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侯向阳
德英
谢继红
武自念
刘雅学
吴洪新
赵海霞
李新乐
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Abstract

本发明提供了一种利用污泥生产的营养土，该营养土由污泥有机肥、脱硫石膏、草炭按重量百分比45～60％∶30～40％∶5～15％组成，其生产工艺为：原料调整→重金属钝化→物料入仓及发酵菌剂的添加→通风增氧和调控温度→厌氧发酵→污泥有机肥制备→营养土配置→成品。该营养土具降碱排盐、疏松、培肥功能于一体，能达到改良盐碱地与增效的目的，很好的填补目前的市场空白；一种利用污泥生产营养土的方法，该方法综合利用物理、化学和生物原理，简单高效的将城市污泥制作成改良盐碱地的营养土，为城市污泥的综合利用提供了一种很好的借鉴和思路。

Description

一种利用污泥生产营养土的方法及产品
技术领域
本发明涉及有机肥领域，特别涉及一种利用污泥生产营养土的方法及产品。
背景技术
城市污泥(包括污水厂污泥、水体疏浚污泥、给水厂污泥、排水沟污泥等)其产生量远大于城市生活垃圾，而城市污泥有较高的污染物含量，其中城市污水厂脱水污泥中治病微生物含量比城市生活垃圾高几个数量级。城市污泥中还含有较多的重金属、剧毒性有机物等污染物质。因此，城市污泥对环境造成的危害是严重的。
河道疏浚和城市污水处理过程中必然会产生大量的城市污泥，它们容量大，不稳定，易腐败，有恶臭，如不加以妥善处理和处置，将造成堆放和排放区周围环境严重的二次污染，更有甚者，将污水污泥任意施于农业，导致农作物污染，土壤受到不可逆转的中毒损害。城市污泥是一种废弃物，既含有毒有害物质成为城市环境的污染源。同时，城市污泥中又含有较多的植物主要养分(NPK和有机物质)，可成为改良盐碱土和培肥土壤优良基质。因此，如何使污泥无害化、资源化和产业化，已成为国内外积极开发研究的热门领域。
欧洲早期处理城市污泥是采用厌氧生物处理、自然通风好氧生物处理法，通过定期通风或翻倒垛体达到供氧的目的。这种工艺简单易行，但占地大，易产生臭气而逐渐被淘汰。随着污泥处理技术的发展，污泥处理工艺逐渐发展到现在的机械通风与好氧生物处理相结合的工艺，以及产生相应好氧生物处理设备。
日本自1985年4月～1986年1月不到一年内，施用农林地的污泥达3.12×106m3，其中经好氧生物处理的污泥为1.27×106m3，占40％左右。目前日本最大的污泥好氧生物处理场地在北海道的札幌市，处理仓和装袋生产线，机械化、自动化程度很高。法国应用BIOTERRA机械工艺，处理城市污泥取得良好效果。美国20世纪80年代开始研发比较完善的贝尔茨维尔生物好氧生物处理法，主要采用底部穿孔管道通入空气方法，防止臭气扩散，比较安全卫生。
我国20世纪60年代初开始好氧生物处理污泥的研究，1985年北京市政污水研究所进行污泥高温好氧生物处理工艺试验，随后我国许多城市和科研院所对城市污泥最终处置和污泥堆肥展开了深入的研究和实践。
近年来我国先后建立了一些机械化较高的好氧生物处理厂，如北京排水集团大兴污泥转运站就是利用好氧生物处理工艺处理城市污泥，包括完整的前期晾晒处理、好氧生物处理、后期稳定处理工艺与设备，其生产技术在产品质量、运行操作可控性、环境质量等方面都达到较高的水平。北京二清垃圾处理厂也是利用好氧生物处理城市垃圾，而且具有较好的除臭设施。
目前世界上对于污泥处理后的下游产品的发展方向均为有机肥的制造，如中国发明专利CN200710030801.2《城市生活污泥资源化工艺》利用好氧性生物—物理—化学联用快速发酵技术处理城市生活污泥资源化的工艺，将城市污泥、蘑菇渣和绿化垃圾经适当比例调配，再添加生石灰，进行好氧性—物理—化学联用技术进行发酵，生产出有机肥。该方法对利用城市污泥资源提供了一种思路，但是其原料的获取比较单一且有限，限制了其的推广和应用，而且其产品也比较单一，缺乏竞争力。
中国发明专利Cn201010570531.6《利用城市生活污泥生产有机肥的方法》采用二次发酵的方法，将生活污泥与农业有机废弃物混合进行发酵，最终生产出有机肥，该方法虽然对污泥的处理给出了一种解决的办法，但是由于历史原因，我国的工业污泥和生活污泥混杂一处，含有大量的重金属，而该方法由于没有对污泥中的重金属进行处理，容易造成有机肥产品的重金属超标，导致循环污染。
我国渤海湾地区盐碱地面积大约388万亩，尤其滨海盐碱地需要大量营养土参与改良，渤海湾地区城市每年绿化面积2亿平方米，加上每年需要养护的园林绿化面积，每年约需30-40万吨营养土。因此，如果使城市污泥无害化和资源化，加上污泥营养土改良盐碱土的利用，污泥营养土在我国园林绿地上的应用前景十分广阔，但目前还未见国内相关产品的研发和应用。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种利用污泥生产的营养土，该营养土具降碱排盐、疏松、培肥功能于一体，以达到改良盐碱地与增效的目的，能很好的填补目前的市场空白。
本发明的另外一个目的在于提供一种利用污泥生产营养土的方法，该方法综合利用物理、化学和生物原理，简单高效的将城市污泥制作成改良盐碱地的营养土，为污泥的综合利用提供了一种很好的方法。
本发明的技术方案为：一种利用污泥生产营养土的方法，其特征在于采取以下步骤：
1)原料调整：将城市生活污泥与调理剂按一定比例混合，使混合后物料的理化特性为：C/N＝25～30∶1，含水率＝50～60％，所述调理剂为作物秸秆；
2)重金属钝化：加入重量比1～2％生石灰，搅拌均匀；
3)物料入仓及发酵菌剂的添加：将以上物料放入日光温室内槽式好氧生物发酵槽中，加入ETS菌剂；
4)通风增氧和调控温度：通过机械翻倒和强制通风相结合方式来控制氧气和发酵温度的变化，发酵开始前3天，以机械翻倒为主，强制通风为辅，每天翻倒3～6次。强制通风1～2次，每次30分钟；发酵后4～10天，以强制通风为主，机械翻倒为辅，55～65℃的高温持续5～10天，完成一次高温发酵，此时物料的含水率降为20％～30％；
5)厌氧发酵：好氧生物处理阶段结束，将物料堆放到日光温室外，温度维持在30～40℃进入二次厌氧稳定阶段，翻倒1～2次，整个过程持续2天；
6)污泥有机肥制备：将上述堆制好的物料进行干化、机械粉碎、过筛等处理过程，制成污泥有机肥；
7)营养土配置：在上述污泥有机肥中加入脱硫石膏、草炭，混合均匀，制成营养土，该营养土中各组分按重量百分比为：污泥有机肥45～60％；脱硫石膏30～40％；草炭5～15％。
进一步地，所述步骤1)中调理剂为玉米秸秆。
一种利用城市污泥生产的营养土，该营养土由所述污泥有机肥、脱硫石膏、草炭按重量百分比45～60％∶30～40％∶5～15％组成。
本发明的有益效果是：
(1)提供一种利用污泥生产的营养土，该营养土具降碱排盐、疏松、培肥功能于一体，以达到改良盐碱地与增效的目的，能很好的填补目前的市场空白。
(2)提供一种利用污泥生产营养土的方法，该方法综合利用物理、化学和生物原理，简单高效的将城市污泥制作成改良盐碱地的营养土，为城市污泥的综合利用提供了一种很好的方法。
(3)采用本发明所提供的方法，不仅能生产营养土，而且也可以生产有机肥，且有机肥具有安全、高效的特点，无重金属超标的风险。
(4)本发明经济效益和社会效益突出，将为城市污泥的无害化处理、有机肥的合理利用和我国盐碱地的综合改造提供一个解决方案。
附图说明
图1为一种利用污泥生产营养土的方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例一：
一种利用城市污泥生产的营养土，由污泥有机肥60kg，脱硫石膏30kg、草炭10kg组成。
其制作方法为：
1)原料调整：将城市生活污泥与调理剂按一定比例混合，使混合后物料的理化特性为：C/N＝28∶1，含水率＝55％，所述调理剂为玉米秸秆；
2)重金属钝化：加入重量比2kg生石灰，搅拌均匀；
3)物料入仓及发酵菌剂的添加：将以上物料放入日光温室内槽式好氧生物发酵槽中，加入ETS菌剂；
4)通风增氧和调控温度：通过机械翻倒和强制通风相结合方式来控制氧气和发酵温度的变化，发酵开始前3天，以机械翻倒为主，强制通风为辅，每天翻倒6次。强制通风2次，每次30分钟；发酵后10天，以强制通风为主，机械翻倒为辅，55℃以上的高温持续10天，完成一次高温发酵，此时物料的含水率降为27％；
5)厌氧发酵：好氧生物处理阶段结束，将物料堆放到日光温室外，温度维持在30～40℃进入二次厌氧稳定阶段，翻倒1次，整个过程持续2天；
6)污泥有机肥制备：将上述堆制好的物料进行干化、机械粉碎、过筛等处理过程，制成污泥有机肥；
7)营养土配置：在上述污泥有机肥中加入脱硫石膏、草炭，混合均匀，制成营养土，该营养土中各组分的组成按重量比为：污泥有机肥60％；脱硫石膏30％；草炭10％。
我们将该营养土用于大田作物进行肥效实验，得出如下结论：
一、材料与方法
1、供试材料
营养土，有机物总量≥35％，N+P2O5+K2O总量≥6％，水分含量≤20％。
2、试验地点和作物
试验地点安排在大兴县礼贤乡和昌平区城关镇，每点分别在黄瓜和茄子上布置两个肥效试验，试验均在保护地内进行。大兴礼贤试验点土壤耕层有机质1.89％，全N为0.1236％，碱解氮为88.2mg/kg,有效磷(P)为52.3mg/kg，有效钾(K)为129.4mg/kg；昌平城关试验点土壤耕层有机质2.26％，全N为0.1541％，碱解氮为79.8mg/kg，有效磷(P)为61.5mg/kg，有效钾(K)为121.6mg/kg。
3、实验设计
黄瓜试验设计：本实验设营养土、常规施肥和空白对照三个处理，重复三次，小区面积0.05亩。处理内容具体如下：
处理1：营养土400公斤/亩，化肥用量纯N为15公斤/亩，P2O5为8公斤/亩，K2O为10公斤/亩。其中营养土、5公斤N、8公斤P2O5和5公斤K2O用作底肥，其余化肥用作追肥。
处理2：常规施肥，化肥用量纯N为20公斤/亩，P2O5为10公斤/亩，K2O为15公斤/亩，不施营养土。其中5公斤N、10公斤P2O5和10公斤K2O做底肥，其余做追肥。
处理3：空白对照，不施任何肥料。
茄子试验设计:本实验设营养土、常规施肥和空白对照三个处理，重复三次，小区面积0.05亩。处理内容具体如下：
处理1：营养土400公斤/亩，化肥用量纯N为10公斤/亩，P2O5为8公斤/亩，K2O为8公斤/亩。其中营养土、4公斤N、8公斤P2O5和5公斤K2O用作底肥，其余化肥用作追肥。
处理2：常规施肥，化肥用量纯N为15公斤/亩，P2O5为10公斤/亩，K2O为10公斤/亩，不施营养土。其中5公斤N、10公斤P2O5和7公斤K2O做底肥，其余全部做追肥。
处理3：空白对照，不施任何肥料。
4.试验基本情况
大兴试验点黄瓜3月20日定植，5月22日收获完，茄子3月18日定植，5月20日收获完；昌平试验点黄瓜4月5日定植，5月25日收获完，茄子3月23日定植，于5月29日收获完。
二、结果与讨论
(一)黄瓜上的施用效果
对各小区黄瓜对此采摘产量进行累加，最终产量结果见表1。
表1不同处理对黄瓜产量的影响公斤/亩
1、大兴试验点
对黄瓜产量进行方差分析和多重比较，结果见表2和表3。
表2大兴黄瓜产量方差分析
表3Duncan's新复极差测验
从分析结果看，大兴黄瓜产量营养土＞常规施肥＞空白对照，各处理间产量差异达显著水平，说明营养土具有显著的增产作用。营养土处理黄瓜的产量最高，达到4478.7公斤/亩，比常规施肥亩增产565.7公斤，增产率为14.4％，比空白对照亩增产986.7公斤，增产率为28.2％。
2、昌平试验点
对黄瓜产量进行方差分析和多重比较，结果见表4和表5。
表4昌平黄瓜产量方差分析
表5Duncan's新复极差测验
从分析结果看，黄瓜产量营养土＞常规施肥＞空白对照，各处理间产量差异达显著水平，说明营养土具有显著的增产作用。营养土处理黄瓜的产量最高，产量达3037.0公斤/亩，比常规施肥亩增产157.3公斤，增产率为5.5％，比空白对照亩增产337.3公斤，增产率为12.5％。
(二)茄子上的施用效果
对各小区茄子多次采摘产量进行累加，最终产量结果见表6。
表6不同处理对茄子产量的影响公斤/亩
1、大兴试验点
对茄子产量进行方差分析和多重比较，结果见表7和表8。
表7大兴茄子产量方差分析
表8Duncan's新复极差测验
从分析结果看，茄子产量营养土＞常规施肥＞空白对照，各处理见产量差异达显著水平，说明营养土具有显著的增产作用。营养土处理茄子产量最高，达2420.0公斤/亩，比常规对照亩增产469.3公斤，增产率为24.0％。比空白对照亩增产650.7公斤，增产率为36.8％。从发病情况看，营养土可明显提高作物的抗逆性病虫害减少，与不施营养土处理相比发病率降低15.7—24.8个百分点。
2、昌平试验点
对茄子产量进行方差分析和多重比较，结果见表9和表10。
表9昌平茄子产量方差分析
表10Duncan's新复极差测验
从分析结果看，茄子产量营养土＞常规施肥＞空白对照，各处理见产量差异达显出水平，说明营养土具有显著的增产作用。营养土处理茄子产量最高，达2537.0公斤/亩，比常规施肥亩增产235.7公斤，增产率为10.2％；比空白对照亩增产586.7公斤，增产率为30.1％。从发病情况看，营养土可明显提高作物的抗逆性，病虫害减少，与不施营养土处理相比发病率降低11.3—14.9个百分点。
三、试验小结
1、黄瓜施用营养土比常规施肥增产5.5％—12.5％，比空白对照增产12.5％—28.2％，增产效果显著。
2、茄子施用营养土比常规施肥增产10.2—24.0％，比空白对照增产30.1—36.8％，增产效果显著；病虫害发生率降低11.3—24.8个百分点。
3、施用营养土能过提高作物品质，减轻病虫害的发生，对环境无任何污染，且操作简便，能够有效降低劳动强度和生产投入，增加农民经济效益。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种利用污泥生产营养土的方法，其特征在于采取以下步骤：
1)原料调整：将城市生活污泥与调理剂按一定比例混合，使混合后物料的理化特性为：C/N＝25～30∶1，含水率＝50～60％，所述调理剂为作物秸秆；
2)重金属钝化：加入重量比1～2％生石灰，搅拌均匀；
3)物料入仓及发酵菌剂的添加：将以上物料放入日光温室内槽式好氧生物发酵槽中，加入ETS菌剂；
4)通风增氧和调控温度：通过机械翻倒和强制通风相结合方式来控制氧气和发酵温度的变化，发酵开始前3天，以机械翻倒为主，强制通风为辅，每天翻倒3～6次。强制通风1～2次，每次30分钟；发酵后4～10天，以强制通风为主，机械翻倒为辅，55～65℃的高温持续5～10天，完成一次高温发酵，此时物料的含水率降为20％～30％；
5)厌氧发酵：好氧生物处理阶段结束，将物料堆放到日光温室外，温度维持在30～40℃进入二次厌氧稳定阶段，翻倒1～2次，整个过程持续2天；
6)污泥有机肥制备：将上述堆制好的物料进行干化、机械粉碎、过筛等处理过程，制成污泥有机肥；
7)营养土配置：在上述污泥有机肥中加入脱硫石膏、草炭，混合均匀，制成营养土，该营养土中各组分按重量百分比为：污泥有机肥45～60％；脱硫石膏30～40％；草炭和褐煤5～15％。
2.如权利要求1所述的一种利用污泥生产营养土的方法，其特征在于：所述步骤1)中调理剂为玉米秸秆。
3.利用权利要求1所述的一种利用污泥生产营养土的方法所生产的营养土，其特征在于：该营养土由所述污泥有机肥、脱硫石膏、草炭按重量百分比45～60％∶30～40％∶5～15％组成。
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