申请日2017.08.25
公开(公告)日2017.12.22
IPC分类号C05G3/04; C05G3/00; A01C21/00
摘要
本发明涉及基于植物废弃物的用于石灰性土壤的污泥肥及制备方法，属于污泥处理和农作物种植领域，所述污泥肥通过以下步骤制备：首先向污泥中加氯化锌、腐殖酸和氯化铁进行调和，搅拌，抽滤再脱水，得预处理污泥;在预处理污泥中加蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，搅拌，分级温度鼓风，烘干，破碎过筛，得前处理污泥;将植物废弃物粉碎后与前处理污泥进行混合，得混合物;将混合物浸泡于氯化钠溶液中，沥干，热解，得后处理污泥;用盐酸溶液洗涤后处理污泥，然后烘干，干燥冷却，破碎，过筛，得污泥肥。将该污泥肥施于石灰性土壤中，能够实现在石灰性土壤中有效种植农作物并有效提高生产产量的目的。
权利要求书
1.一种基于植物废弃物制备用于石灰性土壤的污泥肥的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、取污水处理厂经一级处理的污泥，向污泥中加入其质量分数为1%-2%的氯化锌、6%-10%的腐殖酸和4%-6%的氯化铁，搅拌均匀后静置1-2h，抽滤表层水分，再脱水至含水率为75%-80%，得预处理污泥;
步骤二、在预处理污泥中加入蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，于50-60rpm/min条件下搅拌10-15h，搅拌过程中进行鼓风，开始时于36-45℃鼓风5-6h，随后升温至50-55℃鼓风2-2.5h，再72-80℃鼓风1-1.5h，最后于85-90℃鼓风至搅拌结束，烘干至含水率为40-45%，破碎，过100目筛，得前处理污泥;
步骤三、将植物废弃物粉碎成5-8mm后与前处理污泥以等体积比进行混合，得混合物;将混合物浸泡于质量分数为15%-25%的氯化钠溶液中，40-48h后沥干，送入通氮气的管式炉中进行热解处理，得后处理污泥;
步骤四、用体积分数为10%-15%的盐酸溶液洗涤后处理污泥 ，然后置于80-100℃烘箱中处理10-15h，干燥冷却，破碎，过80目筛，得污泥生物肥。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中向预处理污泥中加入的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的酶量均为1-5万U/g。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三所述植物废弃物为植物落叶、农作物秸秆、药渣、酒渣、蘑菇渣或糠醛渣中的至少一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤三所述热解处理的温度为200-220℃，时间为30-40min。
5.如权利要求1-4所述的方法制备的污泥肥。
6.如权利要求5所述污泥肥在石灰性土壤中的施用方法，其特征在于：将制备的污泥肥撒施于石灰性土壤表层，使污泥肥的施用量为25-35kg/㎡，翻耕，翻耕深度为25-30cm;农作物栽植前施底肥，每亩施25-30kg复合肥;农作物结实期每亩追施10-12kg的肥料，肥料为复合肥与污泥生物肥的混合物。
7.如权利要求6所述的施用方法，其特征在于：所述复合肥中N、P、K的质量比为2:1:1。
8.如权利要求6所述的施用方法，其特征在于：所述追施的肥料为复合肥与污泥肥以1：3的质量比混合的混合物。
说明书
基于植物废弃物的用于石灰性土壤的污泥肥及制备方法
技术领域
本发明属于污泥处理和农作物种植领域，具体地，涉及基于植物废弃物的用于石灰性土壤的污泥肥及制备方法。
背景技术
石灰性土壤是指含有游离碳酸钙土壤的总称，广泛分布在南北纬10°-40°之间的干旱和半干旱地区，约占世界土地面积的1/3，在我国石灰性土壤分布也很广泛，在石灰性土壤中，微量元素的有效性很低，且随着高浓度化肥的施用、产量的增加，以及有机肥投入的减少，作物发生微量元素的缺乏症越来越普遍，优势微量元素的缺乏会成为作物产量的限制因素，严重时甚至颗粒不收。例如，最主要的营养失调症或缺乏症是缺铁失绿，对铁敏感因而受害较严重的农作物有花生、大豆、高粱和旱稻等，果树如苹果、柑橘、葡萄等也存在此失调症状。再如，石灰性土壤pH值高会造成植物缺锌，土壤溶液中高浓度HCO3-也会抑制根系生长，使植物摄取锌的总量下降，造成玉米、水稻等缺锌现象严重。为了解决或缓解石灰性土壤中的营养缺乏症，常采用针对性长效施肥的方法来满足农作物对营养元素的需求。但是，长效施肥时间可拓至农作物的整个生长周期，耗时耗力;而且，施肥量不易掌控，若施肥过少达不到预期效果，成本难以回收，导致蒙受经济损失，若施肥过量或不科学施肥，不仅会阻碍植物生长发育，还会造成资源浪费、环境污染和农田生产力下降，过量施用氮磷肥并随地表径流失，会引起水体富营养化。
污泥是对城市污水或工业废水的处理过程中所产生的固体沉淀物质，它是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。虽然其具有数量大且易腐化发臭等缺点，但是由于其内还含有大量的有机物，因此，人们倾向于将污泥进行处理、转化再利用，一方面减少了大量污泥排放产生的环境问题，另一方面还可利用其内的有效物质为人类的生产生活做出贡献。如何处理污泥，使之适于在石灰性土壤中施用，将经处理的污泥形成农用污泥肥，施用于石灰性土壤中，利用污泥肥中的有机成分或微生物菌体等，与石灰性土壤有机结合、协调作用，来提高农作物的产量是一项重要的研究课题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于植物废弃物的用于石灰性土壤的污泥肥及制备方法，以及其在石灰性土壤中的施用方法，利用该污泥肥能够实现在石灰性土壤中有效种植农作物并有效提高生产产量的目的。
一种基于植物废弃物制备用于石灰性土壤的污泥肥的方法，包括以下步骤：
步骤一、取污水处理厂经一级处理的污泥，向污泥中加入其质量分数为1%-2%的氯化锌、6%-10%的腐殖酸和4%-6%的氯化铁，搅拌均匀后静置1-2h，抽滤表层水分，再脱水至含水率为75%-80%，得预处理污泥;
步骤二、在预处理污泥中加入蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶，于50-60rpm/min条件下搅拌10-15h，搅拌过程中进行鼓风，开始时于36-45℃鼓风5-6h，随后升温至50-55℃鼓风2-2.5h，再72-80℃鼓风1-1.5h，最后于85-90℃鼓风至搅拌结束，烘干至含水率为40-45%，破碎，过100目筛，得前处理污泥;
步骤三、将植物废弃物粉碎成5-8mm后与前处理污泥以等体积比进行混合，得混合物;将混合物浸泡于质量分数为15%-25%的氯化钠溶液中，40-48h后沥干，送入通氮气的管式炉中进行热解处理，得后处理污泥;
步骤四、用体积分数为10%-15%的盐酸溶液洗涤后处理污泥，然后置于80-100℃烘箱中处理10-15h，干燥冷却，破碎，过80目筛，得污泥肥。
进一步的，步骤二中向预处理污泥中加入的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶的酶量均为1-5万U/g。
进一步的，步骤三所述植物废弃物为植物落叶、农作物秸秆、药渣、酒渣、蘑菇渣或糠醛渣中的至少一种。
进一步的，步骤三所述热解处理的温度为200-220℃，时间为30-40min。
本发明还保护一种利用上述方法制备的污泥肥。
另外，本发明还保护一种上述污泥肥在石灰性土壤中的施用方法，其特征在于：将制备的污泥肥撒施于石灰性土壤表层，使污泥肥的施用量为25-35kg/m2，翻耕，翻耕深度为25-30cm;农作物栽植前施底肥，每亩施25-30kg复合肥;农作物结实期每亩追施10-12kg的肥料，肥料为复合肥与污泥肥的混合物。
进一步的，所述复合肥中N、P、K的质量比为2:1:1。
进一步的，所述追施的肥料为复合肥与污泥肥以1：3的质量比混合的混合物。
本发明的有益效果：
1、本发明在农用污泥肥的制备中，用氯化锌、腐殖酸和氯化铁与污泥混合进行调和，加入氯化锌减少臭味，抑制膨胀，活化污泥，同时，促进形成胶团，提高沉降性能;还能够中和石灰性土壤中植物的营养缺乏症。腐殖酸作为一种分子量分布广泛的复杂混合物，其含有丰富的官能团，能在其一定的含量范围内，吸附重金属离子，并随抽滤脱水将过量的重金属离子去除，提高污泥肥的质量;而且，腐殖酸在污泥腐熟过程中发挥重要作用，同时也是重要的肥料成分和土壤基质。氯化铁与锌离子结合用于调理污泥，氯化铁降低污泥比阻，能使污泥内的胶体或胶团脱稳，与氯化锌等促进形成的胶团形成动态平衡，从而稳定污泥，在改变污泥脱水性质，降低结合水结合率的同时，为植物提供维持或促进新陈代谢的必要元素。氯化锌和氯化铁溶解后产生的氯离子具有消毒灭菌的作用，降低原始污泥的生物毒性。上述加入的成分没有引入多余元素，避免对植物造成不必要负担，对制备性能、品质均佳的污泥有重要作用。
2、本发明所述污泥有机肥的制备方法中，利用酶的作用将污泥内的大分子物质分解成小分子，使污泥内的成分能够被充分利用，为充分促进酶分解及生物腐蚀，对污泥进行分级温度鼓风，增加了污泥分子间的溶解氧，提高微生物活性，使酶分解与微生物利用有机质共同作用，满足不同类型微生物的发酵要求，提高腐熟程度，制备的污泥肥中腐殖酸含量有明显提高，增幅可达70%，同时，有机物含量较低，下降约50%，说明污泥肥肥力较强且性质稳定，用于种植农作物，可使种植花生的花针率提高50%以上，花果率增加3倍以上，荚果重提高1倍;种植玉米在株高、茎粗和单株产量指标上均有明显提高，空杆率显著下降。说明本发明制备的污泥肥能为种植的农作物提供均衡营养，促进增产增收。
