专利名称：一种利用固体废物种植植物生产有机钾肥的方法
专利说明一种利用固体废物种植植物生产有机钾肥的方法 本发明涉及利用固体废物种植植物生产含钾肥料的方法。随着工业发展和技术进步，化肥的施用逐年增加，到1995年，化肥的施用量已占农田养分投入量的67.8％。伴随着化肥大量施用，带来了一系列的问题，其中包括氮、磷、钾肥施用不平衡，钾肥施用不足是其中最突出的问题。长期以来钾肥投入不足，导致土壤钾素亏缺状况不断加剧，严重影响了肥料利用率和农业的可持续发展。1997年国产化肥的氮磷钾比例(N∶P2O5∶K2O)为1∶0.31∶0.013，加上当年进口，施用化肥的氮磷钾比例，不包括复合肥时为1∶0.32∶0.14，包括复合肥时，磷的比例提高。在施用化肥中磷已基本满足要求，而钾的比例仍然偏低。人们知道，世界上钾矿资源不少，但钾矿资源过于集中，世界六大钾盐生产国(加拿大、独联体、德国、美国、以色列和约旦)的钾盐产量占世界总产量的90％，而我国的钾肥生产量只是世界总产量的0.6％，但消耗量则是14.7％，由此可见，我国的钾资源非常短缺，主要依靠进口。50年代后期我国就开展寻找钾资源的工作，尽管取得一些进展，但找到可供工业开发利用的钾矿资源却很少，固体可溶性钾矿资源至今没有取得实质性的突破，找矿前景不容乐观。因此我国农业缺钾的矛盾将在相当长的时期内仍然还会存在。
城市污泥是一种从污水处理厂排出的固体废物，它是一种富含N、P和有机质的良好有机肥源。目前，在欧洲，许多国家将这种固体废物大量用于农业生产，其利用率达到这种固体废物总量一半以上，美、法、英等国超过60％。因此，将城市污泥合理用于农业，对保持和改善地力，实现资源化，实现循环经济具有非常现实的意义，对于酸性红壤系列的土壤尤其如此。随着国民经济飞速发展，随着人们对居住环境和大气环境要求越来越高，城镇生活污水处理日益变得重要，我国计划到2005年底城镇生活污水处理率要提高到40％，50万人口以上的城市要达到60％以上，因此全国各地正在大量新建和扩建生活污水处理厂，城市污泥的量也必然会大幅度增加，这样急需采取一些措施进行处置。实际中，我国上海、广州、香港、深圳、太原、苏州等地的污水处理厂的污泥Zn/Cu含量超标，限制了其农业利用。在这种形势下，本发明人对城市污泥处理进行了广泛深入地研究，在此基础上作出了本发明。要解决的问题本发明的目的是提供一种利用固体废物种植植物生产含钾有机肥料的方法。
技术方案本发明人发现一种富集土壤或栽种介质中钾的植物-山芋(Alocasia marorrhiza)，它是通过块茎繁殖的大叶植物，它可直接种植在城市污泥上。本发明人还利用一种富集土壤或栽种介质中Zn的植物-东南景天(Sedum alfredii H)，它是可无性繁殖的喜荫景天科植物，它也可直接种植在城市污泥上。此外，这两种植物可以单独种植或套种。经测试表明，采用本发明方法栽种山芋茎的钾含量以干重计高达10％，并且N、P2O5、K2O总含量一般高于15％，因此是一种高含量、天然复合有机钾肥。通过套种二种植物，同样获得这些良好的效果。
本发明涉及一种含有有机钾的肥料生产方法。该方法是利用从污水处理厂排出的固体废物即城市污泥，生产农林业目前需要的、安全高效的有机植物钾肥。
其方法的原理是利用某些植物的专门吸收或富集某些元素或化合物的能力。选择合适的植物，将它们栽种在这些固体废物上，这些植物在生长过程中吸收或富集在这些固体废物中含量低的有益元素，在植物生长一段时间后，收获这些植物，经处理后便得到所述的有机植物钾肥。
下面详细描述本发明的高含钾有机肥料的生产方法。
一种利用固体废物种植植物生产含钾有机肥料的方法，其特征在于该方法包括下述步骤i)选取固体废物，对这种固体废物预处理，使之适合种植植物，若选用的固体废物为城市污水处理厂污泥则不需作预处理，而直接铺在地面上20-40cm厚；ii)选取的山芋(Alocasia marorrhiza)种籽或幼苗，每m26-12株；iii)将芋头和根埋入泥中，让芽或地上部露出地面，并根据所处理的废物的含水量浇适当的水；iv)将地上部收获后晒干或烘干，粉碎过2-10mm孔径的筛；v)过筛后装袋制成本发明的含钾的有机肥料，或者烧成灰制成更高浓度的无机钾肥。
这种含钾的有机肥料含有有效成分钾、氮、磷、有机质，其有机肥料的钾含量以干重计高达10％，并且N、P2O5、K2O总含量一般高于15％。
所述的山芋包括通常称之的野芋、海芋、芋头、香芋。
所述的山芋可以与东南景天(Sedum alfredii H)套种。
有益效果本发明的方法处理废物比常规的填埋或焚烧处理方法便宜，而且可产出有价值的新产品，其优点是显而易见的(1)利用废物，变废为宝，；(2)利用植物，成本低廉；(3)有机钾肥有利保持地力；(4)同时实现多种功效，一举多得，采用本发明的方法，不但可以生产含钾有机肥料，而且污泥经种植植物处理理后，还降低其重金属含量。
图1表示山芋在生长中期和末期茎中N、P、K的含量。图中A为山芋生长中期测定的茎中N、P、K含量，B为生长末期的测定结果；误差线为标准误差；根据Duncan检验(p＝0.05)，相同元素具有相同字母的表示无显著差异。
具体实施方式
实施例1本发明实施例试验均采用广州大坦沙污水处理厂的未消化脱水污泥，其中重金属Zn超过国家标准(GB4284-1984)。其具体实施步骤是i)城市污水处理厂污泥直接铺在地面上30cm厚；ii)选取的山芋(Alocasia marorrhiza)种籽或幼苗，每m29株；iii)山芋栽种方法将芋头和根埋入泥中，让芽或地上部露出地面，并根据所处理的废物的含水量浇适当的水；iv)山芋植株处理方法是将地上部收获后晒干或烘干，粉碎过2-10mm孔径的筛；v)过筛后装袋制成本发明的含钾的有机肥料。
试验在面积为0.81m2的污泥池上开展，填入污泥至30cm厚。单独种植山芋(Alocasia marorrhiza)，3次重复，种植过程不施任何肥料，种植4个月后采收。植物样品进行分析测定，其结果列于表1。
制得产品分析结果。
表1植物根和茎叶中Zn、Cu的浓度(单位mg/kg DW)
植物样品的分析测定表明，植物吸收污泥中的植物营养元素明显。山芋地上部分的N、P、K浓度都相对较高，尤其是K浓度高达83.4g/kg，N、P2O5、K2O的总含量大于12％，非常适合用作有机肥料，对于缺K土壤来说，可作为有机钾肥补给土壤，其中的重金属浓度低于我国商品有机肥标准(GB-8172)(表1)。
实施例2本发明实施例试验均采用广州大坦沙污水处理厂的未消化脱水污泥，其中重金属Zn超过国家标准(GB4284-1984)。其具体实施步骤如下i)城市污水处理厂污泥直接铺在地面上40cm厚；ii)选取的山芋(Alocasia marorrhiza)种籽或幼苗，每m29株；东南景天幼苗，每m260株；iii)山芋栽种方法将芋头和根埋入泥中，让芽或地上部露出地面，东南景天穿插种植在山芋旁边，并根据所处理的废物的含水量浇适当的水；iv)山芋植株处理方法是将地上部收获后晒干或烘干，粉碎过2-10mm孔径的筛；v)过筛后装袋制成本发明的含钾的有机肥料。
试验在面积为0.81m2的污泥池上开展，填入污泥至30cm厚。山芋与东南景天套种；植物种植4个月时采山芋外围4条茎叶作为生长中期样品，8个月后全部采收。植物样品进行分析测定，其结果列于图1和表2。
表2套种试验东南景天和山芋植株产量及重金属含量
#数据是平均值±标准误差。
由上述结果可以看出，通过将山芋和东南景天套种发现，山芋的生物量及金属浓度与单种相比差异不显著。中期测定的山芋K含量可达干重的12％(图1)，后期其茎养分含量仍然很高，而且收获的主食部分-块根可做富Zn的饲料，代替猪等混合饲料所加的化学Zn盐。
超富集植物东南景天和山芋套种的这种植物处理系统实现了Zn和K的分离，Zn富集在东南景天中达干重的1％，K浓缩5-10倍在山芋茎中，同时山芋茎中Zn、Cu重金属浓度与污泥相比稀释为1/3以下，经山芋转化而成的有机肥更加安全和高效，因此是一种利用自然太阳能的绿色分离转化技术。
试验实施例1对种植植物结束后的污泥进行理化性质测定表明(表3)，污泥重金属Zn、Cu的含量都有所降低，山芋和东南景天套种后的污泥Zn含量最低降至1097.2mg/kg，重金属Zn、Cu的含量测定方法是本技术领域中的通常采用的方法。种植山芋后的污泥含水量减少到600g/mg以下，对污泥干化有一定效果。种子发芽指数方面，除了无植物空白外，处理后的污泥大于100％，说明对植物种子发芽和伸长有促进作用。
表3不同植物处理对污泥理化性质的影响
#GI为种子发芽指数，表中数据是平均值±标准误(Mean±SE)。
因此经植物处理理后的污泥重金属的含量下降，与污泥堆肥相比，具有一定的优势。山芋是一种生物量比较大的钾富集植物，其茎对于K的累积能力很强，可转化为很好的有机钾肥料，块根可作饲料等，山芋与东南景天套种可将城市污泥中的Zn和K富集在不同的植物而得以回收利用，是处理城市污泥等废物的新的绿色组合模式。
权利要求
1.一种利用固体废物种植植物生产含钾有机肥料的方法，其特征在于该方法包括下述步骤i)选取固体废物，对这种固体废物预处理，使之适合种植植物，若选用的固体废物为城市污水处理厂污泥则不需作预处理，而直接铺在地面上20-40cm厚；ii)选取山芋(Alocasia marorrhiza)种籽或幼苗，每m26-12株；iii)将芋头和根埋入泥中，让芽或地上部露出地面，并根据所处理的废物的含水量浇适当的水；iv)将地上部收获后晒干或烘干，粉碎过2-10mm孔径的筛；v)过筛后装袋制成含钾的有机肥料，或者烧成灰制成更高浓度的无机钾肥。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于这种含钾的有机肥料含有有效成分钾、氮、磷、有机质，其有机肥料以干重计钾含量高达10％，并且N、P2O5、K2O的总含量高于15％。
3.根据权利要求1所述的高含钾有机肥料生产方法，其特征在于所述的山芋包括通常称之的野芋、海芋、芋头或香芋。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的生产方法，其特征在于所述的山芋与东南景天(Sedum alfredii H)套种。
全文摘要
本发明涉及利用固体废物种植植物生产肥料的方法。本发明采用的固体废物为城市污水处理场的污泥。所述的植物是山芋(Alocasia marorrhiza)，直接种植在城市污泥上，或它与东南景天(Sedum alfredii H)套种，山芋茎中钾高达干重的10％，N、P
文档编号C05D1/00GK1793069SQ200510126409
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者吴启堂, 黑亮, 刘小梅, 龙新宪 申请人:华南农业大学