申請(qǐng)日2015.07.11

　　公開(公告)日2015.10.21

　　IPC分類號(hào)C05G3/00

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種污泥炭基生物有機(jī)肥及其制備方法，按重量計(jì)，包括污泥炭基質(zhì)載體占40%-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占7%-14.5%，骨粉占8%-13%，膨潤(rùn)土占7%-11%，木醋酸液占2%-5%，微量元素占2%-4%，活性因子占0.1%-0.5%，有益菌劑占0.5%-1%進(jìn)行配料。生態(tài)肥制備方法，1)污泥炭的制備;2)干燥無霉菌牛糞的制備;3)將原料按照上述的重量份數(shù)混合;4)將上述配料進(jìn)行粉碎;5)將步驟4篩分出的配料添加2%~5%的木醋酸液和適量的水調(diào)和攪拌;6、)造粒、干燥;7)包裝。本發(fā)明可有效的解決土壤中重金屬污染對(duì)作物的影響、土壤板結(jié)、土壤肥力降低的問題，同時(shí)還可改善土壤酸堿度，尤其對(duì)北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時(shí)還能降低CO2以及N2O的排放量。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污泥炭基生物有機(jī)肥，其特征在于：包括污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤(rùn)土、木醋酸液、微量元素、活性因子以及有益菌劑;

　　上述組分按重量計(jì)，污泥炭占40-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占9%-16.5%，骨粉占5%-10%，膨潤(rùn)土占6%-11%，木醋酸液占2%-5%，微量元素占2%-4%，活性因子占0.1%-0.5%，有機(jī)菌劑占0.5%-1%進(jìn)行配料。

　　2.一種如權(quán)利要求1所述的污泥炭基生物有機(jī)肥的制備方法，其特征在于：其生產(chǎn)步驟為：

　　1)、污泥炭的制備：污泥炭是由污泥通過炭化獲得;

　　2)、干燥無霉菌牛糞的制備：在牛糞發(fā)酵是加入微生物廢料發(fā)酵劑，同時(shí)加入骨粉一起發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為3~7天;

　　3)、配料：將污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤(rùn)土、微量元素、活性因子以及有益菌劑進(jìn)行按照權(quán)利要求1所述的重量份數(shù)混合;

　　4)、粉碎、篩分：將上述配料進(jìn)行粉碎，粉碎后通過60~80目篩進(jìn)行篩分;

　　5)、攪拌混合：將步驟4篩分出的配料添加2%~5%的木醋酸液和適量的水調(diào)和攪拌;

　　6、)、造粒：通過造粒設(shè)備進(jìn)行造粒，粒徑在3~5mm，然后將在105℃的熱風(fēng)下干燥，干燥后游離水的含量≤20%;

　　7)、干燥后在室溫條件下冷卻至28℃以下進(jìn)行包裝。

　　說明書

　　一種污泥炭基生物有機(jī)肥及其制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于污泥再生利用生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種污泥炭基生物有機(jī)肥及其制備方法。

　　背景技術(shù)

　　目前工業(yè)廢水的處理大多采用活性污泥法，它具有基建投資省、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)，但它一直存在一個(gè)最大的弊端，那就是在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。剩余污泥通常含有相當(dāng)量的有毒有害物質(zhì)及未穩(wěn)定化的有機(jī)物，如果不進(jìn)行妥善的處理與處置，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或潛在的污染。在傳統(tǒng)活性污泥法中，每降解1kgBOD5(biochemical Oxygen Demand，五日生化需氧量)會(huì)產(chǎn)生大約15~100 L的剩余污泥，用于處理或處置剩余污泥的費(fèi)用約占污水處理總費(fèi)用的25%~65%。隨著一些新環(huán)境法的頒布和實(shí)施，對(duì)污水處理要求的深度和廣度都大幅增加，必然會(huì)導(dǎo)致剩余污泥的產(chǎn)量越來越大，顯而易見，污泥的處理與處置將成為環(huán)境領(lǐng)域的一大難題。 目前對(duì)剩余污泥的處理與處置，存在有效性和經(jīng)濟(jì)性兩方面的問題，首先，尚無一種可以推而廣之同時(shí)對(duì)環(huán)境無污染的有效方法，常用的污泥處置方法有農(nóng)業(yè)利用、填埋、焚燒和投放遠(yuǎn)洋等，但這些處置方法無一例外地都存在弊端。如污泥中重金屬的含量通常超過農(nóng)用污泥重金屬最高限量的規(guī)定，尤其是現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，使污泥中重金屬含量和有毒有害物質(zhì)增加，大大降低了農(nóng)用的可能。此外，污泥中還含有病原體、寄生蟲卵等，如果農(nóng)業(yè)利用不當(dāng)，將對(duì)人類的健康造成嚴(yán)重的危害。填埋處置容易對(duì)地下水造成污染，同時(shí)大量占用土地。焚燒處置雖然可以使污泥體積大幅減小，且可滅菌，但焚燒設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較大。投放遠(yuǎn)洋雖然在短期內(nèi)可以避免海岸線及近海受到污染，但其長(zhǎng)期危害可能非常嚴(yán)重，因此，已被世界上大多數(shù)國(guó)家所禁用。其次，各種污泥處理與處置方法需要的資金巨大，如在歐美，污泥處理基建費(fèi)用占污水處理廠總基建費(fèi)用的比例高達(dá)60~70%。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國(guó)對(duì)于污泥排放所制定的標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，這也將進(jìn)一步加大污泥的處置費(fèi)用和難度。剩余污泥的處理和處置不僅給污水處理廠帶來沉重的負(fù)擔(dān)，而且也成為各國(guó)政府和民眾密切關(guān)注的問題。

　　1、肥料是農(nóng)作物的糧食，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的基本生產(chǎn)資料。然而，我國(guó)多數(shù)地區(qū)因長(zhǎng)期施用化學(xué)肥料已使土壤生態(tài)環(huán)境、土壤理化性狀以及土壤微生物區(qū)系受到了不同程度的破壞，尤其是過多施用單質(zhì)化學(xué)肥料，已使土壤中營(yíng)養(yǎng)元素比例嚴(yán)重失調(diào)，肥力供給能力下降，土壤板結(jié)加劇，根際土壤微生物優(yōu)勢(shì)種群大量減少，并在一定程度上對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)造成了污染，使產(chǎn)品難以達(dá)到無公害食品的要求。目前，世界各國(guó)都在借助高科技手段，尋求新的肥源，其中炭基生物有機(jī)肥料是研究的重點(diǎn)。隨著生物質(zhì)能源領(lǐng)域以及微生物領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)家普遍認(rèn)為，肥料要向高效、復(fù)合的方向發(fā)展，即應(yīng)尋求一種新型炭基生物有機(jī)肥，不僅將氮、磷、鉀及微量元素配合使用，而且要將活性炭與微生物、有機(jī)質(zhì)結(jié)合起來，發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，以建立良性農(nóng)田生態(tài)循環(huán)體系和作物營(yíng)養(yǎng)綜合體系，充分利用土壤潛力，達(dá)到使作物增產(chǎn)增收最佳效果。

　　2、我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，相對(duì)其他污泥處置方式而言，城市污泥的土地利用更符合我國(guó)國(guó)情，因此在我國(guó)有巨大的發(fā)展?jié)摿�。�?jù)統(tǒng)計(jì)，截至2014年3月底，全國(guó)市、縣累計(jì)建成污水處理廠3622座，污水處理能力每日約1.53億立方米。清華大學(xué)水政策研究中心主任傅濤預(yù)測(cè)，到2015年，全國(guó)全年城鎮(zhèn)污水處理廠濕污泥(含水率80%)產(chǎn)生量將達(dá)到3359萬噸�！吨袊�(guó)污泥處理處置市場(chǎng)分析報(bào)告(2013)》中表明，我國(guó)污泥處置中填埋占比67%，堆肥12%，近18%去向不明，相當(dāng)于超過80%的污泥并未得到無害化處理。污泥如果沒有得到有效處理，相當(dāng)于花費(fèi)巨量資金分離出的污染物又回到了環(huán)境中，等于白處理了。而遺憾的是，我國(guó)正面臨著由于八成污泥未處理，數(shù)千億元的污水處理費(fèi)可能“打水漂”的尷尬局面。與此同時(shí)，污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，若能利用起來將是一種高效的有機(jī)肥，但由于污泥中還含有多種不等量的重金屬、病原微生物和微量的有機(jī)污染物等有害物質(zhì)，對(duì)污泥的制肥還田帶來了困難。

　　3、土壤由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和微生物三大部分組成，是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)。土壤礦物質(zhì)是土壤物質(zhì)組成的主體，既是植物生長(zhǎng)的基質(zhì)，又是植物無機(jī)營(yíng)養(yǎng)的主要來源。有機(jī)質(zhì)是土壤供肥、保肥的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，又是形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和防止土壤板結(jié)的必要成份。微生物是土壤中活的有機(jī)體，是轉(zhuǎn)化土壤肥力不可缺少的活性物質(zhì)。土壤微生物直接參與土壤物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，腐殖質(zhì)的形成和分解，養(yǎng)分釋放，氮素固定等土壤肥力形成和發(fā)育過程。因此，向土壤中增加有益微生物數(shù)量，能夠增強(qiáng)土壤微生物活性，從而提高了土壤的肥力。特別是農(nóng)作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系的微生物活性對(duì)植物根部營(yíng)養(yǎng)更為重要。

　　3.1在根際施用微生物類肥料，可增加根層土壤中有益菌類的數(shù)量和活性。在根際施用有機(jī)肥料能有效促進(jìn)農(nóng)作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系內(nèi)有益菌類的活性，從而提高土壤肥力。微生物肥料中的微生物在其發(fā)酵和土壤內(nèi)的生命活動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的赤霉素和細(xì)胞激動(dòng)素類物質(zhì)，這些物質(zhì)在與植物根系接觸后，會(huì)刺激作物生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)作物新陳代謝，從而產(chǎn)生增產(chǎn)效果。微生物肥料中的微生物在植物根部大量生長(zhǎng)、繁殖，形成優(yōu)勢(shì)菌，抑制和減少了病原菌的繁殖機(jī)會(huì)，有的還具有拮抗病原菌的作用，起到了減輕作物病害的功效。從而減少農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本。

　　3.2在根際施用有機(jī)質(zhì)類肥料，由于有機(jī)肥料中含有豐富的有機(jī)質(zhì)、一定量的速效氮、磷、鉀和微量元素，養(yǎng)分比較全面。其中的有機(jī)質(zhì)通過微生物活動(dòng)后，可不斷釋放出植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素，因而肥效持久。豐富的有機(jī)質(zhì)還可以改善土壤物理性狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而使土壤疏松，減少土壤板結(jié)，有利于保水、保肥、通氣和促進(jìn)根系發(fā)展，為農(nóng)作物提供舒適的生長(zhǎng)環(huán)璄。

　　3.3在根際施用生物質(zhì)炭類肥料，由于生物質(zhì)炭基肥料中的生物質(zhì)炭是由植物生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下經(jīng)熱解炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化難熔性固態(tài)物質(zhì)。生物質(zhì)炭的元素組成主要包括碳(一般高達(dá)60%以上)、氫、氧等，其次是灰分(包括鉀、鈣、鈉、鎂、硅等)。生物質(zhì)炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積巨大，同時(shí)還具有大量的表面負(fù)電荷以及高電荷密度的特性，能吸附固定水、土壤或沉積物中的無機(jī)離子(如Cu2+、Zn2+、Pb2+、Hg2+和NO3-等)及極性或非極性有機(jī)化合物。生物質(zhì)炭作為可持續(xù)土壤管理的一個(gè)有效的輔助手段，主要通過以下三種方式改善土壤理化性質(zhì)以及生物學(xué)性質(zhì)來提高作物的產(chǎn)量。

　　3.3.1生物質(zhì)炭的吸附性特別強(qiáng)，它如同海綿一樣，在土壤中起到保持水分、空氣和溶液的作用[20]。研究發(fā)現(xiàn),土壤中的生物質(zhì)炭通過提高土壤的陽離子交換量來增強(qiáng)對(duì)陽離子的吸附，這主要是因?yàn)槠浔砻婵刹糠直惠p度氧化形成羰基、酚基和醌基，研究結(jié)果表明往土壤中添加2%(w/w)的生物炭，67天后發(fā)現(xiàn)土壤的pH值、有機(jī)碳含量以及Ca、K、Mn、P的含量明顯升高，說明生物炭對(duì)一些元素(如Ca、K、Mn、P)具有很強(qiáng)的吸附性。生物質(zhì)炭還可以吸附NO3- 、NH3，減少土壤的氨揮發(fā)，提高土壤的保肥能力。生物質(zhì)炭的加入還會(huì)增強(qiáng)豆科植物的生物固氮能力，有研究表明施加生物質(zhì)炭可以增加土壤對(duì)NH3和NH4+的吸收，減少N2O的排放以及NO3-的流失，從而影響氮循環(huán)。在自然環(huán)境下，生物質(zhì)炭作為一種非完全燃燒的剩余物加入森林土壤中，土壤環(huán)境會(huì)得到改善。

　　3.3.2生物質(zhì)炭疏松多孔的結(jié)構(gòu)以及巨大的表面積為特殊類群的微生物的生長(zhǎng)提供了溫床，從而促進(jìn)土壤營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)。研究表明生物質(zhì)炭的弱堿性、多孔性以及能夠保持水分和空氣的特點(diǎn)為微生物的聚集提供了條件。研究發(fā)現(xiàn)有些微生物可以把黑色碳作為生存的唯一碳源，說明土壤在加入生物質(zhì)炭以后會(huì)促進(jìn)某一類群微生物的生長(zhǎng)，從而可以長(zhǎng)期地提高土壤肥力。生物質(zhì)炭的添加通常能促進(jìn)菌根真菌對(duì)植物根部的侵染，增加菌根真菌的豐度。

　　3.3.3 生物質(zhì)炭不僅是土壤的改良劑，而且可以起到有機(jī)肥的作用。

　　3.3.4施用生物質(zhì)炭不僅能夠改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力，還能夠吸附重金屬(如鎘、砷等)，減少植物對(duì)污染物的吸收，在一定程度上達(dá)到環(huán)境修復(fù)的效果。通過研究污泥炭對(duì)Hg有較好的吸附效果，吸附機(jī)理主要包括物理吸附、化學(xué)吸附、化學(xué)反應(yīng)以及三者相結(jié)合的共同作用。經(jīng)高溫炭化產(chǎn)生的生物質(zhì)炭本身呈弱堿性，土壤添加生物質(zhì)炭后pH值升高，引起土壤負(fù)電荷增加，導(dǎo)致土壤對(duì)重金屬的吸附也增加，進(jìn)而降低了重金屬的生物利用度。此外,由于生物質(zhì)炭本身含有氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素，一方面，這些元素的存在與重金屬形成競(jìng)爭(zhēng)，另一方面也促進(jìn)了植物生長(zhǎng)。同時(shí)添加生物質(zhì)炭后的土壤也表現(xiàn)出對(duì)農(nóng)藥殘留的吸收，從而減少對(duì)地下水的污染。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種以污泥炭為基質(zhì)的生物活性生態(tài)肥，可有效的解決土壤中重金屬污染對(duì)作物的影響、土壤板結(jié)、土壤肥力降低的問題，同時(shí)還可改善土壤酸堿度，尤其對(duì)北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時(shí)還能降低CO2以及N2O的排放量的污泥炭基生物有機(jī)肥。

　　本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

　　一種污泥炭基生物有機(jī)肥，其特征在于：包括污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤(rùn)土、木醋酸液、微量元素、活性因子以及有益菌劑;

　　上述按重量計(jì)，污泥炭占40-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占9%-16.5%，骨粉占5%-10%，膨潤(rùn)土占6%-11%，木醋酸液占2%-5%，微量元素占2%-4%，活性因子占0.1%-0.5%，有機(jī)菌劑占0.5%-1%進(jìn)行配料。

　　一種污泥炭基生物有機(jī)肥的制備方法，所述的污泥炭基生物有機(jī)肥的生產(chǎn)步驟為：

　　1)、污泥炭的制備：污泥炭是由污泥通過炭化獲得;

　　2)、干燥無霉菌牛糞的制備：在牛糞發(fā)酵是加入微生物廢料發(fā)酵劑，同時(shí)加入骨粉一起發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為3~7天;

　　3)、配料：將污泥炭、苦土石灰、干燥無霉菌牛糞、骨粉、膨潤(rùn)土、微量元素、活性因子以及有益菌劑進(jìn)行按照權(quán)利要求1所述的重量份數(shù)混合;

　　4)、粉碎、篩分：將上述配料進(jìn)行粉碎，粉碎后通過60~80目篩進(jìn)行篩分;

　　5)、攪拌混合：將步驟4篩分出的配料添加2%~5%的木醋酸液和適量的水調(diào)和攪拌;

　　6、)、造粒：通過造粒設(shè)備進(jìn)行造粒，粒徑在3~5mm，然后將在105℃的熱風(fēng)下干燥，干燥后游離水的含量≤20%;

　　7)、干燥后在室溫條件下冷卻至28℃以下進(jìn)行包裝。

　　本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：以污泥炭為基質(zhì)的生物有機(jī)肥，可有效解決污泥廠的污泥處理難的問題，污泥炭基生物有機(jī)肥的生產(chǎn)還可有效的解決土壤中重金屬污染對(duì)作物的影響、土壤板結(jié)、土壤肥力降低的問題，同時(shí)還可改善土壤酸堿度，尤其對(duì)北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時(shí)還能降低CO2以及N2O的排放量�？商岣咄寥烙袡C(jī)質(zhì)、增加土壤的空隙度、降低土壤的容重，同時(shí)提高土壤保水保肥的能力并改良鹽堿地，補(bǔ)充土壤中的養(yǎng)料，凈化土壤中的致病菌，提高農(nóng)作物的抗病性，同時(shí)還能分解土壤化學(xué)農(nóng)藥及化肥的殘留物質(zhì)。可吸收土壤中的重金屬(汞、鉻、鎘、鉛和類金屬砷)，達(dá)到零污染零排放，凈化作物生長(zhǎng)環(huán)境，環(huán)保。促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量、提高含糖量，改善產(chǎn)品品質(zhì)等功效。是當(dāng)前發(fā)展自然農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)，合理利用自然資源、節(jié)約能源、凈化環(huán)境和生產(chǎn)綠色無公害食品等具有重要的作用，是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的新途徑。