CN103039297B - 一种植物培养基质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于植物培植与环境保护的交叉领域，更为具体的说是涉及一种植物培养基质及其制备方法。本发明的目的是为了解决生活污泥的环保处理，为此本发明提供一种污泥改性植物培养基质的制造方法及由该方法制得的植物培养基质，实现多种废弃物的高效资源化利用。具体来说本发明公开了一种植物培养基质，所述的植物培养基质是以生活污泥为基础原料，配以炉渣、蚯蚓粪便混合而成，所述各组分的重量份比例为蚯蚓粪便0.5~5份，污泥30~75份，炉渣25~50份，所述污泥以干物质量计算。根据本发明制得的植物培养用基质具有稳定的团粒及多孔隙结构（总孔隙率在52-85%之间，通气空隙与持水空隙即气水比在0.2-0.5之间），以及很高的矿质营养负荷。

Description

一种植物培养基质及其制备方法

技术领域

本发明属于植物培植与环境保护的交叉领域，更为具体的说是涉及一种植物培养基质及其制备方法。

背景技术

污水处理厂污泥的处理处置是污水处理工作的延续，传统的污泥处理方法费用昂贵。在我国城市污水处理厂中，传统的污泥处理工艺处理费用约占污水处理厂总运行费用的20%～50%。目前常用的污泥处置方式主要有：填埋、焚烧、农业和园林绿化用等。采用填埋的方式不仅占用大量的耕地，而且往往因没有预先脱水，污泥很容易堵塞垃圾填埋场的渗滤液收集管道，影响排水系统的正常运行。污泥中含有大量的有机物，堆积发酵会产生甲烷等温室气体，并散发恶臭，甲烷是易燃易爆气体，导致二次污染和垃圾填埋场的安全隐患。焚烧是污泥彻底无害化、最大程度减量化的措施，但容易产生大量的粉尘污染，且成本高昂。城市污泥富含有机质，原本是较好的农业肥料，氮、磷、钾含量远高于农家肥，但其中含有寄生虫和病菌等，而在我国污水处理厂排放的污泥未经任何无害化处理处理直接农用的约占60%以上。由于污泥养分活化度高，在水湿条件下极易出现养分流失，进入地表和地下径流导致严重的二次环境污染，不仅对我国环境质量和公众健康造成威胁，同时也违背了我国污泥处理处置的减量化、稳定化和无害化目标。

随着人们对生活质量要求的提高，生活和居住环境的改善包括家居绿化、市政建设绿化、楼顶阳台绿化，矿山及尾矿地生态修复、集约化及设施农业、流失土壤覆被及园林苗木生产等越来越受到人们的重视，因而对具有良好持水、保肥、透气等理化性质以及高养分含量的植物培养介质有着巨大的需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决生活污泥的环保处理，为此本发明提供一种污泥改性植物培养基质的制造方法及由该方法制得的植物培养基质，实现多种废弃物的高效资源化利用。

具体来说本发明公开了一种植物培养基质，所述的植物培养基质是以生活污泥为基础原料，配以炉渣、蚯蚓粪便混合而成，所述各组分的重量份比例为蚯蚓粪便0.5~5份，污泥30~75份，炉渣25~50份，所述污泥以干物质量计算。

进一步地，本发明还公开了所述的植物培养基质中还包含有黏土，黏土的重量份为25份以下。

本发明所公开的植物培养基质以城市生活污水污水处理厂污泥、城市富营养河道及湖泊清淤底泥为主要主要原料，通过与炉渣，可以是火力发电厂的煤渣，也可以是各种生活及工业炉渣混合，配合蚯蚓粪便甚至是黏土形成植物培养基质，有效利用了污泥中所含的有机质以及氮、磷、钾等营养成分，制备工艺简单、成本低廉，具有广泛的应用前景。

上述粘土优选为天然粘土；所述蚯蚓粪便优选为各种养殖蚯蚓粪便或农田蚯蚓粪便。

进而保证通过本发明公开的技术方案制备得到的植物培养基质肥力好，养分含量高。

另外，本发明还公开了一种植物培养基质的制备方法，所述的植物培养基质是以生活污泥为基础原料，配以炉渣、蚯蚓粪便混合而成，所述各组分的重量份比例为蚯蚓粪便0.5~5份，污泥30~75份，炉渣25~50份，所述污泥以干物质量计算，制备方法包括以下步骤：

预采集一定质量的含水污泥，去除水分后，称重，计算污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比；

将收集到的污泥进行称重；并根据污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比计算其中所含的以干物质量计算的污泥重量；然后按照组分比称取适量的炉渣，将炉渣依次通过干燥，破碎处理，至直径为5mm以下的干燥颗粒；

将污泥与炉渣按照组分比充分搅拌混匀，经120~230℃烘干，形成总孔间隙率为52%~85%的固体；

将达到总孔间隙率在52%~85%的固体破碎至2.5mm粒径以下，筛选粒径小于2.5mm的颗粒；

按照组分比添加蚯蚓粪便，形成植物培养基质。

优选地，所述的植物培养基质中还包含有黏土，黏土的重量份为25份以下，制备方法包括以下步骤：

预采集一定质量的含水污泥，去除水分后，称重，计算污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比；

将收集到的污泥进行称重；并根据污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比计算其中所含的以干物质量计算的污泥重量然后按照组分比称取适量的炉渣以及黏土，将炉渣和黏土依次通过干燥，破碎处理，至直径为5mm以下的干燥颗粒；

将污泥与炉渣、黏土按照组分比充分搅拌混匀，经120~230℃烘干，形成总孔间隙率为52%~85%的团粒；

将达到总孔间隙率在52%~85%的团粒破碎至2.5mm粒径以下，筛选粒径小于2.5mm的颗粒；

按照组分比添加蚯蚓粪便，形成植物培养基质。

烘焙时间一般在12至48小时之间，烘焙的主要是尽量保证混合组分在烘干过程中固化形成团粒结构，同时在此过程中杀灭污泥中的寄生虫和病菌，因此烘焙时间可以根据具体原料的不同，团粒结构形成情况以及寄生虫和病菌的可能存在情况进行调整。

根据本发明制得的植物培养用基质具有稳定的团粒及多孔隙结构（总孔隙率在52-85%之间，通气空隙与持水空隙即气水比在0.2-0.5之间），以及很高的矿质营养负荷。

稳定的团粒和多空隙结构使得基质具有良好的持水保肥和通气性，蚯蚓粪便能为培养基质提供植物生长有益的大量微生物菌株。通过本发明制得的植物培养基质能够为植物的生长发育提供良好的介质，与传统土壤相比具有更好的肥力，以及持水保肥和透气性。该基质用于农作物及园林绿化植物培养过程中，可以减少施肥量。

该植物培养基质容重较低，便于运输和搬运，特别适合用于大规模的园林绿化、苗木培养和移栽，以及家居和房顶绿化等用途。可广泛用作家居绿化、市政建设绿化、矿山及尾矿地生态修复、集约化及设施农业、流失土壤覆被及园林苗木生产等各种条件下的植物培养基质。

本发明具有取材广泛、制备工艺简单、成本低廉，并具有持水、保肥、透气等优良的理化性质及高营养负荷特点，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

实施例1

    预采集100g的污泥，烘干至重量不再减少，称重24g，得到含水量为76%。

分别将晒干后生活锅炉炉渣24~48kg和粘土10kg粉碎至粒径5 mm以下，与污水处理厂污泥200kg（含水量76%）充分搅拌混匀，经180℃烘干后破碎，筛选粒径0.1～2.5mm部分，添加1kg蚯蚓粪便混匀制成植物培养基质。该基质的容重为0.65，总孔隙度为74%，其中持水孔隙度占56%，通气孔隙度占18%；营养元素氮、磷和钾的含量分别为8.32、3.88和1.92 g/kg。取部分基质在花盆中分别播撒黑麦草、早熟禾和莴苣种子，上覆0.5cm的基质，在16～30℃温度下，浇水培育。经14天培养，出苗率分别为94%、95%和95%，相同环境下三种植物普通土壤培养的出苗率分别为92%、89%和87%。经实验验证此基质上培养的植物生长状况优于用普通土壤培养的相同植物。

实施例2

    预采集100g的污泥，烘干至重量不再减少，称重24g，得到含水量为76%。

分别将晒干后生活锅炉炉渣30~60kg和粘土10kg粉碎至粒径5 mm以下，与污水处理厂污泥250kg（含水量76%）充分搅拌混匀，经180℃烘干后破碎，筛选粒径0.1～2.5mm部分，添加1kg蚯蚓粪便混匀制成植物培养基质。该基质的容重为0.63，总孔隙度为79%，其中持水孔隙度占62%，通气孔隙度占17%；营养元素氮、磷和钾的含量分别为9.08、4.21和2.12 g/kg。取部分基质在花盆中分别播撒黑麦草、早熟禾和莴苣种子，上覆0.5cm的基质，在18～32℃温度下，正常浇水培育。经14天培养，出苗率分别为95%、94%和96%，相同环境下三种植物普通土壤培养的出苗率分别为94%、90%和88%。经实验验证此基质上培养的植物生长状况优于用普通土壤培养的相同植物。

实施例3

预采集100g的污泥，烘干至重量不再减少，称重30g，得到含水量为70%。

分别将晒干后生活锅炉炉渣30kg粉碎至粒径5 mm以下，与污水处理厂污泥200kg（含水量70%）充分搅拌混匀，经200℃烘干后破碎，筛选粒径0.1～2.5mm部分，添加1kg蚯蚓粪便混匀制成植物培养基质。该基质的容重为0.65，总孔隙度为68%，其中持水孔隙度占52%，通气孔隙度占16%；营养元素氮、磷和钾的含量分别为8.52、3.68和1.90 g/kg。取部分基质在花盆中分别播撒黑麦草、早熟禾和莴苣种子，上覆0.5cm的基质，在16～30℃温度下，浇水培育。经14天培养，出苗率分别为94%、95%和95%，相同环境下三种植物普通土壤培养的出苗率分别为92%、89%和87%。经实验验证此基质上培养的植物生长状况优于用普通土壤培养的相同植物。

其他配合比例组配后出苗率均为94%以上，由于其组配方式相同，在此不再累赘叙述。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种植物培养基质，其特征是所述的植物培养基质是以生活污泥为基础原料，配以炉渣、蚯蚓粪便混合而成，所述各组分的重量份比例为蚯蚓粪便0.5~5份，污泥30~75份，炉渣25~50份，所述污泥以干物质量计算。

2.根据权利要求1所述的植物培养基质，其特征是所述的植物培养基质中还包含有黏土，黏土的重量份为25份以下。

3. 一种植物培养基质的制备方法，其特征是所述的植物培养基质是以生活污泥为基础原料，配以炉渣、蚯蚓粪便混合而成，所述各组分的重量份比例为蚯蚓粪便0.5~5份，污泥30~75份，炉渣25~50份，所述污泥以干物质量计算，制备方法包括以下步骤：

预采集一定质量的含水污泥，去除水分后，称重，计算污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比；

将收集到的污泥进行称重；并根据污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比计算其中所含的以干物质量计算的污泥重量；

然后按照组分比称取适量的炉渣，将炉渣依次通过干燥，破碎处理，至直径为5mm以下的干燥颗粒；

将污泥与炉渣按照组分比充分搅拌混匀，经120~230℃烘干，形成总孔间隙率为52%~85%的固体；

将达到总孔间隙率在52%~85%的固体破碎至2.5mm粒径以下，筛选粒径小于2.5mm的颗粒；

按照组分比添加蚯蚓粪便，形成植物培养基质。

4. 根据权利要求3所述的植物培养基质的制备方法，其特征是所述的植物培养基质中还包含有黏土，黏土的重量份为25份以下，制备方法包括以下步骤：

预采集一定质量的含水污泥，去除水分后，称重，计算污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比；

将收集到的污泥进行称重；并根据污泥干物质量在含水污泥中的重量百分比计算其中所含的以干物质量计算的污泥重量；

然后按照组分比称取适量的炉渣以及黏土，将炉渣和黏土依次通过干燥，破碎处理，至直径为5mm以下的干燥颗粒；

将污泥与炉渣、黏土按照组分比充分搅拌混匀，经120~230℃烘干，形成总孔间隙率为52%~85%的团粒；

将达到总孔间隙率在52%~85%的团粒破碎至2.5mm粒径以下，筛选粒径小于2.5mm的颗粒；

按照组分比添加蚯蚓粪便，形成植物培养基质。