CN102303984A - 一种林业绿化用污泥有机肥料及其制备方法 - Google Patents

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张庆美
谢小青
戴兰华
余淑蓉
黄明强
宋志瑜
陈志峰
谢鸿根
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Abstract

本发明公开了一种林业绿化用污泥有机肥料及其制备方法,该有机肥料含全碳:30-35%、N:1-2%、P2O5:2-3%、K2O:1-3%,含水量:25%-30%,采用污泥发酵而得,具体方法为A、将污泥调整至水分含量55-65%、C/N值27-33,全碳35-45%;B、第一次发酵堆肥:发酵温度50-52℃,pH值7-11的条件下,发酵65-75h;C、第二次发酵堆肥:在发酵温度53-55℃,pH值7-9的条件下,发酵55-75h。本发明采用二步好氧堆肥制备有机肥料,将传统的条垛污泥堆肥法的腐熟时间30-40天减少为110-160h。本发明的发酵温度相对较低(但不低50℃),有机肥含水量高因而生产的能耗较少,生产成本较低,适用林业绿化方面的肥料生产。施用生活污泥肥料,能增加土壤的有机质,有利于林区植被生长,体现了林区生态平衡、循环经济的理念。

Description

一种林业绿化用污泥有机肥料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种有机肥料及其制备方法,具体地涉及一种林业绿化用污泥有机肥料成份配方及制备方法。
背景技术
[0002] 农业生产提倡使用有机肥、菌肥,从而增加土壤的有机质含量及土壤酶活性。国内外研究认为,施用有机肥可以增加土壤团聚体的数量、提高土壤微生物生物量和土壤酶活性,以及提高氮磷钾等速效养分含量,达到保持土壤肥力和作物可持续高产的作用。目前, 商品有机肥的原料有农产品废弃物、畜牧污泥(粪便)、城市生活污泥等。
[0003] 随着我国人口快速城市化以及畜牧产业的规模化,城市每年产生的生活污泥和畜牧污泥也日益增多;国内很多学者在污泥无害化、资源化上做了大量的研究。目前,我国污泥处置的主要途经之一是采用条堆工艺将污泥转化为肥料;条堆工艺处理量大,但堆肥周期长、容易产生二次污染。
[0004] 目前,国内污泥肥料化处置大多采用集中堆肥,集中堆肥方式比较适合大城市的大型污水处理厂,而适合中小型污水处理厂的污泥就地肥料化技术尚未见详细的研究报道。例如,厦门的8个中型城市污水处理厂分布在不同区域,污泥集中处置会产生存放、运输中的二次污染,可见,污泥就地肥料化是较好的选择。因此,探索一种合适的污泥堆肥工艺,对我国几千个中小城市的污水处理具有重要的现实意义。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种林业绿化用污泥有机肥料及制备方法,该肥料利用污泥发酵制成,可充分利用污泥,变废为宝。
[0006] 本发明提供的技术方案如下:
[0007] 一种林业绿化用污泥有机肥料,含全碳30-35%、附-2%、P2052-3%、K201-3%,含水量25% —30%,该肥料由污泥发酵而成,包括以下步骤:
[0008] A、将污泥调整至水分含量55-65%、C/N值27-33,全碳35_45% ;
[0009] B、第一次发酵堆肥:搅拌均勻后送到发酵装置建成发酵堆,升温,在发酵温度 52-57 °C,PH 值 9-11 的条件下,发酵 65_75h ;
[0010] C、第二次发酵堆肥:在发酵温度58-63°C,PH值7-9的条件下,发酵55_75h。
[0011] 更佳地,第一次发酵堆肥温度51°C,PH9.7,时间71h。发酵之后,堆肥的PH值自然下降。
[0012] 更佳地,第二次发酵堆肥温度54°C,PH值8. 7,时间65h。
[0013] 在本发明的较佳实施例中,堆肥可以采用发酵池式、仓式或隧道式等堆肥装置。这些堆肥装置为现有技术并可购买得到。
[0014] 在本发明的较佳实施例中,步骤A的调整为加入农业有机废弃物,所述的农业有机废弃物包括食用菌培养基下脚料、烟叶渣、玉米芯、农作物秸秆等中的一种或是其混合
3物。
[0015] 在本发明的较佳实施例中,步骤B和步骤C中分别加入腐熟调理剂,腐熟调理剂的加入量为:按重量比,8-15%堆肥重量。腐熟调理剂的作用是为发酵微生物提供更良好的生长环境。
[0016] 在本发明的较佳实施例中,步骤B中加入的腐熟调理剂,步骤B中加入的腐熟调理剂,其主要成分包括豆饼粉27-31 %、淀粉68-72%,KH2PO4O. 8-1.2%,调制为水分44-46%、 PH7. 1-7. 3 ;步骤C中加入的腐熟调理剂,其主要成分包括豆饼粉19-23%、淀粉76-80%、 KH2PO4O. 8-1. 2%,调制为水分50-54%、PH 7. 3-7. 6。本发明的这些成分根据不同发酵阶段的不同微生物的营养生长而定,可让发酵微生物充分生长。
[0017] 在本发明的较佳实施例中,第一次发酵堆肥结束之后,第二次发酵堆肥之前,对堆肥进行完全翻料。翻料处理可促进原料与空气接触,增强好氧发酵堆体中微生物的活力,从而提高堆肥效率和堆肥质量。
[0018] 本发明在步骤B和/或步骤C中,还可以加入适量用于发酵的腐熟生物制剂。这些制剂中含有腐败梭状芽孢杆菌等微生物。这些制剂目前已商品化,可从市场购买得到。这些生物制剂可以增强或补充发酵的生物菌种,调节堆肥生产中的菌群结构。在本发明的实施例中,则是利用污泥中自身携带的微生物进行发酵,未另行添加腐熟生物制剂。
[0019] 利用本发明方法制备的有机肥料含全碳30-35 %、N1-2 %、P2052_3 %、K201_3 %,含水量25%—30%。其适合于桉树或马尼拉草的生长。
[0020] 本发明采用二步好氧堆肥,将传统的条垛污泥堆肥法的腐熟时间30-40天减少为 110-160h,缩短发酵周期,大大提高了堆肥效率,提高了污泥的处理能力。本发明适用于中小污泥厂及家畜养殖场等场所使用的快速堆肥,由于无需集中堆肥,减少了运输等过程的二次污染。
[0021] 本发明采用简易的恒温仓式反应器,一步好氧堆肥的最适温度是50_52°C,二步好氧堆肥的最适温度是53-55°C。有机肥含全碳含全碳30-35 % ,Nl-2 %、P2052_3 % ,K201-3 %, 含水量25%—30%。本发明的发酵温度相对较低(但不低50°C),有机肥含水量高因而生产的能耗较少,生产成本较低,适用林业绿化用方面的肥料生产。施用生活污泥肥料,能增加土壤的有机质,有利于林区植被生长,体现了林区生态平衡、循环经济的理念。污泥有机肥在园林草坪上的推广应用,可减小污泥土地利用的潜在威胁(主要是重金属),对扩大污泥土地利用的范围具有重要意义。
具体实施方式
[0022] 实施例一肥料制备
[0023] 1. 1. 1培养基、堆肥材料:牛肉膏蛋白胨培养基,改良高氏一号培养基,马丁氏培养基,细菌、真菌、放线菌的淀粉水解试验、明胶水解试验、纤维素酶活性测定的培养基及其计数培养基[2°_22]。生活污泥来自厦门石渭头污水处理厂,水分59〜81%、全碳52% (干基)、全氮1.9% (干基);菇土来自厦门绿标生物科技公司(食用菌培养基下脚料添加适量烟叶渣等调理剂),水分21〜29%、全碳30〜39% (干基)、全氮1.1% (干基)。污泥与菇土配成13 : 7 (w/w)、全碳41%、水分60%、C/N值27〜33,作为堆肥原料。
[0024] 1. 1. 2仪器设备:WDP微生物多用培养箱,智能光照培养箱,细菌计数器、菌落计数器和塑料浅盘等。仓式堆肥反应器长4. 6m、宽2. 0m、高2. Im,配置风量21m3/min的热风机 (常温至90°C)及时间继电器。其中底部0. 2m高作为鼓气、气流缓冲、导污层,以使风流均勻地通过通风孔道进入堆肥仓,并可收集渗滤液将其排出;仓壁用保温板制成,并做防腐保护,持续使用二年仍完好;一个反应器设备投资约二万元;十个反应器的堆肥车间占地约 200m2,年处理污泥约1500吨。
[0025] 1. 2 方法
[0026] 1. 2. 1 二步法静态发酵堆肥的最佳通气量的测定:将堆肥原料,在50°C下一步仓式静态堆肥,进行循环吹风(适时热风)和停吹风。在71h将堆肥原料完全翻料,在55°C下二步仓式静态堆肥,在71h至136h时间段循环吹风(适时热风)和停吹风。根据底物腐熟过程全碳变化、温度变化、种子发芽率指数确定其最佳通气量。种子发芽率指数(GI)测定 [6]采用黄瓜种子。
[0027] 1. 2. 2施放仓式好氧堆肥为主料的有机肥LC301的桉树生长量测定:试验采用单因素随机区组设计,造林密度1665株/hm2,随机排列,4次重复;2008年5月施放基肥、苗木定植,试验树种是尾巨桉400无性系,苗高15〜20cm。2008年9月第1年追肥,2009年3 月第2年追肥。试验地设在福建省永春县湖洋林场,属南亚热带气候;供试土壤为红壤,有机质 C 16. lg/kg,全 N 0. 67g/kg,全 P 0. 71g/kg,全 K 15. 42g/kg,碱解 N70. 62mg/kg,速效 P 20. 06mg/kg,速效K 115. 4mg/kg, pH 5.3。。见表1。处理号(2)为福建地区桉树种植常规施肥[19]。有机肥含全碳33%、N1.6%、P2052. 1 %、K201. 3%,含水量25%。
[0028] 表1桉树施放有机肥LA301的试验
[0029]
Figure CN102303984AD00051
[0030] 1. 1. 3施用污泥有机肥对马尼拉草生长的影响:试验设试验组和对照组2个处理, 对照组不施肥;试验组施污泥有机肥。选用2块试验用地,每个处理3次重复,每块样方面积4m。污泥有机肥每次撒施IOOOg.隔8d施1次肥,连续施肥3次。在全部施完肥后的第 5、10、20、40和60天采集生物样品,测定马尼拉草的叶绿素等生理、生化指标。
[0031] 2结果与分析[0032] 2. 1 二步法静态发酵堆肥的最佳通气量的测定
[0033] 条垛好氧堆肥体积较大,堆肥的温度、含氧量比较不好控制,为此,该试验的堆肥反应器体积设计适中,能够让空气与原料均勻充分地接触。实验表明,在Oh〜24h,堆肥菌株调整期需氧量较少,通气3min、停止25min,堆体不需要热空气就可以升温到50°C,其升温曲线与条垛好氧堆肥相同。在24h〜71h,堆肥菌株在对数生长期、平衡期需氧量较多,一般情况下只须调整通气时间就可以控制温度在50°C上下,可见,一步堆肥过程的温度曲线与条垛好氧堆肥相似。本试验的二步堆肥工艺设计是基于条垛好氧堆肥的温度曲线与菌株生长条件修正的。在71h〜113h,二步堆肥期,此时水溶性有机碳等营养成分减少了,腐熟产生的热能也不足维持底物腐熟温度55°C,这时就需要少量的热空气。在堆肥后期,微生物代谢活动减慢,该仓式堆肥反应器要通过热空气的加热作用使得堆体温度基本恒定。但也必须考虑空气对流对水分蒸发的影响,防止水分过度损失。结果见表1。
[0034] 表2仓式好氧堆肥的通气量实验与结果
[0035]
Figure CN102303984AD00061
[0036] 实施例二
[0037] 一种污泥发酵方法,包括以下步骤:
[0038] A、用食用菌培养基下脚料将污泥调整至水分含量55%、全碳比45%,C/N值27 ;
[0039] B、第一次发酵堆肥:调整后的污泥加入10% (w/w)腐熟调理剂,该腐熟调理剂其主要成分包括豆饼粉27%、淀粉72%、KH2P041 %,调制为水分44%、PH7. 1,搅拌均勻后送到发酵装置建成发酵堆,升温,在发酵温度50°C,PH值10. 5的条件下,发酵80h ;
[0040] C、第二次发酵堆肥:第一次发酵后的堆肥加入12% (w/w)腐熟调理剂,其主要成分包括豆饼粉20%、淀粉78.8%、KH2PO4 1. 2%,调制为水分50%、PH 7. 6,翻堆搅拌后,
[0041] 在发酵温度53 °C,PH值8. 5的条件下,发酵50h。
[0042] 本实施例的其它方法和操作和实施例一基本相同。通过以上处理,污泥转变成有机肥料后,可作为林业用肥。
[0043] 实施例三
[0044] 一种污泥发酵方法,包括以下步骤:
[0045] A用食用菌培养基下脚料将污泥调整至水分含量65%、全碳比40-44%,C/N值 33 ;
[0046] B、第一次发酵堆肥:调整后的污泥加入8% (w/w)腐熟调理剂,该腐熟调理剂其主要成分包括豆饼粉31 %、淀粉68. 2%,KH2PO4O. 8%,调制为水分46%、PH7. 3,搅拌均勻后送到发酵装置建成发酵堆,升温,在发酵温度52°C,PH值8. 7的条件下,发酵60h ;
[0047] C、第二次发酵堆肥:第一次发酵后的堆肥加入15% (w/w)腐熟调理剂,其主要成分包括豆饼粉23%、淀粉76%、KH2PO4 1%,调制为水分50%、PH 7. 6,翻堆搅拌后,在发酵温度55°C,PH值8的条件下,发酵80h。
[0048] 本实施例的其它方法和操作和实施例一基本相同。通过以上处理,污泥转变成有机肥料后,可作为林业用肥。
[0049] 实施例四有机肥料用于桉树生长
[0050] 桉树是造纸等工业木材的主要原料之一;在福建地区可以快速生长,也就需要较多的肥料。桉树林区施用有机-无机复混肥料,有利于保持林区的土壤肥力;施用生活污泥肥料,能增加土壤的有机质,有利于林区植被生长,体现了林区生态平衡、循环经济的理念。 实验表明,施放有机肥LC301处理号(4)的桉树生长量比不施肥处理号(1)增长200%以上,比处理号(2)(常规施肥)增长20%以上(P <0.01差异极显著),表明桉树林区适合施放有机肥。处理号(4)与处理号(5)差异不显著,表明施肥量达到一定量后,桉树生长量并不与施肥量成正比。
[0051] 表3桉树生长量的测量结果
[0052]
Figure CN102303984AD00071
[0053] 注(Note):显著性P < 0. 05差异显著,用小写字母表示.P < 0. 01差异极显著, 用大写字母表示.
[0054] 实施例五有机肥料用于马尼拉草的生长
[0055] 污泥有机肥对草坪草叶绿素的影响:叶绿素含量不仅是草坪草的评价指标,也是草坪的重要质量指标,它反映了草坪生长能力的强弱。根据草坪质量评定方法.叶绿素的含量被划分为3个等级,1. 55〜1. 81mg/cm2为I级,1. 28〜1. 54mg/cm2为II级,1. 01〜 1. 27mg/cm2为III级。实验表明,对照组的叶绿素含量比较低,属于III级以下,而施用污泥有机肥的马尼拉草的叶绿素含量明显增加,施肥后20d达到最大值,达到了 I级水平。
[0056] 污泥有机肥对草坪草硝态氮的影响
[0057] 植物可吸收的氮的形式主要有铵态氮和硝态氮。硝态氮在植物体内需经硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用才能与有机物结合形成含氮化合物。在不合理使用氮肥或外部环境不适合植物体内硝态氮还原的条件下,植物体内的硝态氮会大量地积累。实验表明,施用污泥有机肥的马尼拉草的硝态氮含量明显低于对照组,这是因为有机肥的氮在土壤中能慢慢的释放,供应植物生长。在不过量使用有机肥的情况下,不会导致植物体内的硝态氮积
累ο

Claims (10)

1. 一种林业绿化用污泥有机肥料,该肥料由污泥发酵而成,该污泥发酵方法包括以下步骤:A、将污泥调整至水分含量55-65%、C/N值27-33,全碳35-45% ;B、第一次发酵堆肥:搅拌均勻后送到发酵装置建成发酵堆,升温,在发酵温度 50-52 °C,PH 值 7-11 的条件下,发酵 65_75h ;C、第二次发酵堆肥:在发酵温度53-55°C,PH值7-9的条件下,发酵55_75h ;
2.如权利要求1所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:第一次发酵堆肥温度 51°C,PH9. 7,时间 71h。
3.如权利要求1或2所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:第二次发酵堆肥温度54°C,PH值8. 7,时间65h。
4.如权利要求1所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:堆肥采用发酵池式、仓式或隧道式堆肥装置。
5.如权利要求1所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:步骤A的调整为加入农业有机废弃物。
6.如权利要求1所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:步骤B和步骤C中分别加入腐熟调理剂,腐熟调理剂的加入量为,按重量比,8-15%堆肥重量。
7.如权利要求6所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:步骤B中加入的腐熟调理剂,其主要成分包括豆饼粉27-31%、淀粉68-72%、KH2PO4O. 8-1. 2%,调制为水分 44-46%, PH7. 1-7. 3 ;步骤C中加入的腐熟调理剂,其主要成分包括豆饼粉19_23%、淀粉 76-80%, KH2PO4O. 8-1. 2%,调制为水分 50-54%、PH 7. 3-7. 6。
8.如权利要求6所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:第一次发酵堆肥结束之后,第二次发酵堆肥之前,对堆肥进行完全翻料。
9.如权利要求1所述的一种林业绿化用污泥有机肥料,其特征在于:在步骤B和/或步骤C中,加入腐熟生物制剂。
10.如权利要求1所述的一种林业绿化用污泥有机肥料的应用,其应用于桉树或马尼拉草的生长。
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