占總質(zhì)量83.3％)，以及黃梁木凋落葉、人面子凋落葉和羊蹄甲凋落葉分別為2千克(約占總質(zhì)量8.3％)、0.5千克(約占總質(zhì)量2.1％)和1.5千克(約占總質(zhì)量6.3％)，于底下鋪有薄膜且通風(fēng)處均勻混合；并調(diào)節(jié)其水分含量為80％；(3)選用投放赤子愛(ài)勝蚓和壯偉環(huán)毛蚓；根據(jù)計(jì)算式w＝[(0.1085m2+21.96m+70)×k1+(0.1707m2+30.81m+65)×k2]×k3，計(jì)算投放蚯蚓量為435克；稱取435克具有成熟環(huán)、健壯的赤子愛(ài)勝蚓和壯偉環(huán)毛蚓，均勻投放于堆置物料中；(4)根據(jù)計(jì)算式t＝[13.886ln(w)-21.11×k]，計(jì)算堆置時(shí)間為66天；堆置期間，每隔10天人工翻動(dòng)一次，并調(diào)節(jié)堆置物料含水量；堆置前50天，控制水分含量為80％；堆置后7天，控制水分含量為65％。(5)經(jīng)過(guò)66天堆置后，將堆置物料轉(zhuǎn)移至分離平臺(tái)(網(wǎng)孔為3mm，振動(dòng)頻率為80rpm)，通過(guò)分離平臺(tái)將蚯蚓與堆置物料分離，透過(guò)分離平臺(tái)的堆置物料為堆置產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)土，沒(méi)透過(guò)分離平臺(tái)的蚯蚓和堆置物料回收用于二次堆置。效果實(shí)施例1本實(shí)驗(yàn)的目的在于分析本發(fā)明營(yíng)養(yǎng)土的理化性質(zhì)。取適量的脫水干污泥、新鮮濕污泥、實(shí)施例1中得到的營(yíng)養(yǎng)土1和實(shí)施例2中得到的營(yíng)養(yǎng)土2，分析其容重、ph值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀和總鎘、鉛、銅、鋅和鎳的含量。理化性質(zhì)如表1所示。表1污泥及營(yíng)養(yǎng)土的理化性質(zhì)差異測(cè)定指標(biāo)脫水干污泥營(yíng)養(yǎng)土1新鮮濕污泥營(yíng)養(yǎng)土2容重(g/cm3)0.930.860.960.73ph值6.366.876.216.94有機(jī)質(zhì)(g/kg)288.36327.85292.34385.85堿解氮(mg/kg)3542.163859.343023.523566.58速效磷(mg/kg)12370.2513627.5112003.8512403.15速效鉀(mg/kg)1867.511915.241775.681806.53總鎘(mg/kg)1.860.981.790.82總鉛(mg/kg)148.36134.56158.48136.35總銅(mg/kg)163.59142.58154.67133.26總鋅(mg/kg)586.45554.53580.59530.16總鎳(mg/kg)47.9638.2645.3832.67從表1可以看出，營(yíng)養(yǎng)土中容重和重金屬含量低于污泥，而速效養(yǎng)分含量高于污泥；表明通過(guò)園林凋落物-蚯蚓聯(lián)合堆置，城市污泥的質(zhì)地變得更為疏松，有機(jī)質(zhì)、ph值和速效養(yǎng)分升高，而有害重金屬含量下降，特別是鎘含量下降高達(dá)54％。通過(guò)實(shí)施例1和實(shí)施例2中得到的營(yíng)養(yǎng)土，理化指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)和檢測(cè)的污染物指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置：林地用泥質(zhì)》(cj/t362-2011)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置：農(nóng)用泥質(zhì)》(cj/t309-2009)、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置：園林綠化用泥質(zhì)》(gb/t23486-2009)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置：土地改良用泥質(zhì)》(c/jt291-2008)，可以資源化應(yīng)用于農(nóng)用、林地用、園林綠化用和土地改良用。效果實(shí)施例2本實(shí)驗(yàn)的目的在于分析本發(fā)明營(yíng)養(yǎng)土作為育苗基質(zhì)用的安全性。取適量的脫水干污泥、新鮮濕污泥、實(shí)施例1中得到的營(yíng)養(yǎng)土1、實(shí)施例2中得到的營(yíng)養(yǎng)土2以及市售進(jìn)口泥炭土，用于玉米種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間8天，考察種子萌發(fā)時(shí)間、種子萌發(fā)率和幼苗鮮重。相關(guān)結(jié)果如表2所示。表2污泥及營(yíng)養(yǎng)土對(duì)玉米種子萌發(fā)影響測(cè)定指標(biāo)脫水干污泥營(yíng)養(yǎng)土1新鮮濕污泥營(yíng)養(yǎng)土2泥炭土最早萌發(fā)時(shí)間(天)32422種子萌發(fā)率(％)58.394.549.695.893.8正常苗比例(％)63.690.856.292.691.2幼苗鮮重(g/株)0.761.350.621.411.14注：正常苗比例(％)＝正常苗數(shù)量÷所有萌發(fā)苗數(shù)量×100從表2可以看出，玉米種子在脫水干污泥和新型濕污泥中發(fā)芽時(shí)間推遲、發(fā)芽率低、正常苗比例低且長(zhǎng)成的幼苗弱小，表明脫水干污泥和新型濕污泥并不適合直接用作玉米育苗基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)土中。相比之下，經(jīng)堆置之后的營(yíng)養(yǎng)土與市售進(jìn)口泥炭土均表現(xiàn)出較高的種子萌發(fā)率和正常苗比例，且幼苗生長(zhǎng)較健壯，表明經(jīng)本發(fā)明方法堆置的營(yíng)養(yǎng)土可以直接安全用作育苗基質(zhì)，且效果與市售進(jìn)口泥炭土相當(dāng)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12