CN107253883B - 用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料 - Google Patents

用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料，将活性污泥杀菌、消毒、除臭无害化，用本发明的硬化剂和分散剂，将活性污泥改性，制成子弹肥料，再用本发明的压缩空气槍，将此肥料像子弹一样打入土壤中，完成肥料的施肥作业；一改沿用已久的又笨又慢的挖坑施肥方法，本发明省时省力，提高施肥效率三倍以上，是施肥的创新，本发明广泛适用于污水厂污泥无害化综合利用中使用。

Description

用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料
技术领域
本发明涉及一种用活性污泥生产子弹肥料的方法，更具体地说，涉及一种用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料。
背景技术
我国是农业大国，可耕地面积约20亿亩，年肥料施用量1.2亿吨以上，有机肥料与化肥的施用量，较好的比例应该是1比1，也即是各占一半的数量，但我国当前的有机肥料仅占肥料总量的20％左右，还远不能满足农业生产发展的施用量要求，还需大力发展生产有机肥料。另方面，现在固体肥料的施用方法，一直沿用穴施，即是在农作物的周围挖一个或几个坑，大树沿滴水线挖几个坑，小树挖一个坑，然后人工将肥料倒入坑内，再人工覆盖土壤而完成施肥过程，这种穴施的施肥方法，费时费力，且肥料分布不均，不能沿着树木滴水线进行圆周式的施入土壤，穴施时若穴内放入肥料过多，还会产生烧根现象，这种笨重、不理想的施肥方法，从作物栽培历史上看，一直沿用至今，与当前的农业发展很不适应；我们要建立创新型国家，落后笨重不合理的肥料施用方法，也必须进行革新，寻找出一条符合农作物全面吸收肥料的、又能代替手工劳动的、简易的、机械化的施肥方法及技术，是当前发展农业生产应该尽早解决的课题。
发明内容
本发明旨在提供一种用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料，即是先将活性污泥杀菌、消毒、除臭，使其无害化，然后加入本发明的硬化剂和分散剂，将活性污泥改性，使污泥干化后形成一层坚硬的外壳，经过造粒及干燥后，制成子弹肥料，再用本发明的压缩空气枪，将此肥料像子弹一样打入土壤中，完成肥料的施肥作业。
为了达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
1、将城市污水处理厂，处理化粪池污水副产的活性污泥，作为本发明子弹肥料的主原料，先加入亚氯酸钠作无害化处理剂，加入二甲基硅油作消泡剂，将活性污泥杀菌、消毒、除臭，进行无害化的前处理；
2、然后，将无害的活性污泥进行改性，即是加入硝酸锰作硬化剂，使污泥菌体外壳磷脂双分子层与硝酸锰氧化产生交联作用，经干燥后生成坚硬结实的菌体外壳；
3、活性污泥进行改性还包括：加入焦磷酸钾作分散剂，使肥料施入土壤后迅速受潮，加速肥料生成营养成分供作物吸收；
4、上述工作步骤完成后的活性污泥，放入太阳能棚内脱水，并加入肥料菌种，然后进行造粒和干燥，制得子弹肥料；
5、使用本发明的压缩空气枪，在施肥时，将子弹肥料用压缩空气枪打入土壤中，即可完成施肥作业。
本发明的用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料的制造方法，包括前处理、改性、脱水、造粒、干燥和压缩空气枪制造。其具体制造过程为：(一)前处理：用带搅拌的敞口设备作前处理罐，先加入城市污水厂副产的含水80％～85％的湿污泥，向污泥中加入0.5～1.5％(污泥干基重量比，以下同)亚氯酸钠，再加入2～4％的自来水(自来水中预先加入占水重量10～20％的二甲基硅油)，将上述全部物料充分搅拌20～30分钟，使活性污泥杀菌、消毒、除臭和消除泡沫，实现活性污泥无害化的前处理；(二)改性：用带搅拌和带有烟道气夹道加热的敞口设备作改性罐，先开动搅拌器，在搅拌条件下完成下列操作：加入经过上述无害化前处理后的活性污泥，然后加入0.2～0.6％硝酸锰，上述物料加热到80～85℃，常压，保温1小时，使污泥菌体外壳磷脂双分子层与硝酸锰氧化产生交联作用；然后，停止加热，仍然开动搅拌器，加入0.3～0.7％焦磷酸钾，常压，搅拌半小时后停止搅拌，即完成改性操作，制得改性后的污泥；(三)脱水：将上述改性后的污泥，在太阳能阳光板制成的塑料大棚内脱水，使改性后污泥含水量30％～35％；(四)造粒：将改性后污泥加入肥料专用菌种，进行机械造粒，制得直径2～4毫米的小圆形颗粒；(五)干燥：将小圆形颗粒再送入塑料大棚内干燥，使小圆形颗粒含水量25～28％，即制得本发明的子弹肥料；(六)压缩空气枪制造：将一定容积的耐压罐用作弹射罐(10)，此罐上部连接肥料贮罐(7)，联接部位设有上下开关板(9)，上下开关板(9)的上部设有弹簧之一(8)，在没有压力时(泄压时)肥料自动掉入弹射罐(10)内，弹射罐(10)上部有压缩空气入口，压缩空气入口管上配有控制阀(5)，控制阀(5)用耐压软管(3)和阀门(2)与压缩空气罐(1)连接，弹射罐(10)内装有弹射活塞(11)，它与弹簧之二(12)相连接，弹射罐(10)下部设有弹射肥料出口(13)。
施肥操作过程如下：首先，加入弹射肥料进入肥料贮罐(7)和弹射罐(10)内，按下压缩空气控制阀(5)的手柄(4)，压缩空气进入弹射罐(10)中，并自动关闭进入肥料的上下开关板(9)，同时推动弹射活塞(11)至末端，弹射罐(10)内的肥料即自动进入弹射肥料出口(13)，将肥料打入土壤(15)中，完成施肥作业。
在实施本发明过程中，向污泥中加入亚氯酸钠为工业级合格品质量，外观为白色或微带黄绿色晶体或结晶粉末，亚氯酸钠(NaClO2)≥80.0％，氯酸钠(NaClO3)≤4.0％，氯化钠(NaCl)≤15.0％，水分≤1.0％，亚氯酸钠能使污泥杀灭有害细菌、消除病毒和除臭；加二甲基硅油为工业级合格质量，二甲基硅油(C6H18OSi2)≥99.9％，分子量162.37，密度0.96，熔点-50℃，闪点300℃，常温时，是无色或浅黄色液体，无味，无毒，透明度高，具有表面张力小，抗压缩性高，抗泡性强的特点，用于消泡作用；加硝酸锰为工业级合格质量，外观为无色或玫瑰红色单斜晶系结晶，硝酸锰[Mn(NO3)2计]≥50％，硫酸盐(SO4计)≤0.05％，氯化物(Cl计)≤0.02％，铁(Fe)≤0.05％，水不溶物≤0.05％，硝酸锰的作用，使污泥菌体外壳磷脂双分子层与硝酸锰氧化产生交联作用，经干燥后生成坚硬结实的菌体外壳，实现子弹肥料所需的抗压强度；加焦磷酸钾为工业级合格品质量，外观为白色粉末或块状，焦磷酸钾(K4P2O7)≥94.0％，铁(Fe)≤0.10％，水不溶物≤0.25％，PH值(1％水溶液)10～10.7，焦磷酸钾作分散剂，使肥料施入土壤后迅速受潮，加速肥料生成营养成分供作物吸收。
在实施本发明过程中，必须掌握适宜的四种辅助材料的加入数量：1，亚氯酸钠加入量过少时，会使杀菌、消毒、除臭效果不理想，加入过多时，即会造成浪费；2，二甲基硅油加入量过少时，不能起到消除泡沫的作用而造成工艺操作困难，加入过多时也会浪费辅料；3，硝酸锰加入量过少时，不能形成坚硬的菌体外壳层，加入过多时会明显增加物料的粘稠度，对下一工序的脱水干化造成困难；4，焦磷酸钾加入量过少时，肥料施入土壤后难于分散和溶解而影响肥效，加入量过多时则浪费辅料而增加生产成本。
此外，压缩空气枪的制造，其外形尺寸的大小，应根据携带方便、实用、施肥作业面积的大小来确定；压缩空气的压力大小，应根据施肥的土壤硬度来进行调整，土壤本身的硬度较高(如山区)，压缩空气的压力应相对提高，使肥料打入土壤内的深度为10～20厘米为宜。
本发明的独特之处在于：1，发明了硝酸锰作为硬化剂，焦磷酸钾作为分散剂，将活性污泥改性，使污泥菌体外壳磷脂双分子层生成坚硬结实的菌体外壳，其固体颗粒肥料的平均抗压强度达到30～35kg/Cm2，与现有国标颗粒平均抗压强度8.0～12kg/Cm2相比，提高抗压强度2.5倍以上，从而实现子弹肥料应有的抗压强度，现有的国家标准的肥料平均抗压强度低，若采用弹射施肥，会在肥料进入土壤之前被粉碎掉而无法压入土壤中，本发明的子弹肥料即可采用弹射方法进入土壤中，完成施肥作业；焦磷酸钾作分散剂，使肥料施入土壤后迅速受潮，加速肥料生成营养成分供作物吸收；2，发明了压缩空气枪结构方案，简单、实用、效率高，与子弹肥料配套，使施肥作业大大简化。
与现有技术相比，本发明具有以下明显的优点：1，本发明用弹射方法，只要按下手柄，1～3秒之间，即可完成施肥作业，一改沿用已久的又笨又慢的颗粒肥料挖坑施肥方法，是颗粒肥料施肥的一次创新，省时省力，提高施肥效率三倍以上，这对于改变我国落后的农业大国面貌，意义重大；2，当前，我国城市污水处理厂副产大量活性污泥急待处置与利用，本发明用此污泥作为主原料，它来源于生活化粪池排出的有机物，现在实行污水专用管道制度，没有工业污染源，重金属不超标，经过本发明的杀菌、消毒、除臭等无害化处理，变废为宝，解决污泥出路并生产新型的子弹肥料，一举两得。
附图说明
图1是本发明用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料的工艺流程示意图，图中明确表示了自活性污泥生产子弹肥料，然后施入土壤的全过程；
图2是本发明的压缩空气枪的结构示意图，图2中，1是压缩空气罐，2是阀门，3是耐压软管，4是手柄，5是控制阀，6是肥料进料口，7是肥料贮罐，8是弹簧之一，9是上下开关板，10是弹射罐，11是弹射活塞，12是弹簧之二，13是弹射肥料出口，14是射入土壤中的肥料，15是土壤，图中明确表示了压缩空气枪各部件结构及其工作原理。
具体实施方式
以下通过具体的实施例，对本发明进行更加详细的描述：
用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料的制造方法，包括前处理、改性、脱水、造粒、干燥和压缩空气枪制造；其具体制造过程为：(一)前处理：用带搅拌的敞口设备作前处理罐，先加入城市污水厂副产的含水85％的湿污泥，向污泥中加入1.0％(污泥干基重量比，以下同)亚氯酸钠，再加入4％的自来水(自来水中预先加入占水重量15％的二甲基硅油)，将上述全部物料充分搅拌30分钟，使活性污泥杀菌、消毒、除臭和消除泡沫，实现活性污泥无害化的前处理；(二)改性：用带搅拌和带有烟道气夹道加热的敞口设备作改性罐，先开动搅拌器，在搅拌条件下完成下列操作：加入经过上述无害化前处理后的活性污泥，然后加入0.5％硝酸锰，上述物料加热到85℃，常压，保温1小时，使污泥菌体外壳磷脂双分子层与硝酸锰氧化产生交联作用；然后，停止加热，仍然开动搅拌器，加入0.6％焦磷酸钾，常压，搅拌半小时后停止搅拌，即完成改性操作，制得改性后的污泥；(三)脱水：将上述改性后的污泥，在太阳能阳光板制成的塑料大棚内脱水，使改性后污泥含水量30％；(四)造粒：将改性后污泥加入肥料专用菌种，进行机械造粒，制得直径3毫米的小圆形颗粒；(五)干燥：将小圆形颗粒再送入塑料大棚内干燥，使小圆形颗粒含水量25％，即制得本发明的子弹肥料；(六)压缩空气枪制造：将一定容积的耐压罐用作弹射罐(10)，此罐上部连接肥料贮罐(7)，联接部位设有上下开关板(9)，上下开关板(9)的上部设有弹簧之一(8)，在没有压力时(泄压时)肥料自动掉入弹射罐(10)内，弹射罐(10)上部有压缩空气入口，压缩空气入口管上配有控制阀(5)，控制阀(5)用耐压软管(3)和阀门(2)与压缩空气罐(1)连接，弹射罐(10)内装有弹射活塞(11)，它与弹簧之二(12)相连接，弹射罐(10)下部设有弹射肥料出口(13)。

Claims (1)

1.用活性污泥生产弹射施肥用的子弹肥料的制造方法，包括前处理、改性、脱水、造粒、干燥和压缩空气枪制造，其特征在于制造过程为：
(1)前处理：用带搅拌的敞口设备作前处理罐，先加入城市污水厂副产的含水80％～85％的湿污泥，向污泥中加入污泥干基重量0.5～1.5％的亚氯酸钠，再加入污泥干基重量2～4％的自来水，且自来水中预先加入占水重量10～20％的二甲基硅油，将上述全部物料充分搅拌20～30分钟，使活性污泥杀菌、消毒、除臭和消除泡沫，实现活性污泥无害化的前处理；
(2)改性：用带搅拌和带有烟道气夹道加热的敞口设备作改性罐，先开动搅拌器，在搅拌条件下完成下列操作：加入经过上述无害化前处理后的活性污泥，然后加入0.2～0.6％硝酸锰，上述物料加热到80～85℃，常压，保温1小时，使污泥菌体外壳磷脂双分子层与硝酸锰氧化产生交联作用；然后，停止加热，仍然开动搅拌器，加入0.3～0.7％焦磷酸钾，常压，搅拌半小时后停止搅拌，即完成改性操作，制得改性后的污泥；
（3）脱水：将上述改性后的污泥，在太阳能阳光板制成的塑料大棚内脱水，使改性后污泥含水量30～35％；
（4）造粒：将改性后污泥加入肥料专用菌种，进行机械造粒，制得直径2～4毫米的小圆形颗粒；
（5）干燥：将小圆形颗粒再送入塑料大棚内干燥，使小圆形颗粒含水量25～28％，即制得子弹肥料；
将所述子弹肥料打入土壤进行施肥的压缩空气枪的制造方法为：将一定容积的耐压罐用作弹射罐(10)，此罐上部连接肥料贮罐(7)，联接部位设有上下开关板(9)，上下开关板(9)的上部设有弹簧之一(8)，在没有压力，即泄压时肥料自动掉入弹射罐(10)内，弹射罐(10)上部有压缩空气入口，压缩空气入口管上配有控制阀(5)，控制阀(5)用耐压软管(3)和阀门(2)与压缩空气罐(1)连接，弹射罐(10)内装有弹射活塞(11)，它与弹簧之二(12)相连接，弹射罐(10)下部设有弹射肥料出口(13)；
采用压缩空气枪将子弹肥料进行施肥的操作过程如下：首先，加入弹射肥料进入肥料贮罐(7)和弹射罐(10)内，按下压缩空气控制阀(5)的手柄(4)，压缩空气进入弹射罐(10)中，并自动关闭进入肥料的上下开关板(9)，同时推动弹射活塞(11)至末端，弹射罐(10)内的肥料即自动进入弹射肥料出口(13)，将肥料打入土壤(15)中，完成施肥作业。
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