申请日2017.12.13
公开(公告)日2018.04.24
IPC分类号C05G3/04
摘要
本发明公开了一种污泥堆肥的土壤改良方法：将重金属钝化剂和污泥堆肥混合制备堆肥混合物，并对该混合物进行风干，之后向风干的混合物中添加脱硫石膏粉、原土和生物炭制得改良土成品。重金属钝化剂、脱硫石膏粉和生物炭的添加，明显降低了活性态重金属的含量、降低了土壤的pH值、增强了土壤的盐分淋失、提高了土壤的持水能力、提高了土壤用于植物培养的发芽指数，该方法能够用于盐碱地改良、砂质土改良和矿山修复。
权利要求书
1.一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)配制堆肥混合物1：将重量比为2.5-7.5:100的重金属钝化剂和污泥堆肥进行混合，得到堆肥混合物1;
(2)风干堆肥混合物1：将步骤(1)得到的堆肥混合物1静置风干至含水量≤20%，得到风干的堆肥混合物1;
(3)配制堆肥混合物2：将步骤(2)中风干的堆肥混合物1与脱硫石膏粉按照体积比为20-8:1-2的比例混合，得到堆肥混合物2;
(4)配制混合土：将步骤(3)中得到的堆肥混合物2与原土按照体积比为1-5:5-30的比例进行混合，得到混合土;
(5)配制改良土成品：按照1-8%的体积百分比向步骤(4)得到的混合土中添加生物炭，得到改良土成品。
2.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(1)中，重金属钝化剂选自凹凸棒石、沸石、硅藻土、石灰、泥炭中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将步骤(1)得到的堆肥混合物1静置风干至含水量在5-20%之间。
4.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(3)中还包括，在加入脱硫石膏粉前，用筛网孔径为3-10mm的过滤筛将步骤(2)得到的风干的堆肥混合物1进行过筛，去除其中的砂石。
5.根据权利要求1所述的一种污泥 堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将风干的堆肥混合物1与脱硫石膏粉按照体积比为10-8:1-2的比例混合。
6.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将风干的堆肥混合物1与脱硫石膏粉按照体积比8:1-2的比例混合。
7.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(4)中，将堆肥混合物2与原土按照体积比为1:5-10的比例进行混合。
8.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(4)中，向原土中添加堆肥混合物2的同时添加原土体积3-8%的水分。
9.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(5)中所用的生物炭为椰壳炭、秸秆炭或木质炭中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种污泥堆肥的土壤改良方法，其特征在于：所述步骤(5)中所添加生物炭的体积百分比为2.5-5.5%。
说明书
一种污泥堆肥的土壤改良方法
技术领域
本发明属于固废资源化领域，具体涉及污泥利用技术领域，更具体的涉及污泥堆肥改良土壤的方法。
背景技术
城市污泥是城市污水经过处理后产生的固体废弃物，伴随污水处理率的增加而迅速增加。城市污泥中通常含有各种微生物、重金属、合成有机物等大量的有毒有害物质，大量未经处理的污泥进入环境，会给水体和大气带来二次污染。与此同时，城市污泥中还含有植物生长发育所需的氮、磷、钾及维持植物正常生长发育的多种微量元素，又含有能改良土壤结构的有机质。目前我国污泥处理多采用焚烧、干化或卫生填埋等方法，这些方法不仅处理费用过高、污染环境，而且无法利用其中的有益成分。
制造垃圾堆肥，它是一项资源综合利用技术，技资小，运行成本低，经济效益高，是目前国内、外受到广泛重视的处理技术，能够实现垃圾废弃物等无害化、资源化处理，现已成为世界各国拉动国民经济增长的重要举措之一。
堆肥是当前污泥无害化和农肥化处理的重要途径之一。对污泥进行堆肥处理既能分解消除污泥中的部分有毒有害物质，又能保留污泥中对植物生长有利的组分，将污泥转化为有机肥。
例如，中国专利公布CN105837383A公开了污泥和牛粪、秸秆粉、冬瓜皮、海芦笋、生石灰粉等混合堆肥的方法，其中，添加木酢液、甜菜粕和沸石分别作为催腐剂、调理剂和吸水材料。
堆肥虽然能除去污泥中大部分有毒有害的物质，但是，污泥堆肥产品依旧存在一些不足，诸如，pH值偏高、重金属含量高、EC值偏高等。
最适合植物生长的pH值一般在5.2到6.8之间，而腐熟堆肥产品的pH值一般在8到9之间。为了对污泥堆肥产品进行改进，大连市环境科学研究院在污泥堆肥的过程中添加了生物炭，通过对比实验发现：在堆肥的过程中，生物炭的加入可以促进微生物的代谢活动;可以提高堆肥产品的碳氮比和营养元素K的含量;可以降低钠离子的含量，缓解污泥堆肥产品对植物生长带来的不利;但是，这种在堆肥的过程中添加生物炭的方式，导致了C、N的流失，降低了蛋白质、多糖等组分的含量。
为解决重金属残留的问题：中国专利公布CN102875205A在污泥堆肥的过程中加入凹凸棒石作为重金属固定剂，钝化固定污泥中的重金属铅、镉，从而降低了污泥堆肥产品潜在的生态毒性，实验数据显示，添加凹凸棒石能将不稳定形态的Cd减少62.5%，将不稳定形态的Cu降低59.1%。南京农业大学资源与环境学院以铁矿和硫粉为混合底物，通过接种嗜酸性硫杆菌复合菌株，对污泥中的重金属进行生物淋滤以除去污泥中的重金属Zn、Cu等，经过18天的淋滤，Zn和Cu的去除率分别达到85.2%和37.6%，该生物淋滤方法虽然可以有效去除污泥堆肥中的重金属，但是操作复杂，重金属去除不彻底。
中国科学院地理科学与资源研究所指出污泥堆肥的EC值偏高，尤以Na+和Cl-浓度较高，对植物长势产生明显的盐害作用，导致植物生长受阻，继而该研究所采用纯净水淋洗的方法降低了堆肥产品中的EC值，但是该方法消耗大量纯净水，成本高，一方面并不能将EC值降低到理想值，另一方面以纯净水淋洗的方式有悖于绿色生态可持续农业的要求。
由上述背景技术不难看出，虽然现有技术通过调节堆肥过程的具体操作或通过对堆肥产品的后期处理对堆肥产品进行了一定的改善，但仍存在成本过高、操作复杂、效果有限、不环保不绿色等问题。因此，开发一种对污泥堆肥产品进行进一步处理的低成本、高效率、操作简单的方法是解决本领域技术问题的一种有效途径。
发明内容
本发明提供了一种有效、成本低、操作简单污泥堆肥的土壤改良方法，本方法通过对污泥堆肥进行进一步的处理，解决了污泥堆肥在施用时EC值、pH值偏高及重金属含量较高的问题。
解释说明：
在本发明中：
1、“EC值”指电导率，用于表征可溶性盐浓度。
2、本发明使用的污泥堆肥可以是市面出售的常规污泥堆肥产品，也可以是自行制备的污泥堆肥。
3、“原土”指有待改善的地块中的土壤。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
本发明公开了一种污泥堆肥的土壤改良方法，所述方法包括以下步骤：
(1)配制堆肥混合物1：将重量比为2.5-7.5:100的重金属钝化剂和污泥堆肥进行混合，得到堆肥混合物1;
(2)风干堆肥混合物1：将步骤(1)得到的堆肥混合物1静置风干至含水量≤20%，得到风干的堆肥混合物1;
(3)配制堆肥混合物2：将步骤(2)中风干的堆肥混合物1
与脱硫石膏粉按照体积比为20-8:1-2的比例混合，得到堆肥混合物2;
(4)配制混合土：将步骤(3)中得到的堆肥混合物2与原土按照体积比为1-5:5-30的比例进行混合，得到混合土;
(5)配制改良土成品：按照1-8%的体积百分比向步骤(4)得到的混合土中添加生物炭，得到改良土成品。
进一步地，步骤(1)中的重金属钝化剂选自凹凸棒石、沸石、硅藻土、石灰、泥炭中的一种或多种。
进一步地，在步骤(2)中，将步骤(1)得到的堆肥混合物1静置风干至含水量在5-20%之间，得到风干的堆肥混合物1。
进一步地，在步骤(3)中还包括，在加入脱硫石膏粉前，用筛网孔径为3-10mm的过滤筛将步骤(2)得到的风干的堆肥混合物1进行过筛，去除其中的砂石。
进一步地，在步骤(3)中，将风干的堆肥混合物1与脱硫石膏粉按照体积比为10-8:1-2的比例混合。
更进一步地，在步骤(3)中，将风干的堆肥混合物1与脱硫石膏粉按照体积比8:1-2的比例混合。
进一步地，在步骤(4)中，将堆肥混合物2与原土按照体积比为1:5-10的比例进行混合。
进一步地，在步骤(4)中，向原土中添加堆肥混合物2的同时添加原土体积3-8%的水分。
进一步地，在步骤(5)中所用的生物炭为本领域的常规生物炭，优选为椰壳炭、秸秆炭或木质炭中的一种或多种。
进一步地，在步骤(5)中所添加生物炭的体积百分比优选为2.5-5.5%。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明将现有的污泥堆肥与脱硫石膏粉、钝化剂、生物炭和原土按照一定的比例混合，经过上述方法改良处理后的污泥堆肥能够适用于多种绿化种植，如：盐碱地改良、砂质土改良及矿山修复等。
(2)本发明提供的改良方法得到的改良土可以用于包括乔木、灌木等在内的各种树种。
(3)本发明在堆肥中添加重金属固化剂，通过钝化固定堆肥中的重金属，使重金属转变为稳定的、无污染活性的组分。
(4)本发明将脱硫石膏粉掺入污泥堆肥中，不仅可以降低堆肥的pH值;还能促进盐分淋失，有效降低堆肥的EC值;更重要的是，在本发明预期之外的是：重金属钝化剂的种类、加入量以及生物炭的种类也会对脱硫石膏粉降低EC的功效产生影响。
(5)本发明在堆肥产品中添加生物炭可以增加土壤的孔隙度、降低土壤的容重、提高土壤的持水能力，进而改善土壤的结构;与此同时生物炭的加入也可以促进重金属钝化效果。
(6)与现有技术中采用大量纯净水淋洗来降低EC值的方式相比，本发明提供的改良方法明显更加低成本且低能耗的符合可持续农业的要求。从操作方式上看，本发明操作简单易于进行，操作成本低，而且本发明方法的操作弹性强应用范围广，可以根据不同的堆肥产品和不同的土壤品质，调节脱硫石膏粉、生物炭和重金属固化剂的加入量。
