公布日：2023.03.07
申請(qǐng)日：2022.11.07
分類(lèi)號(hào)：C05F3/00(2006.01)I;C05G3/80(2020.01)I;C09K17/14(2006.01)I;A01K67/033(2006.01)I;C09K101/00(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法及應(yīng)用，包括如下步驟：S1：污泥預(yù)處理，S2：發(fā)酵處理，S3：粉碎處理，S4：生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑，本發(fā)明利用生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑，高效利用廢棄物，產(chǎn)品的成本較低，并能夠資源回收利用、保護(hù)環(huán)境；通過(guò)二次發(fā)酵生活污泥，使生活污泥中的污染物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵形成營(yíng)養(yǎng)組分，生活污泥發(fā)酵完全以便于培育蚯蚓；使得生產(chǎn)得到的蚯蚓糞土壤改良劑產(chǎn)品兼具微土壤改良、生物肥料、有機(jī)肥料的效果。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：污泥預(yù)處理將生活污泥破碎、脫水，形成污水與污渣，然后將污渣與重金屬鈍化劑、土壤膨松劑混合均勻，得到混合物料；用含2％糖蜜的水溶液調(diào)整混合物料水分至41～45％；形成預(yù)處理料；S2：發(fā)酵處理以預(yù)處理料：發(fā)酵菌劑A質(zhì)量比為150～220：1，在步驟S1中的預(yù)處理料中添加發(fā)酵菌劑A進(jìn)行一次發(fā)酵，發(fā)酵溫度為50～70℃，發(fā)酵時(shí)間為10～12天，得到一次發(fā)酵產(chǎn)物，將得到的一次發(fā)酵產(chǎn)物中以質(zhì)量比為200～280：1加入發(fā)酵菌劑B進(jìn)行二次發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30～50℃，發(fā)酵時(shí)間為3～5天；得到腐熟原料；S3：粉碎處理對(duì)步驟S2得到的腐熟原料進(jìn)行粉碎，粉碎細(xì)度為25～30目，隨后用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至6.5～7.5，得到基礎(chǔ)土料；S4：生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑取步驟S3得到基礎(chǔ)土料質(zhì)量的70％，引入蚯蚓在25～30℃溫度下飼養(yǎng)，并定期噴灑水，每隔10～14天收集蚯蚓糞，同時(shí)添加步驟S3得到基礎(chǔ)土料質(zhì)量的10％，至基礎(chǔ)土料添加完之后，再持續(xù)飼養(yǎng)蚯蚓4～6天，然后分離蚯蚓和蚯蚓糞；將收集得到的蚯蚓糞進(jìn)行造粒、出料、烘干；得到蚯蚓糞土壤改良劑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S1中，重金屬鈍化劑為生物炭和/或硅藻土，土壤膨松劑選自秸稈、食用菌渣、草炭土中的任意一種或兩種及以上按任意比的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S1中，按重量份數(shù)計(jì)，以污渣70～80份、重金屬鈍化劑10～20份、土壤膨松劑20～30份為比例進(jìn)行混合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S2中的發(fā)酵菌劑A為復(fù)合好氧菌劑，發(fā)酵菌劑B為厭氧菌劑中的植物乳桿菌或酵母菌。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，所述復(fù)合好氧菌劑的制備方法為，S2‑1、菌種活化：將枯草芽孢桿菌、嗜熱側(cè)孢霉菌、施氏假單胞菌三種菌株分別接種于三個(gè)固體培養(yǎng)基表面，在50℃下培養(yǎng)24h；S2‑2、混合菌種：分別用無(wú)菌水洗下三個(gè)固體培養(yǎng)基表面菌體作為預(yù)處理菌液，將三種預(yù)處理菌液混合，形成混合液，按照混合液：固體培養(yǎng)基為5～10：100的體積比，將混合液加入到固體培養(yǎng)基中，在60℃搖床轉(zhuǎn)速150rpm下培養(yǎng)10h，菌量為0.5×107CFU/mL時(shí)即獲得復(fù)合好氧菌劑；步驟S2‑1、步驟S2‑2中的固體培養(yǎng)基是由蒸餾水、步驟S1所得污水、葡萄糖、脫脂大豆粉、瓊脂、氯化鈉以900mL：100mL：20g：15g：10g：2g的比例制成。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S2中一次發(fā)酵過(guò)程為：當(dāng)溫度上升到50℃后，進(jìn)行翻料通風(fēng)，通風(fēng)量為0.15m3空氣/min·m3，且溫度每升高5℃，進(jìn)行一次翻料并將通風(fēng)量增加0.1m3空氣/min·m3；二次發(fā)酵的過(guò)程為：將溫度保持恒定并堆積放置，得到腐熟原料，腐熟原料含水量為35％。
7.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S3中的pH調(diào)節(jié)劑為生石灰或腐殖酸。
8.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，其特征在于，步驟S4中的引入蚯蚓量為80～100g每平方米基礎(chǔ)土料，基礎(chǔ)土料的厚度為15～20cm，定期噴灑水為每隔3～5天加入50ml/m2的水。
9.如權(quán)利要求1所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的應(yīng)用，其特征在于，將其應(yīng)用于改良貧瘠土壤或鹽漬土。
10.如權(quán)利要求9所述的一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的應(yīng)用，其特征在于，應(yīng)用方法為：1)對(duì)待改良土壤進(jìn)行加水并翻料，控制待改良土壤的含水率在50～60％；2)將蚯蚓糞土壤改良劑與污染土壤混合，蚯蚓糞土壤改良劑占污染土壤體積的15～30％，維持水分含量不變，恒溫放置，間隔5天翻堆1次，20天后得到經(jīng)蚯蚓糞土壤改良劑處理的改良土壤；3)分別測(cè)定步驟1)中待改良土壤與步驟2)中的改良土壤中的有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量，計(jì)算得到有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量變化；使用改良土壤種植農(nóng)作物，計(jì)算改良土壤生產(chǎn)農(nóng)作物的增產(chǎn)率，根據(jù)有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量變化以及農(nóng)作物的增產(chǎn)率評(píng)估改良效果。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法及應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：
一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑的方法，包括以下步驟：
S1：污泥預(yù)處理
將生活污泥破碎、脫水，形成污水與污渣，然后將污渣與重金屬鈍化劑、土壤膨松劑混合均勻，得到混合物料；用含2％糖蜜的水溶液調(diào)整混合物料水分至41～45％；形成預(yù)處理料；
S2：發(fā)酵處理
以預(yù)處理料：發(fā)酵菌劑A質(zhì)量比為150～220：1，在步驟S1中的預(yù)處理料中添加發(fā)酵菌劑A進(jìn)行一次發(fā)酵，發(fā)酵溫度為50～70℃，發(fā)酵時(shí)間為10～12天，得到一次發(fā)酵產(chǎn)物，將得到的一次發(fā)酵產(chǎn)物中以質(zhì)量比為200～280：1加入發(fā)酵菌劑B進(jìn)行二次發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30～50℃，發(fā)酵時(shí)間為3～5天；得到腐熟原料；
S3：粉碎處理
對(duì)步驟S2得到的腐熟原料進(jìn)行粉碎，粉碎細(xì)度為25～30目，隨后用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH至6.5～7.5，得到基礎(chǔ)土料；
S4：生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑
取步驟S3得到基礎(chǔ)土料質(zhì)量的70％，引入蚯蚓在25～30℃溫度下飼養(yǎng)，并定期噴灑水，每隔10～14天收集蚯蚓糞，同時(shí)添加步驟S3得到基礎(chǔ)土料質(zhì)量的10％，至基礎(chǔ)土料添加完之后，再持續(xù)飼養(yǎng)蚯蚓4～6天，然后分離蚯蚓和蚯蚓糞；將收集得到的蚯蚓糞進(jìn)行造粒、出料、烘干；得到蚯蚓糞土壤改良劑。
說(shuō)明：本發(fā)明通過(guò)發(fā)酵生活污泥，使生活污泥中的污染物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵形成營(yíng)養(yǎng)組分，使得污泥能被回收再利用，通過(guò)添加重金屬鈍化劑與土壤膨松劑，可以鈍化污泥中的重金屬同時(shí)增加土壤疏松效果；通過(guò)二次發(fā)酵，可以使得生活污泥腐熟快速且充分，可有效減緩發(fā)酵時(shí)間，且使得生活污泥發(fā)酵完全以便于培育蚯蚓；通過(guò)調(diào)節(jié)基礎(chǔ)土料的pH使得基礎(chǔ)土料更加適宜蚯蚓生存，從而使得生產(chǎn)得到的蚯蚓糞土壤改良劑產(chǎn)品兼具微土壤改良、生物肥料、有機(jī)肥料的效果。
進(jìn)一步地，步驟S1中，重金屬鈍化劑為生物炭和/或硅藻土，土壤膨松劑選自秸稈、食用菌渣、草炭土中的任意一種或兩種及以上按任意比的混合物；
說(shuō)明：通過(guò)重金屬鈍化劑以及土壤膨松劑的設(shè)定，可以對(duì)含有胞間結(jié)合水的緊密的污泥顆粒中的重金屬進(jìn)行進(jìn)一步脫水和鈍化，提高了鈍化效果，同時(shí)，增加生活污泥的孔隙以及土質(zhì)結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，步驟S1中，按重量份數(shù)計(jì)，以污渣70～80份、重金屬鈍化劑10～20份、土壤膨松劑20～30份為比例進(jìn)行混合。
說(shuō)明：通過(guò)上述比例配置原料較為合適，有利于提高下一步中蚯蚓的生存環(huán)境。
進(jìn)一步地，，步驟S2中的發(fā)酵菌劑A為復(fù)合好氧菌劑，發(fā)酵菌劑B為厭氧菌劑中的植物乳桿菌或酵母菌。
說(shuō)明：通過(guò)分別加入兩種發(fā)酵劑進(jìn)行發(fā)酵，可以使發(fā)酵更加充分。
進(jìn)一步地，所述復(fù)合好氧菌劑的制備方法為，
S2‑1、菌種活化：將枯草芽孢桿菌、嗜熱側(cè)孢霉菌、施氏假單胞菌三種菌株分別接種于三個(gè)固體培養(yǎng)基表面，在50℃下培養(yǎng)24h；
S2‑2、混合菌種：分別用無(wú)菌水洗下三個(gè)固體培養(yǎng)基表面菌體作為預(yù)處理菌液，將三種預(yù)處理菌液混合，形成混合液，按照混合液：固體培養(yǎng)基為5～10：100的體積比，將混合液加入到固體培養(yǎng)基中，在60℃搖床轉(zhuǎn)速150rpm下培養(yǎng)10h，菌量為0.5×107CFU/mL時(shí)即獲得復(fù)合好氧菌劑；
步驟S2‑1、步驟S2‑2中的固體培養(yǎng)基是由蒸餾水、步驟S1所得污水、葡萄糖、脫脂大豆粉、瓊脂、氯化鈉以900mL：100mL：20g：15g：10g：2g的比例制成。
說(shuō)明：通過(guò)上述制備方法得到的發(fā)酵菌劑A，通過(guò)高溫快速發(fā)酵，可以進(jìn)一步提升對(duì)污泥的發(fā)酵分解效率和效果，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的充分再利用。
進(jìn)一步地，步驟S2中一次發(fā)酵過(guò)程為：當(dāng)溫度上升到50℃后，進(jìn)行翻料通風(fēng)，通風(fēng)量為0.15m3空氣/min·m3，且溫度每升高5℃，進(jìn)行一次翻料并將通風(fēng)量增加0.1m3空氣/min·m3；二次發(fā)酵的過(guò)程為：將溫度保持恒定并堆積放置，得到腐熟原料，腐熟原料含水量為35％。
說(shuō)明：通過(guò)上述方法的設(shè)置，根據(jù)發(fā)酵菌劑的狀態(tài)進(jìn)行通氣加氧，能夠使發(fā)酵過(guò)程更加科學(xué)，減少發(fā)酵時(shí)間，增強(qiáng)發(fā)酵效果。
進(jìn)一步地，步驟S3中的pH調(diào)節(jié)劑為生石灰或腐殖酸。
說(shuō)明：生石灰或腐殖酸都可以改善土壤pH且對(duì)土壤的后續(xù)處理無(wú)副作用。
進(jìn)一步地，步驟S4中的引入蚯蚓量為80～100g每平方米基礎(chǔ)土料，基礎(chǔ)土料的厚度為15～20cm，定期噴灑水為每隔3～5天加入50ml/m2的水。
說(shuō)明：通過(guò)上述方法引入蚯蚓，可以更加適宜蚯蚓的生存以及代謝。
一種基于發(fā)酵生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑用于改良貧瘠土壤或鹽漬土。
進(jìn)一步地，蚯蚓糞土壤改良劑的應(yīng)用方法為：
1)對(duì)待改良土壤進(jìn)行加水并翻料，控制待改良土壤的含水率在50～60％；
2)將蚯蚓糞土壤改良劑與污染土壤混合，蚯蚓糞土壤改良劑占污染土壤體積的15～30％，維持水分含量不變，恒溫放置，間隔5天翻堆1次，20天后得到經(jīng)蚯蚓糞土壤改良劑處理的改良土壤；
3)分別測(cè)定步驟1)中待改良土壤與步驟2)中的改良土壤中的有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量，得到有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量變化；使用改良土壤種植農(nóng)作物，計(jì)算改良土壤生產(chǎn)農(nóng)作物的增產(chǎn)率，根據(jù)有機(jī)質(zhì)與氮、磷、鉀的含量變化以及農(nóng)作物的增產(chǎn)率評(píng)估改良效果。
說(shuō)明：通過(guò)上述應(yīng)用方法，可以使蚯蚓糞土壤改良劑在改良土壤時(shí)更加高效。
本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的方法通過(guò)利用生活污泥生產(chǎn)蚯蚓糞土壤改良劑，高效利用廢棄物，產(chǎn)品的成本較低，并能夠變廢為寶、保護(hù)環(huán)境；通過(guò)發(fā)酵生活污泥，使生活污泥中的污染物質(zhì)經(jīng)發(fā)酵形成營(yíng)養(yǎng)組分，使得污泥能被回收再利用，通過(guò)添加重金屬鈍化劑與土壤膨松劑，對(duì)含有胞間結(jié)合水的緊密的污泥顆粒中的重金屬進(jìn)行進(jìn)一步脫水和鈍化，提高了鈍化效果，同時(shí)，增加生活污泥的孔隙以及土質(zhì)結(jié)構(gòu)。
(2)本發(fā)明通過(guò)通過(guò)二次發(fā)酵，可以使得生活污泥腐熟快速且充分，可有效減緩發(fā)酵時(shí)間，且使得生活污泥發(fā)酵完全以便于培育蚯蚓；通過(guò)調(diào)節(jié)基礎(chǔ)土料的pH使得基礎(chǔ)土料更加適宜蚯蚓生存，從而使得生產(chǎn)得到的蚯蚓糞土壤改良劑產(chǎn)品兼具微土壤改良、生物肥料、有機(jī)肥料的效果；且含有較多的有益菌群，還能促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)土壤中微生物的生長(zhǎng)，增加作物的抗逆性，對(duì)于土壤肥力的保持、土壤理化性狀的改善具有顯著的作用。
（發(fā)明人：劉萬(wàn)年;劉焱）
