CN112794747A - 基于污泥营养土的草木肥料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于污泥营养土的草木肥料及其制备方法和应用。该制备方法包括如下步骤：将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物，控制混合物的含水率为35％～45％、控制混合物的碳氮比为20～25。将混合物进行粉碎处理，得到粉碎物。将粉碎物与蚯蚓混合，控制粉碎物与蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品。将肥料预成品进行堆肥处理，堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃。该制备方法中通过对含水率、碳氮比、粉碎物与蚯蚓的重量比以及堆内温度等的控制，可以充分发挥微生物和蚯蚓的作用，使刺激性气味气体被充分吸收，有效降低刺激性气味气体的排放，有效提高肥料养分的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及草木肥料技术领域，尤其是涉及一种基于污泥营养土的草木肥料及其制备方法和应用。
背景技术
在草木的种植过程中，肥料是使用量较大的一类营养物质，通过肥料的使用可以有效促进植物的生长，但是肥料的大量生产会耗费较多的不可再生能源。随着不可再生能源的日益枯竭，越来越多利用废弃物料生产的肥料被开发出来，其中污泥堆肥成为一种效果较好、且废弃物料利用率较高的肥料制备方法。但是，污泥堆肥过程中会释放出大量具有刺激性气味的气体，这些气体的释放不仅会给环境带来一定的影响，还会使肥料损失较多的养分。因此，如何降低刺激性气味气体的释放量成为了制约污泥堆肥发展的瓶颈之一。然而，传统的对污泥堆肥的改进方法还是难以有效地减少刺激性气味气体的释放量。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够减少刺激性气味气体释放的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法以及通过该制备方法制备的肥料和该肥料的应用。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，包括如下步骤：
将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物，控制所述混合物的含水率为35％～45％、并控制所述混合物的碳氮比为20～25；
将所述混合物进行粉碎处理，得到粉碎物；
将所述粉碎物与蚯蚓混合，控制所述粉碎物与所述蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品；
将所述肥料预成品进行堆肥处理，并在堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃。
在其中一个实施例中，在将所述粉碎物与蚯蚓混合，得到肥料预成品时，控制所述肥料预成品的含水率为35％～45％。
在其中一个实施例中，在将所述粉碎物与蚯蚓混合，得到肥料预成品时，控制所述肥料预成品的pH值为6～8。
在其中一个实施例中，在将所述肥料预成品堆肥处理时，控制堆高为0.8m～1.5m。
在其中一个实施例中，所述堆肥处理的时间为25天～35天。
在其中一个实施例中，将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物采用网式物料揉搓增塑机混合。
在其中一个实施例中，将所述混合物采用半湿物料粉碎机进行粉碎处理。
一种基于污泥营养土的草木肥料，由如上述任一实施例中所述的制备方法制备而成。
如上述基于污泥营养土的草木肥料在草木种植中的应用。
在其中一个实施例中，上述应用包括如下步骤：
将所述基于污泥营养土的草木肥料与土壤混合，控制肥料与土壤的重量比为(20～30):100，得到种植土壤；
将所述植物的根系插入所述种植土壤中。
上述基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，包括如下步骤：将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物，控制混合物的含水率为35％～45％、并控制混合物的碳氮比为20～25。将混合物进行粉碎处理，得到粉碎物。将粉碎物与蚯蚓混合，控制粉碎物与蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品。将肥料预成品进行堆肥处理，并在堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃。上述制备方法中通过对含水率、碳氮比、粉碎物与蚯蚓的重量比以及堆内温度等的控制，可以充分发挥微生物和蚯蚓的作用，使刺激性气味气体被充分吸收，有效降低刺激性气味气体的排放，有效提高肥料养分的利用率。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例提供了一种基于污泥营养土的草木肥料的制备方法。该基于污泥营养土的草木肥料的制备方法包括如下步骤：
将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物，控制混合物的含水率为35％～45％、并控制混合物的碳氮比为20～25；
将混合物进行粉碎处理，得到粉碎物；
将粉碎物与蚯蚓混合，控制所述粉碎物与所述蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品；
将肥料预成品进行堆肥处理，并在堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃。
在本实施例基于污泥营养土的草木肥料的制备方法中，选择含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合得到混合物，通过草木废弃物与污泥营养土混合，可以将混合物的含水率控制为35％～45％，并将混合物的碳氮比控制为20～25，为微生物和蚯蚓提供良好的生长环境。然后将混合物进行粉碎处理得到粉碎物，再将粉碎物与蚯蚓混合，控制粉碎物与蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品，接着对肥料预成品进行堆肥处理，并且在堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃，这样就可以有效提高肥料的腐熟效果。本实施例的制备方法中，通过对含水率、碳氮比、粉碎物与蚯蚓的重量比以及堆内温度等的控制，可以充分发挥微生物和蚯蚓的作用，使刺激性气味气体被充分吸收，有效降低刺激性气味气体的排放，有效提高肥料养分的利用率。
在一个具体的示例中，基于污泥营养土的草木肥料的制备方法为：将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物，控制混合物的含水率为35％～45％、并控制混合物的碳氮比为20～25；将混合物进行粉碎处理，得到粉碎物；将粉碎物与蚯蚓混合，控制所述粉碎物与所述蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品；将肥料预成品进行堆肥处理，并在堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃。在本示例中，仅通过将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物；控制混合物的含水率为35％～45％、控制混合物的碳氮比为20～25；将混合物进行粉碎处理，得到粉碎物；将粉碎物与蚯蚓混合，控制所述粉碎物与所述蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品；将肥料预成品进行堆肥处理，堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃；同样能够获得有效降低刺激性气味气体的排放、提高肥料养分的利用率的效果。
可以理解的是，污泥营养土为污泥经过好氧发酵而成。进一步地，污泥是污水处理的产物，污泥中含有一定量植物生长所需要的养分，将污泥经过好氧发酵处理之后得到污泥营养土。污泥营养土具有不易吸水、粘性大易结块的特性，这导致在污泥营养土中含有的养分不易被植物吸收利用。目前，为了获得较好的堆肥效果，通常会采用中温堆肥法或高温堆肥法对污泥营养土进行堆肥处理来获得相应肥料。但是，这样的堆肥过程会释放出大量具有刺激性气味的气体，比如氨气，和/或硫化氢，和/或挥发性脂肪酸等，这些气体的释放不仅会给环境带来一定的影响，还会使肥料损失较多的养分。而采用本实施例中制备方法制备肥料时，通过对含水率、碳氮比以及堆内温度等的控制，可以充分发挥微生物和蚯蚓的作用，使刺激性气味气体被充分吸收，有效降低刺激性气味气体的排放，有效提高肥料养分的利用率。
可以理解的是，作为一些污泥营养土的含水率，污泥营养土的含水率可以是但不限定为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％或60％。作为一些混合物的含水率，混合物的含水率可以是但不限定为35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％或45％。作为一些混合物的碳氮比，混合物的碳氮比可以是但不限定为20、21、22、23、24或25。作为一些粉碎物与蚯蚓的重量比，粉碎物与蚯蚓的重量比可以是但不限定为100:10、100:12、100:15、100:18或100:20。作为一些堆肥处理时堆内的温度，堆肥处理时堆内的温度可以是但不限定为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃或27℃。还可以理解的是，污泥营养土的含水率、混合物的含水率、混合物的碳氮比以及堆肥处理时堆内的温度可以独自在以上列出的数值中进行选择和任意组合。优选地，污泥营养土的含水率为55％、混合物的含水率为40％、混合物的碳氮比为20、粉碎物与蚯蚓的重量比为100:12以及堆肥处理时堆内的温度为25℃。
在一个优选的方案中，将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物采用网式物料揉搓增塑机混合。污泥营养土具有不易吸水、粘性大易结块的特性，难以与草木废弃物进行均匀地混合。发明人发现，与传统的混合机不同的是，采用网式物料揉搓增塑机混合，可以增加污泥营养土和草木废弃物混合物的塑性，使污泥营养土和草木废弃物具有更好的亲和力，使污泥营养土和草木废弃物混合的更加均匀，此时，污泥营养土和草木废弃物能够发生熟化反应，更有利于微生物和蚯蚓发挥吸收作用，进一步降低刺激性气味气体的排放。进一步优选地，将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物采用网式物料揉搓增塑机混合，得到片状混合物。可选地，网式物料揉搓增塑机采用公开号为CN108145943A中的网式物料揉搓增塑机。
在另一个优选的方案中，将混合物采用半湿物料粉碎机进行粉碎处理。半湿物料粉碎机利用高速旋转刀片，粉碎纤维粒度好，高效高能。采用半湿物料粉碎机对混合物进行粉碎处理，可以获得优良纤维粒度的粉碎物，为后续微生物和蚯蚓的吸收利用提供更好的条件。进一步优选地，将混合物采用半湿物料粉碎机进行粉碎处理，得到粉状粉碎物。更进一步优选地，将混合物采用无筛网的半湿物料粉碎机进行粉碎处理。采用无筛网的半湿物料粉碎机可以避免在粉碎过程中由于混合物含水率的影响而出现堵塞筛网的问题，有利于提高粉碎效率。
作为肥料预成品的一些具体参数，在将粉碎物与蚯蚓混合，得到肥料预成品时，控制肥料预成品的含水率为35％～45％。发明人通过对蚯蚓的习性和生存状况以及肥料的具体性能进行研究，得出了在得到肥料预成品时，控制肥料预成品的含水率为35％～45％的结论，在此湿度范围内，蚯蚓能够正常的生长，保持其生理功能，有利于提高肥料的制备效率、提高肥料的养分含量。优选地，得到肥料预成品时，控制肥料预成品的湿度为40％。可以理解的是，得到肥料预成品时，控制肥料预成品的含水率可以是但不限定为35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％或45％。
进一步地，在将粉碎物与蚯蚓混合，得到肥料预成品时，控制肥料预成品的pH值为6～8。当肥料预成品的pH值为6～8时，蚯蚓能够获得更加适宜的生长环境，且更加利于蚯蚓的繁殖，同时蚯蚓的成熟期缩短，有利于提高蚯蚓的繁殖速度和生长速度，提高肥料的腐熟效果。比如，肥料预成品的pH值为6、6.5、7、7.5或8。
在一个具体的示例中，在将肥料预成品堆肥处理时，控制堆高为0.8m～1.5m。堆高太高难以保证堆肥的通风性，难以发挥微生物和蚯蚓的作用；堆高太矮则会增大堆肥的占地面积，提高堆肥成本，同时也不利于对堆肥进行高效率管理。作为堆高的一些优选例子，将肥料预成品堆肥处理时，控制堆高为0.8m、0.9m、1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m或1.5m。进一步优选地，将肥料预成品堆肥处理时，控制堆高为1m。
在另一具体的示例中，堆肥处理的时间为25天～35天。堆肥时间太短难以获得很好的腐熟效果，堆肥时间太长则会导致肥料的制备周期延长，不利于生产效率的提高。关于堆肥时间的选择，发明人通过对堆肥效果进行探究，结合含水率、碳氮比以及堆内温度等因素的共同作用，得出堆肥处理的时间为25天～35天时，可以获得良好的腐熟效果，肥料具有较高的养分。作为堆肥处理时间的一些具体选择，堆肥时间可以是但不限定为25天、26天、27天、28天、29天、30天、31天、32天、33天、34天或35天。优选地，堆肥时间为30天，此时堆肥达到腐熟程度，蚯蚓也得到大量繁殖，充分发挥了微生物和蚯蚓的消化作用，得到品质良好的肥料。
可以理解的是，将所述肥料预成品进行堆肥处理时还包括如下步骤：堆肥处理时对肥料预成品进行翻动处理以为肥料预成品提供氧气并对肥料预成品进行降温。优选地，堆肥处理时定期对肥料预成品进行翻动处理。更优选地，堆肥处理时定期采用翻抛机对肥料预成品进行翻动处理。
作为蚯蚓品种的一种选择，蚯蚓为赤子爱胜蚓。赤子爱胜蚓在10℃～30℃温度范围内，呼吸强度随温度的升高而呈现增强趋势，但是在30℃以上时呼吸强度急剧下降，且在20℃～25℃温度范围内呼吸强度变化最大。因此优选将肥料预成品进行堆肥处理，堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～25℃。
可以理解的是，将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合之前还包括如下步骤：将草木废弃物粉碎。通过将草木废弃物粉碎，减小草木废弃物的粒度，有利于使污泥营养土与草木废弃物更好地混合，提高混合效率和混合效果。
本发明还有一实施例提供了一种基于污泥营养土的草木肥料。该肥料由如上述任一制备方法制备而成。该肥料对污泥营养土和草木废弃物进行了充分地回收利用，其具有充足的养分，有效降低了肥料对不可再生资源的依赖，有利于推动肥料的资源化生产。
本发明还有一实施例提供了一种如上述基于污泥营养土的草木肥料在草木种植中的应用。将上述基于污泥营养土的草木肥料应用到草木的种植中，肥料中的养分能够被草木充分吸收，使草木稳定生长，蚯蚓能够起到疏松土壤的作用，使土壤能够保持良好的透气状态，进一步改善草木的生长环境。
进一步地，基于污泥营养土的草木肥料在种植草木中的应用包括如下步骤：将基于污泥营养土的草木肥料与土壤混合，控制肥料与土壤的重量比为(20～30):100得到种植土壤；将草木的根系插入种植土壤中。将肥料与土壤混合，然后将草木的根系插入种植土壤中，操作方法简单易行，适用于大规模推广。可以理解的是，肥料与土壤的重量比可以是但不限定为20:100、22:100、25:100、28:100、或30:100。
以下为具体实施例
实施例1～3、对比例1～5中草木废弃物来自河源市巨菌草和泡桐树废弃物、污泥营养土中的污泥来自揭阳市市政污水处理厂、赤子爱胜蚓为市售赤子爱胜蚓。
实施例1
本实施例中基于污泥营养土的草木肥料的制备方法为：
S101：将草木废弃物粉碎。
S102：将含水率为55％的污泥营养土与相同重量的粉碎后的草木废弃物采用网式物料揉搓增塑机混合，得到混合物，控制所述混合物的含水率为40％、控制所述混合物的碳氮比为20。污泥营养土为污泥经过好氧发酵而成。网式物料揉搓增塑机采用公开号为CN108145943A中的网式物料揉搓增塑机。
S103：将混合物采用无筛网的半湿物料粉碎机进行粉碎处理，得到粉碎物。
S104：将粉碎物与赤子爱胜蚓混合，控制粉碎物与蚯蚓的重量比为100:12，得到肥料预成品，控制肥料预成品的湿度为40％，控制肥料预成品的pH值为7。
S105：将肥料预成品进行堆肥处理，堆肥处理时控制堆内的温度为25℃，堆高为1m，堆肥处理之间为30天。堆肥处理时定期采用翻抛机对肥料预成品进行翻动处理。
堆肥处理之后得到本实施例中基于污泥营养土的草木肥料。
实施例2
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于，污泥营养土的含水率为50％，混合物的含水率为35％，混合物的碳氮比为20，堆肥处理时控制堆内的温度为20℃。
实施例3
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于，污泥营养土的含水率为60％，混合物的含水率为45％，混合物的碳氮比为25，堆肥处理时控制堆内的温度为27℃。
对比例1
本实施例中基于污泥营养土的草木肥料的制备方法为：
S101：将草木废弃物粉碎。
S102：将含水率为45％的污泥营养土与相同重量的粉碎后的草木废弃物采用网式物料揉搓增塑机混合，得到混合物，控制所述混合物的含水率为30％、控制所述混合物的碳氮比为20。污泥营养土为污泥经过好氧发酵而成。网式物料揉搓增塑机采用公开号为CN108145943A中的网式物料揉搓增塑机。
S103：将混合物采用无筛网的半湿物料粉碎机进行粉碎处理，得到粉碎物。
S104：将粉碎物与赤子爱胜蚓混合，控制粉碎物与蚯蚓的重量比为100:12，得到肥料预成品，控制肥料预成品的湿度为40％，控制肥料预成品的pH值为7。
S105：将肥料预成品进行堆肥处理，堆肥处理时控制堆内的温度为20℃，堆高为1m，堆肥处理之间为30天。堆肥处理时定期采用翻抛机对肥料预成品进行翻动处理。
堆肥处理之后得到本实施例中基于污泥营养土的草木肥料。
对比例2
与实施例1相比，本对比例的不同之处在于，污泥营养土的含水率为65％，混合物的含水率为50％，混合物的碳氮比为20，堆肥处理时控制堆内的温度为30℃。
对比例3
与实施例1相比，本对比例的不同之处在于，污泥营养土的含水率为45％，混合物的含水率为50％，混合物的碳氮比为27，堆肥处理时控制堆内的温度为25℃。
对比例4
与实施例1相比，本对比例的不同之处在于，污泥营养土的含水率为55％，混合物的含水率为40％，混合物的碳氮比为27，堆肥处理时控制堆内的温度为25℃。
对比例5
与实施例1相比，本对比例的不同之处在于，污泥营养土的含水率为55％，混合物的含水率为40％，混合物的碳氮比为18，堆肥处理时控制堆内的温度为25℃。
测试例
对实施例1～3、对比例1～5肥料制备过程中刺激性气味气体的量进行检测，采用醋酸铅试纸对制备过程中的硫化氢气体进行检测，观察醋酸铅试纸的颜色变化。当检测到硫化氢时，醋酸铅试纸颜色有白色变为棕色，颜色越深表示硫化氢含量越大。结果实施例1～3制备过程中基本无刺激性气味气体产生，对比例1～5制备过程中有明显的硫化氢气体产生。具体硫化氢气体的释放量的大小顺序为：实施例1＜实施例2＜实施例3＜对比例1＜对比例2＜对比例5＜对比例3＜对比例4。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物混合，得到混合物，控制所述混合物的含水率为35％～45％、并控制所述混合物的碳氮比为20～25；
将所述混合物进行粉碎处理，得到粉碎物；
将所述粉碎物与蚯蚓混合，控制所述粉碎物与所述蚯蚓的重量比为100:(10～20)，得到肥料预成品；
将所述肥料预成品进行堆肥处理，并在堆肥处理时控制堆内的温度为20℃～27℃。
2.如权利要求1所述的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，在将所述粉碎物与蚯蚓混合，得到肥料预成品时，控制所述肥料预成品的含水率为35％～45％。
3.如权利要求1所述的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，在将所述粉碎物与蚯蚓混合，得到肥料预成品时，控制所述肥料预成品的pH值为6～8。
4.如权利要求1～3中任一项所述的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，在将所述肥料预成品堆肥处理时，控制堆高为0.8m～1.5m。
5.如权利要求1～3中任一项所述的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，所述堆肥处理的时间为25天～35天。
6.如权利要求1～3中任一项所述的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，将含水率为50％～60％的污泥营养土与草木废弃物采用网式物料揉搓增塑机混合。
7.如权利要求1～3中任一项所述的基于污泥营养土的草木肥料的制备方法，其特征在于，将所述混合物采用半湿物料粉碎机进行粉碎处理。
8.一种基于污泥营养土的草木肥料，其特征在于，由如权利要求1～7中任一项所述的制备方法制备而成。
9.如权利要求8所述的基于污泥营养土的草木肥料在草木种植中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：
将所述基于污泥营养土的草木肥料与土壤混合，控制肥料与土壤的重量比为(20～30):100，得到种植土壤；
将所述草木的根系插入所述种植土壤中。
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