CN102115346A

CN102115346A - 一种具有双层结构的生物污泥有机肥料及其制造方法

Info

Publication number: CN102115346A
Application number: CN2010100032926A
Authority: CN
Inventors: 许文江; 许传俊; 戴兰华; 刘美玲
Original assignee: SUBTROPICAL CROPS INSTITUTE OF FUJIAN PROVINCE
Current assignee: SUBTROPICAL CROPS INSTITUTE OF FUJIAN PROVINCE
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: CN102115346B

Abstract

本发明公开了一种具有双层结构的生物污泥有机肥料及其制造方法，该肥料为颗粒状，分为内层和外层结构，其中该肥料内外层的基质都为污泥，按重量比内层含灵芝真菌6％～15％、巨大芽孢杆菌1～5％，外层含巨大芽孢杆菌6～15％。本发明方法一方面可大量转换污泥为生物污泥有机肥料；另一方面能较快改善土壤的速效养分活性，降低化肥的副作用，促进植物生长，取得经济效益和环保效益。

Description

一种具有双层结构的生物污泥有机肥料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种肥料，具体地涉及一种具有双层结构的生物污泥有机肥料及其制造方法。

背景技术

现有的肥料可分为有机肥、无机肥和微生物肥等三种。有机肥为传统肥料，如家禽粪等；无机肥为现代科技发展而出现的人工肥料，如钾肥、磷肥、氮肥等；微生物肥为各种微生物产品，如固氮菌、根瘤菌等。然而，这几种肥料各有其优缺点，如传统有机肥肥效较慢，并且由于体积大，使用不便；无机肥如各种化肥，由于使用方便，且肥效快，是目前使用最多的肥料，但长期使用，引起土壤板结，有益微生物菌群受到破坏，造成农作物产量、品质不能持续发展。生物有机肥是未来发展方向之一。

据不完全统计，我国城市日污水排放量已达133.7亿吨。污水经过处理后，其体积的0.5％～1％将转化为固态的凝聚体沉降下来，这就是通常所说的污泥。据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)大约为900万吨，占我国总固体废弃物的3.2％，而且年增长率大于10％。

污泥的成分很复杂，是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外(可高达80％以上)，还含有难降解的有机物以及病原微生物和寄生虫卵等。大量的未经处理的污泥任意堆放和排放对环境造成了新的污染，特别是在我国城市化水平较高的城市与地区，污泥处理处置问题已经十分突出。作为污水行业发展的瓶颈，污泥处理问题现在是所有污水处理厂都必须面对并感到头痛的一件事。

目前，污泥的处置方法主要有填埋、焚烧和农用。

(1)污泥的卫生填埋：污泥卫生填埋始于20世纪60年代，是一项比较成熟的污泥处置技术。污泥既可单独填埋也可与生活垃圾和工业废物一起填埋。这种处置方法简单、易行、成本低，污泥又不需要高度脱水，适应性强。填埋场一般为废弃的矿坑或天然的低洼地。但是污泥填埋也存在一些问题，尤其填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当，这种液体就会进入地下水层，污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。另外，适合污泥填埋的场所也因城市污泥的大量产出而越来越有限，这也限制了该法的进一步发展。

(2)污泥的焚烧：湿污泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍，没有经过干化的污泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。以焚烧为核心的污泥处理方法能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高。

(3)污泥的土地利用：污泥土地利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置方式，这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。科学合理的土地利用，可减少污泥带来的负面效应。

然而，污泥直接利用于土地有以下几个方面的缺点：①往农村输送受季节限制很大，春末到秋末之间田地里长满了农作物，没有空闲地，农村难以接收污泥。②脱水后的污泥呈胶质状且散发浓烈的臭气，运输途中，撒漏在所难免，对沿途环境影响很大。③污泥含水率高达85％左右，既不利于施肥作业，又不便于贮存保管；而且拉去一车污泥，固化物不足五分之一，其余全是水，对运力是很大的浪费。④未经无害化、稳定化等工艺处理的污泥会对农田、农作物及周围环境造成严重的污染。

因此，提供一种有效、方便的污泥处理方法十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，其以发酵熟化污泥为主要基质，添加菌剂后造粒，制成生物污泥有机肥料，解决生产中的污泥占地多、二次污染重、处理量少的难题，且可以改善因长期使用化肥引起的土壤问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，该肥料为颗粒状，分为内层和外层双层结构，其中该肥料内外层的基质都为污泥，按重量比内层含灵芝真菌6％～15％、巨大芽孢杆菌1～5％，外层含巨大芽孢杆菌6～15％。

该肥料外层含巨大芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌协同积集有益微生物菌群并抑制有害菌的生长，且巨大芽孢杆菌能固定并转化空气中的氮、活化分解磷矿物，能较快改善土壤的速效养分活性，降低化肥的副作用；该肥料内层含灵芝真菌及少量巨大芽孢杆菌构成，灵芝真菌能产生多种促进植物生长发育的多种成份，它与植物内生真菌构成植物根系环境的有益微生物菌群，促进植物根系对营养成份的吸收。本发明的有机肥颗粒，内外层都含有巨大芽孢杆菌，其可抑制有害菌的生长，从而为内层的灵芝真菌提供有利的生长环境；内层的灵芝真菌除产生促进植物生长发育的成分外，还产生多糖等多种有利芽孢杆菌生长的成分，它们能共生共存、协同积集有益微生物菌群。因此，本发明利用污泥为灵芝真菌和巨大芽孢杆菌提供必要的生长条件，经过灵芝真菌和巨大芽孢杆菌的协同作用，一方面可改善土壤，另一方面促进植物的生长。经田间实验，该肥料结构设计明显提高作物产量。

所述的颗粒内径为1.0～2.5mm，内外径总计2.5～5mm。更佳地，所述的颗粒内径为2.0mm，内外径总计3mm。

所述的污泥有机肥为污水处理厂的污泥或造纸厂废料污泥或养殖业污泥。

所述的污泥在造粒前经发酵后使用。

本发明的另一技术方案如下：

一种生产具有双层结构的生物污泥有机肥料的方法，包括以下步骤：

a、污泥进行发酵；

b、测定发酵后的污泥含水量，调节含水量为8～18％；

c、发酵后的污泥添加菌剂后，利用造粒机造粒，使颗粒成为内层和外层双层结构，其中内层按重量比含灵芝真菌6％～15％、巨大芽孢杆菌1～5％，外层含巨大芽孢杆菌6～15％。

前述步骤a的污泥有机肥为污水处理厂的污泥或造纸厂废料污泥或养殖业污泥。

步骤c所述造粒过程中产品温度控制范围为35℃～40℃。

一种具有双层结构的生物污泥有机肥料的使用方法，营养袋苗在种植2天前用复合微生物菌肥与水按1∶40～60的比例搅匀，静置后灌根，或将该有机肥料颗粒直接施加于作物土壤。

由上述描述可知，本发明创造性地提供了一种具有双层结构的生物污泥有机肥料及其制备方法，本发明采用发酵污泥为灵芝真菌和巨大芽孢杆菌提供必要的生长条件；巨大芽孢杆菌可改善土壤，并为灵芝真菌提供良好的生长环境；灵芝真菌可促进植物生长发育和促进巨大芽孢杆菌生长，因此，本发明方法一方面可大量转换污泥为生物污泥有机肥料，解决污泥占地多、二次污染重、处理量少的难题；另一方面能较快改善土壤的速效养分活性，降低化肥的副作用，促进植物生长，同时取得经济效益和环保效益。

具体实施方式

材料

(1)污泥：污泥由厦门市污水处理厂提供。当然，除了污水处理厂污泥外，其它污泥，例如造纸厂废料污泥，养殖业污泥等也可采用。

(2)微生物菌剂：购买自华侨大学化工学院，菌株为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium B601)及灵芝真菌(Ganoderma lucidum G601)。必须说明的是，本实施例的微生物菌剂仅为举例，有前述作用的其它巨大芽孢杆菌和灵芝真菌菌株也可用于本发明。

1、污泥发酵

采用常规方法对常规发酵菌剂接种量、含水率、C/N比、通风量等方面进行实验研究，确定最佳工艺参数，以温度及终点C/N为测定指标。接种发酵菌剂可提高发酵温度，使菌肥发酵的高温期提前，高温持续时间延长，从而加速堆料中有机物的分解；为了节省成本，选择最适接种量为1％。

最佳C/N比的确定

C/N为30∶1～35∶1时，生活垃圾发酵过程中的变化最为明显。而菌肥物料未经过调节时，C/N接近30∶1。因此，根据理论值确定菌肥原料C/N为30∶1，在发酵前每100kg菌肥物料添加1.5kg木屑即可调节。

污泥发酵也可采用高温工业发酵法。所述的高温发酵法为发酵仓工业发酵，其发酵温度为50℃～70℃。

2、包衣工艺设计

发酵后的污泥冷却后，测定发酵污泥的含水量，较佳的含水量为8～18％。如果污泥含水量过低，可加水；若过高，可添加食用菌培养基(如培养木耳后的废弃袋装菌土)、烟叶下脚料等调节。

调整好含水量的发酵污泥，添加灵芝真菌和巨大芽孢杆菌菌剂，利用造粒机造粒，使颗粒成为内层和外层双层结构，其中按重量比内层含灵芝真菌6％～15％、巨大芽孢杆菌1～5％，外层含巨大芽孢杆菌6～15％。该肥料颗粒内外层结构由圆盘造粒机(如河南省产的金鑫300型圆盘造粒机等均可)两次制造而成，第一次制造内层，第二次制造外层。

造粒条件为：包衣前的产品预热时间为10～30min，包衣过程中产品温度控制范围为35～40℃。流量600kg/h，风量控制1000m³/h。

3菌肥处理君子兰苗木的根系

君子兰营养袋苗在种植2天前用复合微生物菌肥与水按1∶40～1∶60的比例搅匀，静置5min后灌根。每200株苗用500g的复合微生物菌肥量。对照区苗木同样在种植前2d用水浇湿、浇透。种植试验地按随机区组设计，重复4次，每个重复有2个小区。

菌肥处理君子兰苗根系的生长观察

经复合微生物菌肥处理过的君子兰苗其地径、株高生长比未处理的苗分别提高了14.3％、19.6％，两者差异均达到显著水平。其侧须根总量比对照增加15.2％，叶片颜色也有明显的差异，复合微生物菌肥处理对君子兰苗生长有显著影响，有利于君子兰早期生长，节省投资成本。

除采用稀释灌根法应用于君子兰苗木外，本发明双层结构的生物污泥肥料产品也可直接以颗粒直接施加于作物根部土壤，例如，使用于蔬菜生长，促进蔬菜增产16％；使用于茶树生长，促进叶片增产20％；使用于蝴蝶兰，缩短了蝴蝶兰温室栽培时间8天。

上述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，该肥料为颗粒状，分为内层和外层双层结构，其特征在于：该肥料内外层的基质都为污泥，其中按重量比内层含灵芝真菌6％～15％及巨大芽孢杆菌1～5％，外层含巨大芽孢杆菌6～15％。

2.如权利要求1所述的一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，其特征在于：所述的颗粒内径为1.0～2.5mm，内外径总计2.5～5mm。

3.如权利要求2所述的一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，其特征在于：所述的颗粒内径为2.0mm，内外径总计3.0mm。

4.如权利要求1或2所述的一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，其特征在于：所述的污泥为污水处理厂的污泥或造纸厂废料污泥或养殖业污泥。

5.如权利要求4所述的一种具有双层结构的生物污泥有机肥料，其特征在于：所述的污泥经发酵后使用。

6.一种具有双层结构的生物污泥有机肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、污泥进行发酵；

b、测定发酵后的污泥含水量，调节含水量为8～18％；

c、调节好含水量的发酵污泥添加灵芝真菌及巨大芽孢杆菌菌剂，利用造粒机造粒，使颗粒成为内层和外层双层结构，其中按重量比内层含灵芝真菌6％～15％及巨大芽孢杆菌1～5％，外层含巨大芽孢杆菌6～15％。

7.如权利要求6所述的一种具有双层结构的生物污泥有机肥料的方法，其特征在于：步骤a所述的污泥为污水处理厂的污泥或造纸厂废料污泥或养殖业污泥。

8.如权利要求6所述的一种具有双层结构的生物污泥有机肥料的方法，其特征在于：所述造粒过程中产品温度控制范围为35℃～40℃。

9.一种具有双层结构的生物污泥有机肥料的使用方法，其特征在于：营养袋苗在种植2天前用复合微生物菌肥与水按1∶40～60的比例搅匀，静置后灌根，或将该有机肥料颗粒直接施加于作物根部土壤。

10.一种污泥的利用方法，其特征在于，按权利要求6所述的方法将污泥制成双层结构的生物污泥有机肥料。