CN105198618A - 一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒及其制备方法。其所述有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒约70-90份、无机垃圾颗粒约10-25份和本发明的发酵添加剂0.4-0.5份制成，发酵添加剂，按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份水溶性线性高分子聚合物、25份膨润土或改性膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾。本发明将城镇生活垃圾资源化，工作流程简便易学易操作，较传统的垃圾焚烧发电、垃圾填埋等处理方式，具有占地面积少、无三废排放和CO₂排放量少等优点。

Description

一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒及其制备方法

技术领域

本发明属于资源环境科学调查技术领域，其涉及一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒及其制备方法。

背景技术

自1978年至以来，我国进入了城镇化持续快速发展阶段，其年均增长约为0.88％，且至2011年中国城镇化率超过50％；与此同时，我国城镇生活垃圾亦以平均每年8～10％的速度增长，据2014年《中国环境状况公报》，全国仅设市城市生活垃圾清运量为1.79亿吨。随着城镇化的推进、城市建设的发展和居民生活水平的提高，我国城镇生活垃圾产生量还将与日俱增。如此巨量的城镇生活垃圾及其释放的各种有害物质，不仅会污染土壤、水质和大气，还会威胁区域耕地健康、生态系统安全和破坏环境景观。因此城镇生活垃圾及其污染，已经成为社会经济持续发展与人民生活水平改善的重要限制因素。

城镇生活垃圾是指城市日常生活中或在为城市日常生活提供服务过程中产生的固体废物，按其物质组成可将其分为：厨余类、纸类、橡塑类、纺织类、木竹类、灰土类、砖瓦陶瓷类、玻璃类、金属类、其他及混合类；按其产生来源可将其分为：厨房垃圾，普通垃圾，庭院垃圾，清扫垃圾，商业垃圾，建筑垃圾等。针对来源广泛且物质组成复杂多样的城镇生活垃圾，目前国内外城镇生活垃圾处理方法主要有垃圾填埋、焚烧(发电)、堆肥、露天堆放等；其中垃圾填埋与露天堆放从本质不属于城镇生活垃圾的处理方法，中国城镇生活垃圾集中的区域也是土地资源最为紧缺的区域，没有足量的土地供我们进行生活垃圾填埋或堆放；生活垃圾焚烧(发电)与堆肥属于实质上的垃圾处理方法，但由于生活垃圾焚烧(发电)与堆肥需要修建工厂且粗放式露天堆肥，常有废气(特别是致癌性气体如二噁英、多环芳烃等)排放，绝大多数居民反对在他们住宅的临近区域修建生活垃圾焚烧(发电)与堆肥厂，再加这种处理方法均需要对城镇生活垃圾进行严格分类分离处理，尚有部分垃圾得不到应有的处理，同时还通过增加区域CO₂排放总量。

总之，这些欧美发达国家所采用的生活垃圾处理方法，在我国城镇化快速发展的区域，因土地资源紧张和耕地紧缺、人口与产业密集、垃圾混杂堆放与垃圾分类效果差等特点，难以运用欧美国家的生活垃圾处理技术与方法，故亟待研发适合我国国情的城镇生活垃圾处理或者城镇生活垃圾资源化的技术方法。

发明内容

本发明提供了一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒及其制备方法，基于土壤生态系统物质循环的理论，将城镇生活垃圾经过简易分类、混合粉碎、添加适量无毒无害具有水溶性的高分子有机粘合剂、特制配料，充分混合之后进入造粒机-烘干机，便制成能够有效培肥与稳固土壤的有机肥胶粒物，解决了现有垃圾处理所存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒的发酵添加剂，按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份水溶性线性高分子聚合物、25份膨润土或改性膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

所述的特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质40-50％、甜酒曲3-8％、生根粉6-10％、粗淀粉15-20％、蛋白胨5-10％、硫酸亚铁3-8％、蔗糖5-9％和食盐3-5％。

进一步，本发明的一种优选方案：所述腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括4-6份腐殖质、1-1.5份豆科植物废弃物和0.1-0.2份醋酸粉。采用上述组合能够有效促进这些有机质的蓬松发酵，为后期微生物转化这些城镇生活垃圾中的有机物创造有利条件。

进一步，本发明的一种优选方案：所述水溶性线性高分子聚合物为聚丙烯酰胺。本发明中的水溶性线性高分子聚合物可以选择松土精、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺等，优选聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺可有效的改善土壤结构，增加大团聚体数目，降低土壤容重，提高渗透率，增加土壤的含水量，提高土壤抗蚀能力，进而提高作物产量。

本发明也提供了一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒约70-90份、无机垃圾颗粒约10-25份和本发明的发酵添加剂0.4-0.5份制成。

本发明的有机肥胶粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中极少量的金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵24-48h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。

本发明中的土壤腐殖质为直接采集当地地带性土壤(如华北地区的山地棕壤、山地淋溶褐土或山地草甸土)的表土层(0-30cm)，采集之后0-72h内利用。

本发明中的粗淀粉一般是指农户用简易的设备加工出来的毛淀粉，如红薯粉、豌豆粉、木薯粉等。

本发明的有益效果：

本发明将城镇生活垃圾处理转化为有机肥胶粒其处理转化流程均在密闭的设备中进行，所用的发酵添加剂：多种高分子有机聚合物、土壤腐殖质、无机粘合物、腐殖质及豆科植物废弃物，均属于价格比较低廉的产品或废弃物，其经济投入与人力投入相对较小；另外这些添加物最终制成的土壤有机肥胶粒，均属于对人群健康、生态系统安全无毒无害的可降解的物质，有机肥胶粒物在最终使用过程均不会污染大气、地表水和地下水、土壤等环境要素。

本发明的土壤有机肥胶粒(1)它具有有机质含量高、植物养分丰富、其中不含有有毒有害的成分，属于能培肥土壤促进植物及农作物生长发育的优质有机肥；(2)它具有一定的稳定性和遇水离散-脱水凝聚的特性，将土壤有机肥胶粒散施于裸露土壤表面(城市绿地、半干旱区荒草地或旱地)，遇到降水这种土壤有机肥胶粒会离散在土壤表面，待降水停止土壤水分蒸发之后，便在土壤表明形成一个薄膜状富含有机物的胶膜层，土壤表明的这个胶膜层还能够有效抑制土壤风蚀、地表扬尘(PM_2.5)的发生，同时促进区域植被的恢复与生态环境质量的改善。

本发明将城镇生活垃圾资源化，工作流程简便易学易操作，较传统的垃圾焚烧发电、垃圾填埋等处理方式，具有占地面积少、无三废排放和CO₂排放量少等优点。

具体实施方式

下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒约70份、无机垃圾颗粒约15份和发酵添加剂0.4份制成。

发酵添加剂按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份聚丙烯酰胺、25份膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质44％、甜酒曲5％、生根粉8％、红薯粉18％、蛋白胨8％、硫酸亚铁5％、蔗糖8％和食盐4％。

腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括4份腐殖质、1份豆科植物废弃物和0.1份醋酸粉。

本实施例中的土壤腐殖质为从山地棕壤中采集到的土壤，采集表土层(0-30cm)，采集之后0-72h内利用。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵24h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。

实施例2

一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒80份、无机垃圾颗粒20份和发酵添加剂0.5份制成。

发酵添加剂按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份聚丙烯酰胺、25份膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质40％、甜酒曲8％、生根粉9％、豌豆粉16％、蛋白胨10％、硫酸亚铁7％、蔗糖7％和食盐3％。

腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括5份腐殖质、1.5份豆科植物废弃物和0.2份醋酸粉。

本实施例中的土壤腐殖质为直接采集的山地淋溶褐土的表土层(0-30cm)，采集之后0-72h内利用。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵48h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。

实施例3

一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒约80份、无机垃圾颗粒约20份和发酵添加剂0.45份制成。

发酵添加剂按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份聚丙烯酰胺、25份改性膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质50％、甜酒曲3％、生根粉10％、木薯粉15％、蛋白胨5％、硫酸亚铁8％、蔗糖5％和食盐4％。

腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括4.5份腐殖质、1.3份豆科植物废弃物和0.15份醋酸粉。

本实施例中的土壤腐殖质为直接采集的山地淋溶褐土的表土层(0-30cm)，采集之后0-72h内利用。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵48h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。

实施例4

一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒约75份、无机垃圾颗粒约25份和发酵添加剂0.4份制成。

发酵添加剂按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份聚丙烯酰胺、25份膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质45％、甜酒曲6％、生根粉6％、红薯粉20％、蛋白胨6％、硫酸亚铁3％、蔗糖9％和食盐5％。

腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括5份腐殖质、1.5份豆科植物废弃物和0.1份醋酸粉。

本实施例中的土壤腐殖质为直接采集的山地淋溶褐土的表土层(0-30cm)，采集之后0-72h内利用。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵48h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。

实施例5

一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，按照重量份计，由有机垃圾颗粒85份、无机垃圾颗粒25份和发酵添加剂0.5份制成。

发酵添加剂按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份聚丙烯酰胺、25份改性膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质47％、甜酒曲7％、生根粉7％、木薯粉17％、蛋白胨7％、硫酸亚铁6％、蔗糖5％和食盐4％。

腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括6份腐殖质、1.2份豆科植物废弃物和0.2份醋酸粉。

本实施例中的土壤腐殖质为直接采集的山地草甸土的表土层(0-30cm)，采集之后0-72h内利用。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵48h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。

实施例1-5所制备的有机肥胶粒进行分析成分，具体见下表1。

表1实施例1-5所制备的有机肥胶粒的成分

项目

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

GB18877-2009

As

0.791mg/kg

0.801mg/kg

0.820mg/kg

0.783mg/kg

0.810mg/kg

≦0.0050％

Pb

0.971mg/kg

1.020mg/kg

1.010mg/kg

0.980mg/kg

0.991mg/kg

≦0.0150％

Hg

0.508mg/kg

0.493mg/kg

0.487mg/kg

0.502mg/kg

0.518mg/kg

≦0.0005％

Cr

9.924mg/kg

9.892mg/kg

9.913mg/kg

9.885mg/kg

9.906mg/kg

≦0.0050％

Cd

0.162mg/kg

0.207mg/kg

0.149mg/kg

0.137mg/kg

0.169mg/kg

≦0.0010％

Cu

10.624mg/kg

10.807mg/kg

10.652mg/kg

10.872mg/kg

9.657mg/kg

-

Zn

61.222mg/kg

60.267mg/kg

59.836mg/kg

59.637mg/kg

59.995mg/kg

-

有机质

65.40％

73.24％

70.81％

72.38％

68.59％

≥20％

有以上的数据可知，本发明所制备的有机肥胶粒的成分满足国家标准《有机-无机复混肥料(GB18877-2009)》的规定，是一种合格的有机-无机复混肥料，达到了将城镇垃圾资源化的目的。

将实施例1-5所制备的有机肥胶粒施用在风沙土表面(适度50-60％)，室温下48h以后，风沙土水分蒸发，在风沙土表面形成一个薄膜状富含有机物的胶膜层，风沙土表面的胶膜层还能够有效抑制土壤风蚀、地表扬尘(PM_2.5)的发生，同时促进区域植被的恢复与生态环境质量的改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种运用城镇生活垃圾制备能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒的发酵添加剂，其特征在于：按照重量份计，包括5份特制添加剂、30份腐殖质-豆科植物废弃物、25份水溶性线性高分子聚合物、25份膨润土或改性膨润土、10份聚合氯化铝和5份聚丙烯酸钾；

所述的特制添加剂按照重量百分比计，包括土壤腐殖质40-50％、甜酒曲3-8％、生根粉6-10％、粗淀粉15-20％、蛋白胨5-10％、硫酸亚铁3-8％、蔗糖5-9％和食盐3-5％。

2.根据权利要求1所述的发酵添加剂，其特征在于：所述腐殖质-豆科植物废弃物按照重量份计，包括4-6份腐殖质、1-1.5份豆科植物废弃物和0.1-0.2份醋酸粉。

3.根据权利要求1所述的发酵添加剂，其特征在于：所述水溶性线性高分子聚合物为聚丙烯酰胺。

4.一种运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒，其特征在于：按照重量份计，由有机垃圾颗粒约70-90份、无机垃圾颗粒约10-25份和权利要求1-3任一项所述发酵添加剂0.4-0.5份制成。

5.一种如权利要求4所述的运用城镇生活垃圾制备的能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将城镇生活垃圾中极少量的金属制品分离出来，作为资源回收，将剩余部分粗分为有机类垃圾和无机垃圾，然后将有机类垃圾和无机垃圾分别粉碎至粒径不大于0.5mm，备用；

(2)将有机类垃圾粉末和无机垃圾粉末按照比例混合均匀，然后添加特制添加剂和腐殖质-豆科植物废弃物，在15～25℃和水分含量10-20％的条件下，密封发酵24-48h；

(3)发酵结束后加入聚丙烯酰胺、膨润土或改性膨润土和聚合氯化铝，将聚丙烯酸钾配制成重量分数为20％的水溶液后加入，混合均匀，造粒，既得能培肥与稳固土壤的有机肥胶粒。