申请日2016.04.13
公开(公告)日2017.10.24
IPC分类号C05G3/00; C05G3/04
摘要
本发明提供了一种污泥‑生物炭有机复合肥及其制备方法，其原料包括：污泥、生物炭、矿粉粘结剂、复合微生物菌剂、造粒粘结剂及包膜材料;该复合肥的制备方法，包括如下步骤：由农作物秸秆经高温裂解制备生物炭，将污泥与秸秆混合堆肥后脱水、杀菌及熟化，利用生物淋滤法去除其重金属元素，再按合理配比将所制污泥与生物炭混合熔融后造粒，颗粒经筛选、包膜后制得污泥‑生物炭有机复合肥。该复合肥，充分利用大量剩余污泥与秸秆资源，具有肥料缓释、改良土壤、固碳减排等优势;营养搭配合理，与常规复合肥配合施用可有效提高肥效利用率，显著提升农作物产量及品质。本发明所述方法成本较低、工艺可行，适合大规模推广。
权利要求书
1.一种污泥-生物炭有机复合肥，其特征在于，其原料包括：污泥、生物炭、复合微生物菌剂、矿粉粘结剂以及包膜材料;
其中，所述原料按重量比例计，每百份污泥-生物炭有机复合肥的组成成分为：污泥75-80份，生物炭10-15份，复合微生物菌剂0.5-1份，矿粉粘结剂1-3份，包膜材料1-3份。
2.根据权利要求1所述的污泥-生物炭有机复合肥，其特征在于，所述农作物秸秆原料为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、林业残枝等农林废弃物的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的污泥-生物炭有机复合肥，其特征在于，所述复合微生物菌剂为固氮菌、光合菌、胶质芽胞杆菌、菌根菌的至少一种，复合微生物菌剂的总有效活菌数大于2000亿/g。
4.根据权利要求2或3所述的污泥-生物炭有机复合肥，其特征在于，所述矿粉粘结剂为木质素磺酸钠。
5.根据权利要求4所述的污泥-生物炭有机复合肥，其特征在于，所述包膜材料为塑料、树脂、石蜡、聚乙烯和元素硫中的至少一种，所述包膜材料的粒径为100-200目。
6.根据权利要求1所述的污泥-生物炭有机复合肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污水处理厂剩余污泥与农作物秸秆混合堆肥，利用生物淋滤法去除其重金属元素，再经脱水、杀菌除臭、烘干、及熟化等处理后，得到含水量低于20%的干污泥，投入使用前人工测定其重金属及营养元素成分，确保所制污泥符合国家污泥农用A级标准要求;
(2)将农作物秸秆切割粉碎至直径≤2cm，经450℃-500℃高温裂解3-4小时得到生物炭半成品，进一步研磨、过筛及烘干后，得到粒径为50-60目，比表面积为(80±5)m2/g，pH酸碱度达到9.0，总碳含量≥65%以上的生物炭成品;
(3)将所制得的污泥、生物炭、复合微生物菌剂、矿粉粘结剂以及包膜材料按照75-80∶10-15∶0.5-1∶1-3∶1-3的配比混合并搅拌，混匀后得到中间颗粒;
(4)将步骤(3)中所制造的中间颗粒倒进筛子中过筛，使用圆盘造粒机进行造粒，得到粒径为3～5mm的复合肥颗粒，再进行烘烤并自然冷却至室温;
(5)利用喷雾器喷洒少量雾化水于步骤(4)所制颗粒表面，利用包膜材料对颗粒进行包裹，进一步干燥并包装、储存，得到污泥-生物炭有机复合肥。
7.根据权利要求6所述的污泥-生物炭有机复合肥，其特征在于，所述复合肥施用量根据当地土壤性质确定，可与常规复合肥配合施用以增加肥效，污泥-生物炭有机复合肥在酸性土壤施肥量为600-800kg/亩。
说明书
一种污泥-生物炭有机复合肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污泥-生物炭有机复合肥及其制备方法。
背景技术
我国农村约有三分之一的农作物秸秆未被利用，很大一部分都被直接焚烧，这不仅使得高品位的生物质资源被浪费，还导致一系列环境污染问题。随着经济和工业规模的迅速发展，城市污水处理厂每天都在产生大量的剩余污泥，这些污泥由于来源复杂，部分成分不稳定、不安全，目前的主要处理方式是地下掩埋，这样的处理方式违背了可持续发展的基本原则。若秸秆与城市污泥能够得到较为持续的无害化、稳定化及资源化利用，将会产生巨大的经济与生态效益。
污泥是污水处理后的附属品，是一种有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥中含有丰富盐基阳离子，添加污泥和污泥炭提高了土壤交换性钙、镁、钾和钠的含量，降低了土壤交换性铝和交换性H+含量，有效提高了土壤PH，对土壤尤其是酸性土壤具有改良作用。经过堆肥化处理的污泥质地疏松，容重减小，可被植物利用的营养成分增加，病原菌和寄生虫卵几乎全部被杀死。污泥堆肥产品可改善土壤物理性质，提高土壤保水能力及土壤团粒结构稳定性，是一种良好的土壤结构改良剂。城市污泥作为肥料不仅对当季作物具有增产作用，同时还具有显著的后效。在常规施肥的基础上增施污泥有机肥可显著提高水稻产量、糙米营养品质。污泥作为肥料能提高水稻、大豆对N、P、K的吸收量，并且有明显的增产效果，施用城市污泥堆肥还可增加粮食作物的蛋白质含量。
生物炭通常是指农林废弃物等生物质，在缺氧和一定温度条件下热解形成的富碳产物。在环境领域，生物炭主要用来破解秸秆燃烧难题，减少面源污染，实现农业“碳封存”;在农业领域，主要用来改良土壤、培肥地力、修复农田、提高作物产量和品质等。生物炭具有丰富的多微孔结构，比表面积较大，在施入土壤后，有利于微生物的生存繁衍，增加土壤中有益菌群数量，增强土壤生态系统功能，为作物根系提供良好的生长环境。施用生物炭有助于改善土壤理化性状，如pH、容重、孔隙度、持水性等，特别是有利于提高土壤有效养分含量，这些条件的改变对于促进作物生长发育有重要作用。生物炭本身含有一定数量的对作物生长发育有益的元素如N、P、K等和一些微量元素，可增加土壤中可交换性阳离子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等的数量，在一定程度上减少活性铝等有毒元素的影响，为作物生长发育提供良好的元素供应源。生物炭与其它肥料配合使用时，可减少肥料养分淋失，提高利用效率，促进增产。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种污泥-生物炭有机复合肥及其制备方法，本发明充分利用大量剩余污泥与秸秆资源，所制复合肥具有肥料缓释、改良土壤、固碳减排等优势，营养搭配合理，与常规复合肥配合施用能够有效延长肥料有效期，显著提升农作物产量及品质，而且制备方法成本较低、工艺可行，适宜大规模推广。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种污泥-生物炭有机复合肥，其原料包括：污泥、生物炭、矿粉粘结剂、复合微生物菌剂、造粒粘结剂及包膜材料;
其中，所述原料按重量比例计，每百份污泥-生物炭有机复合肥的组成成分为：污泥75-80份，生物炭10-15份，复合微生物菌剂0.5-1份，矿粉粘结剂1-3份，包膜材料1-3份。
优选地，所述农作物秸秆原料为玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、林业残枝等农林废弃物的一种或多种。
优选地，所述复合微生物菌剂为固氮菌、光合菌、胶质芽胞杆菌、菌根菌的至少一种，复合微生物菌剂的总有效活菌数大于2000亿/g。
优选地，所述矿粉粘结剂为木质素磺酸钠。
优选地，所述包膜材料为塑料、树脂、石蜡、聚乙烯和元素硫中的至少一种，所述包膜材料的粒径为100-200目。
本发明还提出了上述污泥-生物炭有机复合肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将污水处理厂剩余污泥与农作物秸秆混合堆肥，利用生物淋滤法去除其重金属元素，再经脱水、杀菌除臭、烘干、及熟化等处理后，得到含水量低于20%的干污泥，人工测定其重金属及营养元素成分，确保所制污泥符合国家污泥农用A级标准要求;
(2)将农作物秸秆切割粉碎至直径≤2cm，经450℃-500℃高温裂解3-4小时得到生物炭半成品，进一步研磨、过筛及烘干后，得到粒径为50-60目，比表面积为(80±5)m2/g，pH酸碱度达到9.0，总碳含量≥65%以上的生物炭成品;
(3)将所制得的污泥、生物炭、复合微生物菌剂、矿粉粘结剂以及包膜材料按照75-80∶10-15∶0.5-1∶1-3∶1-3的配比混合并搅拌，混匀后得到中间颗粒;
(4)将步骤(3)中所制造的中间颗粒倒进筛子中过筛，使用圆盘造粒机进行造粒，得到粒径为3-5mm的复合肥颗粒，再进行烘烤并自然冷却至室温;
(5)利用喷雾器喷洒少量雾化水于步骤(4)所制颗粒表面，利用包膜材料对颗粒进行包裹，进一步干燥并包装、储存，得到污泥-生物炭有机复合肥。
优选地，所述复合肥施用量根据当地土壤性质确定，可与常规复合肥配合施用以增加肥效，污泥-生物炭有机复合肥在酸性土壤施肥量为600-800kg/亩。
本发明的优点和积极效果是：
(1)本发明的污泥-生物炭有机复合肥，充分利用农村大量的农作物秸秆和城市污水处理厂的剩余污泥，解决了生物质资源的浪费及其直接焚烧引发的环境污染问题，也为大量的城市污泥进行无害化、资源化及稳定化处理提供了解决方案。
(2)本发明的污泥-生物炭有机复合肥，根据农作物生长对于不同营养物质的需要，按照合理的原料配比制得，能够满足植物的生长需求，提高了土壤交换性钙、镁、钾和钠的含量，有效提高了土壤PH，对土壤尤其是酸性土壤具有改良作用。
(3)本发明的污泥-生物炭有机复合肥，其中污泥经与秸秆混合堆肥化处理后质地疏松，容重减小，可被植物利用的营养成分增加，病原菌和寄生虫卵几乎全部被杀死，其大部分重金属元素经生物淋滤法去除，达到国家污泥农用A级标准。
(4)本发明的污泥-生物炭有机复合肥，其中生物炭素基质具有强烈的吸附作用，使肥料的释放淋溶速度明显放缓，减少了肥料的淋失，延长了肥料的供给时间，满足了作物全生育期对肥料的需求，从而提高了肥料的利用率和利用效果，可调理植物生长，显著提高作物产量和质量。
(5)本发明的污泥-生物炭有机复合肥制备方法，成本较低，工艺可行，适合大规模推广，与常规化肥配合施肥效果更优。
